プテロスチルベンは、生体内での酸化ストレス、炎症、アポトーシスを抑制することで、LPS誘発早期肺線維症を予防する

Pterostilbene prevents LPS-induced early pulmonary fibrosis by suppressing oxidative stress, inflammation and apoptosis in vivo.

• Huahong Yang
• Cong Hua
• Xiaolin Yang
• Xiaoye Fan
• Hongyu Song
• Liping Peng
• Xinxin Ci

抄録

急性肺障害後の早期肺線維化は予後不良と高死亡率をもたらす。ブルーベリーに含まれる生理活性成分であるプテロスチルベン（Pts）は、抗炎症作用、抗酸化作用、抗線維化作用を有する。しかし、リポ多糖類（LPS）誘発性肺線維化に対するPtsの効果は未だ不明である。我々の研究では、Pts群は、LPSで処理されたマウスのスコアおよびレベルよりも、肺損傷および線維化のスコアおよびレベルが低く、ヒドロキシプロリンおよびタンパク質（コラーゲンIおよびトランスフォーミング成長因子-β）のレベルが低いことを示した。MMP-1はコラーゲンIの分解酵素であり、LPSはMMP-1を阻害してコラーゲンの分解を阻害していた。さらに、PtsはLPSによるインターロイキン-10の阻害と腫瘍壊死因子-α、インターロイキン-6およびインターロイキン-1βの放出を顕著に逆転させた。細胞内経路としては、LPS活性化核内因子κB(NF-κB)とNOD様受容体NLRP3のシグナル伝達が改善された。また、LPSによって誘導された低レベルのA20はPtsによって活性化された。また、LPSによって誘導されたカスパーゼ-3、ポリADPリボースポリメラーゼ(PARP)、Bcl2関連Xタンパク質(Bax)の高発現やB細胞リンパ腫/リュークミア-2(Bcl2)の低発現も、Ptsの投与によって逆転された。さらに、酸化ストレスは線維化の病態にも関与していることが明らかになった。本研究では、LPSの投与により、ミエロペルオキシダーゼ（MPO）やマロンジアルデヒド（MDA）の産生、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）やグルタチオン（GSH）の枯渇が誘発され、これらの作用はPtsの投与により顕著に逆転することを明らかにしました。さらに、Pts は、Kelch-like epichlorohydrin-associated protein-1 (Keap-1) と NF-E2 related factor-2 (Nrf2) の解離と下流遺伝子（ヘムオキシゲナーゼ-1、NAD(P)H:キニーネオキシドレダクターゼ、グルタミン酸-システインリガーゼ触媒サブユニット、グルタミン酸-システインリガーゼ修飾因子）の活性化を誘導することがわかった。結論として、初期の肺線維症には酸化ストレス、アポトーシス、炎症が関与しており、PtsはKeap-1/Nrf2を活性化し、カスパーゼ依存性のA20/NF-κBおよびNLRP3シグナル伝達経路を阻害することで保護効果を発揮することが示唆された。

Early pulmonary fibrosis after acute lung injury leads to poor prognosis and high mortality. Pterostilbene (Pts), a bioactive component in blueberries, possesses anti-inflammatory, antioxidative and antifibrotic properties. However, the effects of Pts on lipopolysaccharide (LPS)-induced pulmonary fibrosis are still unknown. In our study, the Pts group showed lower lung injury and fibrosis scores, and lower levels of hydroxyproline and protein (collagen I and transforming growth factor-β) than the scores and levels in mice treated with LPS. MMP-1 was the degrading enzyme of collagen I and LPS caused the inhibition of MMP-1, disturbing the degradation of collagen. Additionally, Pts remarkably reversed the LPS-induced inhibition of interleukin-10 and the release of tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interleukin-1β. In terms of cellular pathways, Pts treatment ameliorated LPS-activated nuclear factor kappa B (NF-κB) and NOD-like receptor NLRP3 signaling. Besides, LPS-induced low levels of A20 could be activated by Pts. In addition, Pts treatment reversed the high levels of Caspase-3, poly ADP-ribose polymerase (PARP) and Bcl2-associated X protein (Bax) expression and the low levels of B cell lymphoma/lewkmia-2 (Bcl2) that had been induced by LPS. Moreover, oxidative stress is also involved in the pathogenesis of fibrosis. Our findings indicate that LPS injection triggered the production of myeloperoxidase (MPO) and malondialdehyde (MDA) and the depletion of superoxide dismutase (SOD) and glutathione (GSH), and that these effects were notably reversed by treatment with Pts. In addition, Pts induced the dissociation of Kelch-like epichlorohydrin-associated protein-1 (Keap-1) and NF-E2 related factor-2 (Nrf2) and the activation of downstream genes (heme oxygenase-1, NAD(P)H:quinine oxidoreductase, glutamate-cysteine ligase catalytic subunit and glutamate-cysteine ligase modifier). In conclusion, oxidative stress, apoptosis and inflammation are involved in early pulmonary fibrosis and Pts exerts a protective effect by activating Keap-1/Nrf2, inhibiting caspase-dependent A20/NF-κB and NLRP3 signaling pathways.