《Letters in Drug Design & Discovery》：Mechanistic study of cortex mori radices on alleviating inflammatory response in fibroblasts and enhancing lung function in COPD
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慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）是一种以气道持续炎症为特征的异质性疾病，仍是全球致死的主要原因之一。本研究通过体内外实验探讨桑白皮（Cortex mori radices, CMR）对
慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）是一种以气道持续炎症为特征的异质性疾病，仍是全球致死的主要原因之一。本研究通过体内外实验探讨桑白皮（Cortex mori radices, CMR）对COPD肺功能的影响及其机制。体内实验中，研究人员采用香烟烟雾暴露构建COPD大鼠模型，并给予低、中、高剂量CMR干预。结果显示，CMR可显著减轻COPD大鼠的肺组织病理损伤、氧化应激及炎症反应，同时抑制上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）和内质网应激（endoplasmic reticulum stress, ERS）。体外实验中，研究人员利用转化生长因子-β1（transforming growth factor-beta 1, TGF-β1）诱导人胚肺成纤维细胞MRC-5活化模型，发现CMR通过抑制ERS通路，有效阻断TGF-β1诱导的成纤维细胞迁移、侵袭及活化，并减轻氧化应激损伤、炎症反应和纤维化。综上所述，CMR通过靶向ERS通路改善COPD模型中的肺功能、炎症反应及成纤维细胞活化，为CMR作为COPD潜在治疗药物提供了实验依据。
### 论文解读文章
慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）是一种以持续气道炎症和结构改变为特征的异质性疾病，其发病机制极为复杂，氧化应激与内质网应激（endoplasmic reticulum stress, ERS）在疾病进展中发挥关键作用。香烟烟雾等有害刺激可诱导活性氧（reactive oxygen species, ROS）过量产生，破坏氧化还原平衡，进而触发未折叠蛋白反应和ERS。持续的氧化应激与ERS相互交织，加剧气道上皮细胞和局部免疫细胞的凋亡及促炎细胞因子的大量释放。在这种炎症和氧化微环境的长期刺激下，气道组织易发生病理性结构改变，导致大量成纤维细胞被募集和激活，表现为增殖、迁移和侵袭能力显著增强，引起细胞外基质异常沉积，最终导致气道壁增厚和肺功能不可逆损伤。目前COPD的治疗选择有限，亟需开发更有效可行的干预措施。桑白皮（Cortex mori radices, CMR）作为桑树的干燥根皮，具有抗炎、降糖、心血管舒张、抗病毒及抗癌等多种药理活性，近年来在呼吸系统疾病的防治中显示出巨大潜力。然而，CMR能否通过调控ERS通路有效延缓COPD的气道重塑尚未见报道。
研究人员通过体内外实验系统探讨了CMR对COPD肺功能的影响及其分子机制。体内实验中，研究人员利用香烟烟雾暴露构建COPD大鼠模型，并给予不同剂量CMR干预；体外实验中，采用TGF-β1诱导人胚肺成纤维细胞MRC-5活化模型，并结合ERS激动剂衣霉素（tunicamycin, TM）进行回复实验，以验证CMR的作用靶点。研究得出以下主要结论：CMR可显著减轻COPD大鼠的肺组织病理损伤、氧化应激及炎症反应，抑制上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）和ERS；在细胞水平上，CMR通过抑制ERS通路阻断TGF-β1诱导的成纤维细胞迁移、侵袭和活化，并减轻氧化应激损伤、炎症反应和纤维化。这些发现为CMR作为COPD潜在治疗药物提供了新的理论依据。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：采用香烟烟雾暴露构建COPD大鼠模型（大鼠由北京SPF生物技术有限公司提供，雄性SD大鼠，6周龄，体重200-215 g），通过HE染色评估肺组织病理变化，利用商用试剂盒检测丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase, GSH-Px）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性，采用酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）检测炎症因子水平，运用蛋白免疫印迹（Western blot）检测EMT及ERS相关蛋白表达，通过Transwell实验和细胞划痕实验评估细胞侵袭和迁移能力，采用CCK-8法检测细胞活力，并利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR, qRT-PCR）检测纤维化相关基因mRNA表达水平。
