Nystatin的膜固醇靶向机制与肾脏保护研究

▲ Nystatin (T1678)，CAS: 1400-61-9的化学结构式

Nystatin (T1678)，CAS: 1400-61-9 是一种多烯类抗真菌抗生素，核心作用机制是与含固醇的膜结合并破坏其屏障功能。该化合物对真菌膜中的麦角固醇具有高亲和力，能够在富固醇脂质域内促成跨膜孔道的形成；孔道生成导致离子梯度丧失（如K+外流与Na+/H+紊乱）、膜电位崩溃与通透性异常升高，从而引发稳态破坏与细胞死亡[1]。由于膜损伤是早期事件，真菌在应激过程中常伴随与凋亡相关的信号程序被动员，使Nystatin的抗真菌效应与凋亡通路在功能上相衔接。对支原体的活性同样源于固醇依赖性：支原体无细胞壁，需摄取胆固醇维持膜完整性，Nystatin与膜固醇相互作用会破坏其屏障与稳态，因此在培养体系中常用于抑制支原体污染[2]。

在通路层面，Nystatin通过物理性重塑膜而非抑制单一酶靶点来介入抗真菌/抗菌过程。关键组分包括真菌中的麦角固醇或支原体中的胆固醇、决定多烯插入行为的磷脂脂肪酸环境，以及一旦孔道形成即被功能性“失活”的离子转运系统。由此，化合物先在上游改变膜结构与功能，继而诱发与凋亡相关的下游信号事件。在真核细胞中，Nystatin–固醇复合可削弱胆固醇富集的微域，因而被用于研究依赖脂筏/小窝平台的信号过程，例如受体聚集、Src家族激酶定位与内吞分选，通过急性扰动固醇骨架来实现因果解析。

在生物学功能与研究用途方面，Nystatin对麦角固醇的选择性支撑了其对酵母（含白念珠菌）的强效活性，而与胆固醇的相互作用解释了其对支原体的作用。这些特性带来多重研究价值：在微生物与细胞培养中用作选择性因子以控制酵母生长并清除或抑制支原体，保证实验基线稳定；在化学生物学与细胞信号学中作为探针扰动固醇依赖的膜组织，解析脂筏完好性与受体信号/膜转运之间的关系；在抗真菌药理研究中，由于其口服活性，可用于动物与离体模型中作为基准化合物，构建皮肤与口咽黏膜相关的念珠菌感染模型并评估宿主–病原相互作用[1,2]。

▲ 不同浓度制霉菌素对神经元生长锥铺展面积的影响。A–C 为 DMSO 对照组 2.5 μM、10 μM、25 μM 处理的生长锥荧光照片；D–F 为对应浓度制霉菌素给药组；标尺为统一比例尺。G 定量统计显示，2.5、10、25 μM 制霉菌素均可显著增大生长锥面积，**、*** 表示与同浓度 DMSO 组相比具有统计学差异。

Nystatin (T1678) 在海马神经元体系中被系统评估。急性处理可增加生长锥面积，慢性处理则增强轴突长度、轴突分支并促进轴突在轴突切断后的再生。在2.5 µM、10 µM与25 µM三种给药下，Nystatin均能增大生长锥面积。作用机制呈剂量依赖性分化：高剂量条件下，Nystatin通过提高Akt的磷酸化来推动生长锥扩张，该效应依赖Akt活性；而最低剂量则在Akt抑制存在时仍可增大生长锥面积。研究同时表明，低剂量时一氧化氮是关键介质：Nystatin通过提升一氧化氮水平来增强轴突长度与再生能力。在功能层面，Nystatin可在未成熟与分化状态的海马组织培养中均促进轴突于切断后的再生，且该再生过程需要一氧化氮的参与。上述结果共同表明，Nystatin可依据给药浓度分别激活Akt磷酸化或提升一氧化氮水平，从而扩大生长锥并增强轴突的延伸、分支与再生。[3]

▲ 肾损伤分子 1（KIM1）表达验证及其胞外 Ig V 结构域配体结合模式与互作位点预测。 A 蛋白免疫印迹与定量统计显示，缺血再灌注（bI/R）组 KIM1 蛋白显著上调，顺铂（Cis）干预可降低其表达。 B KIM1 蛋白结构域分段及细胞膜拓扑结构示意图。 C Ig V 结构域三维空间构象，标注 CC' 环与 FG 环关键区段。 D 基于 AlphaFold2、PDBePISA 开展蛋白 - 配体互作分析的技术框架。 E 残基间结合表面积（BSA）热图，高亮 CC' 环、FG 环为核心互作热点。 F 四组最优对接构象，展示 Loop 区与 β 折叠链的高概率接触面及表面接触概率分布。

