麻杏石甘汤治疗流感病毒性肺炎的药理机制:肠道菌群与肺糖酵解

Pharmacological mechanisms of Ma Xing Shi Gan Decoction in treating influenza virus-induced pneumonia: intestinal microbiota and pulmonary glycolysis.

作者信息Lin Jiang, Chen Bai, Jingru Zhu, Chen Su, Yang Wang, Hui Liu, Qianqian Li, Xueying Qin, Xiaohong Gu, Tiegang Liu
PMID39161892
发布时间2024-08-05
DOI10.3389/fphar.2024.1404021

实验完整度

文献包含动物模型、16S rRNA基因测序、靶向代谢组学、Western blot、ELISA、免疫荧光和流式细胞术等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

BALB/c小鼠流感病毒(H1N1 A/PR/8/34)诱导肺炎模型

重点核对

小鼠品系:雄性BALB/c,6-8周龄,体重20±2g 病毒株:小鼠肺适应株A/PR/8/34,LD50为1×10^-4.5/50μL,感染剂量50μL/只 给药方式:麻杏石甘汤颗粒72.8mg/mL,0.2mL灌胃,每日一次,连续6天 分组:对照、模型、MXSG、奥司他韦、2DG组,每组10只 检测时间点:感染后第7天(给药第6天)

摘要

背景 流感病毒是引起病毒性肺炎的最常见病原体之一。在肺炎期间,宿主免疫炎症调节涉及肠道微生物群和肺组织中的糖酵解。在中国肺炎治疗临床指南中,麻杏石甘汤(MXSG)是一种常用的中药复方,具有显著疗效,但其具体作用机制是否与调节肠道菌群结构和肺组织糖酵解有关仍不清楚。 目的 本研究旨在探讨MXSG在流感病毒性肺炎动物模型中的作用机制。具体而言,我们旨在阐明MXSG如何通过调节肠道菌群结构和肺组织糖酵解来发挥其对肺炎的治疗作用。 方法 我们建立了流感病毒性肺炎小鼠模型,并用MXSG进行治疗。我们观察了炎症细胞因子水平的变化,并进行了16S rRNA基因测序以评估肠道菌群结构和功能。此外,采用靶向代谢组学分析肺组织糖酵解代谢物,并通过Western blot和酶联免疫吸附测定评估糖酵解相关酶、脂多糖(LPS)、HIF-1a和巨噬细胞表面标志物。在麻杏石甘汤干预下,对LPS与组学结果进行相关性分析,以阐明肺炎动物肠道菌群与肺组织糖酵解之间的关系。 结果 MXSG降低了肠道中革兰氏阴性菌(如变形菌门和螺杆菌属)的丰度,导致血清和肺中LPS含量降低。这种干预还抑制了HIF-1a活性和肺组织糖酵解代谢,减少了M1型巨噬细胞的数量,并增加了M2型巨噬细胞的数量,有效减轻了流感病毒性肺炎引起的肺损伤。 结论 MXSG可减轻肺组织糖酵解,抑制M1型巨噬细胞活化,促进M2型巨噬细胞活化,并减轻肺组织炎症。这种治疗作用似乎是通过调节肠道菌群和减少肠道内源性LPS产生来介导的。本研究证明了MXSG对肺炎的治疗作用并探讨了其潜在机制,为中医药治疗呼吸道感染性疾病提供了数据支持。 关键词 H1N1流感病毒,麻杏石甘汤,肠道菌群,糖酵解,炎症反应

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
麻杏石甘汤治疗流感病毒性肺炎的作用机制是否与调节肠道菌群结构和肺组织糖酵解有关。
核心机制
MXSG通过调节肠道菌群,减少革兰氏阴性菌丰度,降低内源性LPS产生,进而抑制HIF-1α活性和肺组织糖酵解,抑制M1型巨噬细胞极化并促进M2型巨噬细胞极化,从而减轻肺部炎症。
主要证据
小鼠模型显示MXSG降低血清和肺组织LPS水平、糖酵解产物和关键酶表达,减少M1型巨噬细胞(CD80)并增加M2型巨噬细胞(CD206),改善肺组织病理和炎症因子水平。
研究意义
本研究证明了MXSG对肺炎的治疗作用并探讨其潜在机制,为中医药治疗呼吸道感染性疾病提供数据支持,但最佳剂量和活性代谢物仍需进一步研究。

