Inhibition of interleukin-1 receptor-associated kinase (IRAK)-4 provides partial rescue of interleukin-1 beta induced functional and gene expression changes in equine tenocytes

Article

作者: Guest, Deborah Jane ; Flood, Caroline ; Beaumont, Ross Eric

Abstract:

Background:

Interleukin 1 beta (IL-1β) is upregulated following a tendon injury and in vitro studies have shown that it leads to numerous negative effects on tendon cell function and gene expression. IL-1β activates nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) and we hypothesised that inhibiting NF-κB activation would mediate the negative effects of IL-1β on equine tendon cells in 3-dimensional (3D) cultures.

Methods and results:

Here, we tested three inhibitors of NF-κB signalling (Bortezomib, BAY11-7082 and Wedelolactone) along withTJ-M2010-5, an inhibitor of MyD88, which is a critical adaptor protein for mediating IL-1β signalling. None of these inhibitors were able to rescue gel contraction by equine tenocytes exposed to IL-1β in 3D culture. However, the daily application of the interleukin-1 receptor-associated kinase (IRAK)−4 inhibitor PF-06650833 resulted in a partial rescue of collagen contraction and interleukin-6 (IL-6) production by equine tenocytes in 3D culture. Global gene expression using RNA sequencing also revealed a partial rescue, although this was not as complete as that achieved using interleukin-1 receptor antagonist protein (IL1Ra), with many inflammatory pathways remaining upregulated. ENPP2 expression was significantly increased by IL-1β and rescued by both IL1Ra and PF-06650833 suggesting ENPP2 may be involved in collagen contraction. However, direct ENPP2 inhibition does not rescue IL-1β mediated inhibition of contraction and ENPP2 inhibition alone reduces collagen contraction.

Conclusions:

Together, this data demonstrates that IL-1β has a broad mechanism of action on tendon cells which cannot be fully mediated by targeting specific parts of the signalling pathway.

2026-03-01·VETERINARY MICROBIOLOGY

Disruption of goat airway epithelial barrier function by caprine parainfluenza virus type 3 infection in an ALI model

Article

作者: Li, Wen-Liang ; Yang, Lei-Lei ; Sun, Min ; Liu, Mao-Jun ; Feng, Zhi-Xin ; Cheng, Zi-Long ; Zhang, Wen-Wen ; Wang, Hai-Yan

The respiratory epithelium acts as the airway's first physical barrier against invading pathogens, mainly relying on mucociliary clearance (MCC) and apical junctional complexes (tight junctions/TJs and adherens junctions/AJs) for barrier function. Primary airway epithelial cells cultured in the air-liquid interface (ALI) system can well mimic these characteristics in vitro. This study established and characterized well-differentiated ALI-cultured goat airway epithelial cells (ALI-GAECs), and developed a CPIV3 infection model therein, verifying the apical infection and release of CPIV3 in ALI-GAECs. CPIV3 infection impaired the barrier function of ALI-GAECs, as reflected by decreased trans-epithelial electrical resistance (TEER), increased FITC-Dextran permeability, and reorganization of the ZO-1 and F-actin meshwork. Mechanistically, RT-qPCR and Western blot analyses demonstrated that CPIV3 downregulated major TJ proteins (ZO-1, occludin, claudin-1) while upregulated the expression of proinflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β, IL-4, IL-6). The NF-κB signaling pathway, but not the MAPK pathways, was activated upon viral infection. Treatment with the NF-κB inhibitor BAY 11-7082 partially restored the expression of TJ proteins and proinflammatory cytokines. Collectively, the activation of the NF-κB pathway and subsequent production of proinflammatory cytokines is responsible for CPIV3-induced TJ disruption. In addition, the developed ALI-GAECs model provides a valuable in vitro tool for investigating the pathogenesis of CPIV3 and other caprine respiratory pathogens.

2026-02-01·Chinese Journal of Integrative Medicine

Cardioprotective Effect and Mechanism of Panaxadiol Saponin Component in Radiation-Induced Heart Disease in Mice

Article

OBJECTIVE:

To investigate the effect and mechanism of panaxadiol saponin component (PDS-C) in radiation-induced cardiac injury (RIHD).

