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天然药物有效成分抑制哮喘气道炎症的作用机制研究

 支气管哮喘是由多种炎症细胞和多种炎症介质参与的慢性气道炎症,其具体原因目前尚不十分清楚。“天然药物有效成分抑制哮喘气道炎症的作用机制研究”课题把目光转向更加安全、有效、适用范围广的天然药物的有效成分,通过建立支气管哮喘动物模型和细胞培养,借助MAPKNF-κB等信号传导通路平台,研究了支气管哮喘免疫调节机制和天然药物的有效成分的体内抗炎活性;通过建立体外肥大细胞过敏模型研究了天然药物的有效成分抑制炎症细胞因子活化的分子学机制,从而确定了支气管哮喘具体免疫调节机制和天然药物的有效成分抗气道炎症的分子机制。该课题由吉林省延边大学医学院承担完成,主要完成人有延光海、金光玉、李良昌、李光昭、秦向征。项目成果获得2014年度中华中医药学会科学技术奖三等奖。

一、主要创新点

1.制备支气管哮喘小鼠模型,利用PKC-δ抑制剂RottlerinPI3K抑制剂LY294002mTOR抑制剂RapamycinHIF-1a抑制剂2ME2VEGF抑制剂CBO-P11等不同途径给予小鼠治疗,并用组织学、免疫组织化学、ELISAWesternblot等方法检测支气管肺泡灌洗液和肺组织多种蛋白的表达,阐明了PKC-δ分别通过上调PI3K/Akt/mTOR/HIF-1a/VEGFmTOR/NF-κB信号通路加重支气管哮喘气道重塑。在体外进行BEAS-2B 细胞培养,予以TNF-a/IL-4进行激发,之后利用PKC-δ-siRNA进行干预,用Western blote方法检测肺组织多种蛋白的表达,进一步证实和确认PKC-δ通过上调PI3K/Akt/mTOR/HIF-1a/VEGFmTOR/NF-κB信号通路诱导细胞的活化。

2.利用支气管哮喘小鼠模型发现分别给予抗IgE抗体、A20Pyrin重组蛋白、雷帕霉素等免疫佐剂以及Silibinin、桦褐孔菌多糖、黑米花色苷等天然药物的有效成分通过下调MAPKNF-κB的活性显著抑制气道炎症细胞的聚集,以及支气管周围炎症,减少支气管肺泡灌洗液中TNF-α、IL-4等各种炎症细胞因子的产生,增高IFN-γ含量的表达,以此来抑制气道炎症反应。

3.利用Anti-DNP IgE介导的肥大细胞过敏模型,首次利用MAPKNF-κB信号传导通路,从分子水平研究并确定了 ScoparonePycnogenol® Ellagic acid Silibinin、Cornuside、花青素、姜黄素等天然药物的有效单体物质和长白山桦褐孔菌有效部位的抗过敏和抗炎作用机制。

4.课题研究表明Cornuside不仅明显抑制脂多糖诱导的一氧化氮、前列腺素E2TNF-α、IL-6IL-1β的产生,而且还抑制一氧化氮合酶(iNOS)和环氧化酶-2COX-2)的mRNA和蛋白的表达。此外,Cornuside明显抑制LPS刺激的磷酸化和抑制性κκb-α的降解,以及NF-kBp65亚基随后到细胞核的易位。发现Cornuside也减少了细胞外信号相关激酶(ERK1/2)、p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)和c-Jun氨基末端激酶(JNK1/2)的磷酸化。这些结果表明,在RAW 264.7细胞Cornuside的抗炎机制与下调iNOSCOX-2,抑制NF-kBERK1/2p38 MAPKJNK1/2的磷酸化有关。课题组研究发现Cornuside可减少血清ASTALTTNF-α水平和增加SODCAT的水平。肝组织HE染色也表明,CornusideCCl4诱导的肝损伤有抑制作用。CCl4处理后,肝亚硝酸盐、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧化酶-2COX-2)的含量升高,而细胞色素P450 2E1CYP2E1)的表达被抑制。然而,Cornuside抑制了肝亚硝酸盐的形成,降低了iNOSCOX-2蛋白的表达;同时,与CCl4处理的大鼠相比,肝CYP2E1含量得到了恢复。课题数据表明,Cornuside明显抑制CCl4诱导的急性肝损伤,对肝具有保护作用,其作用机制可能是由其恢复CYP2E1功能,抑制炎症反应,以及降低氧化应激反应而实现的。

课题全面系统地研究并证实了PKC-δ/PI3K/Akt/mTOR/HIF-1a/VEGFPKC-δ/mTOR/NF-κB信号通路加重支气管哮喘气道重塑的具体发病机制。研究天然药物有效成分的体内外抗炎作用,并首次借助MAPKNF-κB信号传导通路平台从分子水平确定了天然药物有效成分的抗气道炎症的作用机制,证明天然药物的有效成分在致炎因子高表达的疾病中可通过抗炎作用而发挥疗效,为该药在临床上的合理应用提供了理论和实验依据,为炎症性疾病的治疗提供了新的药物,克服长期应用糖皮质激素、化学合成类抗炎药所带来的不良反应,同时也为其他中药分子水平研究开辟了一条新途径,为我国包括中药在内的有自主知识产权的药物靶标筛选和新药开发提供了新思路和新方法。

该成果对炎性高表达感染性疾病的防治具有重要的理论意义和实用价值,成果总体水平居国内和国际领先地位。以首位作者在国内外重要学术期刊上发表了有较大影响的学术论文25篇,其中SCI论文10余篇,SCI他引次数70次;在国家级核心期刊发表论文10余篇,他引30次。

二、社会经济效益

课题组分别以肥大细胞和支气管哮喘动物模型为研究对象,针对目前热点和难点问题,尤其是支气管哮喘信号转导机制和治疗方面开展了系列有特色的研究工作。该项科研成果为天然药物的有效成分在临床上的合理应用提供了理论和实验依据,提高其在临床上的应用价值,扩大应用范围,充分发挥其药用价值,这必将带来可观的经济和社会效益。该研究成果既服务于临床医学的合理用药,推进中药现代化,克服激素的严重副反应,对长白山自然资源的开发与利用、环境保护及人类健康等方面也具有积极的推动作用。课题成果对研究哮喘的发病机理具有重要的理论意义,同时为防治哮喘的新药开发提供重要的实验依据对认识生命基本规律,阐明疾病的发病机制,改善人民的健康水平具有重要意义。

 

 

课题负责人简介

延光海,男,1975年生,博士,延边大学医学院副教授。长期从事支气管哮喘免疫调节机制以及中药呼吸药理学的研究,参与延边大学“211”重点建设长白山生物资源保护与开发项目中的药用资源保护与开发的研究;在韩国留学期间,学习掌握了先进的分子生物学实验技术,在理论知识和实验技能方面具有坚实的研究工作基础。目前主持国家自然科学基金项目2项、吉林省科技厅中青年科技创新领军人才及优秀团队项目1项。发表SCI文章14篇,其中作为通讯作者发表9篇。获得第二批2012年度吉林省高校新世纪科学技术优秀人才荣誉称号,项目成果获得2013年度吉林省自然科学学术成果奖二等奖(排名第1)、2013年度吉林省科学技术奖(排名第2)。

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