Echinacoside modulerer CGAS-STING-veien for å lindre LPS-indusert inflammatorisk skade i alveolære epitelceller (A549)

 

Forfattere:Jianfeng Luo; Tao Bai
Tilknytning:Avdeling 1, avdeling for infeksjonssykdommer, Wuhan Jinyintan sykehus, Wuhan 430000, Hubei, Kina

 

Viktige takeaways (for naturlige ingrediens- og supplerende FoU-lesere)

LPS-eksponering skadet A549-alveolære epitelceller, redusere spredningsmarkører og øke apoptose og inflammatoriske cytokiner.

Echinacoside (ECH) viste doseavhengig beskyttelse: forbedret cellelevedyktighet/proliferasjon og redusert apoptose og inflammatoriske mediatorer.

Mekanistisk var fordelene forbundet mednedregulering av cGAS–STING–TBK1–IRF3-signalaksenpå både mRNA- og proteinnivå.

En cGAS-STING pathway aktivator (RocA) svekket/antagonisert ECHs beskyttende effekter, støtter veiinvolvering.

Relevans for botanisk utvikling: Cistanche(肉苁蓉) er allment anerkjent som en botanisk rik på echinacoside, noe som gjør det til et praktisk oppstrømsmateriale å vurdere for produkt-FoU – mens man husker at denne studien erin vitroog bruker renset ECH.

Tabell 1. Effekter av ulike konsentrasjoner av ECH og RocA på A549-celler (OD570_{570}570​, xˉ±s\\bar{x}\\pm sxˉ±s, n=6n=6n=6)

Konsentrasjon (μmol/L)	ECH (OD570_{570}570​)	RocA (OD570_{570}570​)
0	0.45 ± 0.03	0.43 ± 0.04
3	0.42 ± 0.05	0.45 ± 0.06
6	0.43 ± 0.04	0.42 ± 0.05
9	0.46 ± 0.06	0.46 ± 0.07
12	0.44 ± 0.05	0.44 ± 0.05
24	0.47 ± 0.06	0.20 ± 0.03¹

F / P verdi:ECH: 0,857 / 0,521; RocA: 22.050 /<0.001
Note:Sammenlignet med 0 μmol/L: ¹ P<0.05P<0.05P<0.05.

 

Sammendrag (omskrevet på engelsk, punkt for punkt)

Objektiv

For å vurdere omechinacoside (ECH)beskytter menneskelige alveolære epitelceller fralipopolysakkarid (LPS)-indusert inflammatorisk skade, og om dette vernet er knyttet til regulering avcGAS–STINGsignalvei.

Metoder (studiedesign)

Cellemodell:Human alveolær epitelcellelinjeA549.

Cytotoksisitet/levedyktighetsscreening:MTT-analyse for å teste ECH og en cGAS-STING-veiaktivator (RocA) for toksisitet.

Gruppering:

Kontroll (standard kultur)

LPS (30 mg/L)

LPS + ECH lav/middels/høy dose (9, 12, 24 μmol/L)

LPS + ECH (24 μmol/L) + RocA (12 nmol/L)

Endepunkter:

Spredning:EdU-fargingogPCNA(Western blot)

Apoptose:Flowcytometri (Annexin V-FITC/PI); Bax/Bcl-2(Western blot)

Betennelse:TNF‑ , IL‑6i supernatant (ELISA)

Baneavlesninger:cGAS, STING mRNA(qRT-PCR);cGAS, STING, TBK1, IRF3 proteiner(Western blot)

 

Tabell 2. Sammenligning av EdU-positiv rate, PCNA-uttrykk, apoptosehastighet, Bax/Bcl-2-uttrykk og TNF- /IL-6-nivåer i A549-celler blant grupper (xˉ±s\\bar{x}\\pm sxˉ±s, n=6n=6n=6

