【中药药理】隐丹参酮特异性抑制NLRP3炎症小体治疗相关炎性疾病

如沐风科研

今天推荐一篇发表在Pharmacological Research上的文章（DOI: 10.1016/j.phrs.2020.105384.），文章的通讯作者是来自成都中医药大学、中国人民解放军总医院第五医疗中心、中国军事中药研究所的王建、肖小河和柏兆方教授。

NLRP3是一种重要的模式识别受体，能够通过接头蛋白ASC与pro-caspase-1形成NLRP3炎症小体，NLPR3炎症小体活化之后可以介导caspase-1活化，进而促进IL-1β以及IL-18的成熟和分泌过程，从而引起一系列炎症反，参与2型糖尿病、动脉粥样硬化和炎症性肠病等多种炎症疾病的发生发展。因此抑制NLRP3活化是防治炎症相关疾病发生发展的有效途径。但目前临床上尚无NLRP3特异性抑制剂，天然产物在抑制免疫反应的研究中能发挥了重要作用，因此，从天然产物中寻找安全有效的NLRP3炎症小体抑制剂可行性极高。

隐丹参酮(Cryptotanshinone， CTS)是广泛应用的中药丹参的主要活性成分，被证实具有抗炎、抗肿瘤和抗氧化等多种生物活性。已有研究发现CTS可以通过抑制NF-κB信号通路的活化从而缓解LPS诱导的炎症反应，减少前炎因子TNF-α和IL-6等的表达。那么CTS与NLRP3炎症小体之间是否有联系？CTS是否通过抑制NLRP3炎症小体活化来行使抗炎功能？如果是，那么其抑制NLRP3炎症小体活化的机制是什么？这些问题值得进行深入探讨。

作者首先在BMDMs中和氟波酯预处理THP-1细胞中，分别采用LPS+ATP、LPS+nigericin建立NLRP3炎症小体活化模型，考察了CTS对NLRP3炎症小体活化的影响。结果显示，CTS（10, 20, 40 μM）能够呈剂量依赖性抑制caspase-1的活化、IL-1β的分泌和LDH的释放（图1）。

图1. CTS抑制NLRP3炎性小体激活

（图源：Pharmacological Research；原文Fig. 1）

NLRP3炎症小体的活化剂多种多样，随后我们探究了CTS对其它活化剂诱导的NLPR3炎症小体活化的影响。结果显示，CTS同样能够抑制poly (I: C)和SiO2诱导的NLRP3炎症小体活化（图2）。除了NLRP3炎症小体外，还存在其它炎症小体，接下来作者又对CTS是否特异性影响NLRP3炎症小体活化进行了探究。结果显示，CTS对AIM2和NLRC4炎症小体没有影响（图2）。提示，CTS能够选择性抑制NLRP3炎症小体的活化，那么它影响NLRP3炎症小体活化的机制是什么？接下来作者对其进行了深入探究。

图2. CTS选择性抑制NLRP3炎性小体激活

（图源：Pharmacological Research；原文Fig. 2）

NLRP3炎症小体活化过程分为两步，第一步：TLR4受体识别LPS等第一信号，通过激活NF-κB信号通路，上调NLRP3、pro-IL-1β和pro-IL-18的蛋白表达；第二步：受体蛋白NLRP3识别病原相关分子模式（PAMPs）、损伤相关分子模型（DAMPs）或及细胞内应激分子等第二信号，通过结合衔接蛋白ASC，激活caspase-1，促进IL-1β和IL-18的成熟和分泌。此前有文献报道CTS能够抑制NF-κB信号通路的活化从而减少炎性细胞因子的分泌，于是我们首先考察了CTS对LPS预处理信号通路的影响。结果显示，在LPS之前或者之后加CTS，对于预处理信号活化导致的TNF-α产生以及pro-IL-1β和NLPR3的表达没有影响（图3）。提示，在此浓度范围内CTS并非通过作用于第一信号抑制NLRP3炎症小体的活化。

NLRP3炎症小体活化的一个重要标志就是ASC聚合，ASC聚合之后可以促进caspase-1活化，于是作者随后探究CTS是否能够影响NLRP3炎症小体活化过程中ASC聚合。结果显示，CTS（10, 20, 40 μM）呈浓度依赖性的减少caspase-1活化以及ASC聚合（图3）。提示，CTS可能通过作用于ASC聚合的上游信号通路从而抑制NLRP3炎症小体的活化。

线粒体损伤以及线粒体ROS在NLRP3炎症小体活化过程中扮演重要角色，于是接下来作者考察了CTS是否通过影响线粒体损伤以及线粒体ROS产生，从而影响NLRP3炎症小体活化。结果显示，CTS确实能够明显下调线粒体ROS水平（图3）。NLRP3炎症小体活化的上游信号中除了线粒体损伤以及线粒体ROS产生外，离子流动如Ca²⁺信号同样被证实在NLRP3炎症小体活化过程中扮演着重要角色。于是我们探究了CTS对Ca²⁺信号的影响。结果显示，CTS（10, 20, 40 μM）呈浓度依赖性抑制Ca²⁺信号（图3）。提示，CTS通过调节线粒体ROS产生和Ca²⁺信号从而抑制NLRP3炎症小体活化。

图3. CTS抑制ASC寡聚化、线粒体ROS产生和Ca²⁺信号

（图源：Pharmacological Research；原文Fig. 3）

NLRP3炎症小体与很多疾病相关，那么在NLRP3相关的疾病模型上，CTS是否也能起到保护效果呢？LPS诱导的感染性休克是一种常见的NLRP3相关的急性模型，感染性休克发生的过程中，会导致血清以及腹腔中炎症因子IL-1β的分泌，腹腔中中性粒细胞和巨噬细胞浸润增加。作者发现，当在注射LPS之前给予CTS，能够明显减少血清以及腹腔灌洗液中IL-1β的产生，腹腔灌洗液中中性粒细胞和巨噬细胞的比例也明显减少（图4）。

图4. CTS改善LPS诱导的小鼠感染性休克

（图源：Pharmacological Research；原文Fig. 4）

蛋氨酸/胆碱缺乏饲料（MCD）诱导的非酒精性脂肪肝同样是一种常见的NLRP3相关模型。非酒精性脂肪肝形成后，会导致肝脏病理损伤明显加重、血清中AST和ALT水平明显升高、肝组织中α-SMA、I型胶原水平和caspase-1表达上调。作者发现，CTS（20 mg/kg）同样能够明显改善上述症状（图5）。