川贝母总生物碱通过抑制TGF-β和NF-κB信号通路减轻博来霉素诱导的大鼠炎症和肺纤维化

Total alkaloids of bulbus of Fritillaria cirrhosa alleviate bleomycin-induced inflammation and pulmonary fibrosis in rats by inhibiting TGF-β and NF-κB signaling pathway.

作者信息Mingxin Pai, Aga Er-Bu, Yexin Wu, Tse Wai Ming, Tse Kathy Wai Gaun, Bengui Ye
PMID38187805
发布时间2023-12-29
DOI10.29219/fnr.v67.10292

实验完整度

包含病理学分析、ELISA、Western blot、qPCR等多个证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

博来霉素诱导的肺纤维化SD大鼠模型 大鼠肺组织

重点核对

模型:雄性SD大鼠,博来霉素5.0 mg/kg气管内滴注诱导肺纤维化 分组:NC组、模型组、BFC-TA低中高剂量组(34.2、68.4、136.8 mg/kg)、阳性对照PFD组(150 mg/kg),每组12只 给药方式及时间:造模后第7天开始口服给药,持续21天 检测指标:肺系数、HYP含量、炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18、IL-4、IL-10)、相关信号通路蛋白及mRNA表达 统计:体重数据使用双因素重复测量方差分析,其他数据使用单因素方差分析和Tukey事后检验,P < 0.05为有统计学意义

摘要

背景:川贝母是一种药食两用植物,具有清热润肺、化痰止咳的功效。其乙醇提取物已被证明对肺部疾病有治疗作用。肺纤维化是一种呼吸系统疾病,在肺组织中形成瘢痕,导致严重的呼吸问题。然而,川贝母总生物碱(BFC-TA)对肺纤维化的治疗作用尚未得到证实。目的:本研究旨在探讨川贝母总生物碱对肺纤维化大鼠模型的治疗作用并探讨其潜在机制。设计:采用阳离子交换树脂纯化川贝母总生物碱。鉴定了BFC-TA中所含的生物碱,并通过高效液相色谱-二极管阵列检测器-蒸发光散射检测器(HPLC-DAD-ELSD)测定了生物碱的浓度。将博来霉素(BLM)(5.0 mg/kg)滴注到60只大鼠的气管中建立肺纤维化模型。7天后,连续给药BFC-TA(34.2、68.4和136.8 mg/kg)21天。在此期间,测量大鼠的体重变化,在收集的血清中测量羟脯氨酸(HYP)和炎症因子的水平,并通过染色技术对肺组织进行组织学分析。采用Western blotting和定量聚合酶链反应(qPCR)评估炎症和转化生长因子-β(TGF-β)信号通路的蛋白质和基因组成。结果:通过HPLC-DAD-ELSD确定了9种主要成分(贝母辛、西贝母碱-3-β-D-葡萄糖苷、伊贝碱苷A、西贝母碱、贝母素乙、异贝母碱、湖贝碱、去氢贝母碱、鄂贝啶酮),并测定了贝母辛、西贝母碱-3-β-D-葡萄糖苷和西贝母碱的含量。BFC-TA(34.2、68.4和136.8 mg/kg)降低了促炎因子的水平,增加了抗炎因子的水平,剂量依赖性地改善了肺组织的形态。在 epithelial-mesenchymal transition 过程中,BFC-TA剂量依赖性地降低了E-cadherin的表达,剂量依赖性地增加了Fibronectin的表达。此外,Western blot分析和qPCR结果表明,抑制NF-κB和TGF-β相关信号通路有效减缓了BLM诱导的大鼠肺纤维化的发生。且BFC-TA(136.8 mg/kg)的疗效优于吡非尼酮(PFD)(150 mg/kg)。结论:BFC-TA通过调节肺部炎症反应和TGF-β信号通路的表达,有效减轻BLM诱导的肺纤维化大鼠模型的进展。

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
探究川贝母总生物碱(BFC-TA)对博来霉素诱导的肺纤维化大鼠模型的治疗作用及其潜在机制。
核心机制
BFC-TA通过抑制NF-κB信号通路减轻炎症反应,并通过抑制TGF-β/Smad和STAT3信号通路延缓肺纤维化进程。
主要证据
BFC-TA剂量依赖性地降低促炎因子水平、升高抗炎因子水平,改善肺组织病理损伤,降低HYP含量,调节EMT相关蛋白(E-cadherin、Fibronectin、α-SMA、Collagen I)的表达,并抑制NF-κB、TGF-β/Smad和STAT3信号通路的激活。
研究意义
BFC-TA有望被开发为预防肺纤维化的保健食品和治疗肺纤维化的新药,为临床研究提供理论依据。

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

BFC-TA的制备与质量控制

制备并鉴定BFC-TA的主要成分,确保实验所用药物质量可控。

采用70%乙醇回流提取和阳离子交换树脂纯化得到BFC-TA;通过酸染料比色法测定总生物碱含量;利用HPLC-DAD-ELSD鉴定九种生物碱并测定其中三种生物碱的含量。

