香菇多糖治疗哮喘的核心分子机制解析与关键靶点确认

哮喘作为一种全球高发的慢性气道炎症疾病，影响着数百万人群，其核心病理特征表现为气道高反应性、持续性炎症及气流受限，且与2型免疫反应异常密切相关。当前临床常用的皮质类固醇、β2受体激动剂等药物虽能缓解多数患者症状，但对重症或激素抵抗型哮喘疗效有限，且长期使用易引发副作用，因此开发安全有效的新型治疗策略成为亟待解决的问题。香菇多糖（Lentinan）作为从香菇（Lentinula edodes）中提取的β-葡聚糖多糖，已被证实具有显著的免疫调节与抗炎活性，可调控巨噬细胞、T细胞等免疫细胞功能，并抑制NF-κB等炎症通路，但其在哮喘治疗中的具体分子机制与关键靶点却长期未被阐明。2025年5月发表于《Food Bioscience》（中科院1区，IF 6.1）的一项研究“Unveiling key molecular mechanisms and therapeutic targets of lentinan for asthma: A novel computational-experimental approach”，通过整合网络药理学、机器学习、孟德尔随机化（MR）、分子对接与体外实验，构建了“计算预测-因果验证-实验证实”的完整研究链，首次系统揭示了香菇多糖抗哮喘的核心机制，为其临床应用提供了坚实的科学依据。

为突破传统单一实验的局限性，研究团队设计了一套层层递进的整合技术路线，从分子层面到细胞层面逐步聚焦关键靶点与机制（图1示意）。

图1 研究技术路线图

（1）潜在靶点的收集与筛选：通过PubChem、SwissTarget Prediction等数据库获取香菇多糖的123个潜在靶点，同时整合GeneCards、DisGeNET、GEO（GSE74986 数据集）等6个数据库及差异表达分析（DEGs）、加权基因共表达网络分析（WGCNA），筛选出3057个哮喘相关靶点——其中GSE74986数据集的分析尤为关键，通过对比74例哮喘患者与12 例健康对照的支气管肺泡灌洗液（BAL）细胞基因表达，识别出390个 DEGs，并结合WGCNA筛选出与哮喘性状高度相关的97个核心基因，最终通过靶点交集分析获得56个香菇多糖治疗哮喘的潜在靶点。

（2）关键靶点的确定：通过构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，初步确定7个枢纽基因，为进一步提高靶点准确性，再经LASSO回归、RF和SVM-RFE算法筛选，得到4个核心特征靶点（CDH1、STAT3、TP53、VEGFA）。之后，通过孟德尔随机化（MR）分析将STAT3和TP53确定为哮喘治疗的关键靶点。

（3）分子对接与动力学模拟：分子对接与分子动力学（MD）模拟结果显示，香菇多糖与STAT3和TP53具有很强的结合亲和力，进一步证实了它们之间的功能相关性。

（4）体外实验验证：利用LPS诱导RAW264.7巨噬细胞模型，模拟哮喘气道炎症，实验结果表明，香菇多糖能显著下调STAT3和TP53的磷酸化水平，抑制巨噬细胞活化，减少肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）的分泌。此外，香菇多糖还调节了PI3K/Akt信号通路，进一步证实了其抗炎作用。

靶点调控：香菇多糖特异性抑制炎症状态下STAT3与TP53的活化

RT-qPCR与Western blot结果显示，LPS刺激显著上调RAW264.7细胞中STAT3与TP53的mRNA表达及磷酸化水平（p-STAT3、p-TP53），而香菇多糖（100~400 μg/mL）可呈剂量依赖性下调二者的mRNA表达，并显著抑制磷酸化（图2）——值得注意的是，在无LPS刺激的正常细胞中，香菇多糖对STAT3、TP53的表达无显著影响，表明其调控作用具有“炎症依赖性”，可精准靶向病理状态下的异常活化靶点。这一结果与MR分析高度契合：STAT3作为哮喘风险因子，其活化会促进Th2/Th17细胞分化、增强嗜酸性粒细胞炎症，而香菇多糖对p-STAT3的抑制可直接阻断这一病理过程；TP53虽为哮喘保护因子（维持上皮屏障完整性、清除炎症细胞），但在强炎症刺激下会通过激活NF-κB通路维持慢性炎症，香菇多糖对其磷酸化的抑制恰好针对这一“保护性靶点的病理异常活化”，体现了其调控的精准性。

