JE：豆蔻属精油对脂多糖所致急性肺损伤小鼠的保护作用及代谢组学研究
2022-03-10 MedSci原创 MedSci原创
通过体外和体内动物实验，评价6种豆蔻属精油对脂多糖诱导的急性肺损伤的保护作用及机制。
背景：肺损伤(ALI)是一种由多种致病因素引起的肺部疾病，每年导致数千人死亡，炎症和氧化应激在ALI中发挥重要作用。细菌脂多糖(LPS)可通过刺激toll样受体4 (TLR4)激活固有免疫反应，导致TLR4/Myd88/NF-κB信号通路的激活和多种细胞因子的释放，进一步促进炎症反应。
豆蔻属是姜科第二大属，约150余种，我国有24种，其中多数植物被用作传统中药。据报道，豆蔻属植物提取物可用于治疗ALI和其他呼吸系统疾病，包括砂仁、白豆蔻、草果。研究表明，从砂仁中分离得到的精油成分对炎症性肠病有治疗效果，乙酸龙脑酯精油有抗炎作用。白豆蔻的果实可以治疗消化系统疾病，从白豆蔻中分离的二芳基庚烷具有抗炎作用。草果的干果在中医中常用来治疗疟疾、咽喉感染和胃病等，从草果中分离的二苯基庚烷可以预防神经炎症。然而,目前尚未见豆蔻属精油(AEOs)通过TLR4/Myd88/NF-κB信号通路治疗ALI的报道。
目的：通过体外和体内动物实验，评价6种AEO对LPS诱导的ALI的保护作用及机制。
方法：采用气相色谱-质谱联用技术分析AEO的组成。RAW264.7细胞用AEOS (0 - 100 μg/mL)处理，LPS刺激。C57小鼠经雾化系统连续7天给予AEOs (100 mg/kg)，然后气管内灌注LPS建立急性肺损伤体内模型。
结果：在LPS刺激下，RAW264.7细胞产生NO、ROS和炎症细胞因子，导致炎症级联反应。各AEO组LPS诱导后NO和ROS水平均显著降低，提示AEO可抑制RAW264.7细胞的炎症和氧化应激。采用ELISA法检测RAW264.7细胞中细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的含量，发现各AEO组LPS诱导后细胞因子水平均显著降低，其中S1、S4、S6表现出较强的抑制作用。
COX-2和iNOS是NF- κB信号通路的下游蛋白，与炎症密切相关，使用WB检测它们的表达。S1、S4和S6处理组iNOS和COX-2蛋白表达水平低于其他处理组。基于这些实验结果，在6个AEOs中只选择了S1、S4和S6 这3个进行进一步的体外和体内实验。
这3种AEO降低了LPS诱导ALI小鼠的肺湿/干重比和支气管肺泡灌洗液中的蛋白浓度。此外，AEOs降低了肺组织、肺泡灌洗液和血清中MDA、TNF-α、IL-6和IL-1β的水平，但增加了SOD和CAT的水平。此外还发现这3个AEO影响TLR4/Myd88/NF-κB通路相关蛋白。
为进一步研究AEOs对ALI的保护机制，采用HRAM LC-MS/MS平台进行血清代谢组学分析，得到15条可能相关的代谢途径。这些途径参与了亚油酸代谢，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成和苯丙氨酸代谢等。因此，LPS诱导的ALI可能与这些途径有关。此外，炎症和氧化应激也与这些代谢途径密切相关，提示S1、S4和S6可能通过这些代谢途径发挥对ALI的保护作用。
结论：AEOs可以减轻ALI小鼠肺组织的炎症和氧化应激，这些作用可能与TLR4/Myd88/NF-κB信号通路有关。
文献来源：
Zhao, K., Li, X., Yang, J., et al. (2022). Protective effect of Amomum Roxb. essential oils in lipopolysaccharide-induced acute lung injury mice and its metabolomics. Journal of ethnopharmacology, 290, 115119. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.jep.2022.115119
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