2. 延边大学附属医院呼吸内科, 吉林 延吉 133000;
3. 延边大学医学院解剖学教研室, 吉林 延吉 133000;
4. 延边大学医学院, 吉林 延吉 133000
2. Dept of Respiratory Medicine, Affiliated Hospital of Yanbian University, Yanji Jilin 133000, China;
3. Dept of Anatomy, School of Medicine, Yanji Jilin 133000, China;
4. Yanbian University Medical School, Yanbian University, Yanji Jilin 133000, China
哮喘(bronchial asthma)以气道炎症和高反应性为主要特征，严重危害人类健康[1]。AMP-activated protein kinase(AMPK)作为氧化还原蛋白，能有效调节细胞内氧化应激，可通过激活高度保守的NAD+依赖性去乙酰化酶Sirtuin 1(SIRT1)/NF-κB通路抑制哮喘[2]。PPARγ coactivator-1α(PGC-1α)在线粒体生物合成和功能调节中得到广泛应用[3]。人参皂苷Rb1是人参根茎的重要提取物，具有抗炎，抗凋亡，能够抑制哮喘气道高反应性等作用[4]。本研究探讨了Rb1可能通过激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信号轴改善小鼠支气管上皮细胞在CRE诱导下发生的氧化应激线粒体动力学障碍，最终有效缓解哮喘气道炎症的发生和发展。
1 材料方法 1.1 小鼠哮喘模型的建立及分组动物随机分成5组(n=9), 对照组(Control)、CRE组、人参皂苷Rb1低剂量(Rb1-L)和高剂量组(Rb1-H)、地塞米松组(Dex)。CRE组小鼠第1~5 d使用浓度为1 g·L-1的CRE溶液经鼻内(in)给药致敏。对照组则给予50 μL生理盐水。第11-15天，每天用同浓度的CRE(i.n.)在浅麻醉下对小鼠进行连续激发。Rb1处理组小鼠灌胃Rb1(10和20 mg·kg-1), 连续5 d, 1次/d。对照组用50 μL生理盐水灌胃。所有动物实验过程均已被批准，批准文号(SYXK(JI)2020-0009)。
1.2 病理学染色分析与ROS检测用HE和Masson染色肺石蜡切片，使用DCFH-DA(荧光探针孵育37 ℃, 10 min, 检测细胞总ROS。用Dihydroethidium(DHE)溶液对冰冻肺切片染色检测组织ROS。
1.3 Western blot提取蛋白后，测定Drp1、p-Drp1(Ser616)、MFN1、SIRT1、PGC-1α、AMPK和P-AMPK蛋白表达情况。
1.4 统计学分析利用SPSS 22.0和软件和Prism 7.0对数据进行统计学分析，数据以x±s表示。
2 结果 2.1 Rb1对CRE诱导的哮喘小鼠气道炎症的影响与CRE模型组相比，Rb1可依照剂量依赖性降低BALF中嗜酸性粒细胞占比(P＜0.01), 并且明显减轻气道周围炎症细胞浸润和胶原沉积。Rb1可明显降低TH2细胞因子IL-4、IL-5和IL-13水平(P＜0.01), 升高IFN-γ表达(P＜0.05), 差异具有统计学意义。Rb1还可减少血清中总IgE和CRE-特异性IgE的水平及纵膈淋巴结中的CD4+IL-4+细胞比例，增加CD4+IFN-γ+细胞比例(均P＜0.01), 差异具有统计学意义。
2.2 Rb1对肺组织氧化应激的作用DHE染色肺组织发现，与CRE组比较，Rb1可随剂量依赖性抑制ROS和丙二醛(MDA)的产生，并同时上调肺组织内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量(均P＜0.01), 差异具有统计学意义。
2.3 Rb1对AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路的影响CRE可明显抑制P-AMPK/SIRT1/PGC-1α蛋白表达，而对总的AMPK表达无明显影响。Rb1治疗后P-AMPK/SIRT1/PGC-1α蛋白水平明显升高，且呈剂量依赖(均P＜0.01), 差异具有统计学意义。
2.4 Rb1对线粒体裂变融合的影响CRE组DRP1和P-DRP1(ser616)蛋白的表达均明显上调，MFN1相反，提示CRE诱导了哮喘小鼠肺组织内线粒体裂变/融合失衡。然而，这一现象均被Rb1所逆转(均P＜0.01)。
3 讨论Rb1提高心肌中的线粒体密度的同时可激活SIRT1途径，促进线粒体内ATP生成，从而保护心肌细胞[5]。Chen等[6]报道，Rb1可明显抑制Th2细胞、增加Th1细胞数量，纠正哮喘中Th1/Th2的失衡。本研究结果也证实了以上观点。综上，本研究阐明了Rb1对CRE诱导哮喘小鼠气道炎症的抑制作用及作用机制。这种机制可能是通过激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路来实现的。由此推测，Rb1有望成为治疗过敏性哮喘的有效化合物。
| [1] |
戎晓娟, 孔令霏, 康雨彤, 等. 基于脂质代谢组学的卵白蛋白诱导小鼠过敏性哮喘机制研究[J]. 中国药理学通报, 2023, 39(3): 477-83. Rong X J, Kong L F, Kang Y T, et al. Mechanism of ovalbumin-induced allergic asthma in mice based on lipid metabolomics[J]. Chin Pharmacol Bull, 2023, 39(3): 477-83. doi:10.12360/CPB202203112 |
| [2] |
Zhao Y, Liu X, Zheng Y, et al. Aronia melanocarpa polysaccharide ameliorates inflammation and aging in mice by modulating the AMPK/SIRT1/NF-κB signaling pathway and gut microbiota[J]. Sci Rep, 2021, 11(1): 20558. |
| [3] |
Li Z, Li Q, Wang L, et al. Targeting mitochondria-inflammation circle by renal denervation reduces atheroprone endothelial phenotypes and atherosclerosis[J]. Redox Biol, 2021, 11(47): 102156. |
| [4] |
Jiang L, Yin X, Chen Y H, et al. Proteomic analysis reveals ginsenoside Rb1 attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury through inhibiting ROS production from mitochondrial complex Ⅰ[J]. Theranostics, 2021, 11(4): 1703-20. doi:10.7150/thno.43895 |
| [5] |
Huang Q, Lou T, Lu J, et al. Major ginsenosides from Panax ginseng promote aerobic cellular respiration and SIRT1-mediated mitochondrial biosynthesis in cardiomyocytes and neurons[J]. J Ginseng Res, 2022, 46(6): 759-70. |
| [6] |
Chen T, Xiao L, Zhu L, et al. Anti-asthmatic effects of ginsenoside Rb1 in a mouse model of allergic asthma through relegating Th1/Th2[J]. Inflammation, 2015, 38(5): 1814-22. |