《Journal of Functional Foods》：Sesamin attenuates LPS-induced acute lung injury
via inhibiting RASD1-mediated inflammation and epithelial damage
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针对急性肺损伤（ALI）中过度炎症和上皮损伤这一难题，研究人员以芝麻酚为切入点，探讨其保护作用及分子靶点。研究表明，芝麻酚通过靶向抑制转录因子POU2F2，下调其下游靶点RASD1的表达，有效减轻了LPS诱导的肺部炎症和上皮屏障破坏，揭示了POU2F2–RASD1这一新颖的信号通路，为ALI的药物开发提供了新思路。
当我们的肺部遭受严重感染或创伤打击时，可能会引发一种名为急性肺损伤（Acute Lung Injury, ALI）的危急状况。其核心特征是失控的“炎症风暴”和肺泡上皮细胞的广泛损伤，这如同一道坚固的城墙被攻破，导致肺部积水、呼吸困难，严重时会恶化为急性呼吸窘迫综合征（Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS），死亡率高达30%至60%。尽管现代医学在支持治疗上不断进步，但针对ALI根本病理过程的特效药物仍显匮乏。因此，寻找能够有效抑制炎症、保护肺上皮屏障的天然活性物质，成为科研人员关注的焦点。
芝麻，这种古老的油料作物，其种子中蕴藏着一种名为芝麻酚（Sesamin）的脂溶性木脂素化合物。既往研究表明，芝麻酚具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等多种药理活性，并在哮喘等呼吸系统疾病模型中展现出保护潜力。然而，芝麻酚是否能在ALI中发挥保护作用？如果能，它又是通过何种“分子开关”来调控炎症和上皮损伤的？其背后的精细机制如同一团迷雾，亟待拨开。为此，Ai Jin、Mengyu Li、Yufei Wang、Ziyao Guo、Xiaodong Li和Xiaochen Shi等研究人员在《Journal of Functional Foods》上发表了一项研究，系统揭示了芝麻酚对抗ALI的全新作用机制。
为深入探究芝麻酚的作用，研究人员综合运用了多种关键技术方法。研究首先构建了小鼠LPS诱导的ALI体内模型，通过组织病理学染色、支气管肺泡灌洗液（Bronchoalveolar Lavage Fluid, BALF）细胞计数及炎症因子检测评估损伤程度。同时，利用人支气管上皮细胞系BEAS-2B建立了体外细胞损伤模型。通过生物信息学分析公共基因表达数据集（GEO数据库），筛选潜在靶点。在机制探索上，采用了蛋白质印迹（Western Blotting）、免疫荧光、实时定量PCR（RT-qPCR）等技术检测基因和蛋白表达。此外，通过分子对接和分子动力学模拟预测并验证了芝麻酚与转录因子的直接相互作用，并利用双荧光素酶报告基因实验证实了转录因子对靶基因启动子的调控作用。
3.1. 芝麻酚减轻LPS诱导的小鼠肺损伤和炎症
研究人员给小鼠腹腔注射LPS成功建立了ALI模型。与对照组相比，LPS组小鼠脾脏和肝脏出现明显肿胀和表面出血，肺组织出现大量炎性细胞浸润和肺泡壁增厚。预先给予芝麻酚（100或200 mg/kg，连续灌胃7天）处理，显著改善了这些脏器外观，减轻了肺组织的病理损伤和炎性细胞浸润。同时，芝麻酚有效抑制了LPS引起的肺组织中肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素1β（IL-1β）和白细胞介素6（IL-6）等促炎细胞因子mRNA和蛋白水平的上调。
3.2. 芝麻酚逆转LPS诱导的ALI小鼠中RASD1的上调
