《Journal of Ethnopharmacology》:Andrographolide alleviates nasal mucosal inflammation in allergic rhinitis mice by inhibiting the IL-17/NF-κB pathway and downregulating MUC5AC expression
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民族药理学相关性
穿心莲内酯(Andrographolide,Andro)是传统中药穿心莲(Andrographis paniculata (Burm.f.) Wall. ex Nees)的主要生物活性成分,具有显著的药理活性,包括抗炎和免疫调节作用。临床上
民族药理学相关性
穿心莲内酯(Andrographolide,Andro)是传统中药穿心莲(Andrographis paniculata (Burm.f.) Wall. ex Nees)的主要生物活性成分,具有显著的药理活性,包括抗炎和免疫调节作用。临床上,其已被用作炎症性呼吸道疾病的辅助治疗手段;然而,其对过敏性鼻炎(allergic rhinitis,AR)的干预效果及其涉及“抗炎-屏障保护”的多维分子机制仍未得到充分阐明。
研究目的
探讨Andro缓解AR的机制,评估其安全性,并预测其潜在治疗靶点。
材料与方法
研究人员应用公共生物信息学数据库预测潜在靶点和信号通路。构建卵清蛋白(ovalbumin,OVA)诱导的AR小鼠模型,并通过腹腔注射给予Andro。在体外,采用IL-4/IL-13刺激人鼻上皮RPMI-2650细胞建立炎症损伤模型,并使用IL-17特异性抑制剂ixekizumab进行功能阻断实验。采集鼻黏膜进行转录组测序,筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),并与预测靶点进一步联合分析。通过免疫荧光、酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)、实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)、免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)、流式细胞术(flow cytometry)和蛋白质印迹法(Western blot,WB)评价病理变化、炎症因子、紧密连接蛋白、免疫细胞亚群及关键信号通路相关蛋白。
结果
网络药理学分析表明,IL-17信号通路是Andro干预AR的核心通路。分子对接与分子动力学模拟显示,Andro与IL-17A之间存在稳定结合。系列体内实验表明,给予Andro可显著缓解AR小鼠的鼻部症状。此外,血清IgE、IL-17A、IL-6和TNF-α水平均下降;流式细胞术结果显示,脾脏CD4+IL-17A+ Th17细胞比例呈剂量依赖性降低;鼻黏膜炎性细胞浸润受到抑制。同时,Andro显著抑制杯状细胞增生和MUC5AC过表达,并剂量依赖性恢复紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达。体外实验进一步证实,Andro可剂量依赖性逆转IL-4/IL-13诱导的RPMI-2650细胞炎症因子分泌、黏液高分泌及上皮屏障损伤。Andro与ixekizumab联用未产生额外叠加效应,提示Andro的保护作用可能依赖于对IL-17信号通路的抑制。从机制上看,Andro下调IL-17A、IL-17RA和Act1的转录及蛋白表达,抑制NF-κB p65磷酸化,并阻断IL-17/NF-κB介导的黏液高分泌和上皮屏障损伤。
结论
Andro治疗AR的机制在于通过抑制IL-17/NF-κB通路关键蛋白表达并下调MUC5AC表达,从而抑制鼻黏膜炎症并修复上皮屏障功能。这种靶向调控可有效改善AR中的病理损伤。
