大黄酸在LPS活化巨噬细胞中发挥抗炎与促炎双向作用的机制研究

【摘要】由于甾体抗炎药和环氧酶抑制剂的使用可能引起严重的副作用,IκB激酶p(IKKβ)/核转录因子(NF-κB)这条炎症通路成为了最具前景的抗炎候选药物研究靶点。大黄酸是骨关节炎治疗药双醋瑞因的活性代谢产物(双醋瑞因在体内会完全代谢为大黄酸发挥作用),具有良好的抗炎特性且不会造成胃肠道损伤。然而,在对大黄酸的研究过程中,我们意外地发现大黄酸在LPS活化RAW264.7细胞中发挥既抗炎又促炎的双向作用：即大黄酸在抑制上清中一氧化氮(NO)和白细胞介素6(IL-6)生成的同时,还能促进肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和高迁移率族蛋白B1(HMGB1)的分泌。为了排除细胞特异性可能造成的结果误差,我们又采用了小鼠原代腹腔巨噬细胞重复实验,却得到了相同的结果。于是,我们进一步对其作用机制展开了研究。结果发现,在转录水平,大黄酸能通过抑制IKKβ(IC50≈11.79μM)进而抑制NF-κB的活化及其下游调控的细胞因子诱生型一氧化氮合酶(iNOS)、TNF-α,IL-6和IL-1p的mRNA,呈现出单向的抗炎作用,提示大黄酸促进TNF-α和IL-1β的分泌是在转录后环节发挥作用的。由于HMGB1是高度保守的核蛋白,其转录也不受NF-κB的调控,故我们并未对其mRNA进行研究。为了排除抑制剂可能造成的脱靶效应,我们把IKKβshRNA质粒转染至RAW264.7细胞中将胞内的IKKβ基因特异性“静默”掉,得到了稳定的IKKβ(-)细胞。结果显示,当IKKβ(-)细胞受到LPS刺激时,也表现出与大黄酸处理普通巨噬细胞之后类似的异常现象,表明IKKβ的抑制正是造成这种异常现象的主要原因。由于IL-1β和HMGB1的分泌均需要依赖Caspase-1的活化,我们进一步研究了大黄酸对Caspase-1活性的影响。结果发现,虽然大黄酸对Caspase-1没有直接的作用,但可通过抑制胞内原位的IKKβ间接地增强Caspase-1活性,进而促进IL-1p和HMGB1的分泌,且这种促进作用可被大黄酸减少胞内超氧阴离子(O2.-)的作用所放大。此外,我们还发现,大黄酸对巨噬细胞的吞噬功能也有增强作用,且与对TNF-α释放的作用一样,该增强作用也不依赖LPS的存在,提示大黄酸可能通过另一未知的转录后机制促进TNF-α的分泌并增强巨噬细胞的吞噬功能。本研究首次明确了大黄酸／双醋瑞因是一个IKKβ抑制剂,除了能帮助我们更为深入地了解这两个药物在炎症疾病中可能的作用机制之外,也为临床上更为合理地使用这两个药物提供了药理学依据。此外,本研究首次发现大黄酸作为一个天然的IKKβ小分子抑制剂在同一种细胞中展现出前所未知的既能抗炎又能促炎的双向作用,揭示了包括大黄酸和双醋瑞因在内的IKKP抑制剂在临床使用中的复杂性：在不同的组织器官和炎症进程中,由于微环境的不同,IKKβ本身具备的抗炎和促炎两种力量的主次程度不同,抑制IKKβ所产生的效果也可能完全不同。我们建议在投入使用IKKβ抑制剂之前,需要充分考察炎症所处的阶段以及炎症发生处的微环境,以保证所采取的治疗手段的科学性。
【作者】高源；
【导师】齐云；
【作者基本信息】北京协和医学院，生药学，2014，博士
【关键词】大黄酸；巨噬细胞；脂多糖(LPS)；核转录因子κB(NF-κB)；IκB激酶β(IKKβ)；Caspase-1；超氧阴离子(O2·-)；

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