军事医学科学院、海军医科大学一附院: 补肾活血方通过重组免疫基质互作和BNIP3介导的子宫内膜异位症自噬而拯救铁超载的卵巢功能

【写在前面】：本期推荐的是由中国军事医学科学院、海军医科大学第一附属医院中医妇科等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，综合单细胞分析显示，揭示补肾活血方通过重组IFN-γ/JAK/STAT/CXCL10驱动的免疫基质相互作用和BNIP3介导的子宫内膜异位症中的自噬而拯救铁超载的卵巢功能。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

Integrative single-cell analysis reveals Bu-Shen-Huo-Xue Formula rescues iron-overloaded ovarian function via rewiring IFN-γ/JAK/STAT/CXCL10-driven immune-stromal interactions and BNIP3-mediated mitophagy in endometriosis

背景

卵巢子宫内膜异位症（OE）是女性不孕的主要原因。我们之前的工作确定了铁过载驱动的氧化应激和颗粒细胞线粒体功能障碍是关键的致病特征，但临床有效的补肾活血方（BHF）的机制尚不清楚。

目的

确定BHF如何减轻OE相关的卵巢损伤和不孕，并确定关键的生物活性成分和分子靶点。

方法

用BHF治疗OE小鼠模型，以评估盆腔粘连、病变体积、纤维化重塑和生殖结果。综合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和立体测序用于确定铁超载相关的卵巢生态位。评估颗粒细胞线粒体功能、ROS、衰老和BNIP3-PINK1/Parkin依赖性线粒体吞噬。进行血清药物化学以鉴定BHF成分并验证靶点参与。

结果

BHF减少了OE小鼠的盆腔粘连、病变体积和纤维化重塑，并改善了生殖结果。铁超载建立了以干扰素程序和JAK-STAT激活为特征的黄体近端免疫纤维化生态位；BHF通过抑制CXCL10介导的免疫募集和成纤维细胞活化来减弱这一生态位。在卵泡水平上，铁超载诱导了过度的BNIP3-PINK1/Parkin依赖性自噬，导致线粒体功能障碍、ROS积累、衰老和应激相关的代谢重编程；BHF恢复了线粒体稳态并缓解了这些变化。Ononin被确定为直接结合BNIP3并抑制铁诱导的有丝分裂的主要循环成分，从而保护颗粒细胞功能。

结论

BHF作为一种多靶点干预，通过抑制铁过载相关的免疫纤维化重塑和抑制BNIP3依赖性自噬来保护卵巢免受OE相关的损伤；ononin是一种具有治疗潜力的BNIP3靶向生物活性成分。

图文摘要

【前言】

子宫内膜异位症是一种常见的雌激素依赖性妇科疾病，影响10%-15%的育龄妇女，其中卵巢子宫内膜异位（OE）是最常见的亚型。OE的特征是异位植入卵巢皮质内的子宫内膜样组织，导致囊性病变充满来自氧化血红蛋白的富铁液体。除了引起慢性盆腔疼痛和痛经外，OE还会严重损害女性生育能力，30%-50%的受影响患者表现出不孕或生育能力下降。OE相关不孕的病理生理学是多因素的，涉及卵巢结构的机械破坏、炎症微环境的重塑以及对卵泡发生和卵母细胞质量的直接细胞毒性作用。

线粒体既是ROS的主要来源，也是协调细胞应激反应的中心枢纽。为了对抗铁诱导的氧化损伤，细胞进行有丝分裂吞噬，这是一种选择性的自噬形式，可以消除功能失调的线粒体。虽然基础自噬是维持细胞稳态所必需的，但过度或失调的自噬会导致能量崩溃和程序性细胞死亡。BCL2相互作用蛋白3（BNIP3）是应激诱导的有丝分裂的关键介质，通过PINK1/Parkin依赖和非依赖机制发挥作用。在病理条件下，异常的BNIP3驱动的自噬与多种疾病有关，包括神经退行性疾病、心肌缺血再灌注损伤和代谢失调。然而，该途径是否以及如何导致OE相关的卵巢损伤尚不清楚。

