杜兴氏肌营养不良症中免疫-纤维化微环境的整合多组学与单细胞分析揭示了橙皮苷的治疗潜力

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Integrative Multi-Omics and Single-Cell Dissection of the Immune–Fibrotic Microenvironment in Duchenne muscular dystrophy Reveals Therapeutic Potential of Hesperidin

哮喘小鼠模型中大蒜素通过抑制STAT3/PIM1通路减轻炎症和肺组织重塑。研究显示不同剂量大蒜素（10和20 mg/kg）能显著降低BALF中IL-4、IL-5、IL-13水平，减轻肺组织平滑肌增厚、基底膜增厚及胶原沉积，同时下调p-STAT3和PIM1表达。体外实验证实大蒜素抑制TGF-β1诱导的细胞增殖，且Colivelin逆转该效应，WP1066增强其作用。摘要：

　　哮喘是一种复杂的呼吸系统疾病，其特征包括气道炎症和组织重塑。这种疾病影响全球超过3亿人，严重干扰了患者的日常生活和健康状况。目前，治疗哮喘的主要药物如糖皮质激素，虽然在减轻气道炎症和缓解气道狭窄方面具有一定的疗效，但对气道重塑的治疗效果仍不明确。此外，糖皮质激素的副作用，如生长迟缓、骨质疏松和呼吸道感染，也显著降低了重度哮喘患者的生存质量。因此，开发新的、更有效的药物来靶向气道重塑成为医学界的重要课题。

在众多天然药物中，大蒜素因其广泛的生物活性而备受关注。大蒜素是一种天然的硫氧化物，来源于新鲜大蒜被压碎后的产物。它不仅具有抗癌、抗炎和抗纤维化的特性，还在多个研究中显示出对气道重塑的潜在抑制作用。例如，一些研究表明，大蒜素可以减少吸烟大鼠模型中的炎症细胞浸润和肺部损伤。此外，大蒜素在肺动脉高压的治疗中，通过减轻肺部炎症和纤维化，延缓了肺血管的变化。还有研究指出，大蒜素可能通过降低支气管平滑肌细胞中α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的水平，影响气道重塑的过程。基于这些发现，研究团队假设大蒜素可能通过减轻气道炎症和组织重塑来缓解哮喘的发展。

为了验证这一假设，研究者建立了一种由卵清蛋白（OVA）诱导的哮喘小鼠模型。在此模型中，通过腹腔注射不同剂量的大蒜素（10和20 mg/kg），观察其对气道炎症和组织重塑的影响。同时，研究还评估了大蒜素对气道重塑过程中相关信号通路的调控作用。结果显示，大蒜素治疗显著降低了OVA引发的炎症细胞浸润，并减少了支气管肺泡灌洗液（BALF）中IL-4、IL-5和IL-13的分泌。此外，大蒜素还明显减轻了OVA引起的平滑肌和基底膜增厚、胶原沉积以及胶原-Ⅰ和α-SMA的表达。更进一步的研究发现，大蒜素能够抑制TGF-β1诱导的细胞增殖，并且这种抑制作用与STAT3磷酸化和PIM1表达的抑制密切相关。当使用STAT3激动剂Colivelin时，大蒜素的抗增殖效果被逆转；而使用STAT3抑制剂WP1066则增强了大蒜素的抗增殖作用。这些发现表明，大蒜素通过调控STAT3/PIM1信号通路，发挥其抗炎和抗重塑的作用，为哮喘治疗提供了新的潜在策略。

在研究过程中，实验动物的选择和管理严格按照国家标准进行。使用的是8周龄的BALB/c雌性小鼠，由Gem Pharmatech（南京，中国）提供，并在标准实验室条件下饲养。饲养环境保持在22-24°C的温度，湿度控制在49-51%之间，遵循12小时的昼夜节律。所有小鼠均可自由获取食物和饮水，确保实验的顺利进行。实验操作均遵循国家卫生研究院（NIH）发布的《实验室动物护理与使用指南》，并获得山东第一医科大学附属第二医院伦理委员会的批准。该研究未涉及人类受试者，因此无需获得患者同意进行发表。

研究方法部分强调了对实验数据的统计分析和可视化处理。使用GraphPad Prism 10.1.2软件进行数据处理，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）和T检验进行数据分析。所有P值均使用Bonferroni方法进行多重比较校正，以确保结果的可靠性。数据呈现方式根据其分布情况而定，如细胞存活率和蛋白表达水平等正态分布的数据，以均值±标准差（SD）的形式展示。当P值小于0.05时，认为结果具有统计学意义。

