大黄附子汤调控SLC7A11/GPX4轴抑制H/R诱导的Caco-2细胞铁死亡的作用研究

doi:10.3877/cma.j.issn.2095-9133.2025.06.012

中华卫生应急电子杂志 ›› 2025, Vol. 11 ›› Issue (06) : 380 -387. doi: 10.3877/cma.j.issn.2095-9133.2025.06.012

论著

大黄附子汤调控SLC7A11/GPX4轴抑制H/R诱导的Caco-2细胞铁死亡的作用研究

徐凤华¹, 路童², 朱连连³^,⁴, 王欢³^,⁴, 白黎智⁵, 宋轶⁵, 战丽彬³^,⁴, 路晓光⁵^,^†(

)

¹276003　山东临沂，临沂市人民医院急诊科
²110032　辽宁沈阳，辽宁中医药大学附属医院急诊科
³110847　辽宁沈阳，辽宁中医药大学中医脏象理论及应用教育部重点实验室
⁴110847　辽宁沈阳，辽宁中医药大学中医脾脏象现代研究辽宁省重点实验室
⁵116001　辽宁大连，大连大学附属中山医院急诊科

收稿日期:2025-08-17 出版日期:2025-12-18
通信作者: 路晓光
基金资助:
国家自然科学基金项目(81673801；81473512); 辽宁省中医药创新团队(LNZYYCXTD-CCCX-003)

Mechanism of Dahuang Fuzi decoction inhibiting ferroptosis induced by hypoxia and reoxygenation in Caco-2 cells via SLC7A11/GPX4 pathway

Fenghua Xu¹, Tong Lu², Lian lian Zhu³^,⁴, Huan Wang³^,⁴, Lizhi Bai⁵, Yi Song⁵, Libin Zhan³^,⁴, Xiaoguang Lu⁵^,^†()

¹Department of Emergency Medicine, Linyi People's Hospital, Linyi 276003, China
²Department of Emergency Medicine, Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Shenyang 110032, China
³Key Laboratory of Ministry of Education for TCM Viscera-State Theory and Applications, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Shenyang 110847, China
⁴Liaoning Key Laboratory for TCM Spleen-Viscera-State Modern Research, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Shenyang 110847, China
⁵Department of Emergency Medicine, Affiliated Zhongshan Hospital of Dalian University, Dalian 116001, China

Received:2025-08-17 Published:2025-12-18
Corresponding author: Xiaoguang Lu

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引用本文：

徐凤华, 路童, 朱连连, 王欢, 白黎智, 宋轶, 战丽彬, 路晓光. 大黄附子汤调控SLC7A11/GPX4轴抑制H/R诱导的Caco-2细胞铁死亡的作用研究[J/OL]. 中华卫生应急电子杂志, 2025, 11(06): 380-387.

Fenghua Xu, Tong Lu, Lian lian Zhu, Huan Wang, Lizhi Bai, Yi Song, Libin Zhan, Xiaoguang Lu. Mechanism of Dahuang Fuzi decoction inhibiting ferroptosis induced by hypoxia and reoxygenation in Caco-2 cells via SLC7A11/GPX4 pathway[J/OL]. Chinese Journal of Hygiene Rescue(Electronic Edition), 2025, 11(06): 380-387.

目的

基于溶负荷转运体家族7成员11（SLC7A11）/谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）信号轴探讨大黄附子汤（DHFZT）对缺氧复氧条件诱导下的人结直肠腺癌细胞（Caco-2细胞）的调控机制。

方法

首先将20只SD雄性大鼠采用随机对数法分为大黄附子汤含药血清组和空白组，每组各10只，经过连续灌胃处理3 d后采血制备含药血清。利用氧剥夺/复氧方法诱导肠上皮细胞H/R模型，将Caco-2细胞置于三气培养箱中12 h缺氧处理，再置于二氧化碳培养箱2 h作复氧处理；CCK8法检测大黄附子汤含药血清对Caco-2细胞增殖的影响；将Caco-2细胞分为空白组、模型（H/R）组、铁死亡抑制剂（Lip-1）组、大黄附子汤含药血清低、中、高剂量组（5%、10%、20%）。空白组细胞正常培养；其他组经H/R后，铁死亡抑制剂组给予Lip-1处理24 h，大黄附子汤含药血清低、中、高浓度组分别加入5%、10%、20%DHFZT含药血清处理24 h。各组细胞干预后，透射电镜观察细胞形态和线粒体超微结构，ELISA法检测Caco-2细胞内丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH）含量，荧光显微镜检测细胞内活性氧（ROS）水平，亚铁嗪比色法检测亚铁离子（Fe²⁺）含量，蛋白免疫印迹法（Western Blot）检测细胞内组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3），SLC7A11和GPX4蛋白的表达情况。