在中医理论框架内，子宫内膜异位症被分为“症瘕（腹部肿块）和“痛经”两类，其核心发病机制被描述为“肾虚血瘀”。在中医中，肾脏被认为控制生殖和储存精气，而血瘀则被认为会阻塞子宫血管和络脉，从而促进疼痛和肿块形成。肾虚和血瘀被认为是相辅相成的，形成了一个恶性循环，加速了疾病的进展，损害了生殖能力。值得注意的是，这一概念模型与现代医学中公认的机制密切相关，包括铁驱动的氧化应激、线粒体功能障碍和慢性炎症。补肾活血方是根据“补肾益气、活血化瘀”的治疗原则开发的临床多药方剂，直接针对“肾虚血瘀”的中医中心病机。补肾活血方通常由淫羊藿、巴戟天、菟丝子、黄芪等补肾壮阳中药组成，并结合赤芍、桃仁、水蛭等活血化瘀成分。临床研究和荟萃分析表明，BHF和相关制剂可以有效缓解子宫内膜异位症相关症状，并可能提高妊娠率。然而，BHF在OE中保护卵巢功能和提高卵母细胞质量的精确分子机制尚不完全清楚。

单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学的进展显著增强了我们解决复杂组织内细胞异质性和空间组织的能力。这些技术能够全面、高分辨率地分析细胞类型对病理线索和治疗干预的特异性反应。在卵巢生物学中，scRNA-seq已成功应用于描绘颗粒细胞亚型，重建卵泡发育轨迹，并鉴定与卵母细胞发育能力相关的分子特征。空间转录组学通过保留组织结构和空间背景，进一步揭示了细胞邻近关系以及局部微环境如何塑造功能结果。利用这些前沿方法来探究中药的机制是中西医结合研究的一个重要和新兴的方向。

在这项研究中，我们采用了一个综合的多组学和计算药理学框架来描述BHF减轻OE相关卵巢功能障碍的机制。我们首先建立并优化了一个稳健且高度可重复的OE小鼠模型。通过组织病理学评估和共置实验，我们证实了OE卵巢中的铁超载，并验证了BHF的治疗效果。然后，我们利用scRNA-seq和空间转录组学全面绘制了卵巢铁超载引起的细胞和分子变化，以及BHF治疗引起的保护反应。综合生物信息学和计算药理学分析进一步确定了BNIP3介导的自噬是驱动铁诱导的颗粒细胞功能障碍的关键病理途径。最后，体外检测确定异黄酮成分ononin是BHF中的一种活性化合物，直接靶向BNIP3以抑制过度的有丝分裂。总的来说，我们的研究结果为OE相关卵巢功能障碍的发病机制提供了新的机制见解，并为BHF治疗建立了基于中西医结合的理论基础，为支持OE的临床管理提供了潜在的转化框架。

【结果部分】

1.优化型卵巢子宫内膜异位症（OE）模型的建立及BHF疗效评估。

2.单细胞及空间转录组学研究揭示了铁过载引发的卵巢重塑及其受 BHF 调控的机制。

3.空间定位图谱界定了铁过载卵巢中的炎症-纤维化微环境。

4.单细胞分析揭示了炎症与纤维化之间的通讯网络。

5.铁过载会重新编程颗粒细胞的状态与代谢，并BHF靶点识别。

6.铁过载条件下BHF介导的颗粒细胞与卵母细胞线粒体保护作用。

7.基于BNIP3导向的BHF中潜在生物活性成分的鉴定。

8.BNIP3-Ononin芒柄花甙复合物的分子动力学模拟与结合亲和力分析。

9.Ononin可在铁过载条件下维持颗粒细胞功能。

【结论与讨论】

本研究提供了支持 BHF 作为治疗卵巢子宫内膜异位症（OE）相关不孕症策略的临床前证据。我们证实， BHF 能改善OE病理学的多个方面：减轻病变负荷与纤维化重塑、促进卵泡发育、提升卵母细胞质量，并最终改善生殖结局。未来临床研究应评估 BHF 对提高OE患者生育能力（尤其是主动寻求妊娠者）的有效性。比较 BHF 与标准激素疗法或安慰剂的随机对照试验对于指导临床决策至关重要；同时需开展人体药代动力学研究以优化给药方案和治疗时长。与此同时，开发乌头碱及其衍生物作为靶向治疗药物是未来研究的重要方向。更广泛而言，我们的工作凸显了将传统医学与现代组学技术相结合以揭示可实施治疗机制的价值。草药配方的整体性和多组分特性特别适用于子宫内膜异位症等复杂多因素疾病。通过解析其生物活性成分及其分子靶点，这种整合方法能够弥合传统医学与循证医学之间的差距，最终为全球患者拓展更多治疗选择。

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