2

动物模型建立与分组给药

建立博来霉素诱导的肺纤维化大鼠模型,并评价BFC-TA的干预效果。

将72只雄性SD大鼠随机分为6组:NC组、模型组、BFC-TA低中高剂量组(34.2、68.4、136.8 mg/kg)和PFD阳性对照组(150 mg/kg)。除NC组外,其余大鼠单次气管内滴注BLM(5.0 mg/kg)诱导肺纤维化,造模后第7天开始连续灌胃给药21天。

3

肺组织病理学与纤维化程度评估

评估BFC-TA对BLM诱导的肺组织损伤和胶原沉积的改善作用。

实验结束后,取肺组织进行大体观察,计算肺系数,并进行HE染色和Masson染色,通过HE评分、Ashcroft评分和Image J量化胶原纤维面积,评估肺纤维化程度。

4

炎症因子与氧化应激指标检测

检测血清中炎症因子水平,评估BFC-TA的抗炎作用。

收集大鼠血清,使用ELISA试剂盒检测促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18和抗炎因子IL-4、IL-10的水平。同时,检测肺组织中羟脯氨酸(HYP)含量。

5

信号通路蛋白与基因表达检测

探究BFC-TA对TGF-β和NF-κB相关信号通路及EMT相关蛋白表达的影响。

采用Western blotting检测肺组织中NF-κB、p-NF-κB、IκBα、Smad2、p-Smad2、STAT3、p-STAT3及EMT相关蛋白(E-cadherin、Fibronectin、α-SMA、Collagen I)的表达;采用qPCR检测E-cadherin、Fibronectin和TGF-β1的mRNA表达。

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
001 × 7阳离子交换树脂----
Thermo Scientific Ultimate 3000高效液相色谱仪Thermo Scientific--
Venusil XBP C18色谱柱----
SEDERE SEDEX 90蒸发光散射检测器SEDERE--
紫外可见分光光度计(TU-1810SPC)北京普析通用仪器有限责任公司--
博来霉素----
Masson三色染液----
光学显微镜(CX33RTFS2)Olympus Corporation--
羟脯氨酸测试盒(# A030-2-1)南京建成生物工程研究所--
ELISA试剂盒武汉金默生物技术有限公司--
酶标仪(K3 TOUCH)Thermo Fisher Scientific--
组织裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂(#BR006)Signalway Antibody--
BCA蛋白测定试剂盒(#P0010)Beyotime--
SDS-PAGE凝胶(#PG111)Epizyme--
PVDF膜(#IPVH00010)Millipore--
抗Collagen I抗体(ab60043)Abcam--
抗α平滑肌肌动蛋白抗体(ab124964)Abcam--
抗IκBα抗体(ab32518)Abcam--
抗p-Smad2抗体(ab280888)Abcam--
抗NF-κB抗体(CST/4764S)Cell Signaling Technology--
抗p-NF-κB抗体(CST/3033S)Cell Signaling Technology--
抗Smad2抗体(12570-1-AP)Proteintech--
抗Fibronectin抗体(CST/26836S)Cell Signaling Technology--
抗E-Cadherin抗体(CST/3195T)Cell Signaling Technology--
抗GAPDH抗体(11F7886)Affinity Biosciences--
TRIzol试剂(R1006)Beyotime--
PrimeScriptTMRT试剂盒(带gDNA Eraser)(RR047A)TaKaRa--
SYBRPRIME PCR试剂盒(Fast HS)(BG0014)Bioground--
QuantStudio系统Thermo Fisher Scientific--
GraphPad Prism 9GraphPad Software Inc.--

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
BFC-TA制备与质量控制
提取溶剂、树脂型号、梯度洗脱程序、HPLC条件、总生物碱含量、三种生物碱的含量
阅读提示:Methods中的“Preparation of BFC-TA”、“Determination of content of BFC-TA”和“Determination of three alkaloids in BFC-TA and characterization of nine alkaloids in BFC-TA by HPLC-DAD-ELSD”
动物模型建立与给药
大鼠品系、性别、周龄、体重、BLM剂量、给药途径、BFC-TA剂量、PFD剂量、给药时间、每组样本量
阅读提示:Methods中的“Animals”和“Bleomycin-induced pulmonary fibrosis model”,以及Fig. 1
组织病理学评估
固定液、固定时间、包埋方法、染色方法、评分标准(HE评分、Ashcroft评分)、胶原纤维定量方法
阅读提示:Methods中的“Animal tissue collection and processing”和Results中的“The BFC-TA reduce bleomycin-induced lung injury”及Fig. 3
炎症因子与羟脯氨酸检测
试剂盒品牌、货号、样本制备方法、检测波长、HYP检测方法
阅读提示:Methods中的“Measurement of hydroxyproline (HYP) assay”和“Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)”
信号通路蛋白与基因检测
抗体品牌、货号、内参基因、蛋白上样量、qPCR反应体系与条件
阅读提示:Methods中的“Western blotting analysis”和“RNA extraction and quantitative real-time polymerase chain reaction”,以及Fig. 4-7