芹菜素通过调节NF-κB和JNK/ERK信号通路来减轻LPS诱导的角膜炎症

时间:2026年2月5日
来源:Experimental Eye Research

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本研究探讨API对LPS诱导角膜炎症的保护作用及机制。体外实验显示API抑制IL-6、IL-8及COX-2表达,并通过阻断MAPK和NF-κB信号通路发挥作用;体内实验表明API减轻小鼠角膜水肿和炎症细胞浸润,降低IL-6和TNF-α水平,证实其通过抑制炎症信号通路发挥抗炎效果。

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林佳琪|刘思豪|刘秀萍|郑嘉怡|王玉成|陈子言|吴凯丽
中山眼科中心,中山大学眼科国家重点实验室,广东省眼科与视觉科学重点实验室,中国广州

摘要

目的

研究芹菜素(API)对脂多糖(LPS)诱导的角膜炎症的保护作用及其分子机制。

方法

使用永生化人角膜上皮细胞系(HCECs)和原代人角膜上皮细胞(PHCECs)在体外建立LPS诱导的炎症模型。通过qRT-PCR和ELISA检测IL-6和IL-8的mRNA和蛋白水平。进行转录组测序和KEGG/GO富集分析以识别关键通路。Western blotting检测MAPK(ERK、JNK、P38)和NF-κB(P65、IκBα)通路蛋白的激活情况,免疫荧光用于观察P65的核转位。此外,在小鼠中通过基质内注射LPS建立炎症模型后,给予API以评估其对眼部炎症和促炎细胞因子表达的影响。

结果

API显著抑制了LPS刺激的角膜上皮细胞中关键促炎介质(包括IL-6、IL-8和COX-2)的表达和分泌。转录组分析证实MAPK和NF-κB通路是其抗炎作用的关键组成部分。API抑制了MAPK-JNK/ERK和NF-κB信号通路中关键蛋白的磷酸化,阻断了P65的核转位。在小鼠中,API减轻了角膜水肿和炎症细胞浸润,并降低了角膜组织中的IL-6和TNF-α水平。

