伝統的な抗マラリア薬に含まれるアルテミシニンとヒドロキシクロロキンの組み合わせは、PI3K/ACT/GSK3βを介した上皮間葉転換の抑制を介して肺線維症を抑制する

Artemisinin-hydroxychloroquine combination from traditional antimalarial medicine attenuates pulmonary fibrosis via PI3K/AKT/GSK3β-mediated inhibition of epithelial-mesenchymal transition.

抄録

民族薬理学的関連性:

アルテミシニンとヒドロキシクロロキンは、それぞれArtemisia annua L. (Qinghao) とCinchona calisaya Wedd.に由来し、マラリアや炎症性疾患の治療に何世紀にもわたって広く用いられてきた。抗マラリア活性に加えて、これらの化合物は抗炎症作用、抗線維化作用、免疫調節作用などの多機能性を示す。予備的研究では、アルテミシニン-ヒドロキシクロロキン（AH）併用療法が特発性肺線維症（IPF）を抑制する可能性が示唆されたが、その基礎となるメカニズムはまだ十分に解明されていない。

ETHNOPHARMACOLOGICAL RELEVANCE: Artemisinin and hydroxychloroquine, derived respectively from Artemisia annua L. (Qinghao) and Cinchona calisaya Wedd., have been widely used for centuries to treat malaria and inflammatory disorders. In addition to their antimalarial activity, these compounds exhibit multifunctionality, including anti-inflammatory, antifibrotic, and immunomodulatory effects. Although preliminary studies suggested that the artemisinin-hydroxychloroquine (AH) combination may attenuate idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), its underlying mechanisms remain poorly understood.

研究の目的:

本研究は、in vivoおよびin vitroの実験を通して、AHの抗線維化効果とその基礎となる分子機序を系統的に検討することを目的とした。

AIM OF THE STUDY: This study aimed to systematically investigate the antifibrotic efficacy of AH and its underlying molecular mechanisms through in vivo and in vitro experiments.

材料と方法:

Sprague-Dawleyラットに気管内ブレオマイシン（BLM）投与によりIPFを誘導した。モデル化後7日目から、動物にAHまたはニンテダニブを経口投与した。肺の構造と線維化の重症度は、小動物用エネルギースペクトルCT画像、肺機能検査、ヘマトキシリン・エオジン（HE）染色およびマッソン三色染色、肺組織ヒドロキシプロリン（HYP）定量により評価した。AHの機序はウェスタンブロット、免疫組織化学、トランスクリプトーム解析により検討した。AHの効果を検証するために、TGF-β1誘導を介してin vitroの上皮間葉転換（EMT）モデルをA549細胞で確立した。

MATERIALS AND METHODS: IPF was induced in Sprague-Dawley rats via intratracheal bleomycin (BLM) instillation. Beginning on day 7 post-modeling, animals received oral AH or nintedanib. Lung structure and fibrosis severity were assessed by small animal energy spectrum CT imaging, pulmonary function tests, hematoxylin-eosin (HE) and Masson's trichrome staining, and lung tissue hydroxyproline (HYP) quantification. The mechanism of AH was examined by Western blot, immunohistochemistry, and transcriptomic analysis. An in vitro epithelial-mesenchymal transition (EMT) model was established in A549 cells via TGF-β1 induction to validate AH's effects.

結果:

AH投与はBLM誘発肺線維症の多次元的改善をもたらし、病理学的組織損傷と呼吸機能障害を効果的に緩和し、肺炎症とコラーゲン沈着を軽減・軽減した。メカニズム的には、我々の統合トランスクリプトーム解析と実験的検証により、AHの未定義の抗肺線維症効果はPI3K/ACT/GSK3βシグナル伝達経路を調節して上皮間葉転換を阻害し、それによって特発性肺線維症の進行を遅らせることが明らかになった。

RESULTS: AH treatment produced multidimensional improvements in BLM-induced pulmonary fibrosis, effectively alleviating pathological tissue damage and respiratory dysfunction, reducing and mitigating pulmonary inflammation and collagen deposition. Mechanistically, our integrated transcriptomic analysis and experimental validation revealed that AH undefined anti-pulmonary fibrosis effects modulate the PI3K/AKT/GSK3β signaling pathway to inhibit epithelial-mesenchymal transition, thereby slowing the progression of idiopathic pulmonary fibrosis.

結論:

我々の研究は、従来の抗マラリア薬AHの併用が、EMTを阻害するためにPI3K/ACT/GSK3βシグナル軸を特異的に調節することによってIPFを緩和するという最初の証拠を提供する。これらの知見は、新たな薬剤再利用の機会を明らかにし、IPFの有望な治療候補としてのAHの可能性を強調するものである。

CONCLUSION: Our study provides the first evidence that the traditional antimalarial combination AH alleviates IPF by specifically modulating the PI3K/AKT/GSK3β signaling axis to inhibit EMT. These findings reveal a novel drug repurposing opportunity and underscore the potential of AH as a promising therapeutic candidate for IPF.