该文发表于《Journal of Ethnopharmacology》,围绕穿心莲内酯(Andrographolide,Andro)干预过敏性鼻炎(allergic rhinitis,AR)的药效基础与分子机制展开。AR是常见的上呼吸道慢性炎症性疾病,具有较高全球患病率,典型表现包括鼻痒、阵发性喷嚏、流涕和鼻塞,不仅明显降低患者睡眠质量、认知功能和生活质量,还与哮喘、鼻窦炎及中耳炎等并发症风险增加相关。现有临床治疗主要依赖抗组胺药、鼻用糖皮质激素和白三烯调节剂,但这些方法在控制慢性鼻黏膜炎症及持续性黏液高分泌方面仍存在局限,且长期应用可能带来系统性免疫抑制、肝损伤等不良反应。因此,探索兼具安全性、多靶点调控潜力和明确药理基础的天然药物,成为AR研究的重要方向。
穿心莲是具有明确传统应用基础的药用植物,在中医药与阿育吠陀医学体系中均有长期应用历史。其主要活性二萜内酯成分Andro已被证实具有抗炎、免疫调节和抗氧化等多重药理活性,并在慢性阻塞性肺疾病、急性肺损伤等呼吸系统炎症模型中表现出良好作用。然而,就AR而言,既往研究对Andro的干预效果及其是否通过“炎症抑制-屏障保护”双重机制发挥作用,仍缺乏系统证据。文章据此提出研究问题:Andro是否能够缓解AR所致鼻黏膜炎症,是否能够改善杯状细胞增生、黏蛋白异常表达和上皮屏障损害,以及其作用是否与IL-17/NF-κB信号轴密切相关。
为回答上述问题,研究人员首先结合网络药理学和生物信息学筛选Andro与AR的交集靶点。结果显示,Andro预测靶点与AR疾病相关靶点存在196个重叠靶点,KEGG富集分析提示IL-17信号通路与AR病理过程密切相关。由于IL-17A可促进中性粒细胞和嗜酸性粒细胞募集,诱导TNF-α、IL-6等促炎因子释放,并破坏黏膜上皮完整性,研究进一步聚焦IL-17相关机制。同时,文中指出IL-17通路与黏液高分泌相关,并与NF-κB等炎症通路存在联动,这为后续验证Andro是否通过IL-17/MUC5AC轴发挥作用提供了理论依据。
在方法学上,研究人员综合应用了计算预测、动物实验、细胞实验及分子生物学验证策略。主要方法包括:基于SwissTargetPrediction、PharmMapper、CTD、GeneCards、OMIM和TTD数据库开展网络药理学分析;采用分子对接和分子动力学模拟验证Andro与IL-17A结合稳定性;建立OVA诱导的AR小鼠模型并进行腹腔注射给药;采集小鼠鼻黏膜进行转录组测序以筛选差异表达基因;以IL-4/IL-13刺激RPMI-2650人鼻上皮细胞构建炎症损伤模型,并联用IL-17特异性抑制剂ixekizumab进行阻断验证;再结合ELISA、RT-qPCR、IHC、免疫荧光、流式细胞术和WB,从炎症反应、免疫细胞、屏障蛋白和信号通路多层面评估干预效果。样本来源包括OVA诱导AR小鼠鼻黏膜组织及体外培养的人鼻上皮RPMI-2650细胞。
研究结果部分可按文中逻辑概括如下。
Screening of Potential Targets for Andro to Improve AR
研究人员通过多数据库检索与标准化处理,共获得476个Andro潜在靶点和2779个AR相关靶点,交集分析筛得196个共同靶点。这一结果说明Andro干预AR具有多靶点调控特征,也为后续PPI网络分析和通路富集分析奠定基础。
Protein-Protein Interaction (PPI) Network Analysis
在共同靶点基础上构建PPI网络后,研究进一步识别出与炎症调控密切相关的核心作用节点。结合后续富集分析,提示IL-17相关分子在网络中居于重要位置,支持将IL-17信号作为后续重点验证对象。
网络药理学、分子对接与分子动力学分析
研究显示,IL-17信号通路是Andro抗AR作用的核心富集通路。分子对接及动力学模拟进一步证实Andro与IL-17A具有稳定结合能力。这一结果从计算层面为Andro直接或间接调控IL-17A相关炎症级联提供了支持。
转录组测序与核心通路交叉验证
