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2026年8月20日,陆军军医大学新桥医院等研究团队在国际学术期刊《Phytomedicine》发表研究论文“Alisol B 23-acetate alleviates lipopolysaccharide-induced acute lung injury by targeting ANXA1 to modulate the ANXA1/FPR2-mediated MAPK/NF-κB signaling axis”。该研究发现,天然活性成分23-乙酰泽泻醇B(Alisol B 23-acetate,AB23-a)能够减轻脂多糖(LPS)诱导的急性肺损伤,并初步揭示了其通过ANXA1/FPR2介导的MAPK/NF-κB信号轴发挥抗炎作用的分子机制。
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急性肺损伤(acute lung injury,ALI)的发生发展与过度炎症反应、巨噬细胞促炎性激活及肺泡结构破坏密切相关。目前,针对炎症损伤的有效药物仍有待进一步开发。23-乙酰泽泻醇B是中药泽泻中的天然三萜类活性成分,但其对急性肺损伤的作用及相关分子靶点尚未得到充分阐明。
研究首先采用BEAS-2B人支气管上皮细胞、RAW264.7小鼠巨噬细胞及小鼠肺类器官开展体外实验。结果显示,AB23-a能够降低IL-6、TNF-α等炎症相关指标,抑制巨噬细胞促炎性激活,并减轻肺类器官损伤。在LPS诱导的小鼠急性肺损伤模型中,AB23-a预处理进一步改善了肺组织水肿、炎症细胞浸润及病理损伤,并提高了部分肺功能指标。上述结果表明,AB23-a在多种实验模型中表现出一定的肺保护作用。
在作用机制方面,研究者利用有限蛋白水解结合质谱分析(LIP-MS)筛选出膜联蛋白A1(ANXA1)这一候选靶点。随后,通过分子对接、表面等离子体共振(SPR)、细胞热转移实验(CETSA)及DARTS实验,获得了AB23-a与ANXA1直接相互作用的证据,SPR测得的平衡解离常数(KD)为1.8 × 10⁻⁵ M。
进一步研究发现,AB23-a能够抑制MAPK相关分子ERK、JNK和p38的异常磷酸化,并减弱下游NF-κB炎症信号的激活。FPR2抑制剂WRW4能够部分削弱AB23-a的抗炎作用;ANXA1基因敲除同样降低了其对炎症信号的抑制效果,而恢复ANXA1表达后,相关调控作用得到恢复。这些结果支持ANXA1/FPR2介导的MAPK/NF-κB信号轴参与AB23-a的抗炎作用。
本研究的创新之处在于,将天然活性成分的肺保护表型与候选靶点结合、信号通路分析及基因功能验证相结合,为理解AB23-a的抗炎机制提供了较为系统的实验依据。
不过,该研究仍存在一定局限。首先,动物实验采用LPS刺激前给药的预防性干预方案,尚不能证明AB23-a对已发生的急性肺损伤具有治疗效果。其次,ANXA1与AB23-a的结合亲和力有限,且部分保护作用在ANXA1缺失或FPR2抑制后仍然存在,提示可能还有其他作用靶点。此外,研究尚未系统开展药代动力学和毒理学评价,ANXA1与FPR2之间的具体信号传递过程也有待进一步验证。因此,未来仍需通过治疗性给药实验、深入的靶点机制研究及系统安全性评价,明确AB23-a的临床转化潜力。
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【摘 要】
背景(Background):急性肺损伤(acute lung injury,ALI)是一种具有较高发病率和死亡率的常见呼吸系统疾病,对公共卫生构成严重威胁。除机械通气外,目前临床上可用的安全有效治疗手段仍然有限。23-乙酰泽泻醇B(Alisol B 23-acetate,AB23-a)是中药泽泻的主要生物活性成分之一,具有改善多种炎症性疾病的潜力,但其在脂多糖(LPS)诱导的急性肺损伤中的作用尚未见报道。