结果

透射电镜结果显示，空白组Caco-2细胞形态规整，含有丰富的椭圆形线粒体，线粒体内嵴结构基本清晰。H/R组Caco-2细胞膜完整性破坏、表面轮廓不规则、胞质内线粒体变形，线粒体膜结构不清晰，线粒体内嵴减少或消失。DHFZT组细胞内线粒体形态规整、排列较齐。ELISA检测结果显示，H/R组MDA、Fe²⁺水平高于空白组（12.28±1.70比9.11±0.82，q=6.47，P<0.05；0.23±0.02比0.06±0.03，q=13.21，P<0.05），H/R组SOD、GSH水平低于空白组（9.09±0.41比12.66±0.66，q=4.79，P<0.05；3.33±0.22比7.51±0.46，q=21.31，P<0.05）。10%DHFZT组MDA、Fe²⁺水平低于H/R组（9.55±0.52比12.28±1.70，q=5.57，P<0.05；q=13.30，P<0.05）；10%DHFZT组SOD、GSH水平高于H/R组（13.37±1.22比9.09±0.41，q=5.73，P<0.05；7.31±0.33比3.33±0.22，q=20.28，P<0.05）。H/R组ROS水平高于空白组（91.67±7.37比28.48±2.17，q=28.37，P<0.05）；Lip-1组ROS水平低于H/R组（44.03±3.64比91.67±7.37，q=21.39，P<0.05）；10%DHFZT组ROS水平低于H/R组（55.92±2.51比91.67±7.37，q=16.05，P<0.05）。Western Blot结果显示，H/R组SLC7A11、GPX4水平低于空白组（q=4.69、5.38，P<0.05），H/R组HDAC3水平高于空白组（q=81.13，P<0.05）。Lip-1组SLC7A11、GPX4水平高于H/R组（q=11.05、28.76，P<0.05），H/R组HDAC3水平低于H/R组（q=121.00，P<0.05）。10%DHFZT组SLC7A11、GPX4水平高于H/R组（q=26.79、32.21，P<0.05），10%DHFZT组HDAC3水平低于H/R组（q=59.42，P<0.05）。

结论

大黄附子汤含药血清对缺氧复氧诱导后的Caco-2细胞具有保护作用，其作用机制可能是通过调控HDAC3表达进而激活SLC7A11/GPX4信号通路，减轻脂质过氧化积累，从而抑制铁死亡发生。

关键词: 大黄附子汤, 肠道缺血再灌注损伤, 铁死亡, SLC7A11, HDAC3

Objective

To elucidate the regulatory mechanism of Dahuang Fuzi decoction (DHFZT) on hypoxia/reoxygenation (H/R)-injured intestinal epithelial cells through the solute carrier family 7 member 11 (SLC7A11)/glutathione peroxidase 4 (GPX4) signaling axis.

Methods

Twenty male Sprague-Dawley rats were randomized into DHFZT drug-containing serum (n=10) and control serum (n=10) groups. Drug-containing serum was prepared following 3-day oral gavage. Caco-2 cells were subjected to 12-hour hypoxia (1% O₂) and 2-hour reoxygenation (21% O₂) to establish the H/R model. Cell viability was quantified using CCK-8 assay. Six experimental groups were designed: Control (normal culture), H/R model, H/R+ferroptosis inhibitor Lip-1 (1μM,24h), and H/R+DHFZT serum (5%, 10%, 20%, 24h). Mitochondrial ultrastructure was analyzed by transmission electron microscopy. Oxidative stress markers (MDA, SOD, GSH), ROS, and Fe²⁺levels were measured via ELISA, DCFH-DA fluorescence, and ferrozine assay, respectively. Protein expression of HDAC3, SLC7A11, and GPX4 was assessed by Western blot.

