Mechanismus von Lungenstau-Tang Nr. 2 zur Regulierung des ER-Stresses in AT2-Zellen zur Resistenz gegen Apoptose und Förderung der alveolaren Reparatur zur Verbesserung der Lungenfibrose bei Mäusen

CAI Yaodong ,  

BEI Jialing ,  

WEI Wan ,  

XU Chengyan ,  

LIU Yanli ,  

WANG Yong ,  

JIAO Yang ,  

CHEN Yun ,  

摘要

Ziel ist es, den Interventionsmechanismus der traditionellen chinesischen Kräuterformel Lungenstau-Tang Nr. 2 bei idiopathischer Lungenfibrose zu untersuchen, mit Fokus auf deren Einfluss auf das endoplasmatische Retikulum-Stress, Apoptose, den Erhalt der Stammzellen und die Regenerationsfähigkeit der alveolären epithelialen Typ-II-Zellen (AT2), und die moderne Transformationstheorie "Schwäche des Ursprungs-Qi - alveoläre Atrophie" zu validieren. Die Methode verwendet ein Bleomycin (BLM)-induziertes Lungenfibrose-Mausmodell, mit Kontrollgruppe, Modellgruppe, niedriger und hoher Dosis Lungenstau-Tang Nr. 2 Gruppen (9,1, 18,2 g/kg) und Acetat-Prednisolon-Gruppe (6,5 mg/kg). Die Veränderungen der Lungengewebestruktur und die Kollagenablagerung wurden durch Hämatoxylin-Eosin (HE) und Masson-Färbung bewertet, der Hydroxyprolin (HYP)-Gehalt mittels Alkalihydrolyse gemessen, außerdem wurden Lungenindex und Lungenfunktionsparameter bestimmt. Die Echtzeit-Quantitative Polymerase-Kettenreaktion (Real-time PCR) wurde zur Detektion der mRNA-Expressionsniveaus von fibrosebezogenen Faktoren [Kollagen Typ-I α1-Kette (ColⅠa1), α-glattes Muskel-Aktin (α-SMA), Gewebeinhibitor der Metalloproteinasen 1 (Timp1)] eingesetzt. Die Apoptose wurde mittels Terminaler Desoxynukleotidyltransferase-Endmarkierung (TUNEL) bewertet, Doppel-Immunfluoreszenzfärbung von Oberflächenprotein C (SPC) und Caspase-3 zur weitergehenden Evaluierung des AT2-Zellapoptose, SPC und PERK Doppelmarkierung zur Detektion des endoplasmatischen Retikulum-Stresses in AT2-Zellen, während Ultrastrukturveränderungen des endoplasmatischen Retikulums und Lamellarkörper mittels Transmissionselektronenmikroskopie untersucht wurden. Mittels Western Blot wurden die Expressionsniveaus der Schlüsselproteine des endoplasmatischen Retikulum-Stresses und Apoptosewegs PERK, aktivierter Transkriptionsfaktor 4 (Atf4) und Caspase-3 ermittelt. Die Doppelimmunfluoreszenzmarkierung von SPC und Ki-67 analysierte die Proliferationsfähigkeit der AT2-Zellen; Linientracking-Technologie (GFP⁺ Mäuse) kombiniert mit Krt8-Markierung detektierte Zwischenzustände der Differenzierung und beobachtete die Umwandlung der AT2-Zellen in alveolare epitheliale Typ-I-Zellen (AT1). Ergebnisse: Nach BLM-Induktion zeigten Mäuse signifikante strukturelle Schäden im Lungengewebe, erhöhte Kollagenablagerung, erhöhten Lungenindex, verschlechterte Lungenfunktion sowie Hochregulation von Fibrosefaktoren (P<0,01). Die Intervention mit hoher Dosis Lungenstau-Tang Nr. 2 verbesserte signifikant Gewebeschäden und Funktionsstörungen der Lunge, senkte deutlich den HYP-Gehalt (P<0,01) und reduzierte signifikant die Expression von ColⅠa1, α-SMA und Timp1 (P<0,01). Die Apoptoseanalyse zeigte einen Anstieg des Anteils TUNEL-positiver Zellen und eine signifikante Erhöhung der Caspase-3-positiven AT2-Zellen in der Modellgruppe, während dies in der Hochdosisgruppe deutlich reduziert wurde. Die Transmissionselektronenmikroskopie zeigte eine Schwellung der endoplasmatischen Retikulum-Struktur in AT2-Zellen, die nach Behandlung normalisierte; PERK-Protein-Färbung zeigte einen deutlichen ER-Stress in den AT2-Zellen der Modellgruppe mit einer signifikanten Linderung in der Behandlungsgruppe. Die Expressionsniveaus der ER-Stress-assoziierten Proteine PERK, Atf4 und apoptotischen Proteine Caspase-3 waren in der Modellgruppe erhöht und wurden nach Behandlung deutlich gesenkt. Lamellarkörper-Strukturen waren in der Modellgruppe unter dem Elektronenmikroskop gestört und tendierten in der Behandlungsgruppe zur Wiederherstellung. Hinsichtlich der Proliferationsfähigkeit der AT2-Zellen stieg der Anteil der Ki-67⁺SPC⁺ Zellen in der Behandlungsgruppe signifikant an (P<0,01). Das Linientracking zeigte eine erhöhte Anzahl keratin 8-positiver grüner fluoreszenter Protein (Krt8⁺GFP⁺) Zellen in der Modellgruppe, was auf eine Differenzierungsblockade hinweist; dieser Anteil sank signifikant in der Behandlungsgruppe, wobei GFP⁺ Zellen eine flache, ausgebreitete Morphologie annahmen, was eine Wiederherstellung der Differenzierung in Richtung AT1 anzeigt. Fazit: Lungenstau-Tang Nr. 2 fördert die alveoläre Reparatur und unterbricht effektiv den Fortschritt der Lungenfibrose durch Abschwächung des ER-Stresses in AT2-Zellen, Reduktion der AT2-Apoptose, Wiederherstellung der Lamellarkörperstruktur und -funktion, Verstärkung der Proliferationsaktivität und Aufhebung der Differenzierungsblockade zugunsten der Differenzierung in AT1-Zellen. Sein therapeutischer Mechanismus in der traditionellen chinesischen Medizin „Wiederherstellung des Ursprungs-Qi, Harmonisierung von Qi und Blut, Freigabe der Lungenmeridiane“ stimmt eng mit den modernen AT2-Stammzellregulationswegen überein und bietet eine neue Theorie und experimentelle Grundlage für die chinesische Kräuterintervention bei IPF.

关键词

Idiopathische Lungenfibrose; Regenerationsblockade; Apoptose; ER-Stress; Stammzelligkeit; Ursprungs-Qi; Lungenstau-Tang Nr. 2

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