期刊名称：International Immunopharmacology
发表时间：2025年6月
影响因子：4.7
期刊分区：JCR 1区/中科院 2区
作者单位：湖北中医药大学基础医学院、湖北时珍实验室
样本类型：组织样本
相关疾病：肺纤维化
服务产品：中药靶点及机制研究一站式解决方案、LiP-MS药物靶点筛选解决方案
其他信息：中药靶点筛选、LiP-MS、细胞/动物模型
肺纤维化（PF）是一种慢性、进行性间质性肺疾病，以成纤维细胞异常增殖、细胞外基质（ECM）过度沉积及肺组织结构重塑为主要特征。尽管其发病机制研究不断深入，但有效的药物干预手段仍然有限。中医药凭借其多成分、多靶点的治疗优势，为PF治疗提供了新的研究方向。传统复方补肺益气汤（BFYQD）在PF治疗中显示出良好潜力，然而其具体作用机制尚未系统阐明。
2025年6月，湖北中医药大学基础医学院研究团队在International Immunopharmacology（IF=4.7）上发表题为“Unraveling the therapeutic mechanisms of Bufei Yiqi decoction in pulmonary fibrosis: Modulation of autophagy and glycolysis pathways”的研究论文。该研究揭示BFYQD通过调控PI3K/Akt信号通路影响糖酵解与自噬过程，从而缓解PF进展，其中槲皮素等活性成分显示出明确的治疗潜力，为PF治疗提供了新的策略。谱度众合为该研究提供了中药靶点及机制研究一站式解决方案、LiP-MS药物靶点筛选解决方案，为研究提供了重要技术支持。
01
研究背景
肺纤维化（PF）是一种以进行性肺组织瘢痕化为特征的致命性疾病，近年来亦成为新冠肺炎（COVID-19）的常见并发症之一。目前常用药物（吡非尼酮/尼达尼布）疗效有限且副作用显著，亟需探索更安全有效的治疗策略。研究发现PF的进展与代谢重编程密切相关：PI3K/Akt信号通路过度激活驱动糖酵解亢进，导致乳酸积累并激活核心促纤维化因子TGF-β；同时mTOR依赖性自噬抑制阻碍了受损细胞外基质的清除，形成恶性循环，进一步加剧纤维化进程。补肺益气汤（BFYQD）作为临床有效的传统复方，在抗PF治疗中展现出潜力，但其具体作用机制尚不明确。本研究旨在系统阐述BFYQD通过PI3K/Akt通路协调调控糖酵解与自噬过程对抗PF的分子机制，为开发新型抗纤维化策略提供理论依据。
02
实验设计
本研究采用多组学整合策略：首先建立博来霉素诱导的肺纤维化（PF）小鼠模型，结合代谢组学、网络药理学与转录组学，绘制PF进程中显著失调的代谢与信号网络。LiP-MS（有限蛋白水解质谱）技术在本研究中发挥了关键作用，帮助识别与BFYQD化学成分直接发生相互作用的蛋白质，从而揭示潜在的药物靶点，更精确地了解药物的作用机制。后续结合代谢组学分析，确定了高可信度的药物靶点，并构建了药物-成分-靶点网络。随后的GO和KEGG富集分析进一步验证了这些靶点与氧化应激、炎症和膜相关信号通路之间的关联。最后，通过Western Blot、生化分析和组织病理学染色等实验证实BFYQD通过调节PI3K/Akt通路，抑制糖酵解并增强自噬，从而缓解PF。
03
研究结果
（1）补肺益气汤缓解博来霉素诱导的小鼠肺纤维化
为探究补肺益气汤（BFYQD）治疗肺纤维化的潜力，研究人员构建了博来霉素（BLM）诱导的小鼠肺纤维化模型，并将实验动物随机分为六组：空白对照组（Ctrl）、模型组（Model）、BFYQD低、中、高剂量组（BFYQD-L、BFYQD-M、BFYQD-H）以及醋酸泼尼松阳性对照组（PA）。通过组织病理学、免疫组化分析，并结合肺指数（肺重/体重）、阳性区域比（反映纤维化程度）和羟脯氨酸含量等指标的评估，证实了BFYQD能够有效缓解BLM诱导的小鼠肺部纤维化、炎症和氧化应激。
图1 补肺益气汤（BFYQD）减轻了博来霉素（BLM）诱导的肺纤维化(PF)小鼠肺组织损伤
（2）补肺益气汤干预抑制肺纤维化中的糖酵解通路
