甲酮草净-3′-磺酸盐通过Fas/PDK1/STAT信号通路减轻急性肺损伤

《International Immunopharmacology》：Sodium Formononetin-3′-sulfonate attenuated acute lung injury by Fas/PDK1/STAT Signaling

急性肺损伤治疗研究中，ND308通过抑制Fas/PDK1/STAT3信号通路显著改善肺功能，减少肺病理损伤，并增强Claudin 18.1表达以修复肺屏障。体内实验显示连续给药20 mg/kg/天3天，肺组织低密度区域面积增大，病理评分和肺系数显著降低，蛋白表达水平显示Fas、p-PDK1、p-STAT3和核内PDK1均下降，而Claudin 18.1升高。体外实验验证了类似机制，证实ND308对LPS诱导的ALI具有双向调节作用。

　　

Dexin Kong|Guanghua Zhang|Zhonghong Jiang|Yunying Lv|Wanglin Jiang

滨州医学院药学院，中国烟台264003

摘要

目的

Formononetin是一种异黄酮化合物，而formononetin-3′-磺酸钠（ND308）是其盐形式，便于注射给药。然而，ND308对急性肺损伤（ALI）的治疗效果尚不清楚。

方法

在本研究中，我们通过LPS诱导的双击大鼠模型，对ND308对ALI的影响进行了体内实验。随后，我们通过测定ND308对LPS刺激的人类肺微血管内皮细胞（HMs）的影响，探讨了其抑制实验性ALI的机制。

主要发现

连续3天以20 mg/kg的剂量给予ND308，在LPS诱导的大鼠ALI模型中表现出保护作用，这体现在Hounsfield单位的变化（作为整体肺功能的指标）、肺组织显微镜病理学评分以及肺系数（作为总体肺病理的指标）上。FAS、p-PDK1、p-STAT3的蛋白表达水平显著降低，而紧密连接（TJ）蛋白claudin 18.1的表达显著增加。在体外研究中，LPS诱导的HMs也显示出类似的结果：FAS、p-PDK1、p-STAT3的蛋白表达降低，而claudin 18.1的表达增加。

结论

总体而言，ND308似乎通过抑制FAS/PDK1/STAT3途径来增强claudin 18.1的表达，从而缓解ALI。

引言

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是一种由感染、创伤和休克等多种风险因素引起的急性弥漫性肺损伤疾病。其特征是肺泡-毛细血管屏障的破坏、肺水肿和低氧血症。流行病学数据显示，在重症监护病房（ICU）的患者中，ARDS的发病率约为10.4%；而在接受机械通气的患者中，这一比例高达23.4%。这严重威胁着患者的生命和健康，凸显了探索有效治疗方法的紧迫性[1]。

ARDS的特点是肺实质中爆发性的急性炎症反应，导致内皮细胞和上皮细胞损伤，引发蛋白渗出性肺水肿，破坏肺泡-毛细血管屏障，造成富含蛋白质的肺水肿，影响气体交换，并导致表面活性剂功能障碍[2]。已经确定了几种ARDS的病理机制，包括毛细血管内皮细胞损伤、血管通透性增加、水和大分子蛋白泄漏、向血管外系统的转移以及高渗性间质和肺泡肺水肿。因此，探索ARDS的新治疗靶点具有重要意义[3,4]。

Fas蛋白是细胞膜表面的受体，属于肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族成员，通过与配体FasL结合激活下游信号通路并介导细胞凋亡。在急性肺损伤（ALI）/ARDS中，Fas的异常激活与肺泡-毛细血管屏障的破坏密切相关，包括紧密连接蛋白的改变[5]。Occludin对于维持正常的肺泡屏障完整性及其在ARDS进展中的保护作用至关重要[6]。PDK1（磷脂酰肌醇依赖性激酶1）通过磷酸化激活下游的Akt，参与炎症反应和细胞增殖，促进促炎因子的释放，并加重肺水肿和微血管渗漏。p-STAT3（磷酸化信号转导子和转录激活因子3）是STAT3蛋白的活性形式，通过磷酸化调节细胞增殖、凋亡和炎症，与ARDS密切相关。ARDS与炎症密切相关，PDK1和p-STAT3会增强炎症反应，因此这两种分子具有作为ARDS新治疗靶点的潜力[[7], [8], [9]]。

Formononetin是从Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge中提取的黄酮类化合物[10]，formononetin-3′-磺酸钠（ND308）是其盐形式，便于注射给药。在ARDS发病初期（24小时内）使用糖皮质激素，尤其是对于中度至重度患者，可能通过抑制炎症反应改善氧合和肺损伤，并缩短机械通气的持续时间。但在后期使用糖皮质激素可能会增加死亡率，这可能与纤维化的加重或继发感染的风险增加有关。因此，糖皮质激素在ARDS中的应用存在许多限制[11]。LPS双击诱导的ALI的起源与广泛的炎症反应和由此造成的损伤有关，这种模型更为可靠、直接相关于ARDS的诊断标准，并更接近于由于长期低氧血症和某些肺损伤在大鼠中发生的病理过程[12]。然而，目前尚无研究表明ND308这种具有良好抗炎、抗氧化、抗癌、抗菌和抗病毒作用的黄酮类化合物[13]能够缓解实验性ALI期间的肺组织炎症并增加紧密连接（TJ）蛋白。我们推测它可能用于治疗这种疾病，因此通过LPS双击的体内和体外方法测试了这一假设，以揭示其治疗效果背后的FAS、p-PDK1和p-STAT3分子机制。

试剂

formononetin-3′-磺酸钠（纯度>99%，CAS编号485–72-3）购自山东鲁药公司。KR-34933（FAS抑制剂，纯度>99.75%，CAS编号1021497–97-1）、MP7（PDK-1抑制剂，纯度>99.67%，CAS编号1001409–50-2）和Static（STAT3抑制剂，纯度>99.67%，CAS编号1001409–50-2）购自美国MCE公司。LPS（纯度>98%，CAS编号L2880）购自日本Sigma公司。FAS抗体（MA5–35308）购自美国Thermo Scientific公司。

ND308对LPS诱导的双击ALI大鼠肺功能及病理变化的影响

首先，使用微CT扫描评估了三组大鼠的肺功能。红色区域表示肺组织中的低密度区，表明肺组织完好无损。正如预期的那样，假手术组大鼠的肺组织未受损，低密度区域、Hounsfield单位值、潮气量和功能残余容量均较高（图1A1、图1C-1E），而ALI模型大鼠的这些指标较低（图1A2、图1C-1E）。在给予ND308后3天

讨论

ARDS的特点是弥漫性肺水肿，是一种急性呼吸衰竭疾病，死亡率可超过25%。尽管临床医生和制药公司做出了最大努力，但这种疾病的药物治疗仍存在显著差距，包括无法降低死亡率和改善肺病理。更好的治疗方法主要依赖于具有多种缺陷的肺保护性通气[15]。目前，ARDS的药物治疗主要集中在减少肺

结论

我们发现，通过静脉途径给予ND308可以消除LPS诱导的实验性ALI，并抑制Fas/PDK1/STAT信号通路的激活。

CRediT作者贡献声明

Dexin Kong：验证、资源提供、监督、研究。Guanghua Zhang：验证、项目管理、监督、研究。Zhonghong Jiang：研究、监督。Yunying Lv：撰写初稿、正式分析、研究、概念构思。Wanglin Jiang：撰写初稿、正式分析、审稿与编辑、资源管理、数据整理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报道工作的财务利益或个人关系。