黄芪百合颗粒通过HIF-1α/p53/Caspase-3通路减轻低压缺氧性脑损伤的机制研究

　　本刊推荐：本研究首次揭示黄芪百合颗粒（HQBHG）通过调控HIF-1α/p53/Caspase-3信号通路，改善低压缺氧诱导的血脑屏障（BBB）破坏、脑组织氧化应激失衡及脑细胞凋亡，为高原脑水肿（HACE）的防治提供了新型中药干预策略。

　　

摘要

高原脑水肿（HACE）是由急性高原缺氧引起的严重中枢神经系统功能障碍，涉及氧化应激和细胞凋亡等病理过程。本研究通过整合网络药理学、转录组学和多组学实验验证，首次系统阐明黄芪百合颗粒（HQBHG）通过抑制HIF-1α/p53/Caspase-3信号通路激活，减轻低压缺氧诱导的脑组织损伤。

背景

高原缺氧环境下，超过8000万常住人口面临缺氧相关脑损伤风险，HACE因诊断困难和治疗窗口期短而成为高原医学领域的重大公共卫生问题。其发病机制与血脑屏障破坏、线粒体功能障碍、神经元凋亡、氧化应激及炎症反应密切相关。中医理论将HACE归类为"气虚痰瘀阻络"，而HQBHG作为源自敦煌古方"黄芪苁蓉汤"的改良方剂，具有益气养阴、燥湿化痰之效，前期研究证实其对高原缺氧性肺损伤和急性脑损伤具有保护作用。

材料与方法

研究采用超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS/MS）鉴定出HQBHG中15种主要化学成分，包括绿原酸甲酯、木犀草素-7,3′-二-O-葡萄糖苷、黄芪甲苷VI等具有抗炎、抗氧化和神经保护作用的活性成分。通过建立模拟6000米海拔低压缺氧环境的HACE大鼠模型，设置空白对照组、模型组、地塞米松阳性对照组（5 mg/kg）及HQBHG低、中、高剂量组（1.105/2.21/4.42 g/kg），综合运用脑组织湿干重比（W/D）、伊文思蓝（EB）染色、HE/尼氏染色、透射电镜、氧化应激指标检测（SOD/GSH/MDA/ROS）、TUNEL染色、免疫荧光、Western Blot和qRT-PCR等多维度评价方法。

结果

活性成分鉴定：HQBHG中15种化学成分被精准鉴定，包括萜类、酚酸、黄酮类和生物碱类化合物，其中多种成分具有明确的神经保护活性。

血脑屏障保护作用：低压缺氧导致模型组大鼠脑组织W/D比值显著升高，EB渗出量增加3.2倍（P<0.01），而HQBHG干预组能剂量依赖性地改善血脑屏障通透性，高剂量组EB渗出量降低57.4%。

组织病理学改善：HE染色显示模型组海马CA1区细胞排列紊乱、水肿明显，尼氏小体染色变浅，神经元活性降低42.3%。HQBHG治疗组细胞排列紧密，尼氏小体数量恢复至正常水平的81.7%。

氧化应激调控：模型组脑组织SOD活性下降62.5%，GSH含量减少48.3%，MDA和ROS水平分别升高2.8倍和3.1倍（P<0.01）。HQBHG中剂量组使SOD活性恢复至正常水平的89.2%，ROS水平降低67.4%。

细胞凋亡抑制：TUNEL染色显示模型组海马CA1区凋亡细胞增加5.3倍，透射电镜观察到线粒体水肿、嵴断裂等超微结构改变。HQBHG高剂量组使凋亡细胞减少71.8%，线粒体结构基本恢复正常。

机制深入解析：

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  网络药理学筛选出45个HQBHG-HACE共同作用靶点，PPI分析显示HIF1A、TNF、AKT1、IL1B、BCL2等为核心靶点
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  KEGG富集分析提示HIF-1信号通路、NF-κB信号通路和凋亡通路显著富集
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  转录组学测序发现628个差异表达基因，KEGG分析显示PI3K/AKT、MAPK、HIF-1等通路被显著调控
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  Western Blot验证HQBHG显著降低HIF-1α、p53、Caspase-3、Bax蛋白表达（P<0.01），上调Bcl-2表达
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  qRT-PCR证实HIF-1α、p53、Caspase-3 mRNA表达水平同步下调

神经球蛋白表达：免疫荧光发现HQBHG干预使神经球蛋白（Ngb）在海马CA1区的表达增强2.1倍，提示其可能通过增强脑组织氧储存能力发挥保护作用。

讨论

本研究首次从"活性成分-靶点-通路"多维度揭示HQBHG防治HACE的分子机制。低压缺氧通过激活HIF-1α/p53轴，下游调控Bax/Bcl-2平衡，诱导线粒体途径的Caspase-3依赖性凋亡。HQBHG中的多种活性成分协同作用，通过抑制HIF-1α过度表达，阻断p53介导的凋亡信号转导，同时增强内源性抗氧化酶活性和Ngb表达，形成多靶点保护网络。值得注意的是，HIF-1α与p53存在双向调控关系，在缺氧条件下形成正反馈循环，而HQBHG能有效打破这一恶性循环。

结论

黄芪百合颗粒通过多成分、多靶点、多通路作用机制，显著改善低压缺氧导致的血脑屏障破坏、氧化应激损伤和神经元凋亡，其核心作用是通过抑制HIF-1α/p53/Caspase-3信号通路激活实现的。该研究为HQBHG临床防治高原脑水肿提供了坚实的实验依据，也为中药复方治疗高原病的研究提供了新模式。

创新性与意义

本研究首次将中医"益气养阴、化痰祛瘀"治法与现代缺氧应激信号通路研究相结合，不仅阐明了HQBHG的作用机制，也为传统中药复方的现代化研究提供了范例。发现的HIF-1α/p53/Caspase-3通路调控机制为高原脑水肿的防治提供了新的靶点方向。