Исследование проводилось в соответствии с руководящими принципами по базовой и клинической фармакологии и токсикологии для экспериментальных и клиническихисследований 25. Все экспериментальные протоколы на животных были утверждены Комитетом по этике животных Второй аффилированной больницы Медицинской школы Чжэцзянского университета (Одобрение No 20230102), и все эксперименты проводились в соответствии с руководящими принципами Комитета по этике животных. Исследование проводилось в соответствии с руководящими принципами ARRIVE.
Скрининг ключевых компонентов и целей с помощью сетевой фармакологии
Активные компоненты Fritillaria cirrhosa D. Don, Lonicera japonica Thunb., Glehnia littoralis F. Schmidt ex Miq. и Adenophora stricta Miq. были извлечены из базы данных фармакологии традиционных китайских медицинских систем (TCMSP; дата обращения: 12 марта 2024 года). Кандидатные соединения были отбранены по следующим критериям ADME: пероральная биодоступность (OB) ≥ 30%, подобие препарату (DL) ≥ 0,18 и проницаемость Caco-2 ≥ −0,425. Соединения, соответствующие всем трём критериям, были сохранены в качестве кандидатов в качестве активных ингредиентов для последующих анализов.
Каноническая структура β-ситостерола Simplified Molecular Input Line Entry System (SMILES) была получена из PubChem (доступ 18 марта 2024) и импортирована в SwissTargetPrediction (дата обращения: 21 марта 2024) для прогнозирования цели. Homo sapiens был выбран в качестве целевого вида. Потенциальные мишени предсказывались на основе 2D и 3D структурного сходства между β-ситостеролом и известными лигандами в базе данных. Прогнозируемые цели с вероятностью выше 0 сохранялись, а дублирующиеся записи удалялись.
Гены, связанные с ХОБЛ, были извлечены из базы данных терапевтических целей (TTD; дата обращения: 25 марта 2024) и сравнительной токсикогеномной базы данных (CTD; дата обращения: 28 марта 2024 года) с использованием ключевого слова «хроническое обструктивное заболевание лёгких». После удаления дублирующих генов гены, связанные с ХОБЛ, были пересечени с предсказанными мишенями β ситостерола для выявления кандидатов, потенциально участвующих в терапевтическом эффекте β-ситостерола на ХОБЛ.
Молекулярное соединение β-ситостерола и GR
Трёхмерная структура β-ситостерола в формате SDF была извлечена из базы данных PubChem (дата обращения: 2 июня 2026 года), а кристаллическая структура глюкокортикоидного рецептора (GR) была получена из Исследовательской коллаборатории по Белковому банку структурной биоинформатики (RCSB PDB; доступ 3 июня 2026 года). После стандартной подготовки структур лиганда и рецепторов молекулярное стыковывание проводилось с помощью онлайн-платформы CB-Dock2 (дата обращения: 3 июня 2026 года). Подготовленные файлы лиганда и рецепторов были загружены на платформу, а расчёты стыковки проводились с использованием стандартных параметров.
Функциональный анализ генной онтологии (GO) и Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG)
Все предсказанные целевые гены β-ситостерола подвергались анализу функционального обогащения ГО и обогащения путей KEGG. Результаты обогащения, включая значительно обогащённые биологические процессы, клеточные компоненты, молекулярные функции и сигнальные пути, были отсортированы и сохранены в дополнительном файле 1 для последующего биоинформатического анализа.
Моделирование и группирование животных
Размер выборки был установлен в шесть животных на группу на основе предыдущего исследования, проведённого априорным энергетическим анализом с использованием программного обеспечения G*Power (α = 0,05, мощность = 0,80) и показало, что n = 6 достаточно для обнаружения биологически значимых различий в сопоставимыхэкспериментальных условиях 26. Самцы мышей C57BL/6 в возрасте 6–8 недель (20 ± 2 г) были случайным образом распределены в пять групп: контрольная группа, модельная группа ХОБЛ, группа ХОБЛ + дексаметазон (DEX), группа ХОБЛ + β-ситостерол и группа ХОБЛ + DEX + β-ситостерол. Мыши содержались в стандартных лабораторных условиях (25 °C, 12 часов цикл свет/темнота) с свободным доступом к стандартной еде и воде, и им разрешалось акклиматизироваться в течение 1 недели перед экспериментами.
