新型齐墩果酸衍生物调控巨噬细胞极化及在肥胖相关代谢性炎症中的效应

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肥胖已经成为全球性的健康问题,其危害不仅仅是影响形体美观,更会增加许多慢性疾病的患病风险,包括2型糖尿病,心脑血管疾病以及多种形式的癌症。脂肪组织具有高度复杂的免疫微环境,在肥胖状态下,脂肪细胞的过度肥大超出了其囤积脂质的上限,过剩的脂质对脂肪细胞造成压力,引发脂肪细胞基因表达模式的改变,释放出多种炎性相关的趋化因子和细胞因子。脂肪细胞的这种分泌谱的改变重塑了脂肪组织免疫微环境,招募多种免疫细胞,尤其是经典活化巨噬细胞的大量浸润,因而打破了脂肪组织的免疫平衡,造成脂肪细胞的凋亡或坏死,进而推进整个脂肪组织的炎症的恶化。脂肪组织的炎症呈现低度持续性的特点,迁延不愈,并且能够引发外周代谢器官的代谢紊乱。因此,对脂肪免疫微环境的重塑,尤其是对巨噬细胞功能及表型的调控能够在一定程度上改善肥胖相关代谢性炎症。  合成型齐墩果酸衍生物是一类具有抗炎,抗氧化以及抗癌等多种生物活性的五环三萜类化合物,其对代谢性疾病也具有显著的治疗作用。甲基巴多索隆(CDDO-Me,商品名BEACON)作为这一类化合物中的一员被用于治疗糖尿病肾病,因其突出的临床前试验效果被批准进入三期临床实验,但由于在人体上的毒副作用及安全性问题被迫终止。因此寻找全新的具有优良活性以及更小毒副作用的齐墩果酸衍生物显得尤为重要。据此,我们与中国药科大学孙宏斌教授合作,对其进行结构改良的两种新型的齐墩果酸衍生物进行了抗炎活性筛选,找到了一种抗炎活性与CDDO-Me相当的化合物SO1989,并探究了其对巨噬细胞的作用和对肥胖相关代谢炎症的影响。主要研究内容和结果如下:  一、新型齐墩果酸衍生物的抗炎活性的筛选及评价  1.体外巨噬细胞经典活化模型中抗炎活性筛选:以LPS和IFN-γ刺激的RAW264.7细胞为筛选模型,通过定量PCR分析巨噬细胞促炎细胞因子基因的表达的变化以及流式分析巨噬细胞自由基含量的变化,从两种新型齐墩果酸衍生物中筛选出一种体外抗炎活性与CDDO-Me相当的化合物SO1989。  2.小鼠急性炎症模型中抗炎活性的评估:基于体外的活性筛选结果,以小鼠急性炎症模型为研究对象,以CDDO-Me为对照药物,通过分析小鼠血清中炎性指标物以及腹腔巨噬细胞炎性表型改变评估SO1989的在体抗炎活性强弱。结果显示,SO1989与CDDO-Me具有相当的抗急性炎症的活性。  二、SO1989对肥胖相关代谢性炎症的影响  1.SO1989对全身性代谢紊乱及炎症的影响:以经高脂饲喂20周的肥胖小鼠为模型,以CDDO-Me为对照药物,运用葡萄糖耐受实验技术结合血清学检测,分析SO1989对肥胖状态下全身性代谢紊乱及炎症状态的作用。葡萄糖耐受实验以及血清中代谢指标物的分析结果显示,SO1989具有和CDDO-Me相当的改善胰岛素敏感性及代谢紊乱状态的作用。血清学分析炎症指标物的结果表明,其同样具有改善全身性炎症状态的作用,且效果与CDDO-Me相似。  2.SO1989对主要代谢器官脂质代谢和炎性浸润的影响:通过对HE染色的组织切片进行病理学分析,我们发现SO1989能够显著改善肝脏和骨骼肌的脂质浸润,能够显著降低脂肪组织中炎性细胞的浸润。另外,运用定量PCR对脂肪组织促炎细胞因子以及肝脏氧化代谢相关基因表达进行检测,我们得到的结果是SO1989能够抑制脂肪组织促炎细胞因子的基因表达,提升肝脏氧化代谢相关基因的表达。  3.SO1989与CDDO-Me的副作用对比:CDDO-Me在三期临床试验中表现出明显的毒副作用,包括降低体重和脂肪含量以及抑制食欲等。为了探究SO1989是否也具有相似的毒副作用,我们通过每日对肥胖小鼠摄食及体重的监控,统计出了SO1989对体重以及食欲的影响,结果表明SO1989在该动物模型中没有表现出与CDDO-Me相似的副作用。  三、SO1989对巨噬细胞极化的调控  1.SO1989对肥胖状态下巨噬细胞极化的调控:以肥胖小鼠为模型,通过流式细胞术分析腹腔巨噬细胞(PMs)和脂肪组织巨噬细胞(ATMs)的极化表型改变,发现SO1989能够抑制经典活化表型且升高替代活化表型,而CDDO-Me却只能够抑制经典活化袁型。  2.体外模型中研究SO1989对巨噬细胞极化的调控方式:体外分别建立脂肪细胞和巨噬细胞共培养模型,以及与IL-4诱导的巨噬细胞体外活化模型,以两种模型作为研究对象,通过流式分析巨噬细胞表型改变以及定量PCR分析炎性相关细胞因子进一步验证SO1989对巨噬细胞的调控方式。结果显示,SO1989不同于CDDO-Me,除了能够抑制经典活化表型之外还能够升高替代活化表型。  以往的研究报道停留于对该类化合物抗炎以及免疫抑制特性研究,对其免疫调控作用却鲜有报道。本论文的创新点在于发现了齐墩果酸衍生物对巨噬细胞极化新的调控方式,即在不仅能够抑制经典活化表型更能够提升替代活化表型。在这个基础之上,我们能够进一步探究SO1989调控巨噬细胞活化的相关机制及其在巨噬细胞中的靶点,并以此为依据对SO1989进行一定的改造使之具有更强的活性。
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