Quantitative Pulmonary Administration of Essential Oil from Alpiniae Zerumbet Fructus for Treatment of Emphysema

Zi-min CAI; Jian-qing PENG; Yi CHEN; Di PAN; Yan-yan ZHANG; Ling TAO; Xiang-chun SHEN; Qing-de LONG

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20212408

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Quantitative Pulmonary Administration of Essential Oil from Alpiniae Zerumbet Fructus for Treatment of Emphysema

更新时间：2021-12-31

- Quantitative Pulmonary Administration of Essential Oil from Alpiniae Zerumbet Fructus for Treatment of Emphysema
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 3, Pages: 91-97(2022)
- 作者机构：
  
  贵州医科大学贵州省特色天然药物资源高效利用工程中心，贵州省高等学校天然药物药理与成药性评价特色重点实验室，贵州医科大学-贵阳市联合重点实验室，天然药物资源优效利用重点实验室，药学院，贵阳 550025
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20212408
  CLC： R2-0;R22;R285.5;R284;R33
- Received：07 August 2021，
  
  Published Online：27 October 2021，
  
  Published：05 February 2022
- 稿件说明：
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蔡梓民,彭剑青,陈艺等.艳山姜挥发油肺部定量给药用于缓解肺气肿的作用[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(03):91-97.

CAI Zi-min,PENG Jian-qing,CHEN Yi,et al.Quantitative Pulmonary Administration of Essential Oil from Alpiniae Zerumbet Fructus for Treatment of Emphysema[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(03):91-97.
蔡梓民,彭剑青,陈艺等.艳山姜挥发油肺部定量给药用于缓解肺气肿的作用[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(03):91-97. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20212408.

CAI Zi-min,PENG Jian-qing,CHEN Yi,et al.Quantitative Pulmonary Administration of Essential Oil from Alpiniae Zerumbet Fructus for Treatment of Emphysema[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(03):91-97. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20212408.

摘要

目的

初步研究艳山姜挥发油（EOFAZ）经肺部定量给药后对猪胰弹性蛋白（PPE）诱导小鼠产生肺气肿的防治作用，并探讨其相关机制。

方法

C57BL/6J小鼠随机分为正常组，模型组，EOFAZ低、高剂量组（2，20 mg·kg

-1

）及地塞米松组（1 mg·kg

-1

）。采用肺部给药定量雾化器每隔7 d给予PPE诱导小鼠产生肺气肿，共给药4次。在此期间，隔天使用肺部给药定量雾化器定量给予EOFAZ，共给药14次。小鼠肺部经苏木素-伊红（HE）染色用于观察各组形态学变化并测量和计算平均内衬间距（MLI），采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）检测小鼠血浆中肿瘤坏死因子-

（TNF-

），白细胞介素-1

（IL-1

），白细胞介素-6（IL-6）的含量，通过生化试剂盒测定肺组织中超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT）的活性及丙二醛（MDA）的含量，蛋白免疫印迹法（Western blot）检测核因子E

相关因子2（Nrf2），醌氧化还原酶1（NQO1），B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）相关X蛋白（Bax），Bcl-2的表达。

