补阳还五汤经eNOS-NF-κB信号轴减轻脓毒症诱导的ARDS:基于网络药理学与实验验证的机制研究

《Journal of Ethnopharmacology》:Mechanisms underlying the effects of Buyang Huanwu Decoction against sepsis-induced ARDS using network pharmacology and experimental validation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月28日 来源:Journal of Ethnopharmacology 6.8

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  脓毒症诱导的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是脓毒症的主要致死并发症,目前缺乏特异性药物治疗。补阳还五汤(BYHW)显示出保护肺泡-毛细血管屏障的潜力,但其作用机制与物质基础尚未阐明。研究人员采用超高效液相色谱-紫外-质谱联用(UPLC-UV-MS)对BYHW主

  
脓毒症诱导的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是脓毒症的主要致死并发症,目前缺乏特异性药物治疗。补阳还五汤(BYHW)显示出保护肺泡-毛细血管屏障的潜力,但其作用机制与物质基础尚未阐明。研究人员采用超高效液相色谱-紫外-质谱联用(UPLC-UV-MS)对BYHW主要成分进行定性与定量分析,通过网络药理学预测出45个潜在治疗靶点,并利用分子对接评估实际检出的五种成分与eNOS、NF-κB和AKT的结合能力。在脂多糖(LPS)诱导的ARDS小鼠模型中,BYHW剂量依赖性地减轻肺水肿、炎症和氧化应激,恢复eNOS与AKT磷酸化,上调eNOS和AQP1表达,下调iNOS、MMP9及Cav-1,并抑制NF-κB磷酸化。利用eNOS基因敲除小鼠进一步证实,eNOS缺失可消除BYHW对NF-κB和AQP1的调控作用,但BYHW对Cav-1的抑制作用仍然保留,提示存在eNOS非依赖的额外保护机制。研究结论:BYHW通过eNOS-NF-κB轴调节炎症因子合成和AQP1表达而发挥抗ARDS效应;肌苷、羟基红花黄色素A、苦杏仁苷、阿魏酸和芍药苷为候选活性成分,其各自的保护效应仍需进一步验证。
补阳还五汤减轻脓毒症诱导ARDS的机制:eNOS-NF-κB轴的作用

脓毒症是宿主对感染反应失调引起的危及生命的器官功能障碍。流行病学数据显示,2017年全球脓毒症患者约4890万例,相关死亡人数达1100万,约占当年全球总死亡人数的19.7%。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是脓毒症最常见的致死性并发症,其核心病理特征是肺泡-毛细血管屏障破坏、富含蛋白的渗出液积聚及中性粒细胞大量浸润,导致非心源性肺水肿和低氧性呼吸衰竭。尽管支持治疗不断改进,ARDS的死亡率仍高达30%~50%,且至今没有获批的特异性药物。肺泡-毛细血管屏障由肺泡上皮、毛细血管内皮、基底膜和间质细胞外基质共同构成,维持其完整性对正常气体交换至关重要。临床证据提示,早期控制炎症、减少肺泡蛋白渗漏并恢复屏障完整性可能直接改善ARDS患者预后,但直接保护内皮功能和肺泡-毛细血管屏障是否构成独立的治疗策略,还是仅仅是抗炎预处理的下游结果,尚不清楚。补阳还五汤(BYHW)出自清代王清任《医林改错》,是益气活血、化瘀通络的代表方剂,传统上用于治疗中风。由于脓毒症ARDS与中风在中医病机上均存在“气虚血瘀、热毒阻络”的特点,BYHW也被用于脓毒症ARDS的临床治疗。现代药理学研究证实其具有抗炎、抗氧化、内皮保护和肺泡-毛细血管屏障保护等作用,但其具体的分子机制和物质基础仍未明确,限制了该方的临床转化与推广。因此,该研究旨在通过化学成分分析、网络药理学预测、分子对接和基因敲除动物模型,系统阐明BYHW减轻脓毒症ARDS的分子机制与关键靶点。

在技术方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:利用超高效液相色谱-紫外-质谱联用(UPLC-UV-MS)对BYHW颗粒的化学成分进行定性与定量分析;通过网络药理学方法,整合TCMSP、HERB、Swiss Target Prediction、GeneCards等数据库获取药物和疾病靶点,构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络及药物-成分-靶点-疾病(D-C-T)网络,并进行GO/KEGG富集分析;采用Discovery Studio CDOCKER分子对接技术评估BYHW实际检出成分与核心靶蛋白的结合能力。动物实验使用SPF级雄性C57BL/6J小鼠(购自广东维通利华实验动物技术有限公司),通过尾静脉注射联合气管内滴注脂多糖(LPS)建立脓毒症诱导ARDS模型,BYHW按低、中、高三个剂量灌胃,以乌司他丁(UTI)为阳性对照;为进一步验证eNOS的关键作用,使用了eNOS基因敲除(eNOS?/?)小鼠(源自赛业模式生物)及其野生型(WT)对照。检测手段包括BALF细胞计数和蛋白定量、Evans蓝血管通透性测定、ELISA、Western blot、qPCR、免疫荧光及肺组织病理学评分等。

在研究结果方面,可概括为以下几个部分:

3.1 化学组成分析:UPLC-UV-MS共鉴定出10个色谱峰,其中6个经对照品确认为肌苷(Inosine)、羟基红花黄色素A(HSYA)、苦杏仁苷(Amygdalin)、阿魏酸(Ferulic acid)、芍药苷(Paeoniflorin)和黄芪甲苷IV(Astragaloside IV)。定量结果显示,芍药苷含量最高(5.734 mg/g),其余成分含量在0.0902~1.2693 mg/g之间。

