基于补体途径的鸦胆子治疗急性肺损伤药效物质及其作用机制研究

Pathogenic microorganisms such as Flu virus, could easily led to excessive activation of the complement system, which cause acute lung injury (ALI) and then quickly developed into acute respiratory distress syndrome (ARDS) of which the fatality rate is nearly to 45%-50%. It has been proved that the complement inhibitors could be an effective treatment agents. Therefore, based on theory “Traditional Chinese Medicine ( heat-clearing and detoxicating) could inhibit excessive activation of complement to remove infectious disease which cause fever and inflammation reaction”. Interestingly, the previous study showed that 90% alcohol extract and polysaccharide of Brucea javanica after degreasing has a significant anticomplement activity with CH50 values of 0.023 mg/mL and 0.034 mg/mL respectively, and alcohol extract could protect lung infection in mice caused by LPS. However, active ingredients in Brucea javanica and its mechanism are ambiguous. Our study intends to use technology of bioactive-guided purification, complement serum missing and computer technology to reveal the role of active compounds, targeting protein and key effective group. Using the strategy of "active ingredient → structure-activity relationship → target protein → action mechanism" elucidate the active ingredients in Brucea javanica, its targeting protein and action mechanism in vivo, and interpret modern scientific connotation ( heat-clearing and detoxicating) of Brucea javanica from perspective of immunology.

病源微生物如流感病毒，容易促使机体的补体系统过度激活引发急性肺损伤（ALI），并快速发展成为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，其病死率高达45%-50%，而给予补体抑制剂是一种有效的治疗策略。因此，基于清热解毒中药可能通过抑制补体过度激活来解除感染性疾病所致发热和炎症反应的理论，本项目前期研究发现，鸦胆子脱脂后的90%乙醇提取物和粗多糖均有显著的补体抑制活性CH50为0.023mg/mL和0.034mg/mL，且醇提物对LPS所致小鼠肺部感染具有保护作用，但鸦胆子发挥药效的活性成分及其作用机制未见研究。本项目拟采用活性导向分离纯化技术，利用补体缺失血清和计算机技术揭示活性化合物作用的靶蛋白和关键药效基团，从“活性成分→构效关系→靶点蛋白→体内药效”层层深入的策略，阐明鸦胆子用于急性肺损伤的抗补体活性成分、作用靶蛋白及作用机制，从免疫学角度诠释鸦胆子清热解毒及苦寒之性的现代科学内涵。

项目背景：病源微生物如流感病毒，及2020年出现的新型冠状病毒COVID-19，容易促使机体产生炎症瀑布引发急性肺损伤（ALI），并快速发展成为白肺或急性呼吸窘迫综合征，其病死率高达45%-50%，这与补体过度激活有一定的关联。.主要研究内容：基于此本研究围绕清热解毒中药鸦胆子的抗补体活性成分进行研究，主要研究了鸦胆子中具有抗补体及抗炎活性的药效物质基础，富集了相关活性成分，构建了LPS致小鼠肺损伤的模型和MH-S肺泡巨噬细胞炎症模型，深入研究了活性化合物Yadanzigan和Bruceoside B抑制肺损伤及炎症的分子生物学机理，同时也研究Bruceine H对非小细胞肺癌细胞的药效。.重要结果及关键数据：从鸦胆子中分离得到71个单体成分，发现5个新的苦木素成分，1个新的生物碱，1个生物碱类的新骨架并经单晶衍射数据确证，以及3个均一多糖。经过抗补体及抗炎活性筛选，发现Yadanzigan，Bruceoside B和Bruceine H具有较好的活性。并为后续研究进行了富集。研究发现Bruceoside B对LPS诱导的MH-S细胞上清液中炎症因子TNF-α，IL-6，IL-1β均有显著的抑制作用。Western blot验证发现，Bruceoside B可有效地调节NF-κB信号通路相关蛋白的表达，起到抗炎作用。Bruceine H作为Notch抑制剂，在体外和体内均能有效抑制Notch3信号转导通路，增强耐药非小细胞肺癌细胞对Gefitinib的敏感性，为EGFR-TKI耐药肺癌的治疗提供了潜在的联合治疗策略。Yadanzigan在体外可以通过调节NF-κB、氧化应激以及NLRP3炎性小体发挥抗炎作用；在体内，Yadanzigan对LPS所致的小鼠ALI具有一定的防治作用，其作用机制不仅与调节TNF-α、IL-6及IL-1β等炎症因子表达，也与Yadanzigan抑制炎性小体激活有关。.科学意义：本项目阐明了鸦胆子中的抗补体及抗炎活性成分主要是苦木素类，也揭示了其苦寒之性科学内涵的物质基础。筛选到Yadanzigan和Bruceoside B作为治疗炎症瀑布介导肺损伤的候选化合物，Bruceine H可作为治疗非小细胞肺癌的候选化合物，本项目为开发肺损伤的药物提供了先导化合物及相关的研究基础。