诺卡酮（Nootkatone）通过调节小鼠体内的NF-κB和Nrf2通路，减轻由脂多糖（LPS）引起的急性肺损伤

《Frontiers in Veterinary Science》：Nootkatone mitigates LPS-induced acute lung injury by modulating the NF-κB and Nrf2 pathways in mice

诺卡酮通过抑制NF-κB通路和激活Nrf2通路减轻LPS诱导的小鼠急性肺损伤，改善氧化应激、调节IL-10/TNF-α等炎症因子平衡，病理学证实其逆转肺组织损伤。

　　急性肺损伤（ALI）及其更严重的形式急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是严重威胁生命的医学状况，长期以来受到医学界的广泛关注。ALI/ARDS的病理生理表现包括气体交换障碍、肺泡塌陷和低氧血症，同时伴随双侧胸腔水肿。这些疾病不仅影响成年人，也常见于儿童，并在全球范围内造成大量死亡。值得注意的是，ALI同样在兽医医学中存在，例如狗和猫可能因肺炎或败血症而出现ALI，而马匹和新生幼驹则可能因感染或毒性因素导致呼吸系统功能障碍。由于当前治疗手段主要为支持性治疗，缺乏专门的化学治疗药物，且细菌耐药性风险较高，因此探索新的治疗药物具有重要的临床意义。本研究聚焦于一种名为Nootkatone的天然化合物，探讨其在LPS诱导的肺损伤中的潜在治疗作用。

Nootkatone是一种酮类倍半萜烯，主要存在于葡萄柚、柚子和北美香柏等植物中。其具有多种生物活性，包括抗炎、抗氧化、抗纤维化、抗凋亡、肝保护、肾保护、神经保护以及调节血脂水平等特性。先前的研究表明，Nootkatone在LPS诱导的神经炎症中表现出显著的抗炎作用，主要通过调节AMP-activated protein kinase（AMPK）信号通路实现。然而，其在LPS诱导的ALI/ARDS中的作用尚未得到充分研究。基于其已知的抗炎和抗氧化特性，我们推测Nootkatone可能具有缓解肺损伤的潜力。

本研究通过体外和体内实验评估了Nootkatone的抗炎效果。在体外实验中，使用Raw 264.7小鼠巨噬细胞模型，观察到Nootkatone在1.5 μM至50 μM浓度范围内表现出良好的安全性，对细胞存活率的影响较小。同时，Nootkatone能够显著降低LPS诱导的炎症反应，通过调节促炎性细胞因子如IL-10和TNF-α的水平。在体内实验中，采用小鼠模型，通过腹腔注射给予50 mg/kg和100 mg/kg剂量的Nootkatone，连续7天后给予LPS（10 μg/kg）以诱导肺损伤。实验结果显示，Nootkatone显著改善了LPS诱导的肺部炎症反应，表现为肺组织损伤的逆转、促炎性细胞因子水平的降低，以及氧化应激指标的改善。

在实验设计方面，将30只6-8周龄、体重22-30克的瑞士白化小鼠随机分为五个组：正常对照组（NC）、疾病对照组（DC）、Nootkatone低剂量组（NLD）、Nootkatone高剂量组（NHD）以及Nootkatone单独处理组（NPS）。NC组接受生理盐水腹腔注射，DC组在实验第6天通过口腔咽喉途径给予LPS诱导肺损伤。NLD和NHD组则在实验第6天给予LPS之前，连续7天接受Nootkatone的腹腔注射，而NPS组仅接受Nootkatone的腹腔注射，不给予LPS。通过采集血样和肺组织样本，分析血细胞参数、肺组织重量变化、肺指数、细胞因子水平、氧化应激指标以及肺组织的组织学变化，进一步评估Nootkatone的治疗效果。

在肺组织重量和肺指数方面，DC组的肺组织重量显著增加，表明LPS诱导的肺损伤成功建立。相比之下，NLD和NHD组的肺组织重量显著降低，说明Nootkatone在降低肺水肿和改善肺功能方面具有积极作用。此外，NPS组的肺组织重量与NC组相似，表明Nootkatone本身对肺组织无毒性影响。

