川陈皮素对慢性阻塞性肺疾病模型大鼠气道黏液高分泌的抑制作用及其分子机制

doi:10.13481/j.1671-587X.20240201

吉林大学学报(医学版) ›› 2024, Vol. 50 ›› Issue (2): 295-302.doi: 10.13481/j.1671-587X.20240201

• 基础研究 •

川陈皮素对慢性阻塞性肺疾病模型大鼠气道黏液高分泌的抑制作用及其分子机制

陈家亮^1,²,李琪^1,²(),周向东^1,²,陈小妹³,刘峰^1,²,刘畅^1,²,钟有清^1,²,李亮^1,²

^1.海南医学院第一附属医院呼吸内科，海南海口 570100
^2.海南省呼吸疾病中心，海南海口 570100
^3.海南医学院第一附属医院健康管理中心，海南海口 570100

收稿日期:2023-04-26 出版日期:2024-03-28 发布日期:2024-04-28
通讯作者: 李琪 E-mail:lqlq198210@sina.com
作者简介:陈家亮（1987－），男，海南省乐东黎族自治县人，副主任医师，主要从事呼吸内科方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(82160012);海南省科技厅重点研发计划国际科技合作项目(GHYF2022011);海南省卫健委卫生健康行业科研项目(22A200052);海南省科技厅自然科学基金创新团队项目(820CXTD448)

Inhibitory effect of nobiletin on airway mucus hypersecretion in model rats with chronic obstructive pulmonary disease and its molecular mechanism

Jialiang CHEN^1,²,Qi LI^1,²(),Xiangdong ZHOU^1,²,Xiaomei CHEN³,Feng LIU^1,²,Chang LIU^1,²,Youqing ZHONG^1,²,Liang LI^1,²

^1.Department of Respiratory Medicine，First Affiliated Hospital，Hainan Medical College，Haikou 570100，China
^2.Respiratory Disease Center，Hainan Province，Haikou 570100，China
^3.Health Management Center，First Affiliated Hospital，Hainan Medical College，Haikou 570100，China

Received:2023-04-26 Online:2024-03-28 Published:2024-04-28
Contact: Qi LI E-mail:lqlq198210@sina.com

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨川陈皮素（NOB）对慢性阻塞性肺疾病（COPD）大鼠气道黏液高分泌的影响，阐明其对内质网应激（ERS）信号通路调控的分子机制。方法按随机数字表法将45只SD大鼠随机分为对照组、模型组、NOB组、ERS抑制剂4-苯基丁酸（4-PBA）组和NOB+4-PBA组，每组 9只。除对照组外，其他各组大鼠均采用烟熏联合气道内注入脂多糖（LPS）建立COPD大鼠模型，建模成功后给予相应药物（50 mg·kg^－1·d^－1 Nob或0.35 g·kg^－1·d^－1 4-PBA）干预，每天1次，连续干预4周。完成药物干预后，采用小动物呼吸机和血气分析仪检测各组大鼠肺功能指标［肺动态顺应性（Cdyn）和气道阻力（RL）］和动脉血气指标［血二氧化碳分压（PaCO₂）和动脉血氧分压（PaO₂）］；苏木精-伊红（HE）染色法观察各组大鼠肺组织杯状细胞增生情况；酶联免疫吸附测定（ELISA）法检测各组大鼠肺泡灌洗液（BALF）中气道杯状细胞内黏蛋白5AC（MUC5AC）、白细胞介素1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素6（IL-6）水平；实时荧光定量PCR（RT-qPCR）法检测各组大鼠肺组织中MUC5AC mRNA表达水平；Western blotting法检测各组大鼠肺组织MUC5AC和ERS相关蛋白肌醇依赖酶1α（IRE1α）、转录激活因子6（ATF6）、C/EBP环磷酸腺苷反应元件结合转录因子同源蛋白（CHOP）及葡萄糖调节蛋白78（GRP78）表达水平。结果与对照组比较，模型组大鼠肺气道杯状细胞大量增生，Cdyn和PaO₂水平明显降低（P<0.05），而RL和PaCO₂水平明显升高（P<0.05），BALF中MUC5AC、IL-1β、TNF-α和IL-6水平及肺组织中MUC5AC、IRE1α、ATF6、CHOP以及GRP78蛋白表达水平明显升高（P<0.05）；与模型组比较，NOB组、4-PBA组和NOB+4-PBA组大鼠肺功能、动脉血气指标以及肺气道杯状细胞增殖情况均有明显缓解，且BALF中IL-1β、TNF-α和IL-6水平及肺组织中MUC5AC、IRE1α、ATF6、CHOP以及GRP78蛋白表达水平均明显降低（P<0.05），而NOB+4-PBA组大鼠的缓解效果最佳。结论 NOB能有效缓解COPD大鼠肺气道黏液高分泌情况，其作用机制可能与抑制ERS介导的MUC5AC高表达有关。

关键词: 川陈皮素, 慢性阻塞性肺疾病, 内质网应激, 气道黏液

Abstract:

