單寧酸（tannic acid，圖一）又被稱(chēng)作鞣酸，是沒(méi)食子酸和葡萄糖縮合產(chǎn)物。單寧酸屬于多酚類(lèi)天然產(chǎn)物，多酚結構可以與多糖、蛋白質(zhì)、生物堿和金屬離子等結合或絡(luò )合，且可以捕捉自由基，具有抗氧化功能。現已證實(shí)，單寧酸可用于咽喉炎、扁桃腺炎、痔瘡、皮膚皰疹、腫瘤、肥胖、細菌感染等諸多疾病的治療。廣泛的應用，使得越來(lái)越多的研究人員探索單寧酸的作用機制。最近，研究人員發(fā)現了單寧酸的新作用機制，可有效抑制鐵死亡，為單寧酸的進(jìn)一步藥物開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎。
圖一 單寧酸及其母體結構式
在新的研究中，研究人員使用經(jīng)典的鐵死亡誘導劑erastin來(lái)誘導鐵死亡。該藥物可以阻斷谷胱甘肽（GSH）的合成，造成脂質(zhì)過(guò)氧化物（LPO）的積累。在亞鐵離子存在的條件下，脂質(zhì)過(guò)氧化物（LPO）轉化為活性氧(ROS)或活性氮(RNS)，進(jìn)而引發(fā)細胞死亡，即鐵死亡。鑒于LPO積累在鐵死亡中的關(guān)鍵作用，研究人員使用H2DCFDA（2'，7'-二氯二氫熒光素二乙酸酯探針）對LPO的積累情況進(jìn)行研究（圖三）。
圖二 正常和鐵死亡骨髓間充質(zhì)干細胞的熒光影像
如圖三所示，細胞未經(jīng)erastin處理則不發(fā)綠色熒光（圖二A），在接受erastin處理顯示出很強的綠色熒光（圖二B），而這種熒光作用可以被Fer-1抑制（圖二C，erastin+Fer-1）；同樣的抑制作用被發(fā)現于鞣酸及其母體（β-PGG）（圖二D-G）。
進(jìn)一步的熒光對比研究顯示，經(jīng)β-PGG和鞣酸處理的樣本(50μM)的熒光強度顯著(zhù)低于erastin對照組，而50個(gè)μM β-PGG和50個(gè)μM鞣酸組之間存在顯著(zhù)差異。（圖三）
圖三 熒光強度對比
活細胞數研究發(fā)現，活細胞百分比Fer-1＞鞣酸＞β-PGG，提示鐵死亡抑制能力Fer-1＞鞣酸＞β-PGG。研究顯示，50μM單寧酸可完全抑制bmMSCs的鐵死亡，這種抑制水平相當于1μM Fer-1。（圖四）
圖四 活細胞數研究
接著(zhù)，研究人員對上述結果進(jìn)行了機理解釋?zhuān)瑘D五A為Fer-1的鐵死亡抑制作用機制：Fer-1主要通過(guò)芳香仲胺N原子充當電子受體、氫原子供體和亞鐵離子配體來(lái)抑制鐵死亡。圖五B為單寧酸的鐵死亡抑制作用機制：?jiǎn)螌幩嶂袥](méi)食子酰基包含三個(gè)相鄰的酚羥基，其可以一起結合亞鐵離子形成五元環(huán)配合物，這也是單寧酸抑制作用強于其母體（β-PGG）的原因所在。
圖五 Fer-1和單寧酸抗鐵死亡機制分析
亞鐵與單寧酸、β-PGG和Fer-1絡(luò )合的紫外可見(jiàn)光譜分析發(fā)現，Fer-1與亞鐵溶液混合會(huì )顯著(zhù)改變紫外光譜，提示發(fā)生了絡(luò )合，但未觀(guān)察到明顯的紅移，提示亞鐵離子的插入并未擴展共軛芳族體系（圖五A）。與Fer-1不同，單寧酸和β-PGG與亞鐵溶液混合會(huì )發(fā)生32nm和22-nm 紅移。單寧酸亞鐵絡(luò )合物的峰強度顯著(zhù)高于β-PGG亞鐵絡(luò )合物的峰強度。(圖五B)。提示單寧酸比β-PGG的亞鐵絡(luò )合作用更強。
圖六 亞鐵與單寧酸、β-PGG和Fer-1絡(luò )合的紫外可見(jiàn)光譜分析
總之，本研究使用erastin介導的骨髓間充質(zhì)干細胞(bmMSCs)鐵死亡模型，以Fer-1作為陽(yáng)性對照，評估了山茱萸豆中發(fā)現的單寧酸及其母體（β-PGG）的鐵死亡抑制活性。結果顯示，天然單寧酸可通過(guò)自由基捕獲和亞鐵絡(luò )合途徑抑制bmMSCs的鐵死亡。與Fer-1利用亞鐵絡(luò )合引發(fā)催化循環(huán)相反，單寧酸抑制鐵死亡的途徑包括亞鐵絡(luò )合（間接捕獲自由基途徑）和直接自由基捕獲途徑。此外，研究人員發(fā)現，3'-O-沒(méi)食子酰化反應可以增強單寧酸的自由基捕獲能力，從而增強其鐵死亡抑制作用。單寧酸鐵死亡抑制作用比母體（β-PGG）強也歸因于沒(méi)食子酰化。本研究揭示了單寧酸抗鐵死亡機制，為該天然產(chǎn)物的藥物開(kāi)發(fā)提供了新的理論基礎。
參考文獻：
1. Tannic Acid as a Natural Ferroptosis Inhibitor: Mechanisms and Beneficial Role of 3'-O-Galloylation,2020;
2. 單寧酸的生物活性研究進(jìn)展,2015;
3. Multivalent Polypeptide and Tannic Acid Cooperatively Iron-Coordinated Nanohybrids for Synergistic Cancer Photothermal Ferroptosis Therapy,2022.
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