加味升陷汤通过肺肠轴调控PI3K/AKT介导的COPD炎性反应

摘要

目的 探讨加味升陷汤通过肺肠轴调控磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinases, PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)介导的慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)炎性反应的机制。方法 采用被动烟熏联合气管滴注脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)法建立COPD模型大鼠。建模成功后，将大鼠分为Control组、COPD组和COPD+加味升陷汤组(SXT组),每组10只大鼠。造模期间以及干预期间对大鼠进行一般症状和体征监测。苏木精-伊红染色(hematoxylin and eosin staining, HE)和免疫组化(immunohistochemistry, IHC)检测观察肺组织结构；酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)检测肺组织中炎性细胞因子白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α)水平；流式细胞术检测肺组织和肠组织天然Ⅱ型固有淋巴细胞(nature type 2 innate lymphoid cells, nILC2)和Ⅱ型固有淋巴细胞(type 2 innate lymphoid cells, iILC2)数量；Illumina MiSeq测序技术对大鼠粪便进行16S rRNA基因测序，分析大鼠菌群结构。气相色谱-质谱联用法(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)测定大鼠粪便中的短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)含量。Western blotting检测PI3K/AKT通路的相关蛋白表达。结果 与Control组相比，COPD组肺功能指标明显降低，心率加快且体质量降低，SXT组大鼠肺功能及一般体征得到显著改善(P<0.05);HE染色显示COPD组肺组织有破坏且满布炎性细胞，SXT组炎性细胞明显减少(P<0.05);IHC检测结果显示SXT组半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)蛋白表达显著降低(P<0.05);ELISA结果显示COPD组IL-6和TNF-α含量显著升高，SXT组炎症损伤情况明显好转(P<0.05);肺组织和肠组织中COPD组nILC2和iILC2比值显著降低，COPD模型炎性反应明显，SXT组大鼠中则得到显著改善(P<0.05);COPD组ILC2细胞因子IL-13、IL-4含量显著升高，SXT组IL-13、IL-4水平显著降低(P<0.05);SXT组的肺肠道菌群相对丰度显著高于Control组与COPD组(P<0.05);Beta多样性指数组间差异分析显示3组间物种多样性差异显著(P<0.05);GC-MS测定大鼠粪便中的SCFAs含量，检测出乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸共六种，其含量较Control组均降低，但SXT组的含量与COPD组相比有所升高(P<0.05);Western blotting检测结果显示，与COPD组相比，SXT组p-PI3K、PI3K、p-AKT、AKT、p-NF-κB以及NF-κB的蛋白表达显著降低(P<0.05);ELISA检测结果显示，SXT组与COPD组相比，能显著下调IL-1β、IL-10的表达(P<0.05)。结论 加味升陷汤能够缓解COPD炎症水平，其可能通过肠道菌群代谢以抑制iILC2细胞活性和PI3K/AKT信号通路中相关蛋白表达而介导COPD炎症反应。

关键词

加味升陷汤 / 慢性阻塞性肺疾病(COPD) / 肺肠轴 / ILC2 / 炎症因子 / 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)

基金资助

云南科学技术厅基础研究计划资助项目(No.202301AZ070001-093); 昆明市科学技术局社会发展与科技惠民项目(No.2023-1-NS-027); 昆明市卫生健康委员会卫生科研课题项目(No.2022-03-06-011); 云南省中医临床优秀人才研修项目(云卫中医综合发[2024]1号)