图2 香菇多糖对关键治疗靶标（STAT3与TP53）表达的影响‌

（A）通过RT-qPCR检测不同处理组中STAT3与TP53的mRNA表达水平。（B、C）Western Blot验证STAT3、p-STAT3及p53、p-p53的蛋白表达水平，WB结果证实香菇多糖对PI3K-Akt信号通路的调控作用。（D）各组WB条带可视化。（E）蛋白表达水平的定量分析。

炎症抑制：香菇多糖减少巨噬细胞M1极化与促炎因子分泌

巨噬细胞向促炎M1表型极化是哮喘气道炎症的核心环节，流式细胞术结果显示（图3），LPS刺激使RAW264.7细胞中M1标志物CD80⁺细胞比例高达87.6%，而香菇多糖处理后，CD80⁺细胞比例呈剂量依赖性下降，400 μg/mL组降至15.7%；同时，ELISA检测证实，香菇多糖显著抑制LPS诱导的TNF-α、IL-6、IL-1β分泌（三者均为M1型巨噬细胞的关键促炎因子，且在哮喘气道炎症中起核心作用）。细胞形态观察进一步佐证：LPS刺激使细胞伸长并形成伪足（典型M1形态），而香菇多糖可逆转这一形态变化，使细胞恢复至接近静息状态（M0）的圆形外观（图7B）。这些结果直接证实，香菇多糖可通过调控靶点抑制巨噬细胞活化，从而减轻气道炎症。

图3 ‌香菇多糖的细胞毒性及其对LPS诱导RAW264.7细胞的抗炎作用‌

 （A）不同浓度香菇多糖（0、6.25、12.5、25、50、100、200、400 μg/mL）和LPS（1 μg/mL）处理的RAW264.7细胞通过CCK8检测的细胞毒性。（B）显微镜下观察LPS和香菇多糖处理后的细胞形态。（C）FITC-CD80标记的M1型活化细胞的流式细胞仪分析。（D）处理后M1型活化细胞的百分比。（E）TNF-α、（F）IL-6、（G）IL-1β炎症因子水平检测结果。

通路关联：PI3K/Akt通路是连接靶点与炎症抑制的关键枢纽

KEGG富集分析显示，香菇多糖的56个治疗靶点显著富集于PI3K/Akt、Th17细胞分化等通路，其中PI3K/Akt通路涉及12个靶点，为关联度最高的通路。Western blot验证显示，LPS刺激显著上调RAW264.7细胞中PI3K与Akt的磷酸化水平（p-PI3K、p-Akt），而香菇多糖可呈剂量依赖性抑制二者磷酸化（图2D、E）。PI3K/Akt通路可通过下游效应分子（如MDM2）调控STAT3活化与TP53稳定性，因此研究提出“香菇多糖通过抑制PI3K/Akt通路，进而下调STAT3与TP53的磷酸化，最终抑制巨噬细胞活化与炎症因子分泌”的核心机制模型，这一模型将通路、靶点与细胞功能紧密关联，形成了完整的机制链条。

总结

该研究通过整合生物信息学、分子生物学及免疫学等多学科技术，首次系统解析了香菇多糖治疗哮喘的分子机制，确认信号转导与转录激活因子3(STAT3)与肿瘤蛋白p53(TP53）为关键调控靶点。研究阐明，香菇多糖通过抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信号通路、下调STAT3与TP53的磷酸化水平，进而减少巨噬细胞向促炎表型（M1型）的极化，并抑制白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等促炎因子的分泌。这一发现不仅填补了香菇多糖抗哮喘机制的研究空白，也为天然产物治疗慢性炎症疾病提供了新的思路与技术范式，为开发新型哮喘治疗药物提供了理论依据与潜在候选方案。

 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106819