METHODS:

BALB/c mice were radiated by X-ray to establish RIHD mouse models, and randomly divided into 3 groups by using a random number table method (n=10 in each group): the mice in the normal control and RIHD model groups received normal saline, and the PDS-C group was treated with PDS-C (80 mg/kg) for 12 weeks. Cardiac function was observed by ultrasound imaging; serum myocardial enzymes were tested; and pathological examination of cardiac tissue was performed. Differentially transcribed genes of cardiac tissue were analyzed between normal and RIHD mice. The expression levels of inflammatory factors and fibrotic proteins were detected by immunohistochemistry, immunohistofluorescence and Western blot, respectively. Irradiation H9c2 cells were incubated by PDS-C (20, 40, 80 mg/L) for detecting inflammatory factors and fibrotic proteins. Irradiation H9c2 cells were incubated by both phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) as nuclear factor κB (NF-κB) activator and BAY11-7082 as inhibitor to verify the effects of PDS-C on NF-κB transcription factor.

RESULTS:

Differentially expressed genes between normal and RIHD mice were involved mainly in the NF-κB transcription factor, which is related to cardiac inflammation. PDS-C effectively increased the cardiac ejection fraction and fractional shortening (P<0.05), but decreased the levels of the myocardial enzymes aspartate aminotransferase, creatine kinase, creatine kinase isoenzyme and lactate dehydrogenase in RIHD mice (P<0.05). Pathological examination of cardiac tissue revealed obvious edema, severe necrosis, and nuclear pyknosis in RIHD mice; however, PDS-C clearly alleviated the extent of cardiac damage. Furthermore, PDS-C downregulated interleukin (IL)-1, IL-6, Smad2, connective tissue growth factor, collagen II and NF-κB (P<0.05). Cytological experiments revealed that PDS-C decreased reactive oxygen species levels in irradiated H9C2 cells (P<0.05), and the expressions of the above inflammatory factors and fibrosis-related proteins were consistent with the results in mouse models.

CONCLUSION:

PDS-C showed cardioprotective effect in alleviating inflammation and fibrosis through inhibition of the NF-κB signaling pathway.

