FSHW 罗汉果的幼果可显著缓解环境污染引起的急性肺损伤

发布日期： 2024-02-21 | 浏览次数： 1 | 作者: 水产养殖系列

空气质量是人类生命安全和日常生活的重要一环，而随着工业化进程加快和全球气候变暖，空气质量不断下降，空气污染物PM2.5、臭氧、二氧化硫和一氧化碳等持续不断的增加，这些污染物吸入肺部，轻者刺激呼吸道黏膜而诱发炎症，重者可引起中毒或癌症，这也是慢性支气管炎以及肺癌等发病率日渐升高的原因之一。肺部炎症被认为是急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)等肺部疾病的病理过程中的关键事件。医药工作者们始终致力于寻找更有效、安全的ALI 治疗策略，而阻滞肺部炎症的发生和发展一直是其中的关键一环。分泌型磷脂酶 A2 IIA 型 (Pla2g2a) 是一种急性期蛋白，可响应各种促炎细胞因子。研究表明患有急性和慢性炎症的患者血浆中 Pla2g2a 水平升高。此外，Pla2g2a的表达量在 PM2.5 引起的肺损伤的小鼠肺组织和ARDS患者的支气管肺泡灌洗液中也明显地增加。因此，Pla2g2a被认为与ARDS肺部炎症的发生和发展机制有关。

中国药科大学中药学院张朝凤教授、李任时副教授、博士研究生吕伟超等在本文研究报道了罗汉果幼果中皂苷类成分罗汉果苷IIE（M2E）对脂多糖LPS诱导的肺损伤中的保护作用，阐释了M2E 保护 LPS 诱导的 ALI 免受炎症和损伤的机制。研究表明M2E的保护作用显著依赖于抑制 Pla2g2a和EGFR的蛋白相互作用，引起EGFR的磷酸化水平降低，从而进一步抑制了 AKT和mTOR的激活。该课题组前期研究报道了罗汉果总苷（罗汉果中的主要甜味成分，最重要的包含罗汉果苷类化合物）可有效缓解污染物PM2.5引起的小鼠肺内溶血磷脂酰胆碱类成分（Pla2g2a的酶解产物）的异常增加。综合以上研究可以表明，干预Pla2g2a 的表达和生物活性可能是一种潜在的肺损伤保护策略。

小鼠气管滴注LPS可以迅速引起小鼠肺组织的炎症反应的发生，并对小鼠的肺组织架构导致非常严重的破坏。动物实验根据结果得出，LPS使得小鼠的体重急剧下降、肺系数显著上升。病理切片和炎症评分进一步说明，在LPS的介入后，肺组织出现非常明显的炎性浸润、肺泡腔塌陷、肺实质明显等肺组织损伤的现象。而另一方面，M2E对小鼠的预防性给药可以抑制LPS 造成的体重下降和肺系数增加比率，肺组织损伤也发生了明显缓解。M2E 同样抑制了 LPS引起的肺组织中IL-6、CD68、CD86 和 NO 等炎性因子的增加；缓解了巨噬细胞在肺组织中的弥散和I型极化。

网络药理学研究表明，Pla2g2a和EGFR可能是M2E发挥药效的关键靶蛋白。而基于分子动力学模拟、分子对接和化学热位移学的进一步研究表明，在肺泡巨噬细胞中，M2E可以直接作用于Pla2g2a的蛋白上，并显著抑制了Pla2g2a的蛋白运动，同时M2E也降低了Pla2g2a的表达。

通过对ALI患者转录组样本的深入挖掘根据结果得出，Pla2g2a和多种细胞因子之间具有很强的相关性，这其中就包括了巨噬细胞极化标志物CD86和CD163。 Pla2g2a 与 CD86 的正相关，而与 CD163 的负相关性，这说明 Pla2g2a 的过表达可能会导致了巨噬细胞的I型极化。在 LPS 诱导的肺泡巨噬细胞I型极化的过程中，M2E纠正了LPS引起的一氧化氮、IL-1β、IL-6 和 TNF-α 的过度表达，并阻滞了肺泡巨噬细胞的极化。此外，该研究通过蛋白的免疫功沉淀证明了Pla2g2a和EGFR的关系，Pla2g2a通过与EGFR的相互作用促进的EGFR的磷酸化。而M2E与Pla2g2a的相互作用阻碍了Pla2g2a和EGFR的相互作用和EGFR的磷酸化。另一方面，免疫荧光染色也揭示了揭示了LPS预处理后Pla2g2a和p-EGFR表达的时空一致性，以及M2E对Pla2g2a和p-EGFR相互作用的抑制作用。

siRNA敲低Pla2g2a导致LPS诱导的肺泡巨噬细胞I型极化过程被显著抑制。Pla2g2a 表达被敲低后，LPS诱导的CD86、IL-6和一氧化氮的表达显着下调，然而M2E则不能进一步影响CD86、IL-6和一氧化氮的表达。这样的根据结果得出，Pla2g2a是肺泡巨噬细胞I型极化的重要的条件，同时也是M2E发挥药效的关键环节。另一方面，Pla2g2a激活的EGFR-AKT-mTOR通路，也同样由于Pla2g2a的敲低而明显降低了对LPS诱导和M2E干预的响应。