为了寻找芝麻酚作用的分子靶点，研究团队对GEO数据库中的转录组数据进行了分析。通过比较LPS处理与对照、以及芝麻酚处理相关的数据集，他们找到了四个共同差异表达基因：ANKRD1、RASD1、VNN1和EREG。进一步的验证发现，LPS能显著上调肺组织中Rasd1和Ereg的mRNA表达，而芝麻酚处理则能明显抑制这种上调。鉴于EREG表达丰度较低，研究将重点放在了RASD1上。免疫荧光染色证实RASD1蛋白在LPS刺激的肺组织中表达增加，且其表达水平与TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎因子呈正相关，提示RASD1可能介导了芝麻酚的抗炎作用。
3.3. RASD1介导芝麻酚对LPS诱导的上皮损伤和炎症的保护作用
在体外细胞实验中，LPS刺激导致BEAS-2B细胞的上皮连接蛋白E-钙粘蛋白（E-cadherin）和紧密连接蛋白1（ZO-1）表达下降，同时RASD1蛋白水平显著上调。芝麻酚预处理可以剂量依赖性地逆转LPS引起的这些变化：抑制RASD1的上调，恢复E-钙粘蛋白和ZO-1的表达，减少核因子κB（NF-κB）p65亚基的磷酸化，并降低IL-6和IL-1β的表达。此外，芝麻酚还能缓解LPS对细胞增殖的抑制。
然而，当研究人员在细胞中过表达RASD1后，芝麻酚的这些保护作用被完全取消。过表达RASD1逆转了芝麻酚对上皮连接蛋白的恢复作用，重新激活了NF-κB通路，并抵消了芝麻酚对细胞增殖的促进及对炎症因子表达的抑制。这些结果确凿地证明，RASD1是芝麻酚发挥保护作用的关键介质。
3.4. 通过对接和分子动力学模拟鉴定POU2F2为芝麻素的关键分子靶点
既然芝麻酚能抑制RASD1的mRNA表达，那么它很可能通过调控上游的转录因子起作用。通过生物信息学预测和分子对接模拟，研究发现芝麻酚能够以较高的亲和力与转录因子POU2F2和CTCF稳定结合，其中与POU2F2的结合能最低，提示其可能是更相关的靶点。分子动力学模拟进一步证实，芝麻酚与POU2F2的结合复合物在100纳秒的模拟过程中保持稳定，蛋白结构更加紧凑，两者之间能维持相当数量的氢键。
3.5. POU2F2结合位点的突变消除了芝麻酚介导的RASD1转录抑制
机制验证实验表明，LPS刺激能上调BEAS-2B细胞中POU2F2的表达，而芝麻酚预处理则能显著抑制这种上调。通过双荧光素酶报告基因实验，研究人员发现LPS能增强RASD1基因启动子的活性，而芝麻酚能抑制这种激活。更重要的是，当利用定点突变技术将RASD1启动子区预测的POU2F2结合位点突变后，芝麻酚对RASD1启动子活性的抑制作用完全消失。这直接证明了芝麻酚是通过抑制POU2F2与RASD1启动子的结合，来下调RASD1的转录。
本研究系统阐明了芝麻酚缓解急性肺损伤的作用机制。结论表明，膳食补充芝麻酚能够通过抑制POU2F2/RASD1信号轴，有效减轻LPS诱导的肺部炎症和上皮细胞损伤。具体而言，芝麻酚直接与转录因子POU2F2结合，抑制其表达与活性，进而阻断了POU2F2对下游靶基因RASD1的转录激活。RASD1表达的降低，有助于恢复上皮屏障蛋白（如E-钙粘蛋白和ZO-1）的表达，抑制NF-κB通路的过度活化，最终减少促炎因子的释放和炎性细胞浸润。
这项研究的意义在于，它不仅验证了天然产物芝麻酚在预防ALI方面的潜力，更重要的是揭示了一条全新的POU2F2–RASD1调控轴在ALI病理过程中的关键作用。这条此前未被充分认识的信号通路，为理解ALI的发生发展提供了新的视角。同时，研究将芝麻酚的作用靶点从相对宽泛的炎症通路（如TLR4）精确到了特定的转录因子及其下游效应分子，为其后续作为先导化合物进行结构优化或开发为靶向治疗药物奠定了坚实的理论基础。这为应对急性肺损伤这一临床危重症，提供了一种源于天然食物的预防性策略和清晰的分子靶点。