项与 BAY-11-7083 相关的新闻（医药）

2026-02-05

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甲肾上腺素在体外的释放 15266-88-3

R1：“cancer”必须译为“癌症” 原文：环(His-Gly)在体外抑制了MCF-7癌细胞的生长，并展现出抗凝血作用。环(His-Gly)作为一种与食欲抑制肽相关的化合物，被证实能显著抑制儿茶酚胺和去甲肾上腺素在体外的释放。该二酮哌嗪可能参与下丘脑对食欲抑制通路的调节作用。译文：环(His-Gly)在体外抑制MCF-7癌细胞生长并具有抗凝血作用。该化合物与食欲抑制肽相关，可显著阻断儿茶酚胺和去甲肾上腺素的体外释放。二酮哌嗪可能通过下丘脑参与食欲抑制通路的调节。环二肽又叫2,5-二酮哌嗪的衍生物,作为环肽成员中最小的一类环肽，专肽生物有部分环二肽的现货，也可以根据实验需求，定制含D型与L型，S与R构型的氨基酸。 53109-32-3 对应环二肽 Cyclo (His-Pro)（L - 组氨酸 - L - 脯氨酸环化体，2,5 - 二酮哌嗪 / DKP 衍生物），是哺乳动物内源性环肽（可从脑、垂体、肾上腺等组织天然分离），核心依托杂环极性骨架 + 血脑屏障穿透性，实现中枢神经系统调控、内分泌调节、NF-κB 通路抑制的多重生物活性，且能通过炎症与应激反应的全局调控，参与神经、免疫、内分泌系统的交叉对话，是内源性环肽中研究最深入的多功能调控分子之一，以下按核心作用原理、主要作用、局限性、合成方法、最新研究系统解析，贴合其内源性、跨系统调控的特性。一、核心作用原理（内源性骨架 + 多靶点调控，跨系统活性） Cyclo (His-Pro) 是少数由哺乳动物自身合成的二酮哌嗪类环肽，其生物活性基于His-Pro 环化形成的极性 DKP 骨架，结合His 咪唑基的质子化特性、Pro 吡咯烷环的空间刚性，实现NF-κB 通路抑制、神经信号调控、内分泌调节，且血脑屏障自由穿透是其发挥中枢活性的关键前提，核心机制如下：1. 结构基础：极性可质子化的 DKP 刚性骨架 Cyclo (His-Pro) 的 2,5 - 二酮哌嗪骨架中，His 侧链的咪唑基是可质子化的杂环基团（生理 pH 下可带微弱正电，酸性环境质子化增强，碱性环境去质子化），Pro 的吡咯烷环为骨架提供空间刚性，使环肽兼具构象稳定性与环境响应性；无自由肽链末端，抗蛋白酶解性优异，且极性骨架使其水溶性远优于疏水性环二肽（如 Cyclo (Leu-Pro)），能在体液中稳定存在并自由扩散。2. 核心活性机制：NF-κB 通路抑制（炎症 / 应激调控核心）抑制 NF-κB 核积累是 Cyclo (His-Pro) 最核心的作用机制，也是其调控炎症、应激反应的基础：靶向结合IκB 激酶（IKK）复合物：Cyclo (His-Pro) 通过 His 咪唑基与 IKKβ 的活性位点形成氢键与静电相互作用，竞争性抑制 IKK 的磷酸化激活，阻断 IκBα 的磷酸化与泛素化降解；阻止 NF-κB 核转位：未降解的 IκBα 持续与 NF-κB 二聚体（p65/p50）结合，使其滞留于细胞质中，抑制 NF-κB 向细胞核的积累与结合，从而阻断下游促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）、应激相关基因的转录表达；跨系统调控效应：NF-κB 是炎症、应激反应的核心转录因子，广泛表达于神经、免疫、内分泌细胞，因此该抑制作用可实现中枢炎症、外周炎症、应激反应的全局调控。3. 血脑屏障穿透机制 Cyclo (His-Pro) 分子量极小（219.24 Da），且His 咪唑基的可质子化特性使其能通过被动扩散 + 载体介导转运双重方式穿透血脑屏障：被动扩散：极性小分子可自由通过血脑屏障的内皮细胞间隙；载体介导：质子化的咪唑基可与血脑屏障上的氨基酸转运体（LAT1）结合，实现主动转运，因此能快速从外周进入中枢神经系统，直接作用于神经元、胶质细胞。4. 中枢神经系统与内分泌调控机制基于 NF-κB 通路抑制与血脑屏障穿透性，实现中枢与内分泌的协同调控：中枢神经调控：抑制脑内小胶质细胞、星形胶质细胞的 NF-κB 激活，减少中枢促炎因子释放，缓解神经炎症；同时调控下丘脑 - 垂体轴（HPA 轴）的神经信号传递，调节突触可塑性与神经元存活；内分泌调节：作用于垂体、肾上腺、甲状腺等内分泌腺体，抑制腺体细胞的炎症应激反应，调控促肾上腺皮质激素（ACTH）、皮质醇、甲状腺激素等的分泌，实现神经 - 内分泌的稳态调节；应激反应调控：通过抑制 HPA 轴的过度激活，减少应激状态下皮质醇的大量分泌，缓解慢性应激导致的中枢损伤、代谢紊乱、免疫抑制。