Gruppe	EdU-positiv rate	PCNA/GAPDH	Apoptoserate (%)	Bax/GAPDH	Bcl-2/GAPDH	TNF- (ug/ml)	IL-6 (ng/ml)
Kontroll	57.38 ± 3.24	1.67 ± 0.15	4.38 ± 1.09	0.37 ± 0.06	1.63 ± 0.12	4.65 ± 1.08	18.47 ± 1.19
LPS	27.51 ± 1.68¹	0.49 ± 0.08¹	36.75 ± 2.31¹	1.59 ± 0.13¹	0.28 ± 0.06¹	30.71 ± 1.68¹	49.23 ± 2.75¹
ECH-L	33.72 ± 1.96²	0.86 ± 0.10²	29.16 ± 2.27²	1.24 ± 0.11²	0.67 ± 0.08²	22.58 ± 1.52²	41.78 ± 2.46²
ECH-M	40.59 ± 2.40²,³	1.27 ± 0.13²,³	21.93 ± 1.64²,³	0.85 ± 0.09²,³	1.08 ± 0.10²,³	15.83 ± 1.16²,³	32.64 ± 2.18²,³
ECH-H	48.21 ± 2.57²,³,⁴	1.58 ± 0.14²,³,⁴	13.86 ± 1.45²,³,⁴	0.49 ± 0.08²,³,⁴	1.35 ± 0.11²,³,⁴	7.91 ± 1.13²,³,⁴	23.59 ± 1.57²,³,⁴
RocA	35.79 ± 2.38⁵	0.92 ± 0.11⁵	25.74 ± 1.69⁵	0.93 ± 0.10⁵	0.74 ± 0.09⁵	19.76 ± 1.20⁵	36.78 ± 2.61⁵

F-verdi: 118.927; 85.600; 245.724; 131.552; 159.598; 321.852; 161.353
P-verdi:alle<0.001

Merknader (flere sammenligninger):
Sammenlignet medKontroll: ¹ P<0.05P<0.05P<0.05
Sammenlignet medLPS: ² P<0.05P<0.05P<0.05
Sammenlignet medECH-L: ³ P<0.05P<0.05P<0.05
Sammenlignet medECH-M: ⁴ P<0.05P<0.05P<0.05
Sammenlignet medECH-H: ⁵ P<0.05P<0.05P<0.05

 

 

Resultater (hovedfunn)

Sammenlignet med kontroll,LPS:

RedusertEDU-positiv rate,PCNA, ogBcl-2

Øktapoptose rate,TNF‑, IL-6

OppregulertcGAS og STING på mRNA-nivå

ØktBax og cGAS-STING pathway proteiner (cGAS, STING, TBK1, IRF3)
(Alle statistisk signifikante, P<0.05P<0.05P<0.05.)

Sammenlignet med LPS alene,ECH (9→12→24 μmol/L)doseavhengig:

Gjenopprettet spredning(høyere EdU-positiv rate og PCNA)

Redusert apoptose(lavere apoptoserate, lavere Bax, høyere Bcl-2)

Undertrykt betennelse(nedre TNF‑ og IL‑6)

Nedregulert cGAS–STING-signalering(lavere cGAS/STING mRNA; lavere cGAS, STING, TBK1, IRF3 proteiner)
(Doseavhengig, P<0.05P<0.05P<0.05.)

RocA motarbeidetECHs beskyttelse under LPS-skadeforhold (s<0.05P<0.05P<0.05), consistent with cGAS–STING pathway involvement.

Konklusjon

ECHøkt levedyktighet og proliferativ aktivitetav LPS-utfordrede alveolære epitelceller ogundertrykt apoptose og inflammatoriske responser. Beskyttelsesmekanismen er sannsynligvis relatert tilhemming/blokkering av overaktivert cGAS-STING-signalering.

 

Bakgrunn (hvorfor dette er viktig)

Hos pasienter eksponert for eller infisert av LPS (en viktig gramnegativ bakteriell komponent),akutt lungeskade (ALI)og dens alvorlige formARDSer nøkkeldrivere for sykelighet og dødelighet. Karakteristisk patologi innebærer diffus skade påalveolært epitelogkapillært endotel, som fører til barrierelekkasje og lungeødem.

