炎症是机体抵御威胁的一种防御形式,然而慢性炎症已与多种疾病密切相关,包括心血管疾病、代谢性疾病、神经退行性疾病、自身免疫性疾病以及癌症。转化生长因子-β激活的激酶1(TAK1)是MAPK激酶激酶(MAPKKK)家族成员,已被报道为炎症反应中的关键信号枢纽。
TAK1可被TLR配体、TNF-α和IL-1β激活,进而激活下游的NF-κB和MAPK信号通路。近年来,代谢与免疫功能的关联受到广泛关注,代谢产物能够通过表观遗传调控以及与信号蛋白的共价或非共价结合来控制炎症细胞反应,但细胞代谢与TAK1通路之间的串扰仍不清楚,代谢物如何调控TAK1激活并作为药物靶点仍有待探索。
目前主要的抗炎药物包括糖皮质激素和非甾体抗炎药,但由于其不良反应,具有良好抗炎活性的天然产物备受关注。青蒿素是从中药青蒿中发现的传统药物,已用于治疗疟疾数百年,近年来青蒿素及其衍生物的抗炎作用逐渐被揭示。其中,水溶性青蒿素衍生物β-氨基青蒿醚马来酸盐(SM934)已被报道为一种良好的免疫调节剂,能够干扰先天免疫应答和适应性免疫应答。
近期,一项研究深入探讨了SM934调控炎症反应的分子机制,为青蒿素类药物的临床应用提供了新的理论基础。
研究人员首先系统评估了SM934对巨噬细胞炎症反应的影响,发现该化合物能够以剂量依赖的方式显著抑制脂多糖联合三磷酸腺苷刺激后骨髓来源巨噬细胞中白介素-1β的产生,在100微摩尔每升浓度下抑制效果最为显著,同时对白介素-6的产生也有一定程度的降低,但不影响白介素-10和肿瘤坏死因子-α的分泌水平。
进一步的蛋白质免疫印迹分析揭示,SM934并不干扰炎症小体的正常激活过程,即不影响凋亡相关斑点样蛋白、NLRP3、pro-caspase-1和caspase-1亚基p20的表达水平,而是通过降低pro-IL-1β的蛋白合成来发挥作用,这与该化合物显著下调Il1b基因转录水平的结果完全一致(图1D)。上述现象在小鼠腹腔巨噬细胞和人单核细胞来源巨噬细胞中均得到验证,表明SM934对IL-1β反应的抑制作用具有物种保守性和细胞类型普遍性。
鉴于IL-1β在肥胖相关代谢性炎症中的核心驱动作用,研究团队进一步利用高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型评估了SM934的体内药效。实验设计上,小鼠先接受正常饲料或高脂饲料喂养8周,随后再给予SM934或磷酸盐缓冲液处理4周,结果显示SM934显著降低了高脂饮食小鼠的体重增长,改善了葡萄糖耐量和胰岛素敏感性,降低了空腹血糖和空腹胰岛素水平,而对正常饮食小鼠的代谢指标无明显影响。组织病理学分析表明,SM934处理显著缩小了白色脂肪组织中脂肪细胞的体积,抑制了脂肪细胞肥大(图1R)。
流式细胞术分析进一步揭示,SM934显著降低了脂肪组织中促炎型M1巨噬细胞的比例,同时增加了抗炎型M2巨噬细胞的比例,使得M1/M2比值明显下降,提示脂肪组织代谢性炎症得到有效缓解(图1Q)。
此外,SM934还显著改善了高脂饮食诱导的肝脏脂肪变性和损伤,血清丙氨酸氨基转移酶水平明显降低。这些体内外实验结果共同证实,SM934能够选择性抑制巨噬细胞IL-1β反应并有效减轻代谢性炎症性疾病的病理进展。