目的(Purpose):本研究旨在探讨AB23-a能否改善急性肺损伤,并明确其发挥保护作用的潜在机制。
研究设计(Study design):本研究采用LPS诱导的BEAS-2B细胞、RAW264.7巨噬细胞、小鼠肺类器官(MLOs)及LPS诱导的小鼠急性肺损伤模型作为实验体系。研究者采用不同浓度的AB23-a处理细胞和动物,通过功能实验评估炎症反应及巨噬细胞极化情况,并利用FPR2抑制、ANXA1基因敲除及恢复实验,验证相关靶点的参与及受体依赖性下游信号传导。
方法(Methods):采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和Western blot检测炎症介质以及ANXA1/FPR2介导的MAPK/NF-κB信号通路关键分子的mRNA和蛋白表达水平。采用免疫荧光技术评价细胞表型,并通过表面等离子体共振(SPR)和细胞热转移实验(CETSA)验证AB23-a与ANXA1之间的直接结合。
结果(Results):研究发现,AB23-a能够减轻LPS诱导的炎症反应。例如,在LPS刺激的RAW264.7细胞中,IL-6水平由3460.89 ± 150.76 pg/mL降至320.00 ± 106.82 pg/mL,同时AB23-a能够抑制M1型巨噬细胞极化。在肺组织中,AB23-a减少了CD86阳性巨噬细胞浸润,并改善了小鼠呼吸功能。肺损伤评分由0.98 ± 0.04降至0.32 ± 0.12,呼气峰流量(PEF)由1.97 ± 0.20 mL/s升至5.48 ± 0.25 mL/s。在机制方面,SPR实验测得AB23-a与ANXA1的平衡解离常数(KD)为1.8 × 10⁻⁵ M,结合后续验证实验,结果表明AB23-a能够直接结合ANXA1,并抑制MAPK和NF-κB信号通路的过度激活。
结论(Conclusion):本研究证实,AB23-a在LPS诱导的急性肺损伤模型中具有预防性保护作用,并确定ANXA1是参与其发挥保护作用的重要功能介质。
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01
研究背景及科学问题
一、研究背景
急性肺损伤(acute lung injury,ALI)是一种以肺部过度炎症反应、肺泡结构破坏及呼吸功能障碍为主要特征的疾病。目前,临床治疗仍以呼吸支持为主,安全有效的药物干预手段相对有限。
23-乙酰泽泻醇B(Alisol B 23-acetate,AB23-a)是中药泽泻中的天然三萜类活性成分,具有一定的抗炎活性,但其能否改善LPS诱导的急性肺损伤,以及发挥作用的关键分子靶点和信号机制,尚不明确。
膜联蛋白A1(ANXA1)是参与炎症调控的重要蛋白,可通过相关受体及下游信号通路影响炎症反应。因此,探究AB23-a与ANXA1之间的作用关系,并明确其对炎症信号网络的调控机制,有助于进一步认识天然活性成分改善急性肺损伤的药理基础。
二、科学问题
1. AB23-a能否改善急性肺损伤?明确其对炎症因子表达、巨噬细胞促炎性激活、肺组织病理损伤及呼吸功能的影响。
2. ANXA1是否是AB23-a发挥抗炎作用的重要靶点?验证两者是否存在直接相互作用,并明确ANXA1在AB23-a保护效应中的功能贡献。
3. AB23-a通过何种信号机制发挥肺保护作用?阐明ANXA1/FPR2介导的MAPK/NF-κB信号轴在抑制炎症反应中的作用,并明确该通路对AB23-a保护效应的贡献。
核心科学问题:AB23-a是否通过靶向ANXA1,调控FPR2介导的MAPK/NF-κB信号通路,从而抑制过度炎症反应并减轻LPS诱导的急性肺损伤?