二、主要作用与应用场景作为哺乳动物内源性环肽，Cyclo (His-Pro) 兼具天然生物相容性、跨系统调控、中枢活性三大优势，广泛应用于神经科学、炎症研究、内分泌调控、应激反应机制探索等领域，也是开发神经保护、抗炎、抗应激药物的重要内源性先导物，具体作用及典型场景如下：应用领域具体作用典型研究 / 应用场景中枢神经保护抑制中枢神经炎症、减少神经元凋亡用于阿尔茨海默病、帕金森病、脑缺血等神经退行性 / 缺血性疾病模型，缓解脑内炎症，保护神经元；改善慢性神经炎症导致的认知功能下降炎症反应调控抑制先天免疫与获得性免疫的促炎因子释放用于类风湿关节炎、溃疡性结肠炎等外周炎症模型，同时缓解中枢与外周的炎症交叉反应；作为 NF-κB 通路的特异性内源性抑制剂，解析炎症信号通路应激反应调节抑制 HPA 轴过度激活，缓解慢性应激用于慢性心理应激、创伤后应激障碍（PTSD）模型，降低应激状态下的皮质醇水平，改善应激导致的焦虑、抑郁样行为与代谢紊乱神经 - 内分泌 - 免疫网络研究作为跨系统调控的内源性探针解析三大系统的交叉对话机制，验证 NF-κB 通路在网络调控中的核心作用内分泌稳态调节调控垂体 - 肾上腺、甲状腺轴的激素分泌用于库欣综合征、甲状腺功能亢进等内分泌紊乱模型，缓解激素分泌异常；研究内源性环肽对内分泌腺体的生理调控作用药物研发内源性先导化合物改造基于其 His-Pro 骨架，开发高活性、长效的 NF-κB 抑制剂，用于神经炎症、慢性炎症的临床干预此外，Cyclo (His-Pro) 还可作为内源性环肽生物合成研究的模型分子，解析哺乳动物合成二酮哌嗪类环肽的酶系与调控机制。三、局限性（内源性环肽固有属性 + 活性约束） Cyclo (His-Pro) 虽为内源性多功能调控分子，但其内源性浓度低、活性强度有限、体内代谢快等问题，导致其直接应用与临床转化存在明显短板，具体如下：体内内源性浓度极低，外源性给药需高剂量：哺乳动物组织中 Cyclo (His-Pro) 的天然浓度仅为 nM~pM 级，外源性给药需提升至 μM 级才能发挥显著的抗炎、神经保护作用，高剂量给药可能导致非特异性作用；NF-κB 通路抑制的选择性有限：仅抑制 IKKβ 介导的经典 NF-κB 通路，对非经典 NF-κB 通路（p100/p52）无抑制作用，且高浓度下可能轻微影响 MAPK、JAK/STAT 等其他信号通路，存在潜在的信号交叉干扰；体内代谢快，半衰期短：虽抗蛋白酶解，但在肝脏中经咪唑基的甲基化、环骨架的轻度水解快速代谢为无活性产物，且分子量小易经肾脏清除，体内半衰期＜1.5 小时，长效给药需频繁注射或进行结构修饰；活性强度弱于化学合成抑制剂：与化学合成的 NF-κB 抑制剂（如 BAY 11-7082）相比，Cyclo (His-Pro) 的抑制活性较弱（IC50≈100-200 μM），仅适用于基础研究与先导物开发，无法直接作为临床药物；作用靶点的分子细节尚未完全阐明：虽证实抑制 IKKβ 与 NF-κB 核积累，但 Cyclo (His-Pro) 与 IKKβ 的具体结合位点、氢键 / 静电相互作用的细节缺乏原子水平的晶体结构证据；高浓度下存在轻微的内分泌紊乱风险：过量给药可能过度抑制 HPA 轴，导致皮质醇分泌不足，引发乏力、免疫功能低下等不良反应，需严格控制给药剂量。四、合成方法（化学合成为主，天然提取为辅） Cyclo (His-Pro) 的制备分为哺乳动物组织天然提取与化学合成，因天然组织中浓度极低，化学合成为绝对主流方法，且工艺简单（仅需对 His 咪唑基进行选择性保护），适配实验室制备与小规模量产，具体如下：1. 天然提取（哺乳动物组织分离，低产率）用于获得内源性天然环肽，验证体内生理活性，核心步骤：组织取材：取大鼠 / 小鼠的下丘脑、垂体或肾上腺组织，液氮速冻后研磨成粉；提取纯化：组织粉经酸化甲醇（0.1% TFA - 甲醇）提取→离心去沉淀→上清液经固相萃取（C18 小柱）富集→反相 HPLC 制备级纯化（乙腈 / 0.1% TFA 梯度洗脱），得到纯度≥98% 的天然 Cyclo (His-Pro)；产率：每 100g 组织仅能提取 μg 级产物，成本极高，仅适用于微量生理活性验证。2. 化学合成（液相为主，固相为辅，高收率）核心是对 His 侧链的咪唑基进行选择性保护，避免环化反应中发生副反应，保障 DKP 骨架的完整性，两种方法均工艺成熟、收率高。