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

动物模型建立与给药

建立流感病毒性肺炎小鼠模型,并给予不同药物治疗以观察疗效。

雄性BALB/c小鼠随机分为5组,除对照组外,其余小鼠经鼻接种50μL含1 LD50的H1N1流感病毒(A/PR/8/34)建立模型。从造模后第二天起,MXSG组灌胃麻杏石甘汤,奥司他韦组灌胃磷酸奥司他韦,2DG组腹腔注射2-脱氧-D-葡萄糖,连续6天。

2

药效学评估

评估MXSG对流感病毒性肺炎小鼠的炎症状态和肺损伤的治疗效果。

在感染后第7天,检测体重、肺指数,进行HE染色观察肺组织病理学,并通过ELISA检测血清和肺组织中炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10)水平,Western blot检测MPO和NP蛋白表达。

3

肺组织糖酵解代谢分析

检测MXSG对肺组织糖酵解水平及相关蛋白表达的影响。

采用靶向代谢组学分析肺组织糖酵解代谢物(如葡萄糖-6-磷酸、果糖-6-磷酸、乳酸等),并检测乳酸浓度和糖酵解关键酶(GLUT1、HK2、PKM2、LDHA)及HIF-1α的蛋白表达。

4

肠道菌群16S rRNA基因测序

分析MXSG对流感病毒性肺炎小鼠肠道菌群组成和多样性的影响。

取各组盲肠内容物,提取DNA,PCR扩增16S rRNA V3+V4区,进行NovaSeq 6000测序,分析菌群多样性(Chao1、Shannon指数)和组成差异(PCoA、LEfSe)。

5

巨噬细胞极化检测

观察MXSG对肺组织巨噬细胞M1/M2极化的影响。

通过Western blot、免疫荧光和流式细胞术检测肺组织M1型(CD80)和M2型(CD206)巨噬细胞标志物表达。

6

相关性分析

探讨肠道菌群、LPS与肺糖酵解之间的关系。

通过Spearman相关性分析,评估肠道菌群与肺糖酵解代谢物、LPS与肠道菌群、LPS与糖酵解代谢物之间的相关性。

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
雄性BALB/c小鼠Sibeifu (Beijing) Biotechnology Co., Ltd.110324221105336075
麻杏石甘汤Huaren Sannine, Ltd--
磷酸奥司他韦胶囊Roche Pharmaceuticals, Ltd., ItalyM1050
2-脱氧-D-葡萄糖(2DG)INALCO1758
超高效液相色谱-电喷雾串联质谱系统SHIMADZU Nexera X2; Applied Biosystems 4500 Q TRAP--
MS小鼠TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0002
MS小鼠IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0003
MS小鼠IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0001
MS小鼠IL-10 ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0031
小鼠(LPS)ELISA试剂盒HuameiCSB-E13066m
乳酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Research InstituteA019-2-1
RIPA裂解缓冲液----
PVDF膜----
GAPDH抗体----
NP抗体----
MPO抗体----
GLUT1抗体----
HK2抗体----
PKM2抗体----
LDHA抗体----
HIF-1α抗体----
CD80抗体----
CD206抗体----
CTAB法----
NEB Next Ultra DNA文库制备试剂盒NEB--
Agilent 5400Agilent--
NovaSeq 6000Illumina--
F4/80抗体----
CD206抗体----
CD80抗体----
Cy3标记的山羊抗小鼠IgG----
FITC标记的山羊抗兔IgG----
DAPI----
CD45 FITC抗体----
CD11b V450抗体----
F4/80 PE-Cy7抗体----
CD86 PE抗体----
CD206 PE抗体----
Cytek NL-CLC3000流式细胞仪Cytek--

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
动物模型建立
小鼠品系、年龄、体重、来源、病毒株、感染剂量、麻醉方式
阅读提示:见2.1 Animals and viruses
药物制备与给药
药物浓度、给药体积、给药途径、给药频率、疗程
阅读提示:见2.2 Drugs 和 2.3 Grouping, modeling, and administration
肺组织糖酵解检测
样本量、组织用量、内标、仪器参数、检测指标
阅读提示:见2.5.3 Targeted metabolomics analysis of lung tissue glycolysis levels 和 2.5.4 Lactate production
肠道菌群测序
样本类型、DNA提取方法、引物、测序平台、分析流程
阅读提示:见2.5.6 16S rRNA gene sequencing of gut microbiota structure
巨噬细胞极化检测
样本量、抗体克隆号、浓度、孵育条件、流式细胞仪型号
阅读提示:见2.5.7 Immunofluorescence detection of macrophage markers in lung tissue 和 2.5.8 Detection of M1/M2 macrophage markers by flow cytometry
统计分析
统计方法、显著性水平、相关性分析条件
阅读提示:见2.6 Data analysis