通过支气管肺泡灌洗液（BALF）的分析，发现DC组的总细胞数、中性粒细胞数、巨噬细胞数和淋巴细胞数显著增加，这与肺部炎症和水肿的病理特征一致。而NLD和NHD组的这些指标均显著降低，进一步支持Nootkatone的抗炎作用。在血液参数方面，DC组的红细胞计数（TEC）、血红蛋白（Hb）和红细胞压积（HCT）显著下降，而白细胞计数（TLC）显著上升，这可能是由于LPS诱导的氧化应激和炎症反应。NLD和NHD组的这些参数均有所改善，表明Nootkatone对血液系统的保护作用。

在氧化应激指标方面，LPS处理组的丙二醛（MDA）水平显著升高，而Nootkatone处理组的MDA水平显著降低，说明其具有抗氧化作用。同时，超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）和过氧化氢酶（CAT）的活性在LPS处理组中显著下降，而Nootkatone处理组的这些酶活性显著恢复，进一步验证其抗氧化能力。此外，Nootkatone显著降低了BALF中的硝酸盐水平，这可能与其抑制iNOS表达有关，从而减少自由基的产生。

在细胞因子分析中，DC组的促炎性细胞因子如IL-1β、IL-6、IL-17、IL-22、IFN-γ、TGF-β1和TNF-α水平显著升高，而NLD和NHD组的这些细胞因子水平显著降低，说明Nootkatone能够有效抑制炎症反应。同时，NLD和NHD组的抗炎性细胞因子IL-10水平显著升高，进一步支持其抗炎作用。NPS组的细胞因子水平与NC组相似，表明Nootkatone本身无毒性。

在组织学分析中，DC组的肺组织表现出严重的病理变化，包括肺泡和支气管的损伤、炎性细胞浸润以及肺泡腔内水肿。而NLD和NHD组的肺组织损伤明显减轻，肺泡结构趋于正常。NPS组的肺组织形态与NC组相似，说明Nootkatone对肺组织无不良影响。

免疫组化分析进一步揭示了Nootkatone对炎症标志物如Nrf-2、NF-κB、COX-2和TNF-α的影响。在DC组中，这些标志物的表达显著增强，而NLD和NHD组的表达水平显著降低，表明Nootkatone通过调节这些信号通路发挥抗炎作用。Nrf-2的激活有助于增强抗氧化防御系统，而NF-κB的抑制则有助于减少炎症反应。

本研究还探讨了Nootkatone在肺损伤中的作用机制。LPS通过激活TLR4信号通路引发炎症反应，导致NF-κB的活化和促炎性细胞因子的释放。Nootkatone通过抑制NF-κB的激活，减少促炎性细胞因子的表达，同时激活Nrf-2通路，增强抗氧化防御。此外，Nootkatone还通过调节AMPK信号通路，抑制MAPK信号，改善线粒体功能，从而减少ROS的产生并维持能量平衡。

尽管本研究提供了Nootkatone在缓解LPS诱导的肺损伤方面的初步证据，但仍存在一些局限性。首先，Nootkatone作为预处理药物可能无法完全反映其在肺损伤发生后的治疗效果。因此，未来研究应评估其在LPS暴露后的治疗潜力。其次，虽然本研究观察到Nrf-2的激活和NF-κB的抑制，但更详细的分子机制分析仍有待深入。此外，Nootkatone的药代动力学特性，如血浆半衰期和组织分布，尚未完全明确，这也需要进一步研究。

综上所述，本研究提供了Nootkatone在LPS诱导的急性肺损伤中的抗炎和抗氧化作用的充分证据。Nootkatone通过调节NF-κB信号通路和激活Nrf-2通路，显著减轻了肺部炎症反应和氧化应激。这些发现不仅为Nootkatone在人类医学中的应用提供了基础，也为兽医医学中治疗肺损伤提供了新的思路。未来的研究应进一步探讨其在不同病理条件下的治疗效果，以及其在临床应用中的安全性和有效性。