木兰醇通过抑制GSDMD蛋白，减轻由猪链球菌2型（Streptococcus suis serotype 2）引起的小鼠肺部炎症损伤

《Microbial Pathogenesis》：Magnolol ameliorates Streptococcus suis serotype 2-induced pulmonary inflammatory injury in mice via inhibition of GSDMD

　　

廖洁丹|修一欣|苏若娜|吴卓如|邓子腾|谢红林|詹晓书|李雅娟|孙琴琴|黄云飞|傅强

中国广东省佛山市佛山大学动物科学与技术学院，528225

摘要

猪链球菌 2型（SS2）是一种高毒力的动物源性病原体，对养猪业造成重大经济损失，并对公共卫生构成严重威胁。木兰酚是一种从木兰属植物中提取的关键生物活性化合物，以其抗炎和抗菌特性而闻名，但其对SS2诱导的炎症损伤的具体影响尚未完全阐明。本研究旨在阐明木兰酚对抗SS2感染的保护机制。我们首先发现，SS2感染会在小鼠体内引发严重的肺部炎症，表现为肺泡壁增厚、组织充血以及促炎细胞因子IL-1β和IL-18的分泌增加。木兰酚处理显著缓解了这些病理变化，减少了肺组织损伤，并降低了细胞因子的释放。体外实验进一步表明，木兰酚减弱了SS2诱导的巨噬细胞膜损伤（表现为碘化丙啶（PI）摄取减少），并抑制了IL-1β和IL-18的产生。Western blot分析证实，木兰酚降低了GSDMD的表达。相应地，GSDMD缺陷小鼠在多个组织中的细菌负荷减少，肺部炎症减轻，IL-1β和IL-18的表达下调，巨噬细胞募集增强，巨噬细胞死亡减少——这些效果与木兰酚处理的效果非常相似。总体而言，这些发现表明木兰酚通过抑制GSDMD来缓解SS2诱导的炎症损伤，凸显了其作为针对链球菌感染的宿主导向治疗剂的潜力。

引言

猪链球菌 2型（SS2）是一种主要的动物源性病原体，对养猪业造成严重经济损失，并对人类健康构成重大威胁，可引起脑膜炎、败血症和链球菌中毒性休克样综合征[[1], [2], [3], [4]]。多重耐药菌株的全球出现凸显了迫切需要新的治疗策略，这些策略不仅限于直接的抗菌作用，还包括调节失调的宿主炎症反应[5,6]。感染时，巨噬细胞作为第一道防线，通过细菌吞噬和细胞因子释放来协调先天免疫[[7], [8], [9]]。然而，过度或持续的巨噬细胞激活可能导致有害的过度炎症状态，从而加剧组织损伤和疾病进展。

这种炎症病理的关键驱动因素是焦亡，这是一种由孔形成蛋白gasdermin D（GSDMD）介导的程序性细胞死亡形式[[10], [11], [12]]。在炎症半胱天冬酶的激活下，切割后的GSDMD-N在质膜中寡聚化，形成孔洞，导致细胞肿胀、破裂，并释放强效的促炎细胞因子如白细胞介素-1β（IL-1β）和IL-18[13,14]。除了细胞因子释放外，焦亡引起的膜破裂还会释放细胞内危险相关信号，从而进一步招募和激活邻近的免疫细胞。这一过程形成了炎症的正反馈循环。尽管焦亡有助于早期的抗菌防御，但过度或持续的激活可能会变得有害并加剧炎症损伤。最近的证据表明，GSDMD介导的焦亡是多种细菌感染发病机制中的关键环节[10,11,15,16]，但其在SS2诱导的巨噬细胞炎症中的具体作用和调控机制仍不完全清楚。作为炎症半胱天冬酶信号传导的常见下游执行者，GSDMD在病原体感知和最终炎症损伤之间起着关键作用，使其成为宿主导向干预的理想靶点。