Results

Under transmission electron microscope, Caco-2 cells in the blank group exhibited regular morphology with abundant oval-shaped mitochondria and relatively clear mitochondrial cristae structures. In contrast, the H/R group showed disrupted cell membrane integrity, irregular surface contours, deformed cytoplasmic mitochondria, obscured mitochondrial membrane structures, and reduced or disappeared cristae. Mitochondria in the DHFZT group maintained regular morphology and orderly arrangement. Biochemical assays revealed that MDA and Fe²⁺ levels in the H/R group were significantly higher than those in the blank group (12.28±1.70 vs 9.11±0.82, q=6.47, P<0.05; 0.23±0.02 vs 0.06±0.03, q=13.21, P<0.05), while SOD and GSH levels were lower (9.09±0.41 vs 12.66±0.66, q=4.79, P<0.05; 3.33±0.22 vs 7.51±0.46, q=21.31, P<0.05). The 10% DHFZT group demonstrated reduced MDA and Fe²⁺levels compared to the H/R group (9.55±0.52 vs 12.28±1.70, q=5.57, P < 0.05; q=13.30, P<0.05) and elevated SOD and GSH levels (13.37±1.22 vs 9.09±0.41, q=5.73, P<0.05; 7.31±0.33 vs 3.33±0.22, q=20.28, P<0.05). ROS levels were significantly higher in the H/R group than in the blank group (91.67±7.37 vs 28.48±2.17, q=28.37, P<0.05), while the Lip-1 group and 10% DHFZT group showed reduced ROS levels compared to the H/R group (44.03±3.64 vs 91.67±7.37, q=21.39, P<0.05; 55.92±2.51 vs 91.67±7.37, q=16.05, P<0.05). Western blot analysis indicated that SLC7A11 and GPX4 levels in the H/R group were lower than those in the blank group (q=4.69, 5.38, P<0.05), whereas HDAC3 levels were higher (q=81.13, P<0.05). Both Lip-1 and 10% DHFZT groups exhibited upregulated SLC7A11 and GPX4 levels (q=11.05, 28.76 and q=26.79, 32.21, respectively; P<0.05) and downregulated HDAC3 levels (q=121.00 and q=59.42, P<0.05) compared to the H/R group.

Conclusion

Dahuang Fuzi decoction-containing serum exerts a protective effect on hypoxia-reoxygenation (H/R)-induced Caco-2 cells injury. The underlying mechanism may involve the regulation of HDAC3 expression, which subsequently activates the SLC7A11/GPX4 signaling pathway, thereby alleviating lipid peroxidation accumulation and inhibiting ferroptosis.

Key words: Dahuang Fuzi decoction, Intestinal ischemia-reperfusion injury, Ferroptosis, SLC7A11, HDAC3

图1 DHFZT含药血清对正常Caco-2细胞存活率的影响注：DHFZT为大黄附子汤；a为正常条件下DHFZT作用于Caco-2细胞24 h存活率，b为正常条件下DHFZT作用于Caco-2细胞48 h存活率

图2 DHFZT含药血清对H/R造模后Caco-2细胞存活率的影响注：DHFZT为大黄附子汤；a为DHFZT含药血清对H/R处理后Caco-2细胞24 h存活率，b为DHFZT含药血清对H/R处理后Caco-2细胞48 h存活率；与空白组比较：^*P<0.05，与空白组比较：^***P<0.0001

表1 正常条件下大黄附子汤作用于Caco-2细胞存活率比较[（%），

±s]

组别	24 h存活率	48 h存活率
空白组	100.00±1.58	100.00±5.67
2.50%DHFZT组	96.10±4.05	94.82±8.54
5.00%DHFZT组	93.81±5.39	94.08±6.81
10%DHFZT组	92.39±3.53	90.28±6.42
15%DHFZT组	96.60±1.88	100.39±4.45
20%DHFZT组	92.86±1.28	91.01±1.14

表1 正常条件下大黄附子汤作用于Caco-2细胞存活率比较[（%），

±s]

组别	24 h存活率	48 h存活率
空白组	100.00±1.58	100.00±5.67
2.50%DHFZT组	96.10±4.05	94.82±8.54
5.00%DHFZT组	93.81±5.39	94.08±6.81
10%DHFZT组	92.39±3.53	90.28±6.42
15%DHFZT组	96.60±1.88	100.39±4.45
20%DHFZT组	92.86±1.28	91.01±1.14

表2 缺氧复氧条件下大黄附子汤作用于Caco-2细胞存活率比较[（%），

±s]

组别	24 h存活率	P值	48 h存活率	P值
空白组	102.45±4.51	\	102.45±4.49	\
H/R组	71.53±2.25^a	<0.0001	56.87±3.19^a	<0.0001
2.50%DHFZT组	120.57±8.22^b	<0.05	112.38±5.08^b	>0.05
5.00%DHFZT组	129.70±0.64^b	<0.0001	119.27±10.05^b	>0.05
10%DHFZT组	134.45±1.82^b	<0.0001	128.80±2.79^b	<0.05
15%DHFZT组	126.61±6.91^b	<0.05	124.95±3.77^b	<0.05
20%DHFZT组	121.94±3.70^b	<0.05	122.67±6.54^b	<0.05

