苦参活性成分靶向调控NLRP3炎症小体通路的作用机制及意义

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中药苦参为豆科槐属植物苦参Sophora flavescens Ait.的干燥根,性寒、味苦,具有清热解毒、祛风燥湿、杀虫、利尿之功效,临床上常用于治疗热痢、便血、湿疹、黄疸尿闭、皮肤瘙痒等疾病。具有增强免疫、抗炎、抗病毒、抗肿瘤等多种药理活性。但近年来苦参及其相关制剂的不良反应报道屡见不鲜,也有其致肝损伤的相关报道。炎症小体是天然免疫系统的重要组成部分,在多种疾病的发生发展中都发挥了重要的作用,炎症小体的激活可以增强免疫,有效的抵御病原体的入侵,但异常激活也会造成免疫炎症损伤,促进各种肝脏疾病的发展。目的:本课题拟通过体外NLRP3炎症小体活化模型,结合体内LPS介导的免疫活化模型,探究苦参中靶向调控NLRP3炎症小体的活性成分及其作用机制,进一步评价其在肝脏中的作用,以期解释苦参及相关制剂肝损伤原因,确保安全合理用药。方法:(1)构建体外NLRP3炎症小体活化模型,经过LPS预处理的BMDMs细胞,给予苦参中主要成分处理后,再给予ATP刺激以诱导NLRP3炎症小体的激活,采用Western blot检测细胞上清和裂解液中NLRP3炎症小体相关蛋白表达的变化;用ELISA试剂盒检测细胞上清中IL-1β的含量变化;运用Caspase-Glo?1Inflammasome Assay检测系统检测细胞上清中caspase-1的活性。(2)构建多种激动剂诱导的炎症小体的激活,采用Western blot、Caspase-Glo?1 Inflammasome Assay以及ELISA试剂盒等方法明确异黄腐醇(IXN)对Salmonella诱导的NLRC4炎症小体激活以及Poly(d A:d T)诱导的AIM2炎症小体激活的影响。(3)通过先给予IXN后给予LPS处理以及先给予LPS后给予IXN处理对比,初步探究IXN对NF-κB信号通路的影响;在炎症小体激活的同时,用Western blot检测IXN对多种炎症小体激活过程中ASC寡聚化的影响;通过FLIPRT Tetra高通量实时荧光检测系统检测IXN对细胞内钙离子浓度的影响;用流式细胞术检测IXN对线粒体活性氧(ROS)产生的影响。(4)利用LPS诱导的小鼠免疫活化模型,评价IXN对肝功能指标ALT、AST,炎性因子IL-1β、TNF-α的产生以及肝脏组织病理学的影响。结果:(1)苦参中IXN、氧化槐果碱、槐角苷能显著增强caspase-1的活性,但只有IXN可显著促进上清中NLRP3炎症小体相关蛋白的表达以及IL-1β的分泌,提示IXN可以促进NLRP3炎症小体的活性,为苦参中可以调节免疫的活性成分。(2)IXN可以剂量依赖性地促进ATP诱导的NLRP3炎症小体的激活,在构建的NLRP3、NLRC4、AIM2炎症小体活化模型中,IXN只特异性地促进ATP、Nigericin诱导的NLRP3炎症小体的激活,对NLRC4炎症小体的激活(Salmonella诱导)以及AIM2炎症小体的激活(Poly(d A:d T)诱导)没有影响。(3)机制研究结果表明,IXN促进ATP诱导NLRP3炎症小体激活过程中ASC的寡聚化和线粒体ROS的产生,对NF-κB信号通路及钙离子内流没有影响。(4)体内数据显示,非肝毒性剂量的IXN在LPS诱导的小鼠免疫活化模型中,可导致肝脏指标ALT、AST的升高以及炎性因子TNF-α和IL-1β的大量释放,同时可导致肝脏病理学改变以及肝细胞凋亡。结论:本研究表明,IXN可以促进NLRP3炎症小体的激活,同时也可以导致特异质肝损伤,其机制可能是通过促进ATP、Nigericin诱导的ASC的寡聚化和线粒体ROS的产生,增强NLRP3炎症小体的激活,导致炎性因子大量释放,触发肝脏炎症,进而导致了特异质肝损伤。研究结果阐明了苦参中活性成分IXN靶向调控NLRP3炎症小体通路的作用机制,为苦参发挥药效的作用机制提供了新的见解,同时提示IXN可能是临床使用苦参及其相关制剂引起肝损伤的重要风险因素,为临床安全合理用药和相关药物不良反应的风险防控提供了参考。
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