Til tross for fremgang i støttende omsorg,effektive målrettede terapier forblir begrenset, så det er viktig å identifisere nye medikamentkandidater og mål.

Echinacoside (ECH)er et fenyletanoidglykosid med rapporterte aktiviteter inkludert antioksidanter, antiinflammatoriske, cytobeskyttende og antiapoptotiske effekter.
For utviklere av naturlige produkter:Cistanche (肉苁蓉)er en tradisjonell botanisk ofte fremhevet for å værerik på echinacoside, noe som gjør det til et praktisk kildemateriale når man utforsker ECH-orienterte formuleringer – samtidig som det krever nøye standardiserings- og translasjonsarbeid utover celleanalyser.

DecGAS–STING-veier en cytosolisk DNA-sensing akse som fremmer type I interferon og produksjon av inflammatoriske mediatorer. Bevis tyder på detoverdreven aktiveringav cGAS–STING bidrar til inflammatorisk og autoimmun patologi, og at undertrykking av denne overaktiveringen kan bidra til å dempe inflammatorisk lungeskade.

 

Materialer og metoder (FoU-vennlig oppsummering)

Cellelinje og kultur

A549-celler ble dyrket ilavt glukose DMEMmed10 % FBSog1 % antibiotika, med middels endringer hver 2. dag. Eksperimenter ble utført kl~80–90 % sammenløp.

Reagenser (høyt nivå)

ECH(leverandørinformasjon oppført i originalpapiret)

LPS

RocA(brukt her som encGAS–STING pathway aktivator)

Analysesett: MTT, EdU, apoptosesett (Annexin V-FITC/PI), ELISA-sett for TNF- og IL-6

Molekylære analyser: RNA-ekstraksjon, revers transkripsjon, qRT-PCR-reagenser; antistoffer for Western blot (PCNA, Bax, Bcl-2, cGAS, STING, TBK1, IRF3, GAPDH)

Dosevalg (levedyktighetsscreening)

ECH (0–24 μmol/L)visteingen signifikant cytotoksisiteti A549-celler og derfor9/12/24 μmol/Lble brukt.

RocAvar ikke-giftig innenfor0–12 nmol/Lmens høyere konsentrasjon reduserte levedyktigheten;12 nmol/Lble valgt.

LPS-skadeinduksjon og gruppering

LPS-skade ble indusert med30 mg/L LPS.

Behandlingsarmene var som beskrevet i sammendraget (Kontroll; LPS; LPS+ECH lav/middels/høy; LPS+ECH høy+RocA).

Resultatmålinger

Spredning:EdU-positive celler ved fluorescensmikroskopi; PCNA av Western blot.

Apoptose:Flowcytometri (Annexin V-FITC/PI); Bax- og Bcl-2-proteinnivåer.

Inflammatoriske mediatorer:TNF‑ og IL‑6 i kultursupernatant ved ELISA.

Baneuttrykk:cGAS og STING mRNA ved qRT-PCR ved bruk av GAPDH som intern kontroll; proteiner (cGAS, STING, TBK1, IRF3) ved Western blot.

Statistikk:ANOVA med SNK-q post-hoc-testing (GraphPad Prism 9.0), betydning satt til P<0.05P<0.05P<0.05.

 

Resultater (hva endret seg med LPS, ECH og RocA)

1) Cellelevedyktighet / toksisitetsvindu

ECH ble godt tolerert opp til det testede området som ble brukt for mekanistiske studier.

RocA krevde forsiktig dosering; en ikke-giftig arbeidskonsentrasjon ble valgt.

Figur 1. A549-celleproliferasjon i hver gruppe (EDU-farging, ×200)

 

2) Spredning ble undertrykt av LPS og gjenopprettet av ECH

LPS redusertEdU-inkorporeringogPCNAuttrykk, noe som indikerer redusert proliferativ aktivitet.

ECH økte EdU-positive rater og PCNApå en doseavhengig måte.