02
重要发现及亮点
1. AB23-a能够显著抑制LPS诱导的肺上皮细胞炎症反应
研究首先采用LPS刺激BEAS-2B人支气管上皮细胞,评价23-乙酰泽泻醇B(AB23-a)的抗炎作用,并通过CCK-8实验筛选合适的干预浓度。
结果显示,LPS刺激显著上调IL-1β、IL-6、IL-8和CCL2等炎症相关基因的表达,而AB23-a预处理能够明显抑制上述变化。Western blot结果进一步显示,AB23-a降低了COX2、IL-8和CCL2等炎症相关蛋白的表达,支持其对LPS诱导的肺上皮细胞炎症反应具有抑制作用。
上述结果表明,AB23-a能够减轻LPS诱导的肺上皮细胞炎症反应,为进一步研究其在急性肺损伤中的保护作用提供了依据。
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图1:AB23-a对LPS诱导的肺上皮细胞炎症反应的抑制作用。
(A)AB23-a的化学结构;(B–D)不同浓度AB23-a对BEAS-2B细胞、RAW264.7细胞及小鼠肺类器官(MLOs)活力的影响,采用CCK-8法检测;(E–H)qPCR检测IL-1β、IL-6、IL-8和CCL2的相对mRNA表达水平;(I)Western blot检测BEAS-2B细胞中COX2、IL-8和CCL2的蛋白表达水平。
实验至少进行3次生物学重复,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析。ns表示差异无统计学意义;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
2. AB23-a抑制巨噬细胞促炎性激活,降低炎症介质释放
为进一步评价AB23-a对免疫细胞炎症反应的影响,研究者采用LPS刺激RAW264.7小鼠巨噬细胞,并检测细胞形态、NO释放、ROS生成及炎症因子表达。
结果显示,LPS刺激导致巨噬细胞形态发生明显改变,同时促进NO释放和ROS生成。AB23-a预处理能够减轻上述变化,并降低IL-6、TNF-α、COX2和CCL2等炎症相关指标的表达。ELISA和Western blot结果进一步支持其对炎症介质产生的抑制作用。
这些结果提示,AB23-a不仅能够抑制肺上皮细胞炎症反应,还能够调节巨噬细胞的促炎性激活状态。
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图2:AB23-a抑制LPS诱导的巨噬细胞促炎性激活。
(A)RAW264.7细胞的代表性明场图像;(B)不同处理组细胞培养上清中的NO水平;(C)采用DCFH-DA荧光强度定量分析不同处理组的ROS生成水平;(D–G)qPCR检测IL-6、TNF-α、COX2和CCL2的相对mRNA表达水平;(H、I)ELISA检测细胞培养上清中的IL-6和TNF-α浓度;(J)Western blot检测TNF-α和COX2的蛋白表达水平。
实验至少进行3次生物学重复,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析。ns表示差异无统计学意义;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
3. AB23-a减轻肺类器官损伤,改善炎症微环境下的组织样结构
为提高体外实验对肺组织复杂结构的模拟能力,研究者进一步建立小鼠肺类器官模型,并将其与RAW264.7巨噬细胞共培养,观察AB23-a对炎症相关损伤的影响。
结果显示,小鼠肺类器官具有一定的三维组织结构,并包含纤毛细胞、杯状细胞、AT2细胞、club细胞和基底细胞等肺部细胞类型。LPS刺激后,类器官炎症因子表达升高;在类器官与巨噬细胞共培养体系中,炎症刺激还导致类器官生长受抑、结构损伤及存活率下降。AB23-a预处理能够降低炎症相关指标的表达,改善类器官存活情况,并减轻巨噬细胞对类器官的损伤。
上述结果表明,AB23-a的保护作用不仅体现在单一细胞水平,还能够在肺类器官模型中得到验证。
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图3:AB23-a减轻LPS诱导的小鼠肺类器官损伤。
(A)肺类器官的HE染色图像;(B)肺类器官与RAW264.7细胞共培养体系中类器官的存活率;(C)肺类器官多重免疫荧光代表性图像:α-tubulin标记纤毛细胞(洋红色),MUC5AC标记杯状细胞(红色),SFTPC标记AT2细胞(黄色),CC10标记club细胞(绿色),KRT5标记基底细胞(亮蓝色),DAPI标记细胞核(蓝色);(D)肺类器官与RAW264.7细胞共培养体系的明场图像;(E、F)qPCR检测IL-1β和IL-6的相对mRNA表达水平;(G)ELISA检测细胞培养上清中的IL-6浓度。
实验至少进行3次生物学重复,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析。ns表示差异无统计学意义;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