为阐明补肺益气汤（BFYQD）对肺纤维化代谢的影响，研究比较了模型组和BFYQD组的代谢谱。结果显示，两组代谢特征存在显著差异，提示BFYQD可能通过调节肺纤维化相关的代谢通路发挥作用。KEGG通路富集分析表明，差异代谢物与糖酵解途径密切相关，暗示糖酵解失调可能是肺纤维化发生的重要因素。进一步研究发现，BFYQD能够以剂量依赖的方式有效抑制糖酵解关键酶（HK、PFK、PK、L-LDH）的活性，降低乳酸含量，并显著下调PDK1和MCT4的表达。基因转录水平分析也显示，BFYQD处理后，GLUT1、PDK1和MCT4的转录水平均呈现下降趋势。综上所述，BFYQD干预能够有效抑制糖酵解过程，从而缓解肺纤维化。
图2 补肺益气汤干预后肺纤维化的代谢组变化
（3）网络分析揭示补肺益气汤治疗肺纤维化的潜在靶点
研究基于口服生物利用度（OB≥30%）和类药性（DL≥0.18）筛选标准，从补肺益气汤中筛选出99种活性成分，其中山奈酚、槲皮素、异鼠李素等成分的网络度值最高。靶点预测发现905个潜在作用靶点，与肺纤维化基因存在260个重叠。蛋白质互作网络分析识别出Akt、PIK3CA等10个核心基因，GO富集分析表明，这些靶点主要参与蛋白质磷酸化、炎症反应以及ERK/Akt信号通路的调控。KEGG通路分析证实，PI3K/Akt信号通路富集程度最高，这与前期实验中观察到的糖酵解调控作用存在潜在关联。
图3 补肺益气汤改善肺纤维化的网络分析
（4）补肺益气汤的生物可利用成分研究
为阐明补肺益气汤药理机制，研究采用LC-MS技术进行血清药物化学分析，发现生物碱、酚酸和黄酮类化合物为主要成分。借助Analyst 1.6.3软件鉴定了槲皮素、山柰酚等代谢产物，并发现了补骨脂苷、光甘草宁等源自中药组方的化合物，证实其生物利用度和抗肺纤维化潜力。PCA分析显示质控样本高度聚集，表明实验稳定性良好。OPLS-DA模型有效区分两组代谢差异，筛选出294种差异代谢物。进一步筛选出14种符合高口服生物利用度和类药性标准的候选成分，为揭示补肺益气汤药效物质基础提供了关键证据。
图4 补肺益气汤的化学成分分析
（5）LiP-MS和代谢组学联合鉴定治疗靶点
为揭示补肺益肾汤（BFYQD）的潜在靶点，研究采用有限蛋白酶解-质谱联用技术（LiP-MS）筛选与其成分直接相互作用的蛋白质。结果显示，BFYQD组和对照组之间共鉴定出429条差异肽段，对应357种蛋白。接着将14种差异代谢物的作用靶点与LiP-MS筛选的蛋白靶点取交集，获得了13个高置信度靶点。随后，构建了药物-成分-靶点网络，并从中筛选出光甘草素、异芒柄花素和地奥司明作为关键活性成分。药物与疾病靶点的联合分析显示存在164个重叠靶点，即为药物治疗疾病的潜在靶点。GO与KEGG富集指向氧化应激、炎症及PI3K/Akt等通路，提示BFYQD通过多维调控细胞存活、增殖与炎症发挥疗效。
图5 LiP-MS与代谢组学鉴定结果
（6）肺转录组学结果分析
为探究补肺益气汤（BFYQD）对肺纤维化（PF）的基因调控机制，研究分析了RNA测序数据，发现290个基因上调（如C1qb、Mmp12）和134个基因下调（如Thbs1、Acer2）。GO和KEGG富集分析显示，差异表达基因主要参与免疫应答、炎症反应、PI3K/Akt信号通路等生物过程。GSEA进一步证实，BFYQD能抑制有氧呼吸、趋化因子信号通路、炎症反应和吞噬作用。这些结果提示，BFYQD可能通过调控炎症与免疫反应，以及PI3K/Akt信号通路，发挥缓解肺纤维化的作用。
图6 模型组与BFYQD组基因差异表达分析
（7）BFYQD抑制PI3K/Akt信号通路的激活
为明确BFYQD是否对PI3K/Akt信号通路的激活具有抑制作用，研究人员检测了该通路关键蛋白的磷酸化及表达水平。结果表明，BFYQD高、中剂量组显著且剂量依赖性地抑制PI3K、Akt及mTOR的磷酸化水平。由于该通路通过调控糖酵解影响纤维化进程，且BFYQD干预后mTOR下游效应因子HIF-1α表达同步降低，提示BFYQD可能通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号轴，有效抑制糖酵解代谢重编程，从而延缓纤维化进展。这种多层级抑制作用凸显了BFYQD对纤维化病理的靶向治疗潜力。
