Chinese Medicine：人参皂苷Rg5通过靶向STAT3促进Tyr705磷酸化，缓解缺氧诱导的心肌细胞凋亡

研究亮点

• 本研究首次系统揭示了人参皂苷Rg5通过直接靶向信号转导及转录激活因子3（STAT3），特异性促进其Tyr705位点磷酸化，从而减轻缺氧诱导的心肌损伤与细胞凋亡。
• Rg5显著改善缺氧模型小鼠的心脏功能，抑制炎症反应和氧化应激，同时降低心肌损伤标志物的释放，显示出优异的心肌保护作用。
• 通过热蛋白组学、分子对接及酶学验证技术，明确STAT3为Rg5的直接作用靶点，揭示了其通过增强STAT3与JAK2相互作用而激活JAK2/STAT3信号通路的新机制。

研究概述

缺氧环境对心脏的损伤机制及干预策略一直是心血管医学和高原医学领域的重要研究热点。本文围绕人参皂苷Rg5在缺氧心肌损伤中的作用机制展开研究，系统评估其心肌保护效应。近期，发表于Chinese Medicine期刊一项研究，通过体内C57小鼠的高海拔缺氧模型和体外H9c2心肌细胞缺氧模型，结合细胞活力、心脏功能、炎症因子及氧化还原指标检测，细胞凋亡分析，以及多组学靶点筛选技术，全面阐述了Rg5的治疗潜力和分子机制，为抗缺氧性心肌损伤治疗提供科学依据。

研究背景及意义

随着交通运输技术进步，越来越多的人群因工作或旅游快速进入高海拔低氧环境。急性和慢性缺氧不仅诱发高原反应，更容易导致心肌细胞氧供不足，出现心肌损伤甚至心力衰竭。但目前缺乏针对缺氧性心肌损伤的有效药物。心肌细胞的缺氧诱导凋亡是不可逆性心肌伤害的核心机制，且炎症和氧化应激广泛参与其中。人参作为传统中药的珍品，其中丰富的人参皂苷成分被证实具有多重药理活性。特别是稀有皂苷Rg5，近年来被发掘出抗癌、抗炎、抗氧化及增强心肌细胞耐缺氧能力等功能，但其具体信号靶点和分子机制尚不明确。STAT3作为关键的信号转导转录因子，在心脏保护、炎症调节、细胞凋亡抑制中发挥核心作用，其活性的调控对于心肌细胞的保护具有重要意义。因此，探索Rg5是否通过调控STAT3信号发挥心脏保护效应，具有重要的基础和应用价值。

研究方法

本研究采用模拟高原缺氧环境的低压舱小鼠模型，复现急性缺氧心肌损伤；在体外以H9c2心肌细胞缺氧处理模拟细胞损伤。应用西方印迹、免疫荧光、流式细胞术等手段检测细胞凋亡、氧化应激和相关蛋白表达。利用热稳定蛋白组学（CETSA及DARTS）结合质谱分析筛选Rg5靶点，应用分子对接技术剖析Rg5与STAT3的结合特性。利用STAT3抑制剂（Stattic）和激动剂（Colivelin）进一步验证机制依赖性。最后通过在小鼠体内应用STAT3抑制剂，验证Rg5的药理效应及机制。

研究结果

1. Rg5改善缺氧诱导的心肌损伤及心脏功能

体内模型中，缺氧显著提升炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）、氧化应激指标（MDA升高，SOD和GSH下降），心肌损伤标志物（CK、cTnI、CK-MB、Myo）浓度升高，心脏收缩指标EF和FS显著下降。血液及心脏组织形态学均显示心肌细胞水肿和结构异常。经7天Rg5口服预处理，以上异常明显改善，心脏泵血功能提升，炎症及氧化指标得到抑制。

体外H9c2细胞实验同样显示Rg5显著提升细胞活力，减少细胞坏死及心肌酶释放。

表1：Rg5对小鼠血清心肌损伤及炎症指标的影响

（注：数据基于ELISA检测，显著性见文中说明）

2. Rg5抑制缺氧诱导的氧化应激及线粒体损伤

Rg5显著降低整体及线粒体ROS含量（利用DCFH-DA和MitoSOX染色验证）。Seahorse分析显示Rg5恢复线粒体呼吸功能，提升ATP生成和基础呼吸，减少线粒体膜通透性转换孔（MPTP）过度开放，表明Rg5保护线粒体功能，减轻氧化损伤。