结论

API通过抑制JNK/ERK和NF-κB信号通路及其下游效应因子,有效减轻LPS诱导的角膜炎症,从而减少IL-6、IL-8和TNF-α等促炎细胞因子的产生。

引言

作为眼睛最外层的组织,角膜由于持续暴露于外部环境和病原体挑战,特别容易发生炎症和感染。这些病理过程可能导致角膜混浊、溃疡甚至穿孔,鉴于流行病学研究表明角膜混浊是全球中重度视力障碍的第五大原因(Flaxman等,2017;Ting等,2021),这一点尤为重要。在角膜感染患者中,革兰氏阴性杆菌占26%~33%(Zhang等,2022)。脂多糖(LPS)是大多数革兰氏阴性菌外膜中的丰富分子(Maldonado等,2016)。它在宿主-病原体相互作用中起关键作用,并可在感染后触发急性和慢性眼部炎症反应(Mohammad和Thiemermann,2020;Ruhal和Kataria,2021)。一旦被角膜上皮细胞和驻留免疫细胞上的Toll样受体4识别,LPS会触发细胞内信号级联反应,最终导致促炎细胞因子(如IL-6、IL-8和TNF-α)和趋化因子的过量产生,以及炎症细胞的募集,从而促进炎症进展(Erdinest等,2014;Song等,2001)。过度的炎症反应是细菌性角膜炎导致角膜损伤的核心病理机制,最终导致组织破坏和视力丧失(Austin等,2017;Ung等,2019)。此外,LPS刺激的角膜上皮模型中的细胞因子谱与干眼症相似,这两种情况都以TNF-α和IL-6等炎症因子的增加为特征(Pflugfelder和de Paiva,2017;Yamaguchi,2018)。在各种角膜损伤模型中,LPS被有效地用作促炎剂来研究炎症过程(Khatri等,2002;Liang等,2007)。因此,控制这种过度炎症是一个重要的治疗目标。
目前,皮质类固醇仍是治疗炎症的主要手段;然而,长期使用与白内障和青光眼等并发症相关(Fung等,2020),并且糖皮质激素也可能延缓角膜伤口愈合(Srinivasan等,2009)。因此,开发更安全、更具针对性的抗炎剂既具有意义又具有挑战性。研究表明,多种黄酮类化合物在体内和体外都具有抗炎作用(Al-Khayri等,2022):黄芩苷可改善小鼠关节炎(Yang等,2013);槲皮素和没食子素可预防急性视网膜变性(Ortega等,2021);木犀草素与芹菜素(API)可缓解结肠炎(Salaritabar等,2017)。API是一种被广泛研究的黄酮类化合物,主要存在于水果(如金橘、番石榴和ビリンビ)和蔬菜(如欧芹、芹菜和卷心菜)中的糖基化形式(Bhagwat等,2014;Miean和Mohamed,2001)。它具有多种生物活性,包括清除自由基和抗氧化作用(Kashyap等,2022),以及抗菌(Banerjee等,2015)、抗癌(Patel等,2007)和抗过敏特性(Yu等,2023b)。先前的研究表明,API通过增强抗氧化酶(如过氧化氢酶和SOD)的表达来缓解氧化应激(Wu等,2021),影响气道上皮细胞的MAPK信号分子(P38、ERK、JNK)(Yu等,2023a),并抑制巨噬细胞中NF-κB P65亚单位的磷酸化(Weng等,2023),以及使用小胶质细胞模型抑制STAT1磷酸化以减少TNF-α和IL-6的产生(Rezai-Zadeh等,2008)。这些通路是调节炎症基因表达的关键因素,有助于减轻各种组织和细胞类型的炎症。
API的治疗效果已在视网膜疾病和葡萄膜炎中得到证实(Sarigul Sezenoz等,2021;Shu等,2023)。现有文献仅限于一个团队的两篇最新出版物,作者使用脂质体载体输送API治疗干眼症,并结合API和褪黑素治疗花生四烯酸诱导的炎症。这两项研究均表明这些制剂改善了药物递送效果,并对治疗眼部表面炎症有效(Bonilla-Vidal等,2025;Bonilla-Vidal等,2024)。API本身在眼部表面炎症中的作用机制尚不清楚。在这项研究中,我们旨在体外和体内探讨API对LPS诱导的角膜炎症的潜在治疗效果。我们发现API通过抑制JNK/ERK和NF-κB信号通路有效抑制了炎症反应。这些发现为将API开发为治疗炎症性角膜疾病的新型局部用药提供了有力的机制依据。

部分摘录

细胞培养和治疗

在本研究中,使用永生化人角膜上皮细胞系(HCECs,RRID: CVCL_1272)在体外建立模型。HCECs在我们之前的出版物中已有描述(Yu等,2025),使用Dulbecco改良的Eagle's培养基F12(DMEM/F12,Invitrogen,美国加利福尼亚州),添加10%胎牛血清(FBS,Zetalife,美国加利福尼亚州)、10 ng/mL人表皮生长因子(hEGF,Sigma-Aldrich,美国密苏里州)、5 μg/mL胰岛素和100 U/mL青霉素以及0.1 mg/mL...

API缓解LPS诱导的角膜上皮细胞中的炎症因子

API的结构如图1A所示。我们使用PHCECs和HCECs建立了LPS诱导的炎症模型来评估API的功能。首先,通过CCK8测定法评估细胞毒性,结果显示API在0至200 μM的浓度范围内对HCECs没有显著的细胞毒性。
为了确定最佳治疗时间点,HCECs在LPS刺激前2小时(预处理)和LPS刺激期间分别接受50 μM API处理

讨论

角膜炎症是导致视力障碍的重要原因,开发有效的局部治疗药物仍然是临床优先事项(Austin等,2017;Flaxman等,2017)。API表现出多种药理活性,众多研究证实其在炎症、感染和肿瘤疾病中的有效性(Al-Khayri等,2022;Lotfi和Rassouli,2024;Patel等,2007;Wu等,2021;Zhao等,2019;Zhou等,2024)。然而,其...

CRediT作者贡献声明

刘秀萍:数据可视化、数据管理。刘思豪:撰写——审稿与编辑、验证、研究。林佳琪:撰写——初稿、研究、正式分析、数据管理、概念构思。吴凯丽:撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。陈子言:撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。王玉成:正式分析、数据管理。郑嘉怡:方法学、数据管理

利益冲突声明

作者声明本研究在没有任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行。

数据可用性

数据可根据合理请求提供。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了中国广东省基础与应用基础研究基金会(资助编号2023A1515030238)和广东省重大致盲眼病预防与治疗基础研究中心(资助编号2024-PIZC-012)的支持。

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