3.2 BYHW对脓毒症ARDS小鼠的保护作用:在LPS诱导的ARDS小鼠模型中,BYHW高剂量(53.4 g/kg)显著缓解模型小鼠的体温降低,降低肺指数、BALF总细胞数和蛋白浓度,减少Evans蓝渗漏,恢复肺组织GSH水平,并降低血浆IL-1β、IL-6和TNF-α水平;同时,BYHW高剂量显著升高6-keto-PGF1α、降低TXB2水平,从而调节血管舒缩平衡。肺组织病理学评分显示,BYHW高剂量显著减轻炎症细胞浸润和肺泡间隔增厚,且上述保护效应呈剂量依赖性。

3.3 网络药理学核心靶点:通过药物靶点与疾病靶点的交集,共获得45个BYHW治疗脓毒症ARDS的潜在靶点。PPI网络由45个节点组成,按度值排名前五的hub基因分别是IL-6、AKT1、IL1B、STAT3和NFKB1。D-C-T网络包含81个节点和235条边,度值最高的核心成分为槲皮素、黄芩素、黄芩苷、亚油酸和杨梅素,核心靶点为NOS3(eNOS)、CASP3、MMP9、PTGS2和ABCB1。KEGG富集分析显示,靶点主要富集于TNF、IL-17、AGE-RAGE等炎症和免疫通路,GO分析亦显示显著富集于炎症反应和免疫应答相关的生物学过程。

3.4 分子对接预测:由于数据库预测的核心成分并非UPLC-MS在BYHW制剂中实际检出的主要成分,研究人员仅对实际检出的五种成分(肌苷、HSYA、苦杏仁苷、阿魏酸和芍药苷)与eNOS、NF-κB、AKT三个核心靶蛋白进行分子对接。结果表明所有配对组合的结合能量均低于?6.00 kcal/mol,提示上述成分与靶蛋白之间具有稳定结合的可能,为机制预测提供了结构基础。

3.5 BYHW调控AKT/eNOS/MMP9/AQP1表达:Western blot结果显示,LPS攻击可显著抑制eNOS和AKT磷酸化,降低eNOS和AQP1蛋白表达,同时升高iNOS和MMP9表达。BYHW高剂量能够恢复eNOS和AKT磷酸化水平、上调eNOS和AQP1蛋白表达,并降低iNOS和MMP9表达;中剂量仅部分恢复p-eNOS和eNOS,低剂量无明显效果。qPCR进一步证实BYHW增加eNOS mRNA并抑制LPS诱导的IL-6 mRNA表达。

3.6 eNOS是BYHW发挥保护作用的必需介质:在eNOS?/?小鼠中,BYHW对肺湿重、肺指数、GSH和NO水平的保护作用大部分丧失;病理组织学上,BYHW减轻炎症浸润和肺泡间隔增厚的效应也明显减弱。这证明BYHW对肺水肿、氧化应激和NO稳态的调节在很大程度上依赖于eNOS的存在。

3.7 BYHW调节Cav-1/eNOS/NF-κB/AQP1调控轴:免疫荧光共染显示,LPS未显著减少CD31阳性内皮细胞数量,而BYHW可增加CD31阳性面积;LPS上调Cav-1表达,BYHW显著下调Cav-1,且该下调效应在eNOS?/?小鼠中依然存在,表明该作用不依赖eNOS。Western blot检测进一步发现,在WT小鼠中,BYHW能抑制p65和IκB的磷酸化并恢复AQP1表达;而在eNOS?/?小鼠中,BYHW的上述作用消失,但仍能下调Cav-1。这提示eNOS是BYHW抑制NF-κB激活和维持AQP1表达所必需的,而Cav-1下调可能存在独立的代偿机制。

在讨论与结论部分,研究人员指出,eNOS产生的NO可通过稳定IκBα或使p65亚硝基化抑制NF-κB活性,从而减少IL-6、IL-1β、TNF-α等炎症因子的合成;同时,NO维持血管舒缩平衡和内皮屏障完整性。NF-κB是MMP9的重要转录调控因子,MMP9可降解基底膜主要成分IV型胶原,加重炎症和组织损伤;BYHW通过抑制eNOS/NF-κB轴降低MMP9,从而保护基底膜和毛细血管稳定性。AQP1是肺泡-毛细血管屏障水转运的重要通道,其表达与eNOS信号通路密切相关,在ARDS中AQP1下调导致肺泡液体清除障碍;BYHW以eNOS依赖的方式恢复AQP1表达,从而减轻肺水肿。AKT介导的eNOS磷酸化是eNOS激活的关键环节,而Cav-1作为内源性负调控因子,通过脚手架结构域结合eNOS并抑制其活性;BYHW通过下调Cav-1、恢复AKT磷酸化以及上调eNOS表达来协同恢复NO生成。在eNOS缺失时,BYHW对NF-κB和AQP1的调控作用丧失,但对Cav-1的抑制作用仍保留,提示补阳还五汤还存在不依赖eNOS的额外保护机制。本研究的主要局限包括:LPS诱导的ARDS模型不能完全模拟临床多微生物感染的复杂病理过程;未测量气体交换和肺顺应性等呼吸生理参数;以及未对五种候选活性成分进行个体化验证。研究结论可翻译为:BYHW通过eNOS-NF-κB通路调节炎症因子合成和AQP1表达,对脓毒症诱导的ARDS发挥保护作用;肌苷、羟基红花黄色素A、苦杏仁苷、阿魏酸和芍药苷为候选活性成分,但其各自的保护效应仍需进一步的体内外实验验证。该研究首次将LPS诱导的NF-κB激活与eNOS联系起来,为BYHW的临床应用及ARDS靶向治疗提供了实验依据。
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