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Phytomedicine | 仝小林院士团队运用4D蛋白质组学揭示中药复方改善肺纤维化分子机制
景杰生物 | 报道
肺纤维化（Pulmonary Fibrosis，PF）作为一种病理现象，其特征是肺组织的结构异常和形成性瘢痕，如细胞外基质（ECM）积聚和成纤维细胞和肺泡上皮细胞的显著表型变化。PF的引发受多种因素影响，如自身免疫性疾病、遗传性疾病、环境或职业暴露以及某些药物的副作用等。但是在许多情况下，仍有一些肺纤维化患者的发病原因尚未可知，这种肺纤维化被称之为特发性肺纤维化（Idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）。
2019冠状病毒病（也称新冠肺炎，COVID-19）是一种严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引发的传染病。研究表明PF同样出现在了严重新冠肺炎患者的进展中，并且在对新冠肺炎死亡患者的尸检中发现了明显的肺纤维化现象。因此，有必要制定新冠肺炎恢复期患者肺功能衰竭的预防和治疗策略。
近日，长春中医药大学东北亚中医药研究院仝小林院士、赵林华研究员、李香艳研究员团队在Phytomedicine上发表了题为“Qimai Feiluoping decoction inhibits mitochondrial complex I-mediated oxidative stress to ameliorate bleomycin-induced pulmonary fibrosis”的最新研究成果。研究者首次采用博莱霉素（bleomycin，BLM）诱导的PF小鼠模型，结合PF临床症状和影像学体征指标，进一步评估了中药复方芪麦肺络平汤（QM）的治疗效果，并对肺组织进行蛋白质组学研究，以探究QM对PF治疗作用的潜在分子机制。景杰生物为该研究提供了4D蛋白质组学分析技术支持。
1QM对BLM诱导的小鼠肺损伤和纤维化的保护作用
为探究QM对PF的保护作用，研究者以假手术组（Sham）小鼠作为对照，在BLM诱导的PF小鼠中分别设置了非处理组、三种不同剂量的QM处理组和吡非尼酮（PFD，一种治疗IPF的常见药物）处理组。研究者通过显微CT发现QM治疗可以改善肺部预先存在的普遍毛玻璃和乳晕阴影（图1A），并且染色结果也显示肺部的炎症浸润和纤维化也能得到显著抑制（图1B）。
图1 采用显微CT成像、H&E染色和Masson三色染色方法，评价QM对BLM诱导的肺损伤和纤维化的保护作用2 肺组织蛋白质组学揭示QM调节机制为了研究QM对抗PF的新机制，研究者对Sham组、BLM诱导组和BLM诱导+QM处理组这三个组别的肺组织进行了4D无标记定量蛋白质组学分析。共鉴定出5375种蛋白质，其中可定量蛋白为4531种。根据表达模式聚类分析的结果（图2D），研究者重点关注Cluster 3和Cluster 5中的蛋白用于探索QM处理后的重要变化蛋白，而这些蛋白质的GO和KEGG分析提示了它们的分子功能与线粒体电子传递链（ETC）介导的氧化磷酸化（OXPHOS）之间的关系。尤其是线粒体复合物I和复合物II的蛋白质，在QM处理与否的BLM诱导小鼠比较中发生显著变化，进一步提示抑制线粒体氧化应激可能是QM预防BLM诱导的PF的重要机制。
图2 QM 调节蛋白质组学揭示的线粒体复合物I和复合物II介导的OXPHOS3 进一步验证蛋白质组学分析结果并探索QM的机制
研究者基于组学结果和前人工作报道，一方面通过实验发现QM治疗能够逆转BLM诱导的小鼠肺组织中的活性氧（ROS）过度产生和线粒体异常，另一方面也在小鼠的肺组织中证实QM能够减弱线粒体复合物I的活性，以及下调线粒体复合物I和II的部分亚基蛋白的表达。此外，研究者还通过分析QM给药小鼠血浆和肺组织的质谱色谱图，以筛选QM的活性成分。
图3 QM对BLM诱导的PF的潜在机制图综上所述，该研究探讨了QM在BLM诱导的小鼠和PF细胞模型中抑制线粒体氧化应激损伤的药理作用、潜在途径和可能的活性成分。结果首次表明，QM治疗可以抑制线粒体中ROS的产生以改善线粒体抗PF的功能，这可能为QM在PF患者临床应用中的药理机制提供新的见解。
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参考文献Ding, Lu et al,. 2023. Qimai Feiluoping decoction inhibits mitochondrial complex I-mediated oxidative stress to ameliorate bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Phytomedicine .本文由景杰学术团队报道，欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿等其他合作需求，请文章下方留言，或添加微信ptm-market咨询。
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