4. AB23-a改善小鼠急性肺损伤及呼吸功能障碍
在体内实验中,研究者采用LPS气管内滴注建立小鼠急性肺损伤模型,并在LPS刺激前给予AB23-a干预,从肺组织病理、肺水肿及呼吸功能等方面评价其保护作用。
结果显示,LPS刺激导致肺组织明显肿大、水肿及出血,肺湿干重比升高,HE染色可见肺泡间隔增厚、炎症细胞浸润及出血等病理变化。AB23-a预处理能够减轻上述损伤,并改善潮气量、分钟通气量、呼气峰流量及呼气流量等肺功能指标。
进一步研究发现,AB23-a能够降低肺组织中CD86阳性免疫细胞的浸润,并减少F4/80与CD86的共定位,同时降低肺组织及支气管肺泡灌洗液中的炎症介质水平。
这些结果从整体动物水平支持了AB23-a对LPS诱导的急性肺损伤具有保护作用。
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图4:AB23-a对LPS诱导的小鼠急性肺损伤的保护作用。
(A)体内实验设计示意图;(B)各处理组小鼠肺组织的代表性外观图像;(C)肺组织湿重与干重比值;(D)肺组织HE染色代表性图像;(E–H)肺功能指标,包括潮气量(TV)、分钟通气量(MV)、呼气峰流量(PEF)及用力肺活量呼出50%时的呼气流量(EF50)。
实验至少进行3次生物学重复,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析。ns表示差异无统计学意义;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
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图5:AB23-a抑制肺组织炎症细胞浸润及炎症介质表达。
(A)肺组织多重免疫荧光染色代表性图像;(B、C)定量分析M1型巨噬细胞极化比例及CD86阳性免疫细胞的总体浸润率;(D、E)ELISA检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中的IL-1β和IL-6浓度;(F)Western blot检测肺组织中IL-1β、IL-6和iNOS的蛋白表达水平。
实验至少进行3次生物学重复,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析。ns表示差异无统计学意义;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
5. AB23-a直接结合ANXA1,研究初步明确其关键作用靶点
为揭示AB23-a发挥抗炎作用的分子基础,研究者采用有限蛋白水解结合质谱分析(LIP-MS)筛选潜在作用靶点,并发现膜联蛋白A1(ANXA1)是值得进一步研究的候选蛋白。
分子对接结果显示,AB23-a与ANXA1具有潜在结合能力,预测结合能为−8.8 kcal/mol。随后,表面等离子体共振(SPR)实验进一步证实两者存在直接相互作用,平衡解离常数(KD)为1.8 × 10⁻⁵ M。细胞热转移实验(CETSA)显示,AB23-a处理后ANXA1的热稳定性提高,其熔解温度由57.89 ℃升至61.39 ℃;DARTS实验也显示ANXA1对蛋白酶降解的抵抗能力增强。
分子动力学模拟及丙氨酸扫描分析进一步提示,ARG234、PHE192和VAL194可能参与AB23-a与ANXA1的相互作用。
上述结果通过多种实验方法支持了AB23-a与ANXA1之间的直接结合,为进一步验证ANXA1在其抗炎作用中的功能提供了依据。
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图6:AB23-a能够直接结合ANXA1蛋白。
(A)LIP-MS实验流程示意图;(B)LIP-MS鉴定得到的ANXA1肽段;(C、D)AB23-a与ANXA1复合物的代表性结合构象;(E、F)采用SPR验证ANXA1与AB23-a之间的相互作用;(G–I)分子动力学模拟计算得到的均方根偏差(RMSD)、回转半径(Rg)及均方根波动(RMSF);(J)BEAS-2B细胞中ANXA1的热稳定性分析,对照组和AB23-a处理组的熔解温度(Tm)分别为57.89 ℃和61.39 ℃;(K)BEAS-2B细胞中ANXA1蛋白在有无AB23-a处理条件下的蛋白酶降解抵抗能力;(L)AB23-a与ANXA1复合物的丙氨酸扫描突变分析(ASM)。
6. AB23-a通过ANXA1/FPR2相关信号轴调控MAPK/NF-κB炎症通路
在明确ANXA1为AB23-a的重要结合靶点后,研究者进一步检测MAPK/NF-κB信号通路的变化,并采用FPR2抑制剂WRW4分析相关受体信号的作用。