表2 缺氧复氧条件下大黄附子汤作用于Caco-2细胞存活率比较[（%），

±s]

组别	24 h存活率	P值	48 h存活率	P值
空白组	102.45±4.51	\	102.45±4.49	\
H/R组	71.53±2.25^a	<0.0001	56.87±3.19^a	<0.0001
2.50%DHFZT组	120.57±8.22^b	<0.05	112.38±5.08^b	>0.05
5.00%DHFZT组	129.70±0.64^b	<0.0001	119.27±10.05^b	>0.05
10%DHFZT组	134.45±1.82^b	<0.0001	128.80±2.79^b	<0.05
15%DHFZT组	126.61±6.91^b	<0.05	124.95±3.77^b	<0.05
20%DHFZT组	121.94±3.70^b	<0.05	122.67±6.54^b	<0.05

图3 铁死亡抑制剂Lip-1对Caco-2细胞存活率的影响注：Lip-1为铁死亡抑制剂

图4 DHFZT含药血清对Caco-2细胞线粒体形态的影响（透射电镜，×10 000）注：DHFZT为大黄附子汤；a为空白组，b为H/R组，c为Lip-1组，d为5%DHFZT组，e为10%DHFZT组，f为20%DHFZT组

图5 DHFZT含药血清对MDA、SOD、GSH、Fe²⁺含量的影响注：DHFZT为大黄附子汤；a为MDA含量，b为SOD含量，c为GSH含量，d为Fe²⁺含量；DHFZT为大黄附子汤；与空白组比较：^****P<0.0001，与H/R组比较：^###P<0.0001

表3 各组细胞MDA、SOD、GSH、Fe²⁺水平比较（n=3，

±s）

组别	MDA（nmol/mL）	SOD（ng/mL）	GSH（ng/mL）	Fe²⁺（μmol/10⁴cell）
空白组	9.11±0.82	12.66±0.66	7.51±0.46	0.06±0.03
H/R组	12.28±1.70	9.09±0.41	3.33±0.22	0.23±0.02
Lip-1组	9.94±0.37	12.83±0.56	6.50±0.39	0.13±0.03
5%DHFZT组	10.11±0.39	12.34±1.54	6.69±0.33	0.08±0.01
10%DHFZT组	9.55±0.52	13.37±1.22	7.31±0.33	0.06±0.02
20%DHFZT组	9.93±0.43	13.76±2.33	6.73±0.25	0.12±0.02

表3 各组细胞MDA、SOD、GSH、Fe²⁺水平比较（n=3，

±s）

组别	MDA（nmol/mL）	SOD（ng/mL）	GSH（ng/mL）	Fe²⁺（μmol/10⁴cell）
空白组	9.11±0.82	12.66±0.66	7.51±0.46	0.06±0.03
H/R组	12.28±1.70	9.09±0.41	3.33±0.22	0.23±0.02
Lip-1组	9.94±0.37	12.83±0.56	6.50±0.39	0.13±0.03
5%DHFZT组	10.11±0.39	12.34±1.54	6.69±0.33	0.08±0.01
10%DHFZT组	9.55±0.52	13.37±1.22	7.31±0.33	0.06±0.02
20%DHFZT组	9.93±0.43	13.76±2.33	6.73±0.25	0.12±0.02

图6 DHFZT含药血清对ROS水平的影响（荧光显微镜，×10）注：DHFZT为大黄附子汤；a为Control组，b为H/R组，c为Lip-1组，d为5%DHFZT组，e为10%DHFZT组，f为20%DHFZT组

图7 DHFZT含药血清对HDAC3、SLC7A11、GPX4蛋白表达水平的影响注：DFHZT为大黄附子汤

图8 各组细胞HDAC3、SLC7A11、GPX4蛋白表达灰度值注：DHFZT为大黄附子汤；^*P<0.05，^##P<0.01a为HDAC3蛋白的Western Blotting灰度值，b为SLC7A11蛋白的Western Blotting灰度值，c为GPX4蛋白的Western Blotting灰度值

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Mechanism of Dahuang Fuzi decoction inhibiting ferroptosis induced by hypoxia and reoxygenation in Caco-2 cells via SLC7A11/GPX4 pathway

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