急性肺损伤（ALI）是由多种内外致病因素引发的肺组织病变，其特征为急性发作、病情进展迅速，并伴有持续性低氧血症。急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是该疾病的一种严重表现形式，其死亡率高达40%。目前，治疗ALI的主要策略是减轻炎症反应和防止呼吸衰竭。然而，其具体的发病机制尚需进一步探讨和研究。葛根芩连汤（GQD）这一著名的中药配方，其历史可追溯至汉代，最早记载于张仲景编纂的《发热病论论》（商汉伦）中。该配方由四种草药组成，包括葛根、黄根、黄连和甘草，其重量比严格遵循5：3：3：2的比例。大量的化学研究表明，GQD主要包含黄酮（游离形式和糖苷）、黄酮、生物碱和三萜皂苷等化合物。现代药理学研究进一步证实，GQD在临床应用中具有抗炎、抗糖尿病、止泻、抗高脂血症等多种药理作用。一篇发表在《Pharmacological Research》杂志，名为“Systems pharmacology reveals the mechanism of activity of Ge-Gen-QinLian decoction against LPS-induced acute lung injury: A novel strategy for exploring active components and effective mechanism of TCM formulae”的论文揭示了葛根芩连汤对脂多糖诱导的急性肺损伤的活性机制。
GQD在体内对脂多糖诱导的ALI有保护作用
该研究使用8-10周龄（22 ± 2 g）小鼠，随机分为以下四组（n = 20）：对照组、（脂多糖）LPS、LPS + GQD和GQD。用类似的方式进行PBS处理的小鼠作为非炎症对照。LPS组小鼠单次腹腔注射LPS（5 mg/kg），GQD治疗组小鼠在LPS刺激前灌胃注射GQD（500mg/kg），持续7天。
解剖后切除的肺组织，经H&E染色后结果显示，LPS刺激诱导了明显的组织学变化，包括间质水肿、肺泡壁增厚和大量炎症细胞浸润肺泡间隙。然而，GQD治疗显著缓解了这些脂多糖诱导的病理改变（图2A-D）。
通过对LP诱导的肺水肿及微血管通透性的定量分析，GQD治疗基本消除LP诱导的肺水肿和微血管通透性。这可通过显著降低肺W/D重量比（图2E）、BALF蛋白浓度（图2F）和肺组织MPO活性（图2G）来证明。结果表明，GQD对肺泡-血管屏障完整性、肺水肿和LP引起的细胞损伤具有保护作用。
图2 GQD在体内对lps诱导的ALI具有保护作用
GQD可抑制脂多糖诱导的ALI中的炎症反应
由于促炎TNF-α、IL-1β和IL-6的局部表达已被证明在ALI进展过程中对肺中性粒细胞浸润至关重要，研究者研究了GQD是否能下调促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6在ALI进展中的表达。通过ELISA检测血清和BALF水平，以及肺组织中相对mRNA表达量，发现GQD能抑制ALI小鼠的TNF-α、IL-1β和IL-6上调，这与GQD对ALI小鼠的保护作用相似。图3 GQD抑制脂多糖诱导的小鼠ALI的炎症反应
GQD通过降低脂多糖诱导的ALI中细胞凋亡相关蛋白的水平来抑制细胞凋亡
研究者检测了ALI患者肺组织损伤程度的凋亡，通过半胱天冬酶-3、半胱天冬酶-8、半胱天冬酶-9的激活以及Bcl-2和Bax水平作为生物标志物。GQD减少ALI小鼠的凋亡，使用TUNEL染色和免疫组化染色检测肺组织中的凋亡细胞数量和Bcl-2、Bax表达。ELISA检测半胱天冬酶3、8、9的活性。与预期一致，Lps处理组凋亡细胞数量增加，Bcl-2降低，Bax升高，而GQD处理显著减少凋亡细胞数量，提高Bcl-2表达。
图4 脂多糖诱导ALI肺损伤细胞凋亡检测
GQD通过激活PI3K/Akt信号通路来抑制ALI
据通路预测的证据，研究者测量了激活的PI3K/Akt信号通路的主要标记物p-PI3K和p-Akt的水平。免疫组化染色显示，ALI样本中的p-PI3K和p-akt阳性区域明显低于健康对照组。相反，与模型组相比，p-PI3K和p-Akt蛋白表达显著GQD组有所改善（图5A-C）。这些结果表明，在ALI中，PI3K-Akt信号通路被抑制，而GQD可激活PI3K/Akt信号通路来预防ALI。图5 通过免疫组化染色检测石蜡切片中p-PI3K和p-Akt的存在
PI3K抑制剂LY294002消除了GQD对lps诱导的ALI的保护作用
为确认PI3K/Akt信号通路抑制时，GQD对ALI保护作用是否消失，研究者分析了PI3K抑制剂LY294002在组织病理学和免疫组化染色中的影响（图6）。与预期一致，LPS治疗相较Con组显著增加肺泡炎症细胞数量，而GQD治疗明显缓解LPS诱导的病理变化。但在LPS+GQD+LY组，炎症细胞大量浸润肺组织，肺间质明显水肿（图6A-D）。免疫组化显示，GQD能促进p-Akt表达，而LY294002部分抑制p-Akt表达（图6E-I）。结果表明，LY294002抑制剂可干扰GQD抗ALI作用，提示可能阻断PI3K/Akt信号通路，干扰其对肺组织的保护。通常，PI3K/Akt可能是GQD调控的主信号通路。图6 PI3K抑制剂LY294002消除了GQD对lps诱导的ALI的保护作用
总之，通过系统药理学的研究，本研究发现GQD能够显著缓解ali诱导的炎症反应和细胞凋亡。初步结论表明，GQD通过激活PI3K/Akt信号通路，调节能量代谢以治疗急性肺损伤（ALI），从而为GQD中活性成分的具体分子机制研究奠定了基础。Ding Z, Zhong R, Yang Y, Xia T, Wang W, Wang Y, Xing N, Luo Y, Li S, Shang L, Shu Z. Systems pharmacology reveals the mechanism of activity of Ge-Gen-Qin-Lian decoction against LPS-induced acute lung injury: A novel strategy for exploring active components and effective mechanism of TCM formulae. Pharmacol Res. 2020 Jun;156:104759. doi: 10.1016/j.phrs.2020.104759.
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