牛蒡子治疗小鼠病毒性肺炎后肺纤维化的机制:基于代谢组学、网络药理学和实验验证方法

摘要

目的 应用代谢组学、网络药理学及实验验证探究牛蒡子治疗病毒性肺炎后肺纤维化（PPF）的作用机制。方法 采用UHPLC-Q-TOF-MS/MS技术鉴定牛蒡子提取物化学成分，SPF级小鼠随机分为4组，8只/组，分别为空白组（Ctrl）、模型组（BLM）、AL低剂量组（ALL）、AL高剂量组（ALH）。采用博来霉素气管给药模式建立小鼠肺纤维化模型，给予牛蒡子治疗后，记录体质量变化、观察HE及MASSON染色的肺组织病理变化。通过代谢组学分析筛选差异代谢物及相关代谢通路。基于OMIM、TTD、Gene Cards等数据库获取病毒性肺炎与肺纤维化的共同靶点，通过PPI、GO、KEGG富集分析及分子对接筛选核心靶点和有效成分，并构建“基因-代谢物”调控网络；Western blotting技术检测相关基因信号蛋白表达水平。结果 鉴定出牛蒡子化学成分53个，牛蒡子可显著改善肺纤维化小鼠的体质量下降、肺组织炎症浸润（P<0.05）以及纤维化（P<0.05）。差异代谢物主要富集在柠檬酸代谢、磷酸戊糖途径、糖酵解途径、色氨酸代谢、谷氨酸代谢、谷胱甘肽途径等能量代谢途径，调控了能量代谢途径中间产物的产量。筛选出23个关键活性成分（以木脂素、酚酸等为主）和82个核心靶点，涉及PI3K/AKT、HIF-1、MAPK、Foxo等非经典Smad信号通路，“基因-代谢物”调控网络显示非经典Smad信号途径中的基因参与到了能量代谢的调节。并且牛蒡子调控Fibronectin、Vimentim、Snail、E-cadherin、N-cadherin等上皮-间质转化（EMT）进程的标志蛋白（P<0.05），抑制MAPK信号通路激活。结论 牛蒡子通过调控能量代谢抑制EMT治疗纤维化，并且涉及调控MAPK等非经典Smad信号通路，为牛蒡子治疗PPF的临床应用及后续研究提供理论支持。

关键词

牛蒡子 / 病毒性肺炎后肺纤维化 / 网络药理学 / 代谢组学 / MAPK