Å legge til RocA reduserte disse gevinstene, noe som antyder at banen bidrar til ECHs pro-overlevelse/spredningseffekt.

3) Apoptose økte med LPS og ble hemmet av ECH

LPS økte apoptosehastigheten, økteBax, og redusertBcl-2.

ECH reverserte disse endringene doseavhengig (lavere apoptoserate og Bax, høyere Bcl-2).

RocA flyttet fenotypen tilbake mot apoptose, og svekket ECH-beskyttelsen.

Figur 2. Western blot-analyse av PCNA-, Bax- og Bcl-2-ekspresjon i hver gruppe

 

4) Inflammatoriske cytokiner (TNF‑, IL‑6) ble redusert av ECH

LPS forhøyet TNF‑ og IL‑6 i supernatanter.

ECH reduserte begge cytokinene doseavhengig.

RocA økte dem i forhold til ECH høydose alene, i samsvar med reaktiveringsvei som forsterker betennelse.

5) cGAS- og STING-transkripsjon ble indusert av LPS og undertrykt av ECH

LPS øktecGAS og STING mRNA.

ECH senket uttrykket deres (doseavhengig).

RocA økte ekspresjonen sammenlignet med ECH høy dose.

Figur 3. Sammenligning av A549-celleapoptose i hver gruppe

 

6) cGAS-STING-veiproteiner ble nedregulert av ECH

LPS øktecGAS, STING, TBK1 og IRF3proteinuttrykk.

ECH reduserte disse proteinene doseavhengig.

RocA økte pathway proteinnivåer versus ECH høy dose alene.

 

Tabell 3. Sammenligning av cGAS/STING mRNA og cGAS–STING proteinuttrykk i A549-celler blant grupper (xˉ±s\\bar{x}\\pm sxˉ±s, n=6n=6n=6)

Gruppe	cGAS mRNA	STING mRNA	cGAS/GAPDH	STING/GAPDH	TBK1/GAPDH	IRF3/GAPDH
Kontroll	1.00 ± 0.12	1.00 ± 0.11	0.32 ± 0.07	0.36 ± 0.08	0.29 ± 0.05	0.25 ± 0.06
LPS	2.15 ± 0.16¹	2.28 ± 0.17¹	1.68 ± 0.13¹	1.85 ± 0.16¹	1.57 ± 0.13¹	1.62 ± 0.14¹
ECH-L	1.74 ± 0.13²	1.83 ± 0.14²	1.34 ± 0.12²	1.42 ± 0.13²	1.24 ± 0.11²	1.23 ± 0.12²
ECH-M	1.36 ± 0.11²,³	1.31 ± 0.12²,³	0.82 ± 0.09²,³	1.03 ± 0.11²,³	0.86 ± 0.09²,³	0.78 ± 0.09²,³
ECH-H	0.73 ± 0.09²,³,⁴	0.62 ± 0.08²,³,⁴	0.45 ± 0.08²,³,⁴	0.57 ± 0.09²,³,⁴	0.47 ± 0.08²,³,⁴	0.38 ± 0.07²,³,⁴
RocA	1.58 ± 0.12⁵	1.69 ± 0.15⁵	1.17 ± 0.11⁵	1.28 ± 0.14⁵	1.12 ± 0.10⁵	0.97 ± 0.10⁵

F / P-verdier:

cGAS mRNA: 103,612 /<0.001

STING mRNA: 124,857 /<0.001

cGAS/GAPDH: 160,066 /<0.001

STING/GAPDH: 124.141 /<0.001

TBK1/GAPDH: 150,139 /<0.001

IRF3/GAPDH: 158.576 /<0.001

 

Figur 4. cGAS-STING pathway proteinekspresjon i celler i hver gruppe

 

Diskusjon (tolkning for produkt- og mekanismelesere)

LPS brukes ofte til å modellere inflammatorisk lungeskade. Her svekket LPS direkte alveolær epitelcelleproliferasjonskapasitet og fremmet apoptose, ledsaget av forhøyede TNF- og IL-6-to cytokiner som er mye knyttet til inflammatorisk lungeskade.

