具有抗炎免疫调节活性天然产物的筛选及机制研究

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炎症是机体对抗外源或内源有害物质或损伤所产生的复杂的生物反应,是机体重要的防御环节,但炎症本身也可能造成组织的损伤,因此常被认为是一把双刃剑。炎症参与多种疾病的发生发展密切相关,其复杂的致病因素可能导致疾病反应的延误和加重,危害机体健康。天然产物来源广泛,结构类型丰富,从中药天然产物中寻找抗炎免疫活性成分是当前抗炎免疫研究非常活跃的领域。巨噬细胞作为先天免疫反应的重要成员,在调节炎症过程中发挥着重要作用。脂多糖诱导的RAW267.4巨噬细胞模型是经典的体外炎症模型,基于此模型,我们评价了来自于唇形科、豆科、菊科等药用植物的30个粗提物进行NO抑制活性筛选,发现有19个粗提物具有较好的抑制活性;进一步对来自大戟科植物金刚纂(Euphorbia neriifolia L.)、甘遂(Euphorbia kansui);豆科植物苦参(Sophoraflavescens)、苦豆子(Sophora alopecuroides L.)、白刺花(Sophora davidii);唇形科植物野拔子(Elsholtzia rugulosa Hemsl.)、大黄药(Elsholtzia penduliflora)、东紫苏(Elsholtzia bodinieri Vant.)、石香薷(Mosla chinensis Maxim.)、半枝莲(Scutellaria barbata D.Don)、广藿香(Pogostemon cablin(Blanco)Benth.);败酱科植物蜘蛛香(Valeriana jatamansi Jones);菊科植物臭灵丹(Laggera pterodonta Benth.)等的305个单体化合物进行抑制NO生成活性筛选,结果显示其中91个单体化合物显著的抑制巨噬细胞产生NO,总结发现活性化合物结构类型多为环烯醚萜、巨大戟烷型二萜、假白榄烷型二萜、新克罗烷型二萜、甾体和黄酮。我们对其中部分化合物展开进一步的抗炎机制研究。从金刚纂中分离得到的两个巨大戟烷型二萜类化合物12(Euphorneroid E,Euph E)和13(Eurifoloid A,Euri A)显著的抑制NO生成,其IC50分别为6.37和5.78μM。且在LPS活化的巨噬细胞中,Euph E和Euri A能够显著抑制诱导型一氧化氮合酶(i NOS)的表达,以剂量依赖性的方式抑制IL-1β和IL-6的分泌。细胞信号通路研究表明,它们可抑制IκBα的降解和NF-κB/p65亚基的转位入核。此外,在这些化合物的影响下,巨噬细胞中TNFα、PGE2和COX-2的水平显著增加,这可能与蛋白激酶Cδ(PKCδ)的磷酸化水平升高以及丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路的激活密切相关。这些结果表明,Euph E和Euri A可能通过PKCδ/MAPKs和NF-κB信号通路,对炎症基因起到多重调控作用,调节巨噬细胞免疫功能,具有免疫激活和抗炎免疫抑制的双重作用。另外,从蜘蛛香中分离得到的两个环烯醚萜化合物264(Valeriandoid F,Vale F)和269(Jatamanvaltrate K,Jata K)抗炎活性显著,IC50分别为0.88和0.62μM,能够明显抑制LPS诱导的炎症介质NO、IL-1β、IL-6、TNF-α的分泌以及i NOS、COX-2、NLRP3的蛋白表达。进一步的实验结果显示,化合物Vale F和Jata K通过抑制IκBα磷酸化从而有效的抑制NF-κB信号通路的激活,同时还显著抑制了m TOR、STAT3磷酸化水平,进一步减轻了炎症介质的分泌及其后续产生的反馈作用以达到抗炎作用。化合物109(Rotundic acid-28-O-β-D-glucopyranosyl ester)为分离自石香薷的木脂素,收集模型组、空白组和化合物109处理组总RNA样本,进行转录组测序比对基因库发现了差异表达基因并对其结果进行分析。GO分析结果显示上述差异表达基因主要涉及细胞对生物刺激的反应、免疫效应过程和先天性免疫应答等生物学过程。KEGG分析显示109的抗炎作用可能参与了Toll样受体信号通路、NF-κB信号通路、趋化因子等信号通路的调控作用。进一步的,我们采用ELISA及Western Blot实验验证结果,结果显示109处理抑制了LPS诱导的细胞因子IL-1β、IL-6的分泌和i NOS、COX-2蛋白的表达,下调了STAT3的磷酸化水平,但是对TNF-α的产生和MAPKs信号通路的调控无明显影响,结果和RNA-seq结果中基因上调和下调表达趋势基本一致。
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