天然产物作为能够同时抑制微生物生长和免疫病理的多靶点药物的潜在来源而受到广泛关注[[17], [18], [19]]。木兰酚是从木兰属植物树皮中提取的一种生物活性双酚类新木脂素，具有广泛的药理活性，包括显著的抗菌和抗炎作用[[20], [21], [22], [23], [24]]。先前的研究表明，木兰酚可以在败血症和肺损伤模型中减轻炎症反应，部分原因是通过抑制NLRP3炎性小体通路[25,26]。鉴于GSDMD在炎性小体相关半胱天冬酶激活的下游发挥作用，这些观察结果提示木兰酚也可能调节焦亡的最终执行步骤。然而，其对抗细菌感染的保护作用是否涉及直接调节下游执行者GSDMD尚未被探讨。

鉴于巨噬细胞焦亡在SS2诱导的炎症中的核心作用，我们假设木兰酚通过特异性抑制GSDMD通路来提供保护。为了验证这一假设，本研究调查了SS2感染是否诱导GSDMD依赖的焦亡和肺部炎症损伤，并进一步探讨了木兰酚是否通过体外和体内抑制GSDMD激活来缓解这些病理变化。此外，还使用了GSDMD缺陷小鼠和巨噬细胞来确定木兰酚的保护作用是否依赖于这一通路。因此，本研究旨在阐明木兰酚缓解SS2相关炎症损伤的潜在宿主导向机制。

章节片段

细菌菌株

SS2菌株来自国家兽医菌种保藏中心（CVCC3312；北京，中国）。该菌株在37°C下于胰蛋白胨大豆琼脂（OXOID，CM0129）或胰蛋白胨大豆肉汤（OXOID，CM0131）中 aerobic 条件下培养。必要时添加5%新生牛血清作为营养补充剂。

动物

所有小鼠研究的伦理监督由广东省实验动物监测委员会提供，批准号为SYXK (Guangdong) 2019-0136。

SS2感染会引发小鼠的肺部炎症并导致组织损伤

为了研究SS2感染对肺组织的病理影响，在感染后12小时对小鼠肺部进行了HE染色和病理评估。结果显示，SS2感染的小鼠表现出严重的肺部损伤，表现为肺泡壁增厚、肺泡空间面积减少和肺泡充血（图1A）。为了确定SS2感染是否引发肺部炎症，使用ELISA试剂盒测量了炎症细胞因子的表达水平

讨论

本研究阐明了一种新的宿主导向治疗机制，即天然化合物木兰酚能够提供针对SS2感染的保护。本研究表明，木兰酚在体外浓度下能够显著减轻SS2诱导的损伤，而这种浓度并未显著抑制SS2的生长，这表明其保护作用主要归因于对宿主反应的调节。这种保护作用的核心机制是减少了GSDMD介导的焦亡。

结论

本研究确定木兰酚是一种潜在的病原体诱导的焦亡调节剂，超出了其作为一般抗炎剂的传统分类。我们的发现表明，木兰酚对SS2感染的保护作用与GSDMD的下调以及随之而来的IL-1β和IL-18释放减少密切相关，从而在体内和体外都减轻了过度炎症和组织损伤。作为一种有前景的先导化合物，木兰酚

资助

本研究得到了国家自然科学基金（32473024, 32502990）、广东省自然科学基金（2024A1515110031）、广东省教育厅项目（2025KCXTD045）、广东省科技计划（KTP20240768）以及广东省研究生教育创新计划（2025KCJS_093）的资助。

CRediT作者贡献声明

廖洁丹：正式分析、方法学、软件、验证、初稿撰写、审稿与编辑。修一欣：概念构思、软件、验证。苏若娜：概念构思、软件、验证。吴卓如：数据管理、方法学、软件、验证。邓子腾：数据管理、资金获取、方法学、验证、初稿撰写。谢红林：研究、方法学、验证。詹晓书：概念构思、数据管理、正式

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。