### 研究结果
**CMR减轻COPD大鼠的肺损伤、氧化应激和炎症**：HE染色结果显示，COPD模型组大鼠肺组织出现典型的病理改变，包括肺泡结构破坏、炎症细胞浸润和间质增厚；低、中、高剂量CMR治疗均可显著缓解这些病理损伤，其中高剂量组形态最接近正常组。氧化应激指标检测显示，CMR可显著降低COPD大鼠肺组织中脂质过氧化标志物MDA水平，并以剂量依赖性方式提高GSH-Px和SOD酶活性。炎症因子检测结果表明，CMR能有效抑制COPD模型组肺组织中促炎细胞因子 TNF-α、IL-6、IL-1β及趋化因子MCP-1的升高。这表明CMR通过减轻肺组织病理损伤、抑制氧化应激和炎症反应发挥对COPD的保护作用。
**CMR抑制COPD大鼠模型中的成纤维细胞活化和内质网应激**：Western blot结果显示，COPD诱导抑制了E-钙粘蛋白（E-cadherin）的表达，同时升高了N-钙粘蛋白（N-cadherin）和I型胶原（COL-1）的水平，而CMR治疗可显著逆转这些蛋白表达趋势。同时，COPD模型组中ERS相关蛋白ATF6、GRP78和XBP1的表达水平显著升高，CMR治疗可抑制这些关键ERS蛋白的表达。这表明CMR在COPD大鼠中同时抑制成纤维细胞活化和ERS。
**CMR通过抑制ERS通路阻断TGF-β1诱导的成纤维细胞活化**：CCK-8实验确定50 μg/mL为后续实验浓度。体外实验中，TGF-β1处理显著上调ERS通路关键蛋白ATF6、GRP78和XBP1的表达，CMR干预显著降低其水平；而加入ERS激动剂TM可成功重新激活ERS并显著逆转CMR的抑制作用。同时，TGF-β1刺激导致E-cadherin表达显著降低，间充质标志物N-cadherin和纤维化相关标志物COL-1水平升高，CMR处理有效逆转了这些变化；但TM激活ERS后，CMR对E-cadherin的维持作用被消除，N-cadherin和COL-1水平再次升高。这证实CMR通过抑制ERS通路特异性阻断TGF-β1诱导的成纤维细胞活化。
**CMR通过抑制ERS抑制TGF-β1诱导的成纤维细胞迁移和侵袭**：Transwell实验和细胞划痕实验结果显示，TGF-β1处理增强了成纤维细胞的侵袭和迁移能力，CMR处理显著抑制了细胞侵袭和迁移；而加入TM激活ERS后，CMR对细胞侵袭和迁移的抑制作用被显著逆转。这证实CMR通过抑制ERS通路阻断TGF-β1诱导的成纤维细胞迁移和侵袭。
**CMR通过抑制ERS改善TGF-β1诱导的成纤维细胞氧化应激、炎症和纤维化**：检测结果显示，与CON组相比，TGF-β1处理组MDA水平显著升高，GSH-Px和SOD活性降低，纤维化相关分子MMP2和TIMP-1的mRNA水平升高，TIMP-2水平降低。CMR处理后，细胞内MDA水平显著降低，SOD和GSH-Px活性升高，MMP2和TIMP-1 mRNA水平降低，TIMP-2水平升高。加入ERS激动剂TM后，CMR的这些作用被显著逆转。同时，TGF-β1处理组中促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β和MCP-1的表达水平上调，CMR处理可抑制这些炎症因子的水平，但TM的加入逆转了CMR对炎症因子的抑制作用。这证实CMR通过抑制ERS有效改善TGF-β1诱导的成纤维细胞氧化应激损伤、纤维化和炎症反应。
### 讨论与结论
讨论部分指出，香烟烟雾暴露是COPD持续性肺部炎症和气道重塑的关键驱动因素。烟草诱导的过度氧化应激激活大量炎症细胞并触发促炎细胞因子释放，形成炎症-重塑的恶性循环，最终导致不可逆的气流受限。本研究结果与上述观点一致，表明CMR治疗不仅能显著降低COPD大鼠肺组织中异常升高的氧化应激水平及炎症细胞因子和趋化因子的表达，还能有效抑制成纤维细胞活化和减少胶原沉积，从而改善肺纤维化。成纤维细胞活化是COPD气道重塑的核心过程，TGF-β1与ERS之间的相互作用在该过程中发挥关键作用。ERS与TGF-β1信号通路之间存在双向恶性循环：一方面，ERS可直接激活Snail和Twist等转录因子放大成纤维细胞活化，并通过激活转录因子4通路上调TGF-β1表达形成正反馈回路；另一方面，TGF-β1本身可诱导ROS产生加剧ERS。本研究证实CMR通过抑制ERS阻断TGF-β1诱导的肺成纤维细胞迁移、侵袭和活化，表明CMR在COPD病理背景下具有靶向ERS的关键调控活性。
研究结论为：CMR提取物通过靶向ERS通路有效改善COPD模型中的肺功能、炎症反应及成纤维细胞活化，为CMR作为COPD潜在治疗药物的临床转化提供了坚实的实验基础。