Для установления модели ХОБЛ мышей помещали в камеру для отвержения сигаретного дыма по всему телу (63 см × 55 см × 45 см) и подвергали воздействию обычного сигаретного дыма в течение 12 недель. Каждая сигарета содержала 10 мг смолы, 0,9 мг никотина и 10 мг угарного газа. Экспозиция дыма проводилась дважды в день (5 дней в неделю) в 9:30 утра и 15:00, при этом дым выделялся от 18 сигарет, подаваемых в камеру на 90 минут засеанс 27.
Для оценки терапевтического эффекта вмешательств было начато введение лекарств после 8 недель воздействия сигаретного дыма и продолжалось в течение оставшихся 4 недель. Начиная с 9-й недели, мыши в соответствующих группах лечения получали ежедневное внутрижелудочное введение DEX (1 мг/кг)28 или β-ситостерола (50 мг/кг)29,30 за 1 час до воздействия сигаретного дыма. Предыдущие фармакокинетические исследования сообщали о пероральной биодоступности примерно 4% β-ситостерола угрызунов 31. Кроме того, в нескольких исследованиях на мышях использовались дозы от 20 до 50 мг/кг 32. Поэтому была выбрана доза 50 мг/кг для обеспечения достаточного системного воздействия, оставаясь в пределах широко используемого в доклинических исследованиях диапазона.
Мыши в контрольной группе подвергались воздействию фильтрованного воздуха в комнате, тогда как мыши в модельной и обработанной группах получили эквивалентный объём нормального физиологического раствора в качестве транспортного средства. В конце экспериментального периода мышей глубоко анестезировали изофлураном до потери педального рефлекса и эвтаназии с помощью экскрови с помощью забора крови из брюшной аорты. Грудная полость была немедленно открыта, а целые двусторонние ткани лёгких аккуратно удалены, промыты ледяным фосфатно-буферным физиологическим раствором (PBS) и положены на лёд. Для сбора бронхоальвеолярной жидкости для промывания (BALF) трахея была законсервирована и промывалась холодным стерильным PBS, который аккуратно вводился и многократно выводился для сбора жидкости для промывания. Ткани лёгких и образцы BALF хранились на льду и затем обработаны для дальнейших анализов.
Культура клеток BEAS-2B
Эпителиальные клетки BEAS-2B в бронхе человека содержались в Modified Eagle Medium/F12 от Dulbecco (DMEM/F12), содержащие 10% сыворотки плода бычьего скота (FBS) и 1% пенициллина/стрептомицина под 5% CO₂ при 37 °C.
Подготовка CSE и воздействие клеток BEAS-2B
Клетки BEAS-2B промывались солевым раствором, буферируемым фосфатами, и засеяны в пластины с 24 колодцами в тройном экземпляре с плотностью 5 ×10 4 клеток на колодцу. После 12 часов культуры клетки достигали примерно 60% совпадения и подвергались воздействию CSE. CSE был подготовлен свеже, как было описано ранее, с незначительными изменениями33. Кратко, одна нефильтрованая коммерческая сигарета постоянно горела, и массовый дым был вдзелен в 10 мл безсывороточной среды с помощью вакуумного насоса при постоянном расходе 1,05 л/мин (примерно −11 кПа отрицательное давление) примерно 5 минут, пока сигарета полностью не сгорала. Полученный раствор сначала подвергался предварительной фильтрации для удаления крупных примесей, затем стерилизовался с помощью стерильного микропористого фильтра диаметром 0,22 мкм для удаления остаточных частиц; полученный стандартный раствор был определен как 100% CSE. Вся свежеприготовленная CSE использовалась для обработки клеток сразу после фильтрации без хранения. Клетки стимулировались средой с 2,5% CSE. После 24 часов обработки CSE супернатанты были собраны и хранятся при -40 °C для последующего анализа34.
Количественная полимеразная цепная реакция в реальном времени (RT-qPCR)
Полная РНК была извлечена из клеток BEAS-2B с помощью комплекта для экстракции полной РНК и обратно транскрибирована в кДНК с помощью комплекта обратной транскрипции согласно инструкциям производителя. RT-qPCR впоследствии выполнялся с использованием системы обнаружения ПЦР в реальном времени и мастер-микса qPCR на базе SYBR Green. Все эксперименты RT-qPCR проводились с использованием трёх биологических и трёх технических репликий на образец для обеспечения надёжности данных.
