【寫在前面】：近日，中國中醫科學院廣安門醫院、中國中醫科學院中藥研究所青蒿素研究中心道地藥材質量保證與可持續利用國家重點實驗室、中國中醫科學院西苑醫院團隊在Phytomedicine發表研究 論文《

Covalent Targeting GAPDH by Pudilan Formula and Baicalein Suppresses Macrophage Warburg Effect to Alleviate Acute Lung Injury

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

Covalent Targeting GAPDH by Pudilan Formula and Baicalein Suppresses Macrophage Warburg Effect to Alleviate Acute Lung Injury

背景

急性肺損傷（ALI）是一種嚴重的炎癥綜合征，其特征是巨噬細胞活化和細胞因子釋放失調，導致高死亡率。中藥方蒲地藍（PDL）已被證明對包括急性肺損傷在內的炎癥性疾病具有臨床療效。然而，其多組分的復雜性掩蓋了其抗炎作用的精確分子靶點和機制。

目的

本研究旨在系統地鑒定PDL的直接蛋白靶點，并闡明其在ALI中抗炎作用的機制基礎。

方法

我們采用基于半胱氨酸反應活性的蛋白質譜（ABPP）化學蛋白質組學策略來繪制巨噬細胞中PDL的共價靶標。通過競爭性ABPP、細胞熱轉移測定（CETSA）、酶活性測定、生物層干涉法（BLI）和分子對接驗證了靶點參與和功能影響。使用代謝通量分析（Seahorse）、細胞因子譜和體外和體內LPS誘導的炎癥模型評估功能后果。

結果

ABPP確定甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）是PDL的主要共價靶標，在其催化半胱氨酸殘基（Cys150）處進行了特異性修飾。黃芩素（BC）被確定為負責GAPDH參與的主要生物活性成分。PDL和BC都與GAPDH Cys150共價結合，抑制其酶活性。從功能上講，這種抑制抑制抑制了糖酵解通量（沃伯格效應），促進了巨噬細胞向氧化磷酸化（OXPHOS）的代謝轉變，并逆轉了促炎M1極化。這種代謝重編程在功能上與抑制NF-κB p65核轉位和炎癥介質的產生有關。關鍵的是，PDL和BC都減輕了小鼠ALI模型中LPS誘導的肺損傷，肺組織中證實了GAPDH參與和抑制的直接證據。

結論

我們的研究將GAPDH確立為PDL及其活性成分BC的直接共價靶標，定義了PDL改善ALI的新“代謝免疫”軸。ABPP驅動的目標反卷積策略克服了傳統中醫機理研究的局限性。這些發現為PDL的抗炎功效提供了機制基礎，并為炎性肺損傷提供了有針對性的治療策略。

圖文摘要

【前言】

急性肺損傷（ALI）是一種嚴重的臨床綜合征，其特征是炎癥失調，導致炎癥介質過度釋放、肺泡毛細血管屏障破壞、非心源性肺水腫和難治性低氧血癥。雖然敗血癥是主要誘因，但創傷和誤吸等其他損傷也可能引發這種情況。ALI的發病機制是由不受控制的炎癥級聯反應驅動的，通常進展為急性呼吸窘迫綜合征（ARDS），在嚴重的情況下，最終導致多器官功能障礙綜合征。這一進展與接近40%的高死亡率有關，使ALI/ARDS成為重癥監護醫學的一個重大挑戰。目前的治療策略在很大程度上仍然是支持性的，強調肺保護性機械通氣、液體限制和根本原因的管理（例如，膿毒癥的抗生素）。然而，仍然嚴重缺乏直接針對核心病理機制的藥理學干預，即失調的肺部炎癥和內皮/上皮損傷。現有的抗炎療法顯示出有限的臨床療效，并且通常具有很大的風險，包括對繼發感染的易感性增加。同樣，對于急性肺損傷（ALI）的其他癥狀，如炎癥加重對肺泡上皮和肺毛細血管內皮的損傷、彌漫性肺泡和間質水腫以及進行性低氧血癥，也沒有特效藥物。因此，急性肺損傷的整體治療結果仍然非常令人不滿意。迫切需要專門針對急性肺損傷的安全有效的抗炎藥物。

中藥方劑代表了一種治療炎癥性疾病的獨特治療范式，以其“多成分、多靶點、多途徑”協同調節的內在能力而聞名。與傳統的單一靶點藥物相比，中藥配方利用不同生物活性成分的聯合作用來調節復雜炎癥網絡中的多個關鍵節點。這種多藥物策略能夠實現更全面和平衡的抗炎反應，有可能克服與單一療法相關的療效限制和耐藥性。蒲地蘭消炎口服液（PDL）是一種經典的中藥制劑，由黃芩、蒲公英、板藍根和延胡索組成，體現了這種方法。PDL在臨床和臨床前研究中均顯示出對呼吸道和肺部炎癥的顯著療效。然而，盡管PDL具有治療前景，但其更廣泛的臨床應用仍受到兩大挑戰的阻礙：作用機制（MOA）不明確和直接分子靶點不明。破譯這種復雜的多組分配方的目標仍然是一個重大障礙。目前的中藥靶點鑒定策略主要依賴于基于親和力的技術，包括親和力超濾質譜（AUF-MS）、生物分子配體固定（BLI）、多靶點蛋白質捕撈和熱蛋白質組分析（TPP）。這些方法受到幾個關鍵限制的約束，例如中藥成分的化學復雜性、在生理相關系統中的適用性有限、依賴先驗知識導致的選擇偏差以及檢測共價相互作用的靈敏度不足。

【結果部分】

1.PDL可減輕LPS誘導的RAW264.7巨噬細胞炎癥反應。

2.基于半胱氨酸反應活性的蛋白質譜分析鑒定RAW264.7巨噬細胞中PDL靶蛋白。

3.PDL共價靶向Cys150位點的 GAPDH 并抑制其酶活性。

4.靶向PDL的抗炎活性成分篩選 GAPDH。

5.黃芩素（BC）可抑制LPS誘導的RAW264.7細胞炎癥反應。

6.黃芩素共價結合 GAPDH 的Cys150位點并抑制其酶活性。

7.BC通過抑制LPS激活的巨噬細胞中的Warburg效應來減輕炎癥反應。

8.PDL及其活性成分BC通過抑制小鼠炎癥風暴緩解急性肺損傷。

9.示意圖闡釋了中藥復方蒲地藍（PDL）及其活性成分黃芩素（BC）通過靶向抑制 GAPDH 和重編程巨噬細胞代謝來緩解急性肺損傷（ALI）的作用機制。

【結論與討論】

總之，本研究揭示了中藥方蒲地蘭（PDL）及其核心黃酮黃芩素（BC）抗炎功效的新機制。我們證明PDL和BC都共價靶向甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）的催化半胱氨酸殘基Cys150，從而抑制其酶活性。這種抑制作用破壞了活化巨噬細胞中的沃伯格效應，將細胞代謝從糖酵解轉移到氧化磷酸化。這種代謝重編程共同逆轉促炎M1極化，抑制NF-κB p65核轉位，抑制關鍵炎癥介質的產生，最終改善小鼠急性肺損傷

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