加味过敏煎通过抑制PI3K-AKT和MAPK信号通路减轻PM2.5肺损伤
加味过敏煎通过抑制PI3K-AKT和MAPK信号通路减轻PM2.5肺损伤
PM2.5是大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，被认为是导致全球疾病和死亡的主要环境风险因素之一。近年来，随着工业化和城市化的快速发展，PM2.5污染已成为一个全球性的公共卫生问题。研究表明，长期暴露在高浓度的PM2.5环境中，会显著增加呼吸系统和心血管疾病的发生率，特别是对儿童、老年人和患有慢性疾病的人群影响更大。
传统中药在治疗各种疾病方面有着悠久的历史和丰富的经验。近年来，随着现代医学技术的发展，越来越多的研究开始关注传统中药的科学价值和应用前景。例如，加味过敏煎（MGMD）是一种由防风、乌梅、五味子、银柴胡、前胡、桔梗等中药组成的传统方剂，主要用于治疗过敏性疾病。然而，其在防治PM2.5所致肺损伤方面的效果和机制仍需进一步研究。
现代研究表明，PM2.5会增加各种肺部疾病的发生率，如增加哮喘等过敏性肺部疾病的发生。
而加味过敏煎（MGMD）由等量的防风、乌梅、五味子、银柴胡、前胡、桔梗组成，是治疗过敏性疾病的传统方剂。但对于MGMD是否能改善PM2.5所致的肺损伤及其机制，仍有待探索。
2023年11月，《Phytomedicine》发表了名为“Modified Guo-Min decoction ameliorates PM2.5-induced lung injury by inhibition of PI3K-AKT and MAPK signaling pathways”的论文，该论文的研究团队通过体内实验验证MGMD的疗效后，用网络药理学方法确定MGMD治疗PM2.5肺损伤的关键靶点，这为MGMD治疗PM2.5所致的肺损伤提供了科学依据。
MGMD减轻PM2.5诱导的大鼠肺损伤
研究人员将8周龄的雄性Wistar大鼠随机分为5组：对照组、PM2.5组、MGMD前处理（pre-MGMD）组、MGMD同步处理（sync-MGMD）组和MGMD后处理（post-MGMD）组，其中PM2.5组的Wistar大鼠每天经气管注射PM2.5混悬液，pre-MGMD组的Wistar大鼠在经气管注射PM2.5混悬液的前一周开始使用MGMD治疗，sync-MGMD组的Wistar大鼠气管注射PM2.5混悬液和MGMD的治疗同步进行，而post-MGMD组的Wistar大鼠则是在注射PM2.5混悬液一周后再使用MGMD进行治疗。
经一段时间的治疗后，研究者对大鼠肺部行HE染色并检测了IL-6和TNF-α的表达，结果发现，与PM2.5组相比，无论是pre-MGMD组，还是sync-MGMD组，大鼠的肺损伤均得到了显著改善。值得一提的是，PM2.5混悬液所致的肺损伤在post-MGMD组中未见明显改善。
此外，研究人员还发现，大鼠长期暴露在PM2.5悬浮液中，不仅引发炎症细胞渗透，还易引起支气管壁增厚和胶原沉积，但经MGMD的治疗，尤其是pre-MGMD处理后，可降低支气管壁增厚和胶原沉积。
图2 MGMD可减轻PM2.5诱导的大鼠肺损伤
研究人员通过免疫组化发现，长期暴露于PM2.5悬浮液环境的大鼠，其肺中中性粒细胞（MPO阳性）和M1型巨噬细胞（CD68阳性）增加，这也与此前的报道相一致，而MGMD的干预可导致其显著减少，尤其是pre-MGMD干预效果更为显著。
同时，PM2.5混悬液还可诱导MCP-1、ICAM-1和CD11b表达上调，而经MGMD治疗后，大鼠肺组织中MCP-1、ICAM-1和CD11b的表达均有下降趋势，这提示MGMD可能通过抑制白细胞聚集和黏附而减少肺组织中的炎性细胞浸润。
图3 MGMD可减轻PM2.5诱导的肺组织炎性细胞浸润
鉴于中性粒细胞和M1型巨噬细胞浸润，可导致IL-1β和IL-17等促炎因子释放，诱发炎症反应。为此，研究人员检测了大鼠支气管肺泡灌洗液中IgE、IL-1β、IL-10和IL-17的水平，结果发现，与对照组相比，PM2.5组的IgE、IL-1β和IL-17水平显著升高，而MGMD的处理则显著逆转了这一变化。
同时，研究人员还检测了NLRP3在肺组织中的表达，它是一种具有调控炎症因子释放的“炎症小体传感器蛋白”，结果发现PM2.5组NLRP3表达升高，MGMD治疗组则显著抑制了NLRP3的表达，这与上述研究结果趋于一致。
图4 MGMD调节PM2.5致大鼠肺损伤的局部免疫反应
MGMD通过靶向PI3K-AKT和MAPK信号通路治疗PM2.5诱导的肺损伤
由于中药汤剂成分复杂，研究人员通过网络药理学继续探究MGMD在治疗PM2.5诱导的肺损伤中的作用机制，结果发现该网络由776个节点，2585条边组成，Venn图显示，PM2.5相关疾病的974个靶点与MGMD的730个靶点有216个重叠，这可能是MGMD治疗PM2.5诱导的肺损伤的关键靶点。
图5 网络药理学筛选获得261个靶基因
为进一步探索MGMD治疗PM2.5诱导肺损伤的216个关键靶点，研究人员对获得的数据进行PPI网络、GO和KEGG分析，找到了关键蛋白：AKT1、MAPK1、MAPK3及PIK3CA。
图6 关键靶点的筛选
随后，通过WB对关键蛋白的表达水平进行验证发现，长期暴露于PM2.5悬浮液中，会促进PI3K、AKT、ERK和JNK的激活，与PM2.5组相比，MGMD处理能有效抑制PI3K的激活，pre-MGMD和sync-MGMD可以显著抑制AKT和JNK的激活；sync-MGMD处理显著抑制ERK的机会。这提示提前给药和同步给药对PI3K-AKT和MAPK信号通路的抑制效果更好。另外，为了研究PM2.5悬浮液是否具有诱导气道上皮损伤的能力，研究人员采用BEAS-2B 人支气管上皮细胞进行体外实验探索，结果发现暴露在PM2.5悬浮液环境中，细胞活力显著降低，但经不同剂量（5%、10%）含MGMD的血清处理后，细胞活力明显上调。
图7 MGMD治疗PM2.5诱导的肺损伤关键靶点的验证
综上研究表明，MGMD可能通过抑制PI3K-AKT和MAPK信号通路以及NLRP3炎症小体，减少炎症和肺纤维化，改善PM2.5诱导的肺损伤。
参考文献
Wang H, Wang G, Meng Y, Liu Y, Yao X, Feng C. Modified Guo-Min decoction ameliorates PM2.5-induced lung injury by inhibition of PI3K-AKT and MAPK signaling pathways. Phytomedicine. Published online November 23, 2023. doi:10.1016/j.phymed.2023.155211