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石斛碱通过激活PI3K/Akt/GSK3β通路缓解LPS诱导的急性肺损伤

期刊:Journal of EthnopharmacologyDOI:10.1016/j.jep.2025.119634

这篇研究论文由Jia Zhou、Sanzhong Li和Zhenguo Zeng等人合作完成,研究团队来自南昌大学江西医学院第一附属医院重症医学科、输血科以及江西省重症医学重点实验室。论文于2025年发表在《Journal of Ethnopharmacology》期刊上,标题为”Dendrobine alleviates LPS-induced acute lung injury via activation of the PI3K/Akt/GSK3β pathway”。

学术背景 脓毒症(sepsis)是一种由感染引发的全身性炎症反应综合征,常伴随多器官功能障碍,其中急性肺损伤(acute lung injury, ALI)是其常见且严重的并发症。目前临床治疗主要依赖支持性护理和抗生素,但死亡率仍居高不下。石斛碱(dendrobine)是从传统中药金钗石斛(Dendrobium nobile Lindl)中提取的生物碱,既往研究证实其具有抗炎和抗氧化特性,但其在脓毒症相关ALI中的作用机制尚未明确。本研究旨在探究石斛碱通过PI3K/Akt/GSK3β信号通路缓解脂多糖(LPS)诱导的急性肺损伤的分子机制。

研究流程 1. 体内实验设计
采用C57/BL雄性小鼠建立LPS诱导的脓毒症ALI模型(n=5-6/组)。实验分为四组:对照组、LPS模型组、地塞米松阳性对照组(5 mg/kg)以及石斛碱干预组(10/40/60 mg/kg)。通过灌胃预处理5天后,腹腔注射LPS(10 mg/kg)造模6小时。检测指标包括:
- 肺组织病理学(H&E染色、F4/80免疫组化评估巨噬细胞浸润)
- 细胞凋亡(TUNEL染色)
- 支气管肺泡灌洗液(BALF)中炎症因子(IL-6、IL-1β、TNF-α)的ELISA检测
- 氧化应激指标(MDA、SOD、GSH)
- PI3K/Akt/GSK3β通路蛋白的Western blot分析

  1. 体外细胞实验
    使用THP-1人单核细胞系,通过PMA诱导分化为巨噬细胞。实验分组包括:对照组、LPS刺激组(100 ng/ml)、石斛碱预处理组(5/10/20 μM)及PI3K抑制剂LY294002干预组。检测内容包括:

    • 细胞活力(CCK-8法)
    • 凋亡率(Annexin V-FITC/PI双染)
    • 炎症因子mRNA表达(RT-qPCR)
    • ROS水平(DCFH-DA荧光探针)
  2. 网络药理学与分子对接
    通过SwissTargets、PharmMapper等数据库筛选石斛碱与脓毒症的共有靶点,构建蛋白质相互作用(PPI)网络。关键靶点通过KEGG通路富集分析锁定PI3K/Akt通路。采用AutoDock软件进行分子对接,结合能分析显示石斛碱与PI3K(-7.4 kcal/mol)、Akt(-7.3 kcal/mol)和GSK3β(-5.2 kcal/mol)具有稳定结合。

  3. 机制验证
    通过PI3K抑制剂LY294002反向验证:在体内外实验中,LY294002均能抵消石斛碱对炎症因子分泌、氧化应激及PI3K/Akt/GSK3β磷酸化的调控作用,证实该通路的核心地位。

主要结果
1. 石斛碱减轻肺组织损伤
- 病理评分显示,40 mg/kg石斛碱组肺泡结构破坏、炎性浸润较LPS组显著改善(p<0.01),效果与地塞米松相当。
- BALF中蛋白浓度和细胞计数分别降低42.7%和38.9%(p<0.001),提示血管通透性改善。

  1. 抗炎与抗氧化作用

    • 石斛碱剂量依赖性抑制LPS诱导的IL-6、TNF-α分泌(体外:20 μM组降低约60%;体内:40 mg/kg组降低55%)。
    • ROS水平下降至LPS组的1/3(p<0.001),SOD活性恢复至正常水平80%。
  2. 通路激活证据
    Western blot显示石斛碱显著提升p-PI3K、p-Akt和p-GSK3β表达(体外:1.8-2.2倍;体内:1.5-1.9倍),而LY294002可完全阻断此效应。

结论与价值
本研究首次揭示石斛碱通过激活PI3K/Akt/GSK3β通路,抑制巨噬细胞过度活化和炎症因子释放,从而缓解脓毒症相关ALI。其科学价值在于:
1. 阐明了传统中药成分石斛碱的现代药理学机制,为”中药现代化”研究提供范例。
2. 提出PI3K/Akt/GSK3β通路作为脓毒症治疗的新靶点,为开发抗炎药物提供理论依据。

研究亮点
1. 多维度验证:结合网络药理学预测、分子对接与实验验证,形成完整证据链。
2. 转化医学意义:40 mg/kg石斛碱的疗效与地塞米松相当,但潜在副作用更低(60 mg/kg组出现肝毒性提示需优化剂量)。
3. 技术创新:采用CETSA(cellular thermal shift assay)直接证明石斛碱与靶蛋白的结合,增强机制可信度。

局限性
作者指出:未探索其他潜在通路(如NF-κB)、缺乏临床数据、建议未来采用CRISPR/Cas9基因编辑进一步验证。这些为后续研究指明方向。

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