Nystatin (T1678) 被描述为DR5的小型分子抑制剂。本研究评估了负载Nystatin的TKP4修饰肾脏靶向脂质体（T4LN）在肾缺血再灌注模型中的作用。在相同的0.1 μmol/kg给药条件下，接受Nystatin负载T4LN的小鼠未出现死亡，对比自由给药组的高死亡率。向受损肾脏给药后，T4LN显著降低了缺血/再灌注诱导的肾细胞凋亡。机制方面，原位PAGE显示T4LN在受损肾脏中有效抑制DR5的寡聚化。分子水平上，T4LN在受损肾脏中显著下调了肾损伤标志物Ngal的转录水平，并在肾缺血/再灌注组显著减弱了炎性细胞因子Tnfa与Il6的转录水平。基于这些结果，研究者指出T4LN具有低肝毒性并能有效缓解急性肾损伤。进一步的证据表明，T4LN的保护效应通过KIM1介导，与其脂质体的靶向策略相一致。[4]

▲ YY1 介导桉叶素（Eudesmin）缓解顺铂诱导的肾小管上皮细胞损伤及小鼠急性肾损伤。 a–e 细胞功能实验：过表达 YY1 可逆转顺铂所致细胞活力下降、抑制 IL6、CXCL2 炎症因子升高；沉默 YY1 则加重顺铂毒性与炎症反应。 f–g 基因与蛋白水平：顺铂上调损伤标志物 Kim1，下调 YY1，桉叶素联用可回调 Yy1、Kim1 表达与蛋白含量。 h–j 动物体内验证：桉叶素降低模型小鼠血清肌酐、BUN 水平，减轻肾脏病理损伤并下调病理评分。** 代表统计学显著性差异。

Nystatin (T1678) 在本研究中被用于干预与肾小管损伤相关的死亡受体信号。作者指出，Nystatin 抑制 DR5 的多聚化，并对抗顺铂诱导的细胞死亡。在接受顺铂处理的人肾小管上皮HK-2细胞中，基于FRET的检测显示，Nystatin 可抑制DR5的多聚化，该效应在是否过表达KIM1的条件下均可观察到。与此一致，原位凝胶电泳结果表明，Nystatin 降低了HK-2细胞中高阶DR5低聚体的形成。上述结果共同表明，Nystatin 作为DR5多聚化的干扰因子，能够在损伤条件下削弱DR5多聚体的装配，并减轻顺铂触发的凋亡信号与细胞死亡。通过FRET和原位凝胶两种互补技术获得的证据相互印证，支持Nystatin 在抑制DR5多聚化并减弱顺铂相关细胞死亡方面的作用。[5]

Nystatin通过高亲和力结合真菌膜中的麦角固醇及支原体膜中的胆固醇，促进跨膜孔道形成，导致离子梯度紊乱和膜完整性破坏，最终引发细胞死亡。文献表明，Nystatin不仅作为强效抗真菌剂靶向真菌膜，还通过剂量依赖性激活Akt磷酸化和一氧化氮信号通路调控神经元生长。此外，负载于肾脏靶向脂质体中的Nystatin有效抑制死亡受体DR5的多聚化，减少肾细胞凋亡，缓解急性肾损伤且肝毒性低。这些发现凸显了Nystatin作为膜活性抗菌剂和凋亡相关通路调控因子的双重角色。未来研究可聚焦其在神经再生和肾脏保护中的治疗潜力，优化给药载体，并深入解析其在固醇依赖信号平台中的分子机制。

Q1: Nystatin抗真菌活性的主要机制是什么？

A1: Nystatin通过高亲和力结合真菌膜中的麦角固醇，促进跨膜孔道形成，破坏离子梯度和膜完整性，最终导致细胞死亡。

Q2: 文献中Nystatin如何调控神经元生长？

A2: Nystatin通过剂量依赖机制调节神经元生长，高剂量通过Akt磷酸化促进生长锥扩张，低剂量通过提升一氧化氮水平增强轴突延伸、分支及再生。

Q3: Nystatin在急性肾损伤模型中发挥了哪些作用？

A3: 在急性肾损伤模型中，负载于肾脏靶向脂质体的Nystatin抑制DR5多聚化，减少肾细胞凋亡，显著降低损伤与炎症标志物表达，提高存活率且肝毒性低。

[1] Bolard J. How do the polyene macrolide antibiotics affect the cellular membrane properties? Biochim Biophys Acta. 1986;864(3):257-304.

[2] Razin S, Yogev D, Naot Y. Molecular biology and pathogenicity of mycoplasmas. Microbiol Mol Biol Rev. 1998;62(4):1094-1156.

[3] Roselló-Busquets C, Hernaiz-Llorens M, Soriano E, Martínez-Mármol R. Nystatin Regulates Axonal Extension and Regeneration by Modifying the Levels of Nitric Oxide. Frontiers in Molecular Neuroscience. 2020;13():.

[4] Xiao Y, Tong Z, Xu H, Jia Z, Wang C, Cao Y, et al.. A rationally designed injury kidney targeting peptide library and its application in rescuing acute kidney injury. Science Advances. 2025;11(18):.

[5] Yang C, Xu H, Yang D, Xie Y, Xiong M, Fan Y, et al.. A renal YY1-KIM1-DR5 axis regulates the progression of acute kidney injury. Nature Communications. 2023;14(1):.