哮喘作为一种由2型免疫反应驱动的慢性气道疾病，全球患病人数已超过2.5亿，预计到2050年其经济负担将攀升至1.56万亿美元。目前临床主要采用吸入性糖皮质激素(ICS)联合长效β2 受体激动剂(LABA)进行治疗，但长期使用可能导致心律失常、骨质疏松等不良反应。虽然针对2型细胞因子的抗体药物如lebrikizumab显示出一定疗效，但其靶点过于单一，治疗效果有限。因此，深入探索哮喘发病机制并开发新型治疗策略迫在眉睫。
在哮喘发病初期，过敏原暴露会诱导气道上皮细胞释放警报素TSLP、IL-33和IL-25，这些细胞因子驱动由Th2细胞介导的经典2型免疫反应。除适应性免疫轴外，自然杀伤(NK)细胞、恒定自然杀伤T(iNKT)细胞和2型固有淋巴细胞(ILC2)等先天免疫细胞也被证实在过敏性气道炎症中发挥重要作用。特别是NK细胞在不同刺激下可分化为具有不同细胞因子分泌模式的NK1和NK2亚群，类似于Th1和Th2细胞。在哮喘患者外周血单核细胞(PBMC)中，IL-4+ CD56+ NK2细胞显著增加，而IFN-γ+ CD56+ NK1亚群减少，表明NK1/NK2平衡失调在哮喘发病中起关键作用。
传统中药苍耳子(Xanthium strumarium L.)具有"祛风"功效，常用于治疗湿疹、过敏性鼻炎(AR)和过敏性哮喘(AA)。黄原藤素(Xanthatin)是从该植物中提取的具有生物活性的α,β-不饱和苍耳烷型倍半萜内酯，被证实是其主要活性成分。虽然黄原藤素的抗哮喘活性已得到认可，但其作用机制尚不完全清楚。先前研究表明，黄原藤素可能通过抑制JAK2/STAT3/NF-κB信号通路缓解哮喘，但其是通过间接调节上游激酶还是直接作用于STAT3本身仍不明确。
发表在《Journal of Ethnopharmacology》的这项研究系统阐明了黄原藤素改善过敏性气道炎症的治疗潜力和作用机制。研究人员主要采用了屋尘螨(HDM)诱导的小鼠哮喘模型、流式细胞术分析NK细胞亚群、酶联免疫吸附试验(ELISA)检测细胞因子、蛋白质印迹法分析STAT3磷酸化、分子对接模拟、微量热泳动(MST)和表面等离子共振(SPR)等技术方法。研究使用了BALB/c小鼠和16HBE人支气管上皮细胞系及NK92MI人NK细胞系。
3.1. 黄原藤素缓解HDM诱导的哮喘反应
研究人员首先在24天HDM诱导的小鼠哮喘模型中评估了黄原藤素的疗效。结果显示，黄原藤素(10和40 mg/kg)显著缓解了气道高反应性(AHR)、外周血嗜酸粒细胞增多和血清IgE升高。肺组织学变化如炎性细胞浸润、支气管壁增厚和杯状细胞增生也得到明显改善。此外，黄原藤素显著降低了肺组织和支气管肺泡灌洗液(BALF)中IL-4、IL-5和IL-13的表达水平，而IFN-γ无明显变化。
3.2. NK2细胞是黄原藤素改善HDM诱导哮喘的关键细胞靶点
流式细胞术分析显示，HDM暴露增加了肺中CD3- CD49b+ NK细胞和IL-13+ NK2细胞数量，而IFN-γ+ NK1无明显变化。黄原藤素显著下调总NK和NK2细胞，但不影响NK1细胞。通过抗Asialo GM1抗体耗竭NK细胞和过继转移分选的NK2细胞实验证实，NK2细胞在驱动病理变化和介导黄原藤素保护作用中起关键作用。
3.3. 黄原藤素有效下调诱导NK2的警报素TSLP
在HDM致敏阶段模型中，黄原藤素特异性降低了TSLP的过表达，而不影响IL-33或IL-25水平。体外实验中，黄原藤素(0.1和1 μM)显著降低了poly(I:C)和TNF-α刺激的16HBE细胞中TSLP水平。抗TSLP单克隆抗体实验证明，TSLP特异性诱导NK2细胞分化，且TSLP表达水平与NK2细胞比例呈正相关。
3.4. TSLP通过磷酸化STAT3诱导NK2分化
TSLP以剂量和时间依赖性方式促进NK92MI细胞中STAT3磷酸化。STAT3选择性抑制剂stattic显著逆转了TSLP诱导的STAT3磷酸化和NK2分化。抗TSLP单克隆抗体也降低了HDM暴露诱导的NK细胞中p-STAT3+ 百分比和肺组织中p-STAT3表达。
3.5. 黄原藤素通过抑制STAT3磷酸化抑制TSLP产生和NK2细胞分化
黄原藤素(1 μM)显著下调TSLP刺激升高的总NK和IL-13+ NK2细胞，恢复被TSLP扰乱的NK1/NK2平衡。同时，黄原藤素抑制TSLP诱导的NK92MI细胞中STAT3磷酸化。在16HBE细胞中，黄原藤素和stattic均显著下调p-STAT3和TSLP表达。
3.6. 黄原藤素通过直接结合STAT3发挥作用
分子对接预测黄原藤素可直接结合人STAT3蛋白，与已知STAT3抑制剂有共同预测相互作用残基。丙氨酸扫描显示GLU594、ARG609和LYS591是STAT3与黄原藤素结合的关键位点。MST和SPR实验证实黄原藤素与STAT3直接结合，平衡解离常数(Kd )分别为2.76 ± 0.78 μM和2.36 ± 0.56 μM。
研究结论表明，黄原藤素通过直接靶向STAT3，双重抑制上皮细胞中TSLP/STAT3轴和随后STAT3依赖的致病性NK2细胞分化，从而改善过敏性气道炎症。这项研究首次发现TSLP是STAT3依赖性NK2分化的新型诱导剂，并阐明黄原藤素作为直接STAT3结合剂的创新机制，为哮喘治疗提供了有前景的多靶点策略。
讨论部分强调，TSLP-STAT3轴驱动致病性NK2细胞分化是哮喘发病的关键早期事件。与先前认为黄原藤素通过上游调节剂抑制STAT3信号的观点不同，本研究首次证实STAT3是黄原藤素的直接作用靶点，这为其生物活性提供了新颖而基本的分子机制。尽管黄原藤素显示出良好的临床前生物活性，但其临床转化仍面临药代动力学特征全面分析和毒理学评价的挑战。未来研究应着重阐明TSLP-STAT3轴将NK细胞定型为NK2表型所激活的特定转录程序，包括GATA3等主调控因子的作用，这对于推进其合理药物开发至关重要。
打赏
