基于PI3K/Akt信号通路探究补肾益气方干预COPD模型抗氧化作用机制

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) was one kind of common and frequently-occurring disease, seriously endanger people’ health. Imbalance of oxidant & antioxidant was one important pathogenesis in its morbidity and progression, and the target-treatment of antioxidant gave us a new path about the drugs research. The signaling pathway of PI3K/Akt was important one in the mechanism of imbalance of oxidant & antioxidant of COPD, and these two indicators of Nrf2 & HDAC2 were very close with the mechanism of imbalance of oxidant & antioxidant. Previous work of our clinical study and pre-experiment of animal model proved that, Bushen Yiqi formula could effectively treat the disease of COPD with playing roles of antioxidant and anti-inflammation. However, its effective mechanism is still be unknown. So we design the vivo and vitro experiments that Bushen Yiqi formula or its integration with Tiotropium Bromide treat COPD, based on the signaling pathway of PI3K/Akt, and analyze the express and their internal relationships about these indicators of Nrf2, HDAC2, and other indicators about oxidant-antioxidant and inflammation & anti-inflammation. We will explore if Bushen Yiqi formula plays its role of the target-treatment of antioxidant by increasing the express of Nrf2 and HADC2 with regulating or blocking the signaling pathway of PI3K/Akt. This research project will bring us the evidence-based for Bushen Yiqi formula treating COPD, and be also helpful to guide us for further study in future.

慢性阻塞性肺疾病(COPD) 是一种严重危害人类健康的常见病、多发病，氧化-抗氧化失衡是发病及进展的重要机制，抗氧化靶向治疗为该病药物研究提供了新路径。研究显示PI3K/Akt是COPD氧化-抗氧化失衡机制中一条重要信号通路，而Nrf2、HDAC2与COPD氧化-抗氧化失衡机制关系密切。我们临床研究成果及动物模型预实验显示，补肾益气方治疗COPD具显著效果，有确切的抗氧化、抗炎作用，然而其作用机制并不明确。为此，我们设计了以补肾益气方或联合噻托溴铵干预COPD模型为主题的体内外实验，基于PI3K/Akt信号通路，分析Nrf2、HDAC2及其它氧化-抗氧化、致炎-抑炎指标表达及相互内在关系，探究补肾益气方是否能通过调节或阻断PI3K/Akt信号通路，有效促进Nrf2及HDAC2的表达而发挥抗氧化靶向治疗的作用。本课题将为补肾益气方治疗COPD进一步获取循证依据，为我们今后工作的深入提供基础。

背景：慢性阻塞性肺疾病(COPD) 是一种严重危害人类健康的常见病、多发病，氧化-抗氧化失衡是发病及进展的重要机制，抗氧化靶向治疗为该病药物研究提供了新路径。研究显示PI3K/Akt是COPD氧化-抗氧化失衡机制中一条重要信号通路，而Nrf2、HDAC2与COPD氧化-抗氧化失衡机制关系密切。我们临床研究成果及动物模型预实验显示，补肾益气方治疗COPD具显著效果，但其抗炎、抗氧化作用机制不明确。主要研究内容：通过建立COPD动物模型和CSE处理后具有COPD特点的细胞模型，探究补肾益气方干预模型的抗氧化作用；通过对动物实验中各组大鼠诸多检测结果对比分析，得出补肾益气方干预COPD大鼠模型的作用效果；结合体内外实验分析各组标本中PI3K、Akt、Nrf2、HDAC2、NF-KB、GR等指标表达及相互关系，探究补肾益气方（或联合噻托溴铵）干预COPD抗氧化作用机制。重要结果：补肾益气方干预COPD模型具有确切效果；补肾益气方（或联合噻托溴铵）主要是基于PI3K/AKT信号通路，通过激活抑炎因子GR、HDAC2蛋白及基因的表达，增强内源性抗氧化因子Nrf2蛋白及基因表达，有效抑制促炎因子NF-κB蛋白活性，从而发挥抗氧化作用。关键数据：动物实验：a.与模型组相比，不同剂量补肾益气方给药后GR、HDAC2和Nrf2的蛋白及mRNA表达水平呈上升趋势，而NF-κB蛋白表达呈下降趋势，主要体现在中、高剂量组，并具量效关系，差异有显著性（P<0.05或<0.01）；b.与模型组相比，补肾益气方高剂量组、噻托溴铵组及中西药联合组中AKT蛋白上调显著（P<0.05或<0.01），所有药物组中PI3K蛋白表达明显上升（P<0.01），而中西药联合组具明显优势并胜于纯西药组。细胞实验：与模型组相比，不同浓度补肾益气方组及噻托溴铵组、中西药联合组给药后GR、HDAC2和Nrf2的蛋白表达水平绝大部分呈上升趋势，高浓度中药组具显著差异（P<0.01或<0.05）；NF-κB蛋白表达所有药物组中成下降趋势，而在中、高浓度组及噻托溴铵组、中西药联合组中尤为显著（P<0.01）。科学意义：该课题研究成果为临床治疗COPD患者提供了循证依据，便于进一步推广运用补肾益气方或补肾益气法治疗COPD的科学理念。