穿心莲内酯通过PI3K/AKT介导的Caspase-3/GSDME失活抑制甲型流感病毒诱导的细胞焦亡

Andrographolide Suppresses Influenza A Virus-Induced Pyroptosis via PI3K/AKT-Mediated Caspase-3/GSDME Inactivation.

作者信息Wen Yang, Qi He, Zhen Sun, Xiaochang Zhang, Qingyu Li, Changdong Zhou, Yuke Cui, Zhenqiao Wei, Jingqi Shi, Chenhui Wang, Yuanyuan Jiao, Liang Guo, Yaling Xing, Shengqi Wang
PMID42072428
发布时间2026-04-13
DOI10.3390/biomedicines14040887

实验完整度

包含体内(BALB/c小鼠模型)和体外(A549细胞)实验,以及RNA-seq通路筛选、Western blot验证和AKT抑制剂/siRNA功能验证等层级。

主要模型

BALB/c小鼠IAV感染模型 A549细胞IAV感染模型 MDCK细胞病毒培养模型

重点核对

IAV感染剂量:4 LD50的PR8病毒,鼻内接种 穿心莲内酯给药剂量:150 mg/kg/天,灌胃,0-4天 AKT抑制剂MK-2206给药方案:80 mg/kg,腹腔注射,感染前4天和感染后4天 体外穿心莲内酯处理浓度:15 μM AKT1 siRNA体外敲低浓度:50 nM

摘要

背景/目的:甲型流感病毒(IAV)感染会引发强烈的炎症反应和急性肺损伤。穿心莲内酯是穿心莲的主要活性成分,能够减轻IAV诱导的炎症,但其确切机制尚不清楚。本研究旨在明确其宿主导向的保护作用和分子机制。方法:我们使用了致死性IAV(H1N1,PR8)感染的BALB/c小鼠模型和感染的A549细胞。测量了生存率、肺部病理、细胞因子和病毒滴度。肺组织RNA测序鉴定了失调的信号通路。通过蛋白质印迹分析了PI3K/AKT和焦亡相关蛋白。通过体内AKT抑制剂和体外AKT1 siRNA对PI3K/AKT轴进行了功能验证。结果:穿心莲内酯改善了IAV感染小鼠的生存率,减轻了体重下降,并减少了肺部病理和炎症细胞因子水平,且没有直接的抗病毒活性。与体内发现一致,穿心莲内酯增强了感染细胞的活力并抑制了细胞因子分泌。RNA测序显示,治疗小鼠肺组织中PI3K/AKT信号通路显著上调,并通过PI3K和AKT磷酸化增加得到证实。此外,穿心莲内酯下调了关键焦亡执行蛋白的表达,包括cleaved caspase-3和gasdermin E(GSDME)N端片段。这些保护作用被AKT抑制剂和AKT1 siRNA显著消除。结论:这些发现揭示了一种新的宿主导向机制,穿心莲内酯通过激活PI3K/AKT通路,从而抑制caspase-3/GSDME依赖的细胞焦亡,减轻IAV诱导的免疫病理。因此,该轴代表了控制重症流感过度炎症的一个有前景的靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
穿心莲内酯是否通过宿主靶向机制保护免受IAV诱导的肺损伤及其分子机制。
核心机制
穿心莲内酯激活PI3K/AKT信号通路,抑制caspase-3/GSDME依赖的细胞焦亡。
主要证据
体内和体外实验显示,穿心莲内酯改善生存率、减轻病理、降低炎症因子,且不抑制病毒复制;RNA-seq和Western blot证实PI3K/AKT激活及焦亡蛋白下调;MK-2206和AKT1 siRNA消除其保护作用。
研究意义
揭示PI3K/AKT/焦亡轴作为控制重症流感过度炎症的潜在治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体内外药效验证

验证穿心莲内酯对IAV感染的保护作用

采用BALB/c小鼠模型(4 LD50 PR8 i.n.感染)和A549细胞模型(100 TCID50感染),给予穿心莲内酯处理,评估生存率、体重、肺部病理、细胞因子等。