ECH fungerte som encytobeskyttende og antiinflammatorisk middeli denne in vitro-settingen, i samsvar med tidligere rapporter om at ECH kan dempe oksidativt stress, betennelse og apoptose i lungeskadesammenheng.

cGAS–STING-aksen (og nedstrøms TBK1/IRF3) ser ut til å være en mekanistisk node:ECH-senket cGAS–STING-veimarkører, ogRocA sløvet ECHs fordeler, som støtter hypotesen om at ECH beskytter celler i det minste delvis vedblokkerer overdreven cGAS–STING-aktivering.

Hva dette antyder for naturlig botanisk utvikling (Cistanche-kontekst)

FordiCistanche (肉苁蓉)er kjent forhøyt echinacoside innhold, er det en logisk botanisk kandidat når man utforsker ECH-sentrerte formuleringer rettet mot inflammatorisk balanse og epitelbeskyttelsestemaer.

Å oversette dette til kosttilskudd krever imidlertid forsiktighet: dette arbeidet ercellelinjebasert, brukerLPS-skadeogrenset ECH, og fastslår ikke human effekt, oral biotilgjengelighet, metabolisme eller klinisk relevant dosering.

Begrensninger og neste trinn (som antydet av forfatterne)

Funnene trenger validering iin vivo ALI/ARDS-modellerfor å bekrefte effekt og mekanistisk kobling til cGAS-STING under fysiologiske forhold.

Ytterligere arbeid vil være nødvendig for å kartlegge oppstrøms triggere og bekrefte om effektene er direkte veihemming versus sekundært til redusert cellulær stress.

 

Referanser (oppbevares fullstendig, som oppgitt)

Li N, Liu B, Xiong R, et al. HDAC3-mangel beskytter mot akutt lungeskade ved å opprettholde epitelbarriereintegritet gjennom å bevare mitokondriell kvalitetskontroll.Redox Biol, 2023;63(1):102746-61.

Long ME, Mallampalli RK, Horowitz JC. Patogenese av lungebetennelse og akutt lungeskade.Clin Sci (Lond), 2022;136(10):747-69.

Mokrý AD. Akutt lungeskade - fra patofysiologi til behandling.Physiol Res, 2020;69(Suppl 3):S353-66.

Wang W, Jiang S, Zhao Y, et al. Echinacoside: et lovende aktivt naturprodukt og farmakologiske midler.Pharmacol Res, 2023;197(1):106951-66.

Pan Y, Liu Y. Echinacoside lindrer luftveisremodellering og betennelse i en ovalbuminindusert neonatal musemodell av astma ved å modulere SIRT1-NF-KB-banen.Allergol Immunopathol (Madr), 2023;51(4):71-7.

Cui YH, Li KF, Jin B, et al. Echinakosid hemmer bleomycin-indusert lungeepitelcelleskade og inflammatorisk respons.Kinesisk tidsskrift for patofysiologi, 2021;37(11):2024-30.

Xie W, Deng L, Lin M, et al. Sirtuin1 medierer de beskyttende effektene av echinacoside mot sepsis-indusert akutt lungeskade via regulering av NOX4-Nrf2-aksen.Antioksidanter (Basel), 2023;12(11):1925-45.

Alonso Paiva IM, Santos AR, Brito CB, et al. Rollen til cGAS/STING-veien i kontrollen avBrucella abortinfeksjon ervervet gjennom luftveiene.Front Immunol, 2023;14:1116811.

Zhao J, Zhen N, Zhou Q, et al. NET fremmer inflammatorisk skade ved å aktivere cGAS-STING-veien ved akutt lungeskade.Int J Mol Sci, 2023;24(6):5125-45.

Wu X, Jiang Y, Li R, et al. Fikolin B utskilt av alveolære makrofag-eksosomer forverrer bleomycin-indusert lungeskade via ferroptose gjennom cGAS-STING-signalveien.Celledød Dis, 2023;14(8):577-92.

