陕中医大多组学破解麦冬皂苷D抗肺纤维化神效，中科院1区热点头条！

特发性肺纤维化（IPF）系一种慢性间质性肺疾病，常见于50至80岁年龄段，男性患者发病率略高于女性。此病以肺部疤痕形成、呼吸衰竭为主要病理特征，常导致不良预后和高死亡率。近年来，随着对IPF病理机制的深入研究，发现氧化应激、炎症反应、上皮-间充质转化以及过度的细胞外基质（ECM）沉积等因素均参与其发病过程，最终影响肺功能的正常运作。鉴于此，探寻安全有效的治疗药物显得尤为重要和迫切。

麦冬皂苷D（OP-D），作为一种源自麦冬的甾体皂苷化合物，已展现出显著的抗炎、抗氧化及抗肿瘤等药理效果。然而，在针对肺纤维化的潜在治疗效能方面，OP-D的药理作用尚待深入研究和明确。

日前，一篇名为“Multi-omics analysis reveals the mechanism of action of ophiopogonin D against pulmonary fibrosis”的论文旨在探索OP-D与肺纤维化相关的药理学机制，为该疾病的预防和治疗药物开发做出贡献。

图1 论文首页

研究分组

研究将小鼠随机分为6组（n=8）：对照组、BLM、OPD高剂量、OPD中剂量、OPD低剂量组和阳性对照（泼尼松）。

OP-D可减轻BLM诱导的小鼠肺纤维化

为探究OP-D（图2A）对小鼠肺纤维化的治疗效果，研究采用气管内灌注博来霉素（BLM）以诱导小鼠肺纤维化模型，随后连续26天给予不同剂量的OP-D处理（图2B）。通过micro-CT成像技术评估小鼠肺部结构变化，研究观察到OP-D能够显著减少小鼠的肺实变（图2C）。为进一步分析肺部病理变化，研究采用HE染色评估炎症情况，Masson染色和天狼星红染色观察胶原沉积。结果显示，与BLM组相比，OP-D治疗组中炎症细胞浸润、胶原沉积以及纤维化病变均明显减少（图2D）。

此外，研究还检测了反映肺内胶原沉积的羟脯氨酸和纤维连接蛋白水平，以及反映氧化应激程度的GSH-PX、SOD、MDA和HIF-1α水平，还有反映炎症水平变化的IL-6和TNF-α水平。结果显示，OP-D能够降低羟脯氨酸和纤维连接蛋白的表达，提升GSH-PX和SOD的活性，同时降低MDA、HIF-1α、IL-6和TNF-α的表达水平。这些结果表明，OP-D能够显著降低小鼠肺的纤维化、炎症以及氧化应激水平（图2E-G）。

图2 麦冬皂苷D可减轻BLM诱导的小鼠肺纤维化

OP-D可减轻小鼠肺中的EMT和ECM的过沉积

α-SMA作为活化成纤维细胞的标志性分子，其异常高表达会导致细胞外基质（ECM）的过量分泌。与此同时，e-钙粘蛋白作为上皮细胞的主要标志之一，在维系细胞间正常连接中扮演着至关重要的角色。经过实验数据的分析，研究发现OPD干预后，α-SMA的表达量显著减少，而e-钙粘蛋白的表达量则呈现增加趋势（图3A）。此外，免疫印迹分析进一步验证了这一结果，显示OP-D处理降低了α-SMA和波形蛋白的水平，同时促进了e-钙粘蛋白的表达（图3B），从而有效抑制了小鼠肺部上皮-间质转化（EMT）的进程。

为深入评估小鼠肺部ECM的状态，研究采用了免疫组化法检测了I型胶原、III型胶原以及TGFβ的表达水平（图3C），并通过免疫印迹法进一步验证了I型胶原和III型胶原的表达变化（图3D）。结果显示，经过OP-D处理后，小鼠肺部胶原纤维的产生和ECM的过量沉积均有所减少。

图3 OP-D可减弱小鼠肺中的EMT转化和ECM过沉积

OP-D干预后肺纤维化的转录组学变化

为了深入研究OP-D对肺纤维化后基因变化的影响，研究进行了测序数据分析。主成分分析（PCA）显示，对照组、BLM组和OP-D组明显聚类成三个独立群体，其中BLM组与OP-D组之间存在显著的差异（图4A）。基因集富集分析（GSEA）揭示，与炎症、脂质代谢及纤维化相关的信号通路显著富集，而与BLM组相比，OP-D干预后的总体通路水平呈现明显的下调趋势（图4B）。此外，基于GSEA的热图直观展现了OP-D干预后，涉及炎症、脂质代谢及纤维化相关基因的表达水平均有所降低（图4C）。为此，研究采用定量聚合酶链式反应（Q-PCR）对相关基因进行了进一步的确认，所得结果与转录组数据高度一致（图4D）。

图4 OP-D干预后肺纤维化的转录组学变化

OP-D抑制TGFβ诱导的肺成纤维细胞增殖和活化，促进细胞凋亡

研究将不同浓度的OP-D与TGFβ诱导的HFL1细胞模型共同培养24小时，以此来探究OP-D对TGFβ诱导的肺成纤维细胞的具体作用。CCK8实验观察到OP-D抑制细胞增殖的方式呈现出剂量依赖性特征（图5A）。其中，1µM、5µM和10µM的OP-D浓度在实验中展现出了最佳的干预效果，因为在这三个浓度下，HFL1和DMSO组的成纤维细胞增殖显著，且其生长被OP-D所抑制（图5B）。

为了进一步研究OP-D对TGFβ诱导的HFL1细胞EMT的影响，研究采用了免疫荧光法和免疫印迹法分别检测了α-SMA和波形蛋白的表达水平以及I型胶原、α-SMA和波形蛋白的表达量，发现OP-D能够有效地减弱EMT并减少胶原的沉积（图5C，D）。

接着，研究使用流式细胞术和Tunner技术来评估细胞凋亡率的变化。结果显示，经过OP-D干预后，肺成纤维细胞的凋亡率显著上升（图5E、F）。此外，研究还通过免疫印迹法检测了抗凋亡蛋白Bcl-2、促凋亡蛋白Bax和增殖蛋白PCNA的表达水平。结果表明，OP-D干预后，Bcl-2的表达水平降低，而Bax和PCNA的表达水平则显著下调（图5G）。

图5 OP-D抑制TGFβ诱导的肺成纤维细胞增殖和活化，促进细胞凋亡

结论

总之，研究揭示了OP-D能有效缓解EMT和ECM的过度沉积，并成功阻断肺成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化过程，这表明OP-D具备作为肺部炎症和纤维化潜在治疗药物的特质，为开发改善肺纤维化患者预后的临床治疗方案提供了坚实的科学依据。

参考文献：

Bao S, Chen T, Chen J, Zhang J, Zhang G, Hui Y, Li J, Yan S. Multi-omics analysis reveals the mechanism of action of ophiopogonin D against pulmonary fibrosis. Phytomedicine. 2023 Dec;121:155078. doi: 10.1016/j.phymed.2023.155078