研究人员对AR小鼠鼻黏膜进行转录组测序,筛选差异表达基因,并将其与网络药理学预测结果交叉分析。结果进一步支持IL-17/MUC5AC轴在AR病理进展及Andro干预中的关键地位,说明该研究并非仅停留于通路预测,而是获得了组织水平转录证据。
体内实验:Andro改善AR小鼠鼻部症状与全身炎症状态
在OVA诱导的AR模型中,Andro给药后小鼠鼻部症状明显减轻,提示其具有明确的体内药效。血清学结果显示,IgE、IL-17A、IL-6和TNF-α水平下降,说明Andro不仅抑制局部鼻黏膜炎症,也缓解系统性炎症反应。
体内实验:Andro抑制Th17细胞反应
流式细胞术结果表明,脾脏CD4
+IL-17A
+ Th17细胞比例随Andro剂量增加而下降。由于Th17细胞是IL-17A的重要来源,这一结果提示Andro可从免疫细胞分化与活化层面抑制IL-17驱动的炎症放大效应。
体内实验:Andro减轻鼻黏膜病理损伤与炎性细胞浸润
组织学与相关检测结果显示,Andro抑制了AR小鼠鼻黏膜炎性细胞浸润。该发现说明其可直接改善鼻黏膜局部病理炎症状态,是其缓解鼻部症状的重要组织学基础。
体内实验:Andro抑制杯状细胞增生并调节黏液分泌
研究表明,Andro显著抑制杯状细胞增生和MUC5AC过表达。MUC5AC是气道和鼻黏膜黏液高分泌的重要标志分子,因此该结果表明Andro不仅抑制炎症,还能纠正AR相关黏液分泌失衡。
体内实验:Andro修复鼻上皮屏障功能
Andro可剂量依赖性恢复紧密连接蛋白ZO-1和Occludin表达。紧密连接蛋白是维持上皮屏障完整性的关键结构成分,因此该结果提示Andro具有明确的屏障保护效应,能够减轻AR中上皮屏障受损。
体外实验:Andro逆转IL-4/IL-13诱导的鼻上皮炎症损伤
在人鼻上皮RPMI-2650细胞模型中,Andro剂量依赖性抑制IL-4/IL-13诱导的炎症因子分泌、黏液高分泌和屏障损害。该结果与动物实验相互印证,说明Andro对鼻上皮细胞本身具有直接保护作用。
功能阻断实验:Andro的保护作用依赖IL-17信号抑制
在体外加入IL-17特异性抑制剂ixekizumab后,与Andro联用未产生进一步叠加效应。该结果说明两者可能作用于同一关键通路,支持Andro的保护作用主要依赖于IL-17信号通路抑制。
机制验证:Andro抑制IL-17/NF-κB通路并下调MUC5AC
机制实验显示,Andro下调IL-17A、IL-17RA和Act1的转录与蛋白表达,并抑制NF-κB p65磷酸化。这表明Andro可阻断IL-17受体下游炎症信号转导,进而抑制IL-17/NF-κB介导的黏液高分泌和上皮屏障损伤。结合MUC5AC表达下降及ZO-1、Occludin恢复,可见其作用链条较为完整,即从上游炎症驱动因子、受体复合体及衔接蛋白,到下游转录因子活化和终末效应分子表达,均受到抑制。
讨论部分总体强调,AR作为全球常见慢性上气道炎症性疾病,现有治疗在长期控制慢性炎症和黏液高分泌方面仍存在不足。该研究通过体内外实验系统证明,Andro对AR具有较强干预潜力,其优势不仅体现在抑制炎症介质和Th17相关免疫应答,更体现在对鼻上皮屏障和黏液稳态的联合调节。文章将IL-17/NF-κB信号轴与MUC5AC异常表达、紧密连接蛋白损伤联系起来,构建了较清晰的病理调控框架。研究意义在于,为穿心莲来源活性成分用于鼻部炎症性疾病干预提供了实验依据,也提示IL-17/NF-κB/MUC5AC轴可能是AR治疗的重要靶向方向。
研究结论可译述如下:本研究通过系统的体内和体外实验揭示,Andro对AR具有显著治疗作用。其抗AR效应通过调控IL-17/NF-κB信号通路实现:在体内,Andro抑制脾脏Th17细胞分化与活化,从而降低全身炎症反应;在体外,Andro保护鼻上皮细胞免受IL-4/IL-13诱导的炎症损伤、黏液高分泌和屏障功能障碍。该双重调节作用共同支持Andro通过抑制鼻黏膜炎症并修复上皮屏障来改善AR病理损伤。总体而言,Andro通过抑制IL-17/NF-κB通路关键蛋白表达并下调MUC5AC表达,实现对AR鼻黏膜炎症和屏障损伤的靶向干预。