Zhang SW, Cheng SL, Xing QF. Pachymsyre lindrer tykktarmsepitelcelleskade hos ulcerøs kolittrotter ved å hemme cGAS-STING-signalveien.Journal of Immunology(Kina), 2023;39(8):672-80.

Zhang JJ, Li YY, Qin J. lncRNA LUCAT1 retter seg mot miR-203a-3p for å påvirke apoptose og inflammatorisk respons i LPS-induserte alveolære type II epitelceller.Journal of Immunology(Kina), 2023;39(8):689-95.

Li J, Deng SH, Li J, et al. Obacunon lindrer ferroptose under lipopolysakkarid-indusert akutt lungeskade ved å oppregulere Nrf2-avhengige antioksidantresponser.Cell Mol Biol Lett, 2022;27(1):29-48.

Hong H, Lou S, Zheng F, et al. Hydnocarpin D demper lipopolysakkarid-indusert akutt lungeskade via MAPK/NF-KB og Keap1/Nrf2/HO-1-veien.Fytomedisin, 2022;101(1):154143-50.

Sasaki M, Kishimoto M, Itakura Y, et al. Luft-væske interfasekultur gir SARS-CoV-2-følsomhet til A549 alveolære epitelceller.Biochem Biophys Res Commun, 2021;577:146-51.

Wang Y, Fan Y, Huang Y, et al. TRIM28 regulerer SARS-CoV-2-celleinngang ved å målrette mot ACE2.Cellesignal, 2021;85:110064.

Yang X, Ma L. Etterbehandling med propofol hemmer inflammatorisk respons i LPS-induserte alveolære type II epitelceller.Exp Ther Med, 2022;23(4):249.

Duan XY, Sun Y, Zhao ZF, et al. Baicalin demper LPS-indusert alveolær type II epitelcelle A549-skade ved dempning av FSTL1-signalveien via økende miR-200b-3p-ekspresjon.Medfødt immun, 2021;27(4):294-312.

Lei X, Liu X, Yu J, et al. 3-metyladenin lindrer akutt lungeskade ved å hemme oksidativ skade og apoptose.Heliyon, 2024;10(13):e33996.

Li M, Song J, Tang X, et al. Kritiske roller til PAI-1 i lipopolysakkarid-indusert akutt lungeskade.Adv Med Sci, 2024;69(1):90-102.

Jiang T, Yuan D, Wang R, et al. Echinacoside, en lovende sortase A-hemmer, kombinert med vancomycin mot murine modeller av MRSA-indusert lungebetennelse.Med Microbiol Immunol, 2023;212(6):421-35.

Yang Y, Liu Y, Wang Y, et al. Regulering av SIRT1 og dens roller i betennelse.Front Immunol, 2022;13(1):831168-83.

Jiang Z, Jiang Y, Fan J, et al. Hemming av cGAS forbedrer akutt lungeskade utløst av sinkoksyd-nanopartikler.Toxicol Lett, 2023;373(1):62-75.

Domizio JD, Gulen MF, Saidoune F, et al. cGAS-STING-veien driver type I IFN-immunopatologi i COVID-19.Natur, 2022;603(7899):145-51.

Messaoud-nacer Y, Culerier E, Rose S, et al. STING-agonist diABZI induserer PANoptose og DNA-mediert akutt respiratorisk nødsyndrom (ARDS).Celledød Dis, 2022;13(3):269-85.

Wen J, Qin S, Li Y, et al. Flavonoider avledet fra lakris undertrykker LPS-indusert akutt lungeskade hos mus ved å hemme cGAS-STING-signalveien.Food Chem Toxicol, 2023;175(1):113732.

 

Om Cistanche (肉苁蓉) Extract Manufacturer (for produktutviklere)

For team som utforskerCistanche-basertutvikling av naturlige ingredienser - spesielt standardiserte ekstrakter plassert rundtechinacoside– Informasjon om produsentens bakgrunn og kapasitet finner du her:
https://www.xjcistanche.com/about-us