摘要:玉屏风散作为中医“扶正固表”的经典名方,源自《丹溪心法》,由黄芪、白术、防风三味药组成,临床广泛应用于呼吸系统疾病防治。然而,其抗肺纤维化的具体作用机制尚不明确。近日,一项发表于《Journal of Ethnopharmacology》的研究,综合运用“系统
玉屏风散作为中医“扶正固表”的经典名方,源自《丹溪心法》,由黄芪、白术、防风三味药组成,临床广泛应用于呼吸系统疾病防治。然而,其抗肺纤维化的具体作用机制尚不明确。近日,一项发表于《Journal of Ethnopharmacology》的研究,综合运用“系统药理学、生物信息学与体外细胞实验”,首次系统揭示了玉屏风散通过“上调小窝蛋白-1(CAV1)表达,抑制TGF-β1/Smad2信号通路”,从而缓解肺纤维化的多靶点作用机制,为中医药治疗肺纤维化提供了新的理论依据与潜在靶点。
研究亮点:
1. 机制深度解析:首次揭示玉屏风散通过调控CAV1影响TGF-β1/Smad2通路,抑制肺纤维化进程;
2. 多组学整合策略:结合TCMSP数据库、GEO转录组数据、网络构建与功能富集分析,系统预测活性成分与作用靶点;
3. 关键靶点锁定:通过PPI网络与中心性分析,识别CAV1、VCAM1、TP63为核心靶点,并聚焦CAV1进行实验验证;
4. 体外实验验证充分:采用BLM(bleomycin)诱导的MRC-5细胞模型,从蛋白与基因水平验证YPF(YuPingFeng )对CAV1、α-SMA、TGF-β1/pSmad2等关键因子的调控作用。
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题目:
YuPingFeng (YPF) upregulates caveolin-1 (CAV1) to alleviate pulmonary fibrosis through the TGF-β1/Smad2 pathway
研究思路梳理:
本研究采用“网络预测 + 实验验证”的双轮驱动策略,首先通过TCMSP、GEO、UniProt等数据库筛选玉屏风散的活性成分与肺纤维化相关靶点,构建“成分-靶点-疾病”网络;随后利用PPI网络、功能富集分析与中心性计算识别核心靶点;最后在BLM诱导的肺纤维化细胞模型中,通过Western blot、RT-qPCR、免疫荧光与ELISA等技术验证关键靶点与通路机制。
主要结果:
1. 活性成分与靶点筛选
从TCMSP数据库中筛选出24个活性成分(黄芪12个、白术4个、防风8个),并鉴定出178个玉屏风散作用靶点。从GEO数据集GSE53845中获取615个肺纤维化差异表达基因(上调342个,下调273个)。通过韦恩图分析,最终筛选出18个玉屏风散抗肺纤维化的潜在候选基因。
2. 成分-靶点网络构建与关键成分识别
构建“YPF成分-靶点”网络图,发现山奈酚(kaempferol)、槲皮素(quercetin)和7-O-甲基异芒柄花素(7-O-methylisomucronulatol)是连接靶点数量最多的三种关键活性成分,提示其在抗纤维化过程中可能发挥核心作用。
3. 功能富集分析与通路预测
Metascape富集分析显示,18个候选基因显著富集于肿瘤坏死因子响应、NF-κB生存信号、凋亡过程正调控、低氧响应、细胞迁移等关键生物过程与通路,提示YPF可能通过调控炎症、凋亡与纤维化相关通路发挥作用。
4. PPI网络识别核心靶点
构建YPF抗肺纤维化的蛋白质互作网络,并通过中心性分析(BC、DC、LAC等)筛选出CAV1、VCAM1、TP63三个核心靶点。其中CAV1作为小窝蛋白家族成员,已被报道在纤维化疾病中表达下调,因此被选为后续实验验证的重点。
5. 体外实验验证YPF通过上调CAV1抑制纤维化
在BLM诱导的MRC-5细胞模型中,YPF处理显著:
上调CAV1在蛋白与RNA水平的表达;
下调α-SMA(肌成纤维细胞标志物)表达;
降低TGF-β1与pSmad2的表达与磷酸化水平;
抑制炎症因子IL-1β、iNOS、IL-4、IL-10的释放;
减少TNF-α的基因表达。
6. YPF通过TGF-β1/Smad2通路发挥作用
免疫荧光与Western blot结果一致显示,YPF可显著抑制BLM引起的TGF-β1与pSmad2表达升高,进一步确认其通过抑制TGF-β1/Smad2信号通路发挥抗纤维化作用。
点评:
本研究通过“系统药理学预测与体外实验双向验证”,首次阐明玉屏风散通过“上调CAV1、抑制TGF-β1/Smad2通路”,从而减轻肺纤维化的分子机制。不仅揭示了YPF多成分、多靶点、多通路的协同作用特点,也为临床推广应用提供了坚实的科学依据。
未来研究可进一步结合“空间转录组、单细胞测序”等前沿技术,深入解析YPF在肺组织微环境中的细胞特异性作用,并通过“动物模型与类器官”进行功能验证,推动其向临床转化。
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来源:TCMSP系统药理学
