写在前面本期推荐的是由河北医科大学研究生院、河北中医药大学研究生院、络病创新与转化国家重点实验室、河北络病创新医学研究院等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF11.3)的一篇文章,揭示通心络通过靶向GADD45B-MAPK轴减弱COPD肺微血管内皮细胞衰老

期刊简介

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摘 要

背景:越来越多的证据表明,肺组织细胞加速衰老是慢性阻塞性肺疾病(COPD)发生发展的重要促进因素。然而,衰老的肺微血管内皮细胞(PMECs)在COPD中的具体作用,以及针对这类细胞的治疗策略,目前仍缺乏充分研究。通心络(Tongxinluo,TXL)是一种具有“益气活血通络”作用的中药复方制剂,在COPD中表现出一定的干预潜力,其作用可能与减轻PMEC损伤有关,但其具体分子机制和关键活性成分尚未完全阐明。

目的:探讨PMEC衰老在COPD发病进程中的作用,并阐明TXL是否以及如何通过调节PMEC衰老减缓COPD进展。

方法:采用香烟烟雾(cigarette smoke,CS)暴露分别在C57BL/6J小鼠和ERCC1±小鼠中建立COPD模型,并给予TXL干预。通过RT-qPCR、免疫荧光染色、H&E染色和肺功能检测,动态评估细胞衰老及COPD进展。体外采用香烟烟雾提取物(cigarette smoke extract,CSE)刺激人肺微血管内皮细胞(HPMECs)建立细胞损伤模型。进一步整合Bulk RNA-seq、LC-MS/MS、网络药理学及体外细胞实验,筛选TXL减轻PMEC衰老并延缓COPD进展的关键靶点和生物活性成分。

结果:在C57BL/6J和ERCC1± COPD小鼠中,CS暴露均诱导PMEC衰老,表现为P21、P16、P53和γ-H2AX等衰老标志物,以及IL-6、IL-1β和TNF-α等衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype,SASP)升高,并与肺泡结构破坏和肺功能下降相关。ERCC1±小鼠表现出更加严重的细胞衰老和COPD进展,进一步提示DNA损伤在衰老相关病理过程中的重要作用。TXL能够减轻上述改变,降低衰老标志物水平、改善肺组织形态并恢复肺功能。

体外实验进一步显示,TXL及其活性成分能够有效逆转CSE诱导的HPMEC衰老。通过整合RNA测序、TXL全成分LC-MS/MS分析、网络药理学及验证实验,研究发现TXL及其潜在活性成分人参皂苷Rg1可通过调控GADD45B-MAPK信号通路减轻CSE诱导的PMEC衰老。

结论:PMEC衰老随时间持续加重,是推动COPD进展的重要因素。TXL及其潜在活性成分人参皂苷Rg1可通过调控PMEC中的GADD45B-MAPK信号级联,显著抑制COPD相关病理进展。本研究为理解COPD发生机制提供了新的视角,也提示TXL及人参皂苷Rg1具有通过调节细胞衰老干预COPD的研究价值。

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结合动物、细胞、转录组及药理学实验,作者提出:持续CS/CSE刺激可诱导PMEC中GADD45B和FOS升高,并激活MAPK相关信号,促进炎症因子产生及细胞衰老,最终加速COPD相关肺组织结构和功能损伤;TXL则可抑制该信号过程,其中人参皂苷Rg1被鉴定为能够与GADD45B直接结合的潜在关键活性成分,从而参与PMEC衰老调控。

结果部分

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图1:CS诱导COPD进展过程中C57BL/6J和ERCC1±小鼠肺组织形态及功能变化。

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图2:细胞衰老与COPD进展之间的双向关系。

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图3:肺微血管内皮细胞(PMEC)衰老与慢性阻塞性肺疾病(COPD)进展及肺功能下降相关。

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图4:TXL改善C57BL/6J和ERCC1±小鼠CS诱导的肺组织形态及功能变化。

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图5:TXL减轻C57BL/6J和ERCC1± COPD小鼠肺组织中CS诱导的SASP及衰老标志物mRNA升高。

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图6:TXL减轻CS诱导的肺微血管内皮细胞衰老。

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图7:TXL显著改善CSE诱导的HPMEC体外细胞衰老。

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图8:TXL通过抑制GADD45B/FOS-MAPK轴减轻CSE诱导的HPMEC衰老。

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图9:TXL通过靶向GADD45B抑制CSE诱导的PMEC体外细胞衰老。

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图10:筛选并验证TXL中通过结合GADD45B对抗CSE诱导HPMEC细胞衰老的活性成分。

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图11:人参皂苷Rg1是TXL对抗CSE诱导HPMEC衰老的主要活性单体候选成分。

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图12:人参皂苷Rg1通过GADD45B延缓CSE诱导的HPMEC衰老。

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图13:TXL对MAPK信号通路关键蛋白及细胞衰老标志物治疗作用的体内验证。

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