Каждая qPCR-реакция проводилась в общим объёме 20 мкл, содержащем 10 мкл мастер-смеси SYBR Green qPCR, 0,4 мкл прямого праймера, 0,4 мкл обратного праймера, 2 мкл разбавленной кДНК-шаблона и 7,2 мкл воды без РНаз. Условия усиления были следующими: начальная денатурация при 95 °C в течение 3 минут, затем 40 циклов денатурации при 95 °C в течение 10 секунд и отжиг/удлинение при 60 °C в течение 30 секунд. Относительные уровни экспрессии генов рассчитывались с использованием метода 2−ΔΔCt, при этом GAPDH выступал в качестве внутреннего эталонного гена. Последовательности праймеров, используемые в этом исследовании, приведены в Дополнительной таблице 1.
Внутриклеточный анализ реактивных видов кислорода (ROS)
Внутриклеточная продукция ROS в клетках BEAS-2B оценивалась с помощью фторогенного зонда 2′,7′-дихлордигидрофлуоресцеинового диацетата (DCFH-DA) и анализировалась с помощью проточной цитометрии. Во время цитометрического сбора потока применялась стандартная стратегия прямого рассеяния (FSC) и бокового рассеяния (SSC) для исключения клеточного мусора и выбора целых отдельных клеток. Всего для каждого образца было получено 10 000 действительных клеточных событий. Длины волн возбуждения и излучения были установлены на уровне 488 нм и 525 нм соответственно. Впоследствии были проанализированы цитометрические данные потока для количественной оценки интенсивности флуоресценции внутриклеточной ROS.
Определение уровня малондиалдегида (MDA)
Внутриклеточное содержание MDA измерялось с помощью набора для перекисления липидов согласно инструкциям производителя. Кратко времени обработанные клетки BEAS-2B были собраны и лизированы, затем центрифугированы при низкой температуре для сбора супернатанта. Затем была проведена колориметрическая реакция тиобарбитуровой кислоты (TBA), а поглощение измерено на 532 нм с помощью считывателя микропластин. Относительные уровни MDA рассчитывались по стандартной кривой.
Оценка старения клеток
Клеточное старение оценивалось с помощью теста на диагностику старения на основе активности β-галактозидазы, ассоциированной с старением, (SA-β-gal). Клетки SA-β-гал-положительных были количественно измерены с помощью потоковой цитометрии. Параллельно уровни экспрессии мРНК маркеров, связанных со старением p53 и p21, были определены методом RT-qPCR.
Анализ клеточной пролиферации
Пролиферация клеток оценивалась с помощью колориметрического теста жизнеспособности клеток. Поглощение измерялось при 450 нм с помощью считывателя микропластин.
GR пробный анализ
Трансфекция клеток проводилась с использованием липидного трансфекционного реагента. Были трансфектированы следующие олигонуклеотиды: глюкокортикоидные рецепторы, нацеленные на малую интерферирующую РНК (si-GR), и отрицательную контрольную малую интерферирующую РНК (si-NC). Кандидатные последовательности siRNA, направленные на GR, были разработаны с использованием онлайн-платформы биоинформатики siDirect 2.0. После трансфекции клетки культивировались в течение 48 часов, и все siRNA использовались при конечной концентрации 50 нм. Эффективность нокдауна была проверена путём измерения экспрессии мРНК GR с помощью RT-qPCR.
Группы контроля транспортных средств были включены как в эксперименты с лечением β ситостеролом, так и в трансфекции. Для вмешательства β ситостерола клетки, обработанные только растворителем средств, выступали в качестве контрольной группы транспортных средств (обозначается как CSE+0). Статистический анализ подтвердил, что существенных различий между контрольной группой транспортного средства и пустыми контрольными группами не наблюдалось.
Статистический анализ
Все количественные результаты были выражены как среднее ± стандартное отклонение от трёх биологически независимых экспериментов in vitro. Статистический анализ проводился с использованием программного обеспечения для статистического анализа. Тест Шапиро–Уилка использовался для изучения нормальности распределения набора данных до проведения статистического тестирования; Была принята пост-хок коррекция Бонферрони для корректировки значений P при множественных сравнениях после анализа дисперсии (ANOVA). Сравнения между двумя группами оценивались с помощью t-теста студента без пары, а односторонний или двусторонний ANOVA применялся для многогрупповых сравнений. p-значение ≤ 0,05 считалось статистически значимым.