2

抗病毒活性评估

确定穿心莲内酯的保护作用是否通过直接抑制病毒复制。

通过空斑减少试验、qRT-PCR(检测M1、HA基因)和Western blot(检测HA、NP蛋白)评估病毒复制水平。

3

转录组学通路筛选

识别穿心莲内酯处理后的关键差异信号通路。

对感染后第4天的小鼠肺组织进行RNA-seq,分析差异表达基因,并进行KEGG通路富集分析。

4

PI3K/AKT通路和焦亡蛋白检测

验证穿心莲内酯对PI3K/AKT通路和焦亡相关蛋白表达的影响。

Western blot检测肺组织和A549细胞中p-PI3K、PI3K、p-AKT、AKT、cleaved caspase-3、GSDME-N等蛋白水平。

5

功能验证(AKT抑制或敲低)

证实穿心莲内酯的保护作用依赖于PI3K/AKT通路。

使用AKT抑制剂MK-2206(体内和体外)和AKT1 siRNA(体外)干预,观察穿心莲内酯保护作用的丧失。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
胚蛋----
DMEM/F-12培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素溶液----
穿心莲内酯Meilun BioMB2185-1
磷酸奥司他韦Meilun BioMB1537-1
MK-2206SelleckS1078
TRIzol试剂Invitrogen15596018CN
尿嘧啶-DNA糖基化酶New England Biolabs--
RNA提取试剂盒TIANGENDP451
反转录试剂盒TIANGENFP209-02
SuperReal预混Plus SYBR GreenTIANGENKR11-02
ABI 7500仪器Applied Biosystems--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23227
PVDF膜MilliporeIPVH15150
ECL底物Thermo Scientific32106
Fusion FX系统Vilber Lourmat--
p-AKT (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060S
AKT抗体Cell Signaling Technology4691
NP抗体Sino BiologicalSB11675-T62
HA抗体Sino BiologicalSB11684-R107
p-PI3K (p85p65)抗体Affinity BiosciencesAF3242
PI3K (p85p65)抗体Affinity BiosciencesAF6242
p-MAPK抗体Affinity BiosciencesAF4001
MAPK抗体Affinity BiosciencesAF6456
GSDME抗体Affinity BiosciencesDF9705
Caspase-3抗体--184787
GSDMD抗体Abcamab209845
GSDME抗体Abcamab215191
Caspase-1抗体Abcamab207802
山羊抗兔IgG H&L (HRP)Abcamab205718
山羊抗小鼠IgG H&L (HRP)Abcam205719
β-actin抗体Abcamab8227
IL-1β ELISA试剂盒DAKEWE1210122
IL-6 ELISA试剂盒DAKEWE1210602
TNF-α ELISA试剂盒DAKEWE1217202
Epoch酶标仪BioTek--
抗cleaved caspase-3抗体Abcamab32042
CCK-8试剂盒BeyotimeC0038
LDH释放试剂盒BeyotimeC0016
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BeyotimeC1062L
Lipofectamine 3000Thermo Fisher Scientific--
CD68抗体Cell Signaling Technology97778
Ly-6G抗体Cell Signaling Technology87048
含DAPI的Vectashield封片剂----
Olympus FVS300玻片扫描仪Olympus--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
感染模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重;病毒株(PR8)和感染剂量(4 LD50);麻醉方式;接种途径(鼻内)。
阅读提示:Materials and Methods 2.3 Animals
药物处理
穿心莲内酯给药剂量(150 mg/kg)、途径(灌胃)、时间(感染后0-4天);奥司他韦剂量(20 mg/kg);MK-2206剂量(80 mg/kg)及给药方案。
阅读提示:Materials and Methods 2.3 Animals; Figure legends 1A, 4A
体外细胞实验
细胞系(A549)、感染剂量(100 TCID50)、穿心莲内酯浓度(15 μM)、处理时间(48小时)。
阅读提示:Materials and Methods 2.2, 2.9; Figure legend 1J
PI3K/AKT通路抑制/敲低
MK-2206浓度及处理时间;AKT1 siRNA序列、转染浓度(50 nM)及效率验证。
阅读提示:Materials and Methods 2.14; Figure legend 4F
检测指标
生存监测时间(15天);体重测量频率;肺指数测定时间(第4天);细胞因子检测时间点(第2天和第4天);Western blot上样量(60 µg)。
阅读提示:Materials and Methods 2.3, 2.6, 2.7; Figure legends 1B-D, 1H