图7 补肺益气汤（BFYQD）对PI3K/Akt信号通路的抑制作用
（8）BFYQD调控小鼠肺组织自噬信号通路
透射电镜结果显示，BFYQD干预可增加小鼠肺细胞的自溶酶体数量，减轻线粒体损伤。免疫荧光证实BFYQD组自噬体生成增加，尤其是高剂量组（BFYQD-H）。蛋白质印迹和RT-qPCR结果显示，BFYQD处理提高了LC3-II/LC3-I比值和Beclin1表达，降低了p62水平，提示BFYQD有效增强小鼠肺细胞自噬活性，调节自噬信号通路，从而减轻肺纤维化。
图8 补肺益气汤（BFYQD）对自噬的影响
（9）分子对接分析
分子对接研究揭示了补肺益气汤（BFYQD）五种核心成分与五个核心靶点（Akt、PI3K、mTOR、HIF-1α及LC3B）的结合亲和力。结果显示，BFYQD活性成分与PI3K/Akt信号通路蛋白质具有强效结合亲和力。三维可视化分析揭示了具有最高结合亲和力的活性成分与靶蛋白的结合模式。这些发现表明，BFYQD活性成分通过有效调控肺纤维化关键信号通路，从而发挥治疗功效。
图9 生物活性成分与关键靶蛋白的分子对接
04
研究结论
本研究系统阐明补肺益气汤（BFYQD）通过靶向PI3K/Akt信号通路，调节糖酵解与自噬过程，从而有效缓解肺纤维化。主要结论包括：① BFYQD中活性成分（槲皮素、山奈酚、光甘草定等）经血清代谢组学证实可入血，并通过分子对接稳定结合PI3K/Akt通路靶点；② 在博来霉素诱导小鼠模型中，BFYQD剂量依赖性抑制PI3K/Akt/mTOR磷酸化及HIF-1α表达，下调糖酵解关键酶活性和乳酸生成，阻断TGF-β促纤维化信号；③ 同步激活自噬通路，清除受损线粒体及细胞外基质；④ 多组学整合证实上述机制协同减轻胶原沉积、炎症和氧化损伤，为中药复方治疗肺纤维化提供代谢-自噬双重调节新策略。
图10 补肺益气汤（BFYQD）通过抑制PI3K/Akt信号通路治疗PF
编者总结
➣创新性设计：解决中药复方机制研究的核心痛点。
➣关键问题：中药多成分-多靶点的作用模式难以通过传统方法直接验证。
➣解决方案：使用LiP-MS靶点筛选技术→直接鉴定BFYQD成分与肺部蛋白的相互作用（357个靶点），突破传统网络药理学“预测为主”的局限。
➣交叉验证策略：血清代谢组学（入血成分）潜在靶点∩ LiP-MS（互作靶点）→ 锁定13个高置信靶点。
➣期刊青睐点：提供中药靶点直接实验证据，显著提升机制可信度。
本研究的突出亮点在于将传统中药复方与现代多组学技术深度融合，首次揭示BFYQD通过调控代谢重编程（糖酵解）与细胞质量控制（自噬）通路治疗肺纤维化（PF）的新机制，为中药现代化研究提供了范例。多组学整合策略、严谨的分子对接验证及剂量依赖性疗效数据，显著提升了研究的可信度与转化价值。
该研究也存在一些局限性，补肺益气方（BFYQD）抗纤维化作用的完整分子机制尚未完全阐明，缺乏通路特异性抑制剂或基因敲低/过表达实验验证PI3K/Akt通路的作用，也未进行恢复自噬或糖酵解的挽救实验。未来研究应优先开展这些实验，强化补肺益气方、PI3K/Akt调控与代谢重编程之间的因果关联，并探索草药成分比例的影响。此外，需关注临床转化中的标准化制备、个体化用药及长期安全性问题。
参考文献：
Chen H, Zhang Z, Song Y, et al. Unraveling the therapeutic mechanisms of Bufei Yiqi decoction in pulmonary fibrosis: Modulation of autophagy and glycolysis pathways. Int Immunopharmacol. Published online June 23, 2025. doi:10.1016/j.intimp.2025.115030.