结果

肺部形态学观察及MLI检测结果显示，与正常组比较，模型组小鼠肺部出现明显的炎症浸润、肺泡腔扩大和融合的现象，MLI升高（

0.05）；与模型组比较，EOFAZ肺部定量给药后能有效地缓解PPE引起的肺泡腔扩张、肺部炎症细胞浸润及肺组织细胞凋亡等病理变化，MLI也出现下降（

0.05）。ELISA结果显示，模型组小鼠的炎症水平显著升高（

0.01），肺部定量给予EOFAZ后血浆中TNF-

，IL-1

和IL-6的含量均下降（

0.01）。氧化应激结果显示，模型组小鼠的氧化应激水平显著升高（

0.01），肺部定量给予EOFAZ后提高了肺组织中SOD，CAT的活力（

0.01）和降低MDA的含量（

0.01）。Western blot结果显示，与正常组比较，模型组凋亡蛋白明显升高（

0.01），抗氧化应激蛋白Nrf2，NQO1表达明显下降（

0.05，

0.01）；与模型组比较，肺部定量给予EOFAZ后凋亡蛋白Bax/Bcl-2的蛋白相对表达量下降（

0.01），抗氧化应激蛋白Nrf2，NQO1的表达增加（

0.05）。

结论

EOFAZ通过肺部定量给药能够有效降低炎症和氧化应激水平，减少肺组织细胞凋亡，缓解肺气肿的发生和发展，其抗氧化机制与提高Nrf2及其下游NQO1蛋白表达密切相关。

Abstract

Objective

To investigate the effect of quantitative pulmonary administration of the essential oil from Alpiniae Zerumbet Fructus （EOAZF） on porcine pancreatic elastase （PPE）-induced emphysema in mice and explore its action mechanism.

Method

C57BL/6J mice were randomly divided into five group， namely the control group， model group， low- （2 mg·kg

-1

） and high-dose （20 mg·kg

-1

） EOFAZ groups， and positive control dexamethasone （DEX，1 mg·kg

-1

） group. The mice were treated with pulmonary administration of PPE using a microsprayer aerosolizer， once every seven days， for four times in total， for inducing emphysema. During this period， EOFAZ were administered with a quantitative microsprayer aerosolizer once every other day， for 14 times. The lung tissues were then sampled and stained with hematoxylin-eosin （HE） for observing the morphological changes and calculating the pulmonary mean linear intercept （MLI）. The concentrations of tumor necrosis factor-

（TNF-

）， interleukin-1

（IL-1

）， and interleukin-6 （IL-6） in the plasma were determined by enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA）. The activities of superoxide dismutase （SOD） and catalase （CAT） and the content of malondialdehyde （MDA） in the lung tissues were measured using the biochemical assay kits. The protein expression levels of nuclear factor E

-related factor 2 （Nrf2）， quinone oxidoreductase1 （NQO1）， B cell lymphoma-2 （Bcl-2）-associated X protein （Bax）， and Bcl-2 in lung tissues were detected by Western blot.

Result

The results of lung morphological observation and MLI detection showed that compared with the control group， the model group showed obvious inflammatory infiltration， alveolar enlargement and fusion， and increased MLI （

0.05）. Compared with the model group， EOFAZ effectively alleviated the pathological changes such as alveolar dilatation， pulmonary inflammatory cell infiltration， and lung cell apoptosis caused by PPE， and decreased the MLI （

0.05）. As revealed by ELISA， the inflammatory level of mice in the model group increased significantly （

0.01）， while the TNF-

， IL-1

， and IL-6 levels in the plasma were decreased after quantitative administration of EOFAZ （

0.01）. Compared with the control group， the model group exhibited significantly enhanced oxidative stress （

0.01）. After treatment with EOFAZ by quantitative administration， the activities of SOD and CAT in the lung tissue were increased （

0.01） and the content of MDA was decreased （

0.01）. Western blot results demonstrated that the apoptosis-related protein expression in the model group was increased significantly as compared with that in the control group （

0.01）， whereas the expression levels of antioxidant stress proteins Nrf2 and NQO1 declined （

0.05）. The relative protein expression of apoptosis-related proteins Bax/Bcl-2 in the EOFAZ groups was lower than that in the model group （

0.01）， while the expression of antioxidant stress proteins Nrf2 and NQO1 was higher （

0.05）.

Conclusion

Quantitative pulmonary administration of EOFAZ effectively alleviates the inflammation and oxidative stress， reduces lung cell apoptosis， and hinders the occurrence and development of emphysema. Its antioxidant mechanism is closely related to the up-regulation of Nrf2 and its downstream NQO1.

关键词

Keywords

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