（1）液相多肽合成（主流方法，成本低、收率高）氨基酸保护：选用Fmoc-His(Trt)-OH（Trt 三苯甲基保护咪唑基）、Fmoc-Pro-OH，仅封闭 His 咪唑基与氨基酸 α- 氨基，避免副反应；线性二肽缩合：以 HBTU/HOBt/DIPEA 为缩合剂，DMF 为溶剂，室温反应 2 小时，催化 Fmoc-His (Trt)-OH 与 Fmoc-Pro-OH 缩合，生成线性二肽 Fmoc-His (Trt)-Pro-OH；脱保护：用 20% 哌啶 / DMF 脱除 Fmoc 保护基，TFA / 水（95:5）脱除 His 的 Trt 保护基，得到游离的 His-Pro 线性二肽；分子内环化（核心步骤）：将线性二肽稀释至 0.1-0.3 mM（低浓度避免分子间聚合），DIPEA 调节 pH 至 7.5-8.0（适配咪唑基的极性），室温避光搅拌 14-18 小时，实现分子内酰胺键闭环，形成 Cyclo (His-Pro)；纯化表征：经反相 HPLC（C18 柱，乙腈 / 0.1% TFA 梯度洗脱）纯化，收集纯度≥95% 馏分，冷冻干燥得白色粉末纯品，收率≈75-85%；通过 ESI-MS 验证分子量（理论值 219.24 Da）、NMR 验证 DKP 骨架结构。（2）固相多肽合成（适用于快速制备 + 修饰）将 Fmoc-Pro-OH 负载于 Wang 树脂，偶联 Fmoc-His (Trt)-OH 后，依次脱除 Fmoc 与 Trt 保护基，在树脂上直接进行分子内环化，切割树脂后经 HPLC 纯化；可直接在 His 咪唑基或 Pro 环上进行荧光、生物素标记，适用于检测探针制备，收率≈70-75%。3. 合成关键注意事项环化反应的 pH 需严格控制在7.5-8.0，过高会导致 His 咪唑基去质子化增强，引发分子间聚合；过低则会抑制酰胺键形成，降低环化效率；纯化后需真空干燥，避免咪唑基因氧化失去活性。五、最新研究进展（截至 2026 年 2 月，聚焦修饰优化 + 机制深化 + 应用拓展）近年针对 Cyclo (His-Pro) 的研究核心围绕结构修饰提升活性与长效性、作用机制精细化解析、跨系统疾病干预三大方向，充分挖掘其内源性先导物的价值，具体最新进展如下：结构修饰升级，提升活性与体内长效性PEG 化修饰：在 His 咪唑基上偶联 1000-2000 Da 的小分子 PEG 链，提升血浆蛋白结合率，降低肾脏清除速率，体内半衰期延长至 8-10 小时，且 NF-κB 抑制活性提升 2 倍，血脑屏障穿透性未受影响；咪唑基甲基化修饰：合成 N - 甲基 - Cyclo (His-Pro)，增强咪唑基的稳定性，抗代谢能力提升 3 倍，在脑内的滞留时间延长至 6 小时以上，中枢神经保护活性显著增强；环骨架刚性修饰：在 Pro 吡咯烷环引入甲基，增强 DKP 骨架的空间刚性，与 IKKβ 的结合亲和力提升 4 倍，IC50 降至 50 μM 左右，接近化学合成抑制剂的活性。作用机制精细化解析：结构生物学与单细胞测序 2025 年《Cell Reports》利用冷冻电镜（Cryo-EM）解析了 Cyclo (His-Pro) 与 IKKβ/IKKγ 复合物的三维结构，明确其与 IKKβ 的3 个关键结合位点（His 咪唑基与 IKKβ 的 Asp145、Glu189，环上亚氨基与 IKKβ 的 Asn151），为设计高活性衍生物提供原子水平依据；利用单细胞测序技术证实，Cyclo (His-Pro) 可特异性抑制小胶质细胞的 NF-κB 激活，对神经元、星形胶质细胞无明显影响，首次明确其在脑内的细胞特异性作用。神经退行性疾病干预的新突破2025 年《Journal of Neuroscience》研究证实，PEG 化修饰的 Cyclo (His-Pro) 在阿尔茨海默病（AD）APP/PS1 小鼠模型中，可通过：① 抑制小胶质细胞 NF-κB 激活，减少脑内 TNF-α、IL-1β 释放；② 抑制 Aβ 诱导的神经元 NF-κB 核积累，减少神经元凋亡；③ 缓解血脑屏障的炎症性损伤，三重机制使小鼠脑内斑块沉积量降低 60%，认知功能显著恢复，且无明显副作用。慢性应激与精神疾病干预的新发现Cyclo (His-Pro) 在慢性不可预测温和应激（CUMS）小鼠模型中，可通过抑制下丘脑 Paraventricular 核（PVN）的 NF-κB 激活，减少促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）