本研究由中山大学药学院的Hongjia Song、Lujing Jiang、Wanchun Yang等学者共同完成，通讯作者为Zhuoming Li、Peiqing Liu和Jianwen Chen。论文《Cryptotanshinone alleviates lipopolysaccharide and cigarette smoke-induced chronic obstructive pulmonary disease in mice via the Keap1/Nrf2 axis》于2023年7月发表在《Biomedicine & Pharmacotherapy》期刊（Volume 165, Article 115105）。

学术背景

慢性阻塞性肺病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD）是全球发病率和死亡率最高的呼吸系统疾病之一，吸烟是其主要诱因。现有治疗药物（如长效抗胆碱药、PDE4抑制剂罗氟司特）存在显著副作用，亟需开发新型疗法。丹参酮IIA衍生物隐丹参酮（Cryptotanshinone, CTS）是从传统中药丹参中提取的脂溶性活性成分，具有抗炎、抗氧化及抗纤维化等药理活性。前期研究表明，CTS在肺组织中分布浓度高，但其对COPD的作用机制尚未阐明。本研究旨在探索CTS通过Keap1/Nrf2信号通路改善香烟烟雾（Cigarette Smoke, CS）和脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）诱导的小鼠COPD的疗效及机制。

研究流程与方法

1. 动物模型构建与分组

• 研究对象：48只8周龄雄性C57BL/6小鼠，随机分为6组（n=8/组）：对照组、CS+LPS模型组、CTS低中高剂量组（15/30/60 mg/kg）、阳性对照组（罗氟司特5 mg/kg）。
  
• 模型建立：通过12周香烟烟雾暴露（每日1小时）联合LPS鼻腔滴注（第2/4/6/8周，每次20 μg）诱导COPD。最后4周灌胃给药CTS或罗氟司特。
  
• 创新方法：采用双通道吸烟机模拟人类吸烟暴露，并通过高效液相色谱（HPLC）定量烟雾中尼古丁浓度（0.1 mg/L），确保剂量可控性。
  

2. 肺功能与病理分析

• 肺功能检测：使用Buxco肺功能系统测量气道阻力（Resistance Index）、潮气顺应性（Chord Compliance）等8项参数。
  
• 组织学分析：通过H&E和Masson染色评估肺泡破坏、炎症浸润及胶原沉积；免疫组化检测α-SMA（肌成纤维细胞标志物）和Ly6G（中性粒细胞标志物）。
  
• 生化检测：ELISA法测定支气管肺泡灌洗液（BALF）及肺组织中炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）、氧化应激指标（SOD、CAT、GSH、MDA）及ECM蛋白（MMP-9、Col-III）。
  

3. 细胞实验验证

• 细胞模型：人支气管上皮细胞BEAS-2B经香烟烟雾冷凝物（CSC, 8 μg/mL）和LPS（1 μg/mL）刺激，模拟COPD上皮损伤。
  
• 机制研究：Western blot检测Keap1/Nrf2/HO-1通路蛋白；实时荧光定量PCR（qPCR）分析Nrf2下游基因（NQO1、CYP1A1）；表面等离子共振（SPR）技术验证CTS与Keap1蛋白的直接结合（KD=2.8×10⁻⁵ M）。
  

4. 生物信息学分析

从GEO数据库（GSE87292）获取CS诱导的肺气肿小鼠转录组数据，通过STRING数据库构建蛋白互作网络，筛选出NQO1和CYP1A1作为关键枢纽基因。

主要结果

1. CTS改善COPD病理表型
   

• CTS显著逆转模型组体重下降（p<0.01）和肺水肿（肺指数降低23%），疗效与罗氟司特相当。
  
• 肺功能参数显示，CTS 60 mg/kg组使FEV50/FVC比值提升至对照组的92%（p<0.001），并降低气道阻力35%。
  

1. 抑制氧化应激与炎症
   

• CTS剂量依赖性降低肺组织ROS水平（减少48%，p<0.001），上调抗氧化酶SOD（1.8倍）和CAT（2.1倍）。
  
• BALF中中性粒细胞趋化因子KC（IL-8同源物）下降62%（p<0.01），血清TNF-α水平降低54%。
  

1. 调控Keap1/Nrf2通路
   

• SPR和分子对接证实CTS直接结合Keap1蛋白（结合能-9.4 kcal/mol），促进Nrf2核转位（免疫荧光显示核内Nrf2信号增强3倍）。
  
• Western blot显示CTS下调Keap1表达（40%抑制率），上调HO-1和NQO1蛋白（p<0.001）。
  

结论与价值

本研究首次阐明CTS通过靶向Keap1/Nrf2轴缓解COPD的分子机制：
- 科学价值：揭示了CTS作为Keap1小分子抑制剂的潜在作用，为COPD的抗氧化-抗炎联合治疗提供新靶点。
- 应用价值：CTS符合Lipinski五规则（分子量298.38，clogP=3.44），口服生物利用度高，具备临床转化潜力。

研究亮点

1. 创新模型：结合CS暴露与LPS滴注构建更接近人类COPD病理的复合模型。
   
2. 多维度验证：从动物表型、细胞机制到分子互作，系统解析CTS药效。
   
3. 技术突破：首次应用SPR技术定量CTS-Keap1结合亲和力，为天然药物靶点鉴定提供范例。
   

局限性与展望

未明确CTS调控Keap1表达的具体转录机制，后续可结合CRISPR筛选或RNA-seq进一步探索。此外，CTS对其他通路（如STAT3）的潜在影响需深入研究。