Objective To discuss the effect of nobiletin （NOB） on airway hypersecretion in the rats with chronic obstructive pulmonary disease （COPD）， and to clarify the molecular mechanism of endoplasmic reticulum stress （ERS） signaling pathway regulation. Methods A total of 45 SD rats were randomly divided into control group， model group， NOB group， endoplasmic reticulum stress inhibitor 4-phenylbutyric acid （4-PBA） group， and NOB+4-PBA group， and there were 9 rats in each group. Except for control group， all the rats in the other groups were exposed to smoke and intratracheally injected with lipopolysaccharide （LPS） to establish the COPD models. After successful modeling， the rats were injected with the corresponding drugs （50 mg·kg^-1·d^-1 NOB or 0.35 g·kg^-1·d^-1 4-PBA） once daily for 4 consecutive weeks. After the drug intervention， the pulmonary function indexes ［dynamic compliance （Cdyn） and airway resistance （RL）］ and arterial blood gase indexes ［partial pressure of carbon dioxide （PaCO₂） and oxygen partial pressure （PaO₂）］ of the rats in various groups were detected by small animal ventilator and blood gas analyzer. Hematoxylin and eosin （HE） staining was used to observe the hyperplasia of the goblet cells in lung tissue of the rats in various groups； enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA） method was used to detect the levels of mucin 5AC （MUC5AC）， interleukin-1β （IL-1β）， tumor necrosis factor-α （TNF-α）， and interleukin-6 （IL-6） in bronchoalveolar lavage fluid （BALF） of the rats in various groups；real-time fluroscence quantitative PCR （RT-qPCR） method was used to detect the expression level of MUC5AC mRNA in lung tissue of the rats in various groups；Western blotting method was used to detcet the protein expression levels of MUC5AC and ERS-related proteins inositol-requiring enzyme 1α （IRE1α）， activating transcription factor 6 （ATF6）， CCAAT-enhancer-binding protein homologous protein （CHOP）， and glucose-regulated protein 78 （GRP78） in lung tissue of the rats in various groups. Results Compared with control group，the number of airway goblet cells of the rats in model group was increased（P<0.05）， the Cdyn and PaO₂ levels were decreased （P<0.05）， and the levels of RL and PaCO₂ were increased （P<0.05）； the levels of MUC5AC， IL-1β， TNF-α， and IL-6 in BALF and the expression levels of MUC5AC， IRE1α， ATF6， CHOP， and GRP78 proteins in lung tissue were increased （P<0.05）. Compared with model group， the lung function， arterial blood gas indexes， and proliferation of airway goblet cells of the rats in NOB group， 4-PBA group， and NOB+4-PBA group were significant improved， the levels of IL-1β， TNF-α， and IL-6 in BALF and the expression levels of MUC5AC， IRE1α， ATF6， CHOP， and GRP78 proteins in lung tissue were increased（P<0.05）； the rats in NOB+4-PBA group exhibited the best alleviation effect. Conclusion NOB can effectively alleviate the airway mucus hypersecretion in the rats with COPD， and its mechanism may be related to the suppression of MUC5AC overexpression mediated by ERS.

Key words: Nobiletin, Chronic obstructive pulmonary disease, Endoplasmic reticulum stress, Airway mucus

中图分类号:

R563.9

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图/表 5

表1

图1

表2

图2

表3

参考文献 23

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Group	Cdyn (mL/cmH₂O)	RL (cmH₂O·L/s)	PaCO₂(P/mmHg)	PaO₂(P/mmHg)
Control	0.26±0.03	2.85±0.38	48.77±7.05	97.85±11.05
Model	0.03±0.01^*	7.61±0.61^*	67.28±9.54^*	70.12±9.43^*
NOB	0.10±0.02^*△	5.15±0.82^*△	60.56±6.62^*△	80.49±7.42^*△
4-PBA	0.18±0.03^*△	3.96±0.55^*△	53.94±4.45^*△	90.11±7.37^*△
NOB+4-PBA	0.20±0.02^*△#	3.51±0.34^*△#	50.82±5.57^*△#	93.60±8.86^*△#

Group	MUC5AC	IL-1β	TNF-α	IL-6
Control	351.23±30.19	181.63±35.72	52.15±8.94	4.36±0.39
Model	724.66±35.72^*	584.58±29.10^*	234.67±16.62^*	13.81±0.58^*
NOB	545.73±40.18^*△	411.51±24.39^*△	156.33±12.58^*△	10.70±0.62^*△
4-PBA	477.09±30.37^*△	308.11±23.08^*△	100.12±10.67^*△	8.11±0.53^*△
NOB+4-PBA	410.55±24.43^*△#	276.18±26.57^*△#	86.14±9.89^*△#	7.82±0.47^*△#

Group	MUC5AC	IRE1α	ATF6	CHOP	GRP78
Control	0.27±0.02	0.20±0.03	0.31±0.04	0.54±0.07	0.21±0.05
Model	0.89±0.05^*	0.85±0.06^*	0.91±0.05^*	1.23±0.08^*	0.90±0.06^*
Nob	0.61±0.04^*△	0.71±0.03^*△	0.75±0.04^*△	0.97±0.05^*△	0.71±0.04^*△
4-PBA	0.49±0.03^*△	0.23±0.02^*△	0.35±0.06^*△	0.60±0.02^*△	0.28±0.03^*△
Nob+4-PBA	0.44±0.03^*△#	0.22±0.03^*△#	0.34±0.04^*△#	0.57±0.05^*△#	0.26±0.07^*△#

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