《Food Science & Nutrition》:Coix Seed Attenuates Acute Lung Injury via NLRP3 Signaling Pathway: Efficacy, Active Components, and Mechanisms
编辑推荐:
薏苡仁是一种药用和营养价值资源,但其对急性肺损伤(ALI)的保护作用尚不清楚。本研究探讨了薏苡仁提取物(CSE)对抗ALI的功效、活性成分及作用机制,重点关注NLRP3信号通路。在ALI小鼠模型中评估了CSE的治疗效果。液相色谱-质谱联用(LC-MS)鉴定出C
薏苡仁是一种药用和营养价值资源,但其对急性肺损伤(ALI)的保护作用尚不清楚。本研究探讨了薏苡仁提取物(CSE)对抗ALI的功效、活性成分及作用机制,重点关注NLRP3信号通路。在ALI小鼠模型中评估了CSE的治疗效果。液相色谱-质谱联用(LC-MS)鉴定出CSE中的32种成分,随后通过网络药理学、分子对接和分子动力学模拟对这些成分进行靶点预测和药物相似性评价。还检测了CSE对NLRP3通路蛋白的体内影响。CSE降低了血清TNF-α和IL-1β水平以及肺组织IL-1β和IL-18水平,表明全身和局部炎症受到抑制。此外,CSE下调了肺组织中NLRP3、Caspase-1和GSDMD-N的表达,表明抑制了NLRP3炎症小体驱动的细胞焦亡。网络分析筛选出35个核心靶点和4个NLRP3相关关键靶点,涉及调节炎症、增殖和氧化应激的通路。分子对接和动力学模拟进一步证实了该网络内的“成分-靶点-疾病”相互作用。药物相似性评价确定了12种有前景的化合物,包括丁香醛、桔皮素和圣草酚。总之,这些发现表明CSE通过多种途径抑制炎症和细胞焦亡从而缓解ALI,其中NLRP3是核心机制枢纽。具有良好药代动力学特性的生物活性化合物的鉴定为质量控制提供了化学基础,并支持CSE作为功能性食品成分在肺部炎症性疾病管理中的潜在应用。
急性肺损伤(acute lung injury, ALI)是一种以肺泡-毛细血管屏障破坏、弥漫性肺泡损伤和低氧血症为特征的严重临床综合征,常进展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS),死亡率高达30%–40%。尽管经过数十年研究,目前仍缺乏特异性靶向治疗,现有干预措施主要为支持性治疗。近年来,传统中医药在ALI治疗中显示出应用潜力。薏苡仁(Coix seed)是传统药食两用资源,具有抗炎、免疫调节等药理活性,但其对ALI的保护作用及机制尚不清楚。基于此,研究人员开展本研究,旨在探讨薏苡仁提取物(Coix seed extract, CSE)通过NLRP3信号通路缓解ALI的功效、活性成分及作用机制。
研究人员采用网络药理学、分子对接、分子动力学(molecular dynamics, MD)模拟和体内验证相结合的整合策略。首先利用脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导的ALI小鼠模型评估CSE的治疗效果;随后通过液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)鉴定CSE中的活性成分,并运用网络药理学分析其作用机制;接着通过分子对接和MD模拟验证网络预测的可靠性,并评价化合物的药物相似性;最后在体内检测CSE对NLRP3信号通路关键蛋白表达的影响。研究结果表明,CSE能显著抑制全身及肺部炎症,下调NLRP3、Caspase-1和GSDMD-N蛋白表达,抑制NLRP3炎症小体驱动的细胞焦亡,从而缓解ALI。该研究为薏苡仁作为功能性食品成分用于肺部炎性疾病管理提供了药理学基础,并确定了多种具有良好药代动力学特性的生物活性化合物,为质量控制提供了化学依据。论文发表在《Food Science》。
研究使用60只雄性昆明小鼠(来源于贵州中医药大学实验动物研究所),随机分为正常组、ALI模型组、地塞米松(dexamethasone, DEX)阳性对照组和CSE低、中、高剂量组(26、52和104 mg/kg)。CSE以45%乙醇提取;通过腹腔注射15 mg/kg LPS诱导ALI模型。关键方法包括:苏木精-伊红(H&E)染色评估肺组织病理;酶联免疫吸附试验(ELISA)检测炎症因子;超高效液相色谱-电喷雾电离-串联质谱(UPLC-ESI-MS/MS)鉴定成分;SwissTargetPrediction和多个数据库预测靶点,构建“成分-靶点-疾病”网络;STRING分析蛋白质-蛋白质相互作用;GO/KEGG富集分析;AutoDock Vina进行分子对接;GROMACS进行MD模拟;SwissADME评价胃肠道吸收和药物相似性;Western blot检测通路蛋白表达。
研究结果如下:
3.1 器官指数和肺湿/干比:与正常组相比,ALI组肝、肾指数显著升高,心脏指数显著降低;CSE治疗后各器官指数和肺湿/干比呈现改善趋势,但未达统计学显著差异。
3.2 组织病理学评估:H&E染色显示ALI组肺组织出现血管充血、II型肺泡上皮细胞增生和间质炎性细胞浸润;CSE 52和104 mg/kg组病理评分显著降低,其中104 mg/kg组间质浸润减少,52和104 mg/kg组未见II型肺泡上皮增生。
3.3 对血清和肺组织炎症因子的影响:ALI组血清TNF-α、IL-1β和肺组织IL-1β、IL-18水平显著升高;CSE各剂量均显著降低血清TNF-α及肺组织IL-1β、IL-18水平,52和104 mg/kg剂量显著降低血清IL-1β水平。
3.4 LC-MS鉴定CSE成分:LC-MS共鉴定出32种CSE成分。
3.5 CSE的“成分-靶点-疾病”网络:共预测到CSE潜在