结果显示,AB23-a能够抑制LPS诱导的ERK、JNK和p38等MAPK信号分子的异常磷酸化,并减弱下游NF-κB炎症信号的激活。同时,WRW4处理能够部分逆转AB23-a对相关信号通路、巨噬细胞促炎性激活及炎症因子表达的抑制作用,提示FPR2参与其抗炎效应。
为进一步验证ANXA1的功能,研究者采用CRISPR/Cas9技术敲除ANXA1。结果显示,ANXA1缺失后,AB23-a对MAPK/NF-κB信号及下游炎症指标的抑制作用明显减弱;在ANXA1敲除细胞中恢复ANXA1表达后,相关调控作用得到恢复。
这些结果支持ANXA1/FPR2相关信号轴参与AB23-a的抗炎作用,但其完整的细胞内外信号传递过程仍需进一步验证。
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图7:AB23-a通过调控ANXA1/FPR2信号轴发挥抗炎作用。
(A–C)Western blot检测BEAS-2B细胞、RAW264.7细胞及小鼠肺类器官中MAPK和NF-κB信号通路关键分子的表达及活化情况;(D)Western blot检测RAW264.7细胞中MAPK、NF-κB通路关键分子及下游促炎因子的表达;(E)RAW264.7细胞的代表性明场图像;(F–I)qPCR检测RAW264.7细胞中IL-6、TNF-α、COX2和CCL2的相对mRNA表达水平;(J、K)ELISA检测RAW264.7细胞培养上清中的IL-6和TNF-α浓度。
实验采用3次生物学重复,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析。ns表示差异无统计学意义;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
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图8:通过ANXA1基因敲除及功能恢复实验验证其在AB23-a抗炎作用中的贡献。
(A、B)Western blot验证BEAS-2B细胞和RAW264.7细胞中ANXA1的敲除效率;(C、D)Western blot检测ANXA1缺失条件下MAPK和NF-κB信号通路关键分子的变化;(E–L)qPCR检测BEAS-2B细胞和RAW264.7细胞中炎症相关因子的相对mRNA表达水平。
实验采用3次生物学重复,数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析。ns表示差异无统计学意义;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
7. 提出AB23-a通过ANXA1/FPR2/MAPK/NF-κB轴改善急性肺损伤的机制模型
综合靶点结合、信号通路检测、受体抑制及基因敲除恢复实验,研究者提出了AB23-a改善急性肺损伤的工作模型:AB23-a与细胞内ANXA1直接结合,可能促进ANXA1稳定并影响其相关信号功能;ANXA1释放至细胞外后,可与细胞膜上的FPR2相互作用,进而抑制LPS诱导的MAPK/NF-κB炎症信号,最终减轻炎症介质释放及肺组织损伤。
需要注意的是,研究尚未直接证明AB23-a促进ANXA1分泌或ANXA1与FPR2形成复合物,因此该信号传递模型仍属于有实验依据的工作假说。
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图9:AB23-a通过ANXA1/FPR2信号轴改善LPS诱导的急性肺损伤的机制示意图。
AB23-a直接结合细胞内ANXA1;ANXA1分泌至细胞外后与细胞膜上的FPR2相互作用,该信号轴抑制LPS诱导的MAPK/NF-κB炎症通路。FPR2拮抗剂WRW4可阻断其下游信号调控。
研究亮点总结
本研究从肺上皮细胞、巨噬细胞、肺类器官到小鼠急性肺损伤模型,系统评价了AB23-a的抗炎及肺保护作用;通过LIP-MS、SPR、CETSA、DARTS及ANXA1基因敲除和恢复实验,进一步支持ANXA1是其重要作用靶点,并提出ANXA1/FPR2介导的MAPK/NF-κB信号轴参与其抗炎效应,为天然活性成分干预炎症性肺损伤提供了新的实验依据。
【贡献】★★★★★
本研究系统揭示了天然酚酸类化合物藜芦酸(VA)改善代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MAFLD)的潜在作用机制,证实VA能够减轻高脂饮食诱导的肥胖、胰岛素抵抗及肝脏脂质沉积,并通过促进脂肪酸β氧化、脂解及改善线粒体呼吸功能,调节机体糖脂代谢稳态。研究进一步结合网络药理学、分子对接、DARTS、CETSA及基因敲低实验,发现PPARG是VA发挥降脂作用的重要候选靶点,为阐明其分子作用机制提供了实验依据。该研究从整体代谢调控、细胞脂质代谢及分子靶点等多个层面拓展了对VA生物学活性的认识,为天然活性化合物干预MAFLD及开发潜在治疗策略提供了新的研究思路。
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