3. Rg5减轻心肌细胞凋亡

Annexin V/PI双染流式检测证实Rg5降低缺氧诱导的细胞早期和晚期凋亡比例。JC-1染色显示Rg5缓解线粒体膜电位丧失。西方印迹检测结果显示Rg5下调促凋亡蛋白Bax、细胞色素C、活化caspase-9、caspase-3表达，上调抗凋亡蛋白Bcl2，提示Rg5通过调节Bcl-2家族和凋亡通路发挥细胞保护。

4. STAT3被鉴定为Rg5的直接靶点

通过细胞热稳定性和蛋白酶保护试验（CETSA和DARTS）结合质谱质谱分析，发现STAT3蛋白特异性结合Rg5，稳定性增强。分子对接显示Rg5与STAT3结合能达-9.151 kcal/mol，结合点不在经典SH2域，而在近邻部位（如Ser513），提示新颖结合模式。

5. Rg5促进STAT3 Tyr705特异性磷酸化及核转位，激活抗凋亡基因

Western blot显示Rg5显著提升STAT3 Tyr705磷酸化水平，而Ser727位点不受影响，炎症状态下Rg5促进Tyr705磷酸化后STAT3核积累（Fig7C-E）。qPCR验证STAT3下游抗凋亡基因Bcl2和Mcl-1转录水平显著升高，与表现出的抗凋亡效应匹配。

6. STAT3抑制剂（Stattic）逆转Rg5的抗缺氧作用

Stattic抑制STAT3 Tyr705的磷酸化，显著增强缺氧诱导的ROS水平及心肌细胞凋亡率，降低线粒体膜电位，抑制STAT3核转位和抗凋亡蛋白表达（Fig8,9），体内实验中也明显削弱Rg5对心功能的改善和心肌保护，进一步证实STAT3为Rg5作用的关键依赖靶点（Fig10）。

7. Rg5增强JAK2-STAT3相互作用促进STAT3激活

Rg5通过分子对接和免疫共沉淀验证，促进JAK2与STAT3的结合，进而激活STAT3 Tyr705磷酸化，无改变JAK2活性。此机制解释了Rg5如何调节STAT3活性，实现心肌保护。

研究讨论

缺氧引发的心肌损伤主要表现为心肌细胞凋亡、氧化应激加剧及炎症炎症反应激活。随着人口移动和高海拔活动增加，急性及慢性缺氧相关心脏病成为公共健康难题。本文确认人参皂苷Rg5作为一种具有强效抗氧化及抗凋亡作用的天然产物，能够通过靶向关键转录因子STAT3，强化其Tyr705位点的磷酸化，激活抗凋亡基因表达，从细胞水平极大缓解缺氧诱导的心肌损伤。Rg5不仅降低ROS和线粒体病理变化，还抑制缺氧诱导的炎症因子表达，理清其心肌保护网络效应，为临床开发抗缺氧心肌损伤治疗药物提供了重要线索。

值得注意的是，Rg5介导STAT3的激活并非通过改变JAK2活性，而是增强其与STAT3的蛋白互作，揭示了Rg5调控信号复合物的新模式。该机制拓展了STAT3活化的调控视角，对于理解其他疾病靶向药物具有借鉴价值。虽然本研究对Rg5的作用靶点与下游效应分子有了深刻阐释，但Rg5对肠道菌群及其他潜在靶点的调节以及长期缺氧心肌肥厚的影响仍有待深入探讨。此外，Rg5与JAK2/STAT3复合物的三维精细结构解析有助于设计更高效的STAT3激动剂。

综上，Rg5作为一种作用明确、机制清晰的天然活性物质，具备开发为有效心肌缺氧保护剂的潜力，推动中药现代化转化及高原医学的发展。

梅斯小编点评

本研究集分子、细胞及动物模型多层次验证，突破性地揭示了人参皂苷Rg5通过调控STAT3 Tyr705磷酸化，实现对缺氧心肌细胞的保护功能，具有重要的理论与临床转化价值。作为心肌保护策略的重要突破口，STAT3的激活正成为高难度疾病治疗的关键靶点。未来研究可进一步探索Rg5对慢性缺氧及心肌肥厚的调控效应，结合多组学和结构生物学方法，阐明其与信号分子复合体的精确作用机制。此外，考虑到Rg5的多靶点、多通路调节特性，整合蛋白质组学及肠道微生态学视角将助力开发更安全高效的治疗方案。期待未来在缺氧心肌保护及更广泛心脑血管疾病中的深入应用！

原始出处

Li F, Wang Y, Zhang C, et al. Ginsenoside Rg5 alleviates hypoxia-induced myocardial apoptosis by targeting STAT3 to promote Tyr705 phosphorylation. Chinese Medicine. 2025;20:86.
https://doi.org/10.1186/s13020-025-01128-8