金合欢素靶向NLRP3焦亡通路改善小鼠COPD的机制研究

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是常见的呼吸系统疾病，其病理特征包括肺泡结构改变、气道重塑及持续性炎症反应。流行病学和基础研究表明，长期烟雾（Cigarette Smoke, CS）暴露是COPD发生和进展的重要危险因素。

现有研究显示，天然类黄酮化合物——金合欢素（Acacetin）在动物实验中观察到其可能通过影响 NLRP3 炎症小体介导的细胞焦亡相关通路，对 CS 诱导的肺功能变化和炎症反应具有一定调节作用，为 COPD 的相关研究提供了参考。

一、引言
近年来，NLRP3炎症小体介导的细胞焦亡被认为是COPD炎症反应中可能参与的分子机制之一：NLRP3炎症小体激活后可参与Caspase-1的活化，后者一方面可促进IL-1β、IL-18前体转化为成熟形式，另一方面可能裂解消皮素D（Gasdermin D, GSDMD）产生N端活性片段（GSDMD-NT），参与细胞膜孔道形成及细胞焦亡过程，或进一步影响肺组织炎症与结构。因此，研究 NLRP3 炎症小体介导的焦亡通路可能为 COPD 的机制探讨提供参考。题为《Acacetin Alleviates Cigarette Smoke-Induced Chronic Obstructive Pulmonary Disease in Mice by Inhibiting NLRP3 Inflammasome-Mediated Pyroptosis》的研究报道，在动物实验中，天然黄酮类化合物金合欢素（Acacetin）对烟雾诱导的小鼠COPD相关表型具有一定调节作用，其机制可能与影响 NLRP3 炎症小体介导的焦亡通路有关。

二、方法与技术路线

1. 实验分组实验选用健康雄性C57BL/6小鼠，随机分为三组：正常对照组（Control组）、烟雾暴露系统组（CS组）、金合欢素干预+烟雾暴露组（CS+Acacetin组）。每组设置6-8只小鼠。
2. COPD小鼠模型构建CS组与CS+Acacetin组小鼠采用德伯科技（databiosci）烟雾暴露系统进行烟雾暴露。该系统可控制烟雾浓度（约400 mg/m³）、暴露时长（每次1小时）及暴露周期（每日2次，持续12周），实现多动物同步暴露。Control组小鼠同期暴露于过滤空气，其他饲养条件一致。
3. 药物干预方案CS+Acacetin组小鼠在每次烟雾暴露前30分钟，通过腹腔注射方式给予金合欢素（剂量为50 mg/kg）；Control组与CS组小鼠则注射等量生理盐水。
5. 检测指标与技术方法实验终点时，测定小鼠第0.1秒用力呼气容积（FEV0.1）、FEV0.1/用力肺活量（FEV0.1/FVC）比值、气道阻力（Raw）等肺功能指标；取肺组织进行HE染色观察病理形态；通过Masson染色观察肺组织胶原沉积情况；采用Western Blot技术检测肺组织中NLRP3、ASC、Caspase-1 p20、GSDMD-NT及成熟IL-1β等蛋白的表达水平；采用ELISA法检测血清及肺组织匀浆中IL-1β、IL-6、TNF-α等因子的含量。
7. 技术路线总结实验以“烟雾暴露构建模型+金合欢素干预”为基础，通过肺功能、病理形态及蛋白/细胞因子等多层面观察，探讨金合欢素对COPD相关表型的调节作用及对 NLRP3 炎症小体通路的影响。在体外实验中，通过烟雾提取液（CSE）刺激 BEAS-2B 支气管上皮细胞，模拟烟雾对气道上皮的影响，形成体内—体外相结合的研究体系。

三、研究主要发现

1. 金合欢素对CS诱导的肺功能变化具有一定调节作用长期 CS 暴露后，小鼠出现体重下降、FEV₀.₁/FVC 比值降低、功能残气量（FRC）升高、气道阻力增加、肺顺应性下降等变化。金合欢素干预后，上述肺功能指标有所改善，提示其在动物实验中可能对 CS 诱导的肺通气变化具有调节作用。
3. 金合欢素对肺组织炎症与结构变化的影响组织学分析显示：H&E 染色显示，CS 暴露后肺泡结构出现改变、气道壁增厚和炎症细胞浸润；Masson 染色显示，CS 组胶原沉积增加，金合欢素干预后胶原沉积有所减少。同时，血清和肺组织中 IL-6、IL-1β、TNF-α 等炎症因子水平下降，提示金合欢素在动物实验中对炎症反应具有一定调节作用。
5. 金合欢素对 NLRP3 炎症小体通路的影响NLRP3 炎症小体是 COPD 炎症反应中可能参与的分子枢纽之一，其激活可能通过：NLRP3 → Caspase-1 → GSDMD 裂解 → 细胞焦亡 → IL-1β / IL-18 释放动物实验显示，CS 暴露后 NLRP3、ASC、cleaved-caspase-1、GSDMD-N 的表达上升，金合欢素处理组上述分子水平有所下降。在 CSE 刺激的 BEAS-2B 细胞中，金合欢素也显示可降低 LDH 释放、影响 NLRP3 炎症小体活性、减轻细胞焦亡相关表现。

四、结论

本研究通过动物实验观察到，金合欢素对烟雾诱导的小鼠COPD相关表型具有一定调节作用，其机制可能与影响 NLRP3 炎症小体介导的焦亡通路有关：通过下调 NLRP3、ASC 等炎症小体相关组分的表达，影响 Caspase-1 的活化，进而调节 GSDMD 的裂解及 IL-1β 的释放，从而减轻肺组织炎症浸润与结构变化，改善肺通气功能。此外，本研究采用德伯科技（databiosci）烟雾暴露系统构建COPD模型，为实验的一致性提供了支持。

五、研究意义与启示
机制意义：丰富对COPD发病机制的了解
本研究为 NLRP3 炎症小体介导的焦亡通路在COPD发病过程中的作用提供了实验参考，提示该通路可能是烟雾诱导肺组织损伤的参与机制之一。同时，研究初步探讨了金合欢素对该通路的调节作用，为 COPD 炎症调控机制的研究提供了参考。

研究启示：拓展天然活性物质的研究场景
本研究为天然活性物质的药理作用研究提供了参考：天然成分可能具有多靶点作用特点，未来可进一步探讨其在慢性炎症性疾病中的潜在价值。后续研究可探讨金合欢素对其他诱因（如生物燃料烟雾、空气污染）诱导的COPD模型的调节作用，也可探索其与现有治疗方式的联合使用。

药物开发参考：为COPD研究提供候选分子线索
金合欢素作为天然黄酮类化合物，其来源较为明确，在动物实验中显示出一定的调节作用。本研究为金合欢素的进一步药理研究提供了实验依据，也为 COPD 治疗领域的研究提供了参考思路。

文献标题
Acacetin Alleviates Cigarette Smoke-Induced Chronic Obstructive Pulmonary Disease in Mice by Inhibiting NLRP3 Inflammasome-Mediated Pyroptosis