《Journal of Ethnopharmacology》:Combined network pharmacology, transcriptomics and machine learning suggests Danggui Buxue Tang may suppress oxidative stress and inflammation through Nrf2/HO-1 and IL-17 pathways in pulmonary fibrosis
编辑推荐:
•DBT通过抗氧化和抗炎途径治疗肺纤维化。•DBT通过激活Nrf2和抑制IL-17缓解肺纤维化。•网络药理学揭示MMP7/MMP13/TNF为治疗靶点。•四种机器学习算法与血清药物化学联合鉴定出MMP7、MMP13和TNF为DBT在肺纤维化中的新靶点。引言肺纤维化(PF)是间
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DBT通过抗氧化和抗炎途径治疗肺纤维化。
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DBT通过激活Nrf2和抑制IL-17缓解肺纤维化。
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网络药理学揭示MMP7/MMP13/TNF为治疗靶点。
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四种机器学习算法与血清药物化学联合鉴定出MMP7、MMP13和TNF为DBT在肺纤维化中的新靶点。
引言
肺纤维化(PF)是间质性肺疾病的一种严重形式,其特征为肺实质的持续瘢痕化、肺功能的不可逆性恶化以及预后不良。诊断后,中位生存期通常仅为三到五年,这一病程的死亡率甚至可与或超过多种恶性肿瘤(Lederer等,2018)。PF的病因是多因素的,源于肺泡上皮损伤、成纤维细胞增殖失调、细胞外基质(ECM)过度积累以及免疫调节异常之间的复杂交互作用(Bonella等,2023;Shenderov等,2021)。尽管过去十年在PF病理生物学方面取得了重要进展,但临床药物治疗仍局限于两种抗纤维化药物——吡非尼酮和尼达尼布。虽然这些药物可以减缓疾病进展,但无法逆转已形成的纤维化病变或显著延长患者生存期(Elek等,2024;Podolanczuk和Raghu,2024)。因此,寻找新的、更有效的治疗策略已成为该领域的重要优先事项。
中医药(TCM)提供了丰富的草药方剂,数百年来被临床用于治疗以"气血亏虚"为特征的呼吸疾病(Hennion等,2022;Thickett等,2020)。其中,当归补血汤(DBT)是一个经典的方剂,首次记载于金代李东垣(公元1180–1251年)的著作内外伤辨惑论中,专门设计用于补气养血(Cui等,2023;Yang等,2021)。DBT由两味草药按5:1的经典比例组成:膜荚黄芪(Astragalus membranaceus)(Fisch.)Bunge(黄芪,君药)和当归(Angelica sinensis)(Oliv.)Diels(当归,臣药)(Huang等,2022)。根据中医理论,肺主气,朝百脉(肺主气,朝百脉)(Liu和Wang,2020)。在PF患者中,肺络长期阻塞和宣降功能受损导致宗气生成不足,宗气无法通达心脉、推动血行,最终表现为气血亏虚的临床症状——包括气短、乏力、青紫和苍白(Chen等,2020;Wang等,2023)。
DBT应用于PF治疗的治疗逻辑基于其双重机制:补气(主要通过黄芪)和养血(主要通过当归)(Li等,2026;Tian等,2024)。当代药理学研究验证了DBT及其生物活性成分靶向多条信号级联,包括:(1)抗氧化活性:清除过量活性氧(ROS),增强超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等内源性抗氧化酶的酶活性,提高总抗氧化能力(T-AOC),并激活核因子E2相关因子2/抗氧化反应元件(Nrf2/ARE)通路。(2)抗炎特性:抑制促炎细胞因子,包括肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-1β(IL-1β),同时上调抗炎细胞因子白细胞介素-10(IL-10)。(3)抗纤维化作用:抑制上皮-间充质转化(EMT),限制肌成纤维细胞激活,维持基质金属蛋白酶及其组织抑制物(MMP/TIMP)之间的平衡。(4)免疫调节——调节巨噬细胞极化(M1向M2转变),增强调节性T细胞功能,改善肺微循环(Gong等,2026;Zhang等,2024)。
本研究整合了网络药理学、加权基因共表达网络分析(WGCNA)、机器学习算法和免疫谱系分析,全面评估了DBT对二氧化硅诱导的PF的保护作用。通过体内实验与转录组学分析及分子生物学验证的协同,我们的目标是阐明DBT抗纤维化作用背后的抗氧化和抗炎机制。这些发现不仅阐明了DBT的治疗作用模式,还为研究纤维化肺疾病背景下的复杂草药方剂建立了稳健的方法学框架。
章节摘要
药物制备
包括30克蒙古黄芪(豆科:膜荚黄芪(Fisch.)Bunge,批号2023030325)和6克当归(Oliv.)Diels(伞形科:当归,批号221250),均购自山东省中医院药学部(中国济南)。制备方案严格遵循Yang等人(2025a)此前概述的方法。此外,DBT的化学身份和质量
DBT抗纤维化效果的评估
肺功能评估显示,二氧化硅暴露显著损害了肺功能,表现为TV、RF和Penh值的变化(P < 0.05)。DBT治疗显著恢复了TV,同时抑制了RF和Penh指数(图1A–C)。组织病理学检查显示,二氧化硅灌洗引发了严重的炎症细胞浸润、广泛的胶原沉积和硅结节形成。DBT给药减轻了这些病理
讨论
从中医理论的角度来看,PF对应于"肺痿"(Fei Wei)或"肺痹"(Fei Bi)的疾病范畴,其特征是肺络阻塞和气滞血瘀(Lao等,2024)。其发病机制涉及慢性损伤导致肺主气功能障碍,宗气生成不足,无法推动血行(Yin等,2026)。DBT作为经典方剂
结论
我们的数据表明,DBT可能通过针对氧化应激和炎症的多靶点作用来减轻二氧化硅诱导的肺纤维化。通过整合网络药理学、WGCNA、四种机器学习算法、免疫谱系分析、血清药物化学、分子对接和实验验证,我们确定了MMP7、MMP13和TNF为核心靶点,这与Nrf2/HO-1和IL-17/TRAF6通路介导DBT抗纤维化作用的角色一致。
关键发现
CRediT作者贡献声明
杨智峰:撰写——初稿,数据管理。陈燕琴:撰写——审阅与编辑,方法论。温成礼:形式分析,数据管理。常雨芊:可视化,软件,资源,方法论。张海东:撰写——审阅与编辑,资金获取,概念化。
伦理声明
本研究按照ARRIVE(动物研究:活体实验报告)指南进行。本研究获得山东省职业卫生与职业病防治研究院批准(批准号:SDZFY-EC-A-2023-10)
资金
由山东省中医药科技项目支持(编号:2020Q042、M-2022257)。
利益冲突声明
作者声明他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
杨智峰|陈燕琴|温成礼|常雨芊|张海东