该研究基于质粒转染，完成了Pla2g2a在MH-S细胞中过表达。Pla2g2a的过表达使得LPS诱导的肺泡巨噬细胞I型极化进一步恶化，相关炎性指标进一步上调（一氧化氮、IL-6和CD86）。然而M2E的介入可以显著抑制LPS和Pla2g2a过表达引起的一氧化氮的IL-6和CD86的表达量增加。这个实验进一步证明Pla2g2a是M2E抑制炎症因子和巨噬细胞极化的关键靶蛋白。M2E通过抑制Pla2g2a介导EGFR/AKT/mTOR的激活，从而显着改善LPS诱导的肺泡巨噬细胞I型极化。

肺组织蛋白的蛋白质印迹和 qPCR 分析表明，M2E 显着降低了 LPS 诱导的小鼠肺组织中 Pla2g2a 的表达。同时，模型组肺组织中EGFR/AKT/mTOR通路显著激活，而在 M2E 给药组该通路的激活受到了抑制。免疫荧光实验评估显示在LPS 处理的小鼠的肺组织中，FITC 标记的 Pla2g2a 和四甲基罗丹明 (TRITC) 标记的 p-EGFR 的荧光强度增加。 M2E降低了肺中Pla2g2a和p-EGFR的荧光强度，这表明M2E给药后阻断了Pla2g2a和p-EGFR表达的时间和空间一致性。

在罗汉果果实的早期成熟过程中，M2E从较高的含量不断降低，而罗汉果苷III（M3）和罗汉果苷IV（M4）的含量持续不断的增加。伴随着果实的更成熟，M5 慢慢的出现并且含量持续不断的增加，然而 M3 和 M4 的含量部分减少。有必要注意一下的是有研究表明M5 在大鼠体内会代谢为包括M2E在内的多种罗汉果苷类化合物，而M2E在肺组织呈现明显高于其他化合物的积累。M2E和M5的连续20天给药对小鼠体重变化、肠系膜淋巴结T细胞和B细胞数量趋势无显着差异。虽然M2E和M5对正常小鼠的正常生长无显著的影响。但是在随后的代谢组学中M2E和M5呈现了显著的差异，该研究表明， M2E 可以明显降低小鼠体内溶血磷脂酰胆碱类化合物的含量，而M5的给药鼠中未出现这个现象。肺组织中的q-RT-PCR检测也表明M2E能够更好的降低Pla2g2a的表达，而M5则不能。

综上所述，该研究明确了中药材罗汉果幼果中的主要罗汉果苷类化合物M2E 具有缓解小鼠急性肺损伤 ALI 的药理作用，并确定了 Pla2g2a是M2E 保护肺组织的关键靶蛋白。同时，也揭示了 M2E 的潜在的保护机制。这项研究首次证明，M2E 能够最终靠抑制 Pla2g2a-EGFR 复合物的形成影响EGFR磷酸化介导的AKT-mTOR激活。M2E 在 ALI 模型中发挥了治疗作用支持这种植物的化学物质成为治疗 ALI 的新候选者。另一方面，M2E药理作用和潜在机制的阐释为罗汉果未成熟果实的应用提供了部分理论依据。

吕伟超，男，中国药科大学生药学专业，博士研究生，主要研究磷脂类代谢与肺纤维化疾病发病进程，探究罗汉果中主要化学成分罗汉果苷类成分通过对磷脂代谢的干预缓解肺纤维化的加重。目前以第一作者在《Food Science and Human Wellness》发表一篇学术论文，以共同第一作者在《Chemistry & Biodiversity》发表学术论文一篇。

张朝凤，女，中国药科大学中药学院教授，博士生导师。沈阳药科大学生药学博士，中国药科大学药学博士后，日本九州大学访问学者。主要研究方向：中药干预肺纤维化进程的物质基础及作用机制；中药资源类健康产品研究开发与质量评价体系研究。现任中国药科大学校党委教师工作部部长，国家一流专业建设点“中药资源与开发专业”负责人，与日本九州大学农学部共建的“中日天然健康品研究联合实验室”负责人，挂职任陕西省镇坪县副县长。个人入选为江苏“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏“333工程”三层次培养对象及江苏省优秀员，曾获陕西省脱贫攻坚创新奖，教育部自然科学一等奖等。近年来，主持自然科学基金项目“罗汉果基于AMPK-TLR4信号标本兼治肺纤维化的物质基础和作用机制研究”、中药材墨旱莲双靶调控肺纤维化的物质基础及其作用机制研究、中国蓼族植物化学成分遗传基因与其系统位置的相关性研究”等多项国家自然科学基金课题。主持20余项企业合作项目，开发“医品蓝心”中药护眼眼罩；“一只芦荟”中药复方芦荟凝胶成功上市。获得中国授权专利8项，国外授权专利多项。发表SCI学术研究论文60余篇。

李任时，中国药科大学副教授，日本九州大大学博士，海外引进人才，日本药学会与日本法中毒学会会员，江苏省双创博士。2014年获得日本文部省奖学金，公派到日本留学攻读博士学位；2018年，留校在九州大学药学院分子卫生药学担任助教。博士期间从事药物的代谢研究以及分析研究环境污染物质对子代健康的影响。此外，在日留校期间，和一些日本保健品公司共同联合开发多个品种的中药健康产品。近年来，一直从事相关功能性中药健康产品的应用开发工作；发表论文20余篇；开发了清脂茶、益糖散、芦荟胶等多个中药功能产品。