碱提马齿苋酸性杂多糖POPAA-1通过抑制巨噬细胞焦亡改善脓毒症小鼠急性肺损伤

本研究针对脓毒症诱导的急性肺损伤(S-ALI)缺乏高效低毒疗法的临床难题，首次从马齿苋中碱提获得酸性杂多糖POPAA-1。通过结构解析发现其以→4)-α-Galp A-(1→2,4)-α-Rhap -(1→为主链的独特结构，体内实验证实其通过阻断LPS-TLR4结合抑制NF-κB/NLRP3/caspase-1/GSDMD通路，显著减轻肺泡巨噬细胞焦亡和肺部炎症。该研究为开发植物多糖类S-ALI治疗药物提供了新思路。

　　

脓毒症引发的急性肺损伤(S-ALI)是重症监护病房常见的致死性并发症，当前临床主要依赖糖皮质激素治疗，但长期使用易导致高血压、骨质疏松等严重副作用。更棘手的是，过度激活的巨噬细胞焦亡(pyroptosis)会通过caspase-1/GSDMD通路加剧肺部炎症风暴，但针对该过程的特异性抑制剂仍属空白。传统中药马齿苋虽已知具有抗炎活性，但其碱提多糖的结构特征及对S-ALI的干预机制尚未阐明。

吉林省科技发展计划项目支持的研究团队创新性地采用0.1 M NaOH碱提工艺，从马齿苋中分离得到分子量51.00 kDa的酸性杂多糖POPAA-1。通过甲基化分析和核磁共振(NMR)等技术解析其结构特征，发现该多糖以半乳糖醛酸(GalA)和鼠李糖(Rha)构成主链，并带有阿拉伯糖(Ara)和半乳糖(Gal)组成的复杂侧链。这种独特的结构可能与其特殊的生物活性密切相关。

主要技术方法
研究采用碱提结合DEAE-cellulose柱层析纯化获得POPAA-1，通过HPLC和GC-MS分析单糖组成。建立LPS诱导的S-ALI小鼠模型，采用组织病理学评分和炎症因子检测评估疗效。通过氯膦酸脂质体选择性清除巨噬细胞验证其靶向性，利用MH-S细胞系进行TLR4/NF-κB/NLRP3通路机制研究。

研究结果

Isolation and characterization of POPAA-1
碱提法获得的多糖得率达25.26%，经纯化后的POPAA-1单糖组成分析显示其富含阿拉伯糖(50.05%)和半乳糖(26.16%)。结构解析揭示其主链为→4)-α-Gal^p
A-(1→2,4)-α-Rha^p
-(1→重复单元，这种带负电的酸性结构可能增强与TLR4受体的相互作用。

In vivo efficacy evaluation
在LPS诱导的S-ALI模型中，POPAA-1治疗组肺组织损伤评分降低62%，支气管肺泡灌洗液(BALF)中IL-1β和IL-18水平分别下降54%和47%。值得注意的是，巨噬细胞清除后POPAA-1的保护效应减弱78%，证实其作用依赖于肺泡巨噬细胞。

Mechanistic insights in vitro
细胞实验显示POPAA-1可剂量依赖性抑制LPS-TLR4结合，使NF-κB p65核转位减少63%。同时下调NLRP3炎症小体组装，导致caspase-1活性和GSDMD-N片段生成分别降低51%和49%，显著减少乳酸脱氢酶(LDH)释放。

结论与意义
该研究首次阐明马齿苋碱提多糖POPAA-1通过"结构特异性识别TLR4-阻断NF-κB信号-抑制NLRP3/caspase-1/GSDMD轴"的三级作用机制减轻S-ALI。相比传统水提多糖，碱提工艺获得的POPAA-1具有更高得率和独特生物活性，为开发植物源抗焦亡药物提供了先导化合物。特别值得注意的是，该研究揭示了多糖类物质可通过模拟宿主防御肽的空间构象干扰病原体识别受体，这一发现为天然产物结构改造提供了新思路。论文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为脓毒症相关器官损伤的精准治疗开辟了新的研究方向。