在实验观察中，OVA处理的小鼠表现出典型的哮喘症状，如烦躁、呼吸困难、打喷嚏、咳嗽以及食欲和排泄量减少。尽管这些小鼠的体重没有显著变化，但其整体健康状况较差。相比之下，接受大蒜素治疗的小鼠表现出改善的总体状态，包括精神状态明显好转、呼吸稳定、食欲和排泄量增加，以及体重略有上升。这些观察结果表明，大蒜素可能在一定程度上缓解了哮喘的临床症状，从而改善了小鼠的生活质量。

讨论部分进一步分析了哮喘的病理生理机制。哮喘是一种慢性疾病，其特征是持续的气道炎症和组织重塑。这些病理变化通常由反复的炎症反应、组织损伤以及不适当的修复过程引起，导致上皮损伤、下皮纤维化、平滑肌增生和基底膜增厚。这些结构改变破坏了气道的正常形态和功能，进而引发气道狭窄、气流阻力增加以及病情的逐渐恶化。因此，针对气道重塑的治疗策略在哮喘管理中具有重要意义。

研究团队在讨论中指出，大蒜素可能通过抑制STAT3/PIM1信号通路，减轻气道炎症和组织重塑。STAT3信号通路是受体酪氨酸激酶下游的重要信号传导路径，它在调控细胞增殖、凋亡和分化中发挥关键作用。抑制STAT3信号通路被认为可以改善哮喘小鼠的气道炎症和组织重塑。PIM1作为细胞存活的重要调节因子，是JAK/STAT信号通路（尤其是STAT3）下游的关键效应分子。PIM1在哮喘患者的肺部组织中表达水平升高，而抑制PIM1激酶活性已被证明可以减轻哮喘小鼠的气道高反应性和炎症反应。此前的研究表明，大蒜素可以调节多种细胞和动物模型中的STAT3信号通路，但其对哮喘小鼠中STAT3/PIM1信号通路的具体影响仍不明确。

本研究通过建立OVA诱导的哮喘小鼠模型，探讨了大蒜素对气道炎症和组织重塑的影响，并评估了STAT3/PIM1信号通路在这些过程中的作用。研究结果表明，大蒜素能够有效减轻气道炎症和组织重塑，这可能与其对STAT3/PIM1信号通路的调控有关。这些发现不仅加深了对大蒜素治疗哮喘机制的理解，也为开发新的哮喘治疗策略提供了理论依据。

在研究的结论部分，研究团队总结指出，大蒜素能够减轻哮喘小鼠的气道炎症和组织重塑，其作用机制可能部分依赖于对STAT3/PIM1信号通路的下调。这些结果支持了大蒜素作为哮喘治疗候选药物的潜力，同时也为未来相关研究提供了新的方向。研究者强调，大蒜素在治疗哮喘方面可能具有良好的应用前景，尤其是在减轻气道重塑方面，其效果可能优于现有的治疗手段。

此外，研究团队还明确了作者的贡献。Li Wei负责数据可视化，Chao He负责撰写和审阅稿件以及监督研究进展，Yuanyuan Liu负责项目管理与概念设计，Lingling Shao负责撰写原始稿件和数据分析，Xin Liu负责实验设计与数据整理，Meijun Liu负责结果验证与软件使用，Yang Zhao提供实验资源，Ran Chen负责研究方法的设计。这些分工体现了团队在研究过程中的协作与专业性。

研究者还指出，本研究未引用的参考文献为[7]，这可能是因为该文献与研究内容相关性较低或尚未公开。此外，研究团队声明不存在任何利益冲突，确保了研究的客观性和公正性。研究数据和材料存储于Zenodo平台，链接为https://doi.org/10.5281/zenodo.15794767。目前，数据访问受到限制，以保护双盲同行评审过程。一旦论文被接受发表，数据将向公众开放。在此期间，任何出于同行评审目的的数据访问请求均可联系通讯作者。

本研究的资助来源包括山东省中医药科技项目（编号：M-2022217）和泰安市科技项目（编号：2021NS423）。研究者衷心感谢Gem Pharmatech（南京，中国）提供实验动物，以及上海源叶生物科技和Sigma-Aldrich公司提供的关键试剂。同时，研究团队也感谢山东第一医科大学核心实验室的技术支持，确保了实验的顺利进行和数据的准确性。

综上所述，本研究通过系统分析大蒜素在哮喘小鼠模型中的作用，揭示了其对气道炎症和组织重塑的抑制机制。研究发现大蒜素能够通过调控STAT3/PIM1信号通路，有效减轻哮喘的病理变化，为哮喘治疗提供了新的思路和潜在药物。这一成果不仅丰富了对天然药物在哮喘治疗中的作用机制的理解，也为未来临床研究和药物开发奠定了基础。随着对大蒜素及其相关信号通路研究的深入，有望开发出更安全、更有效的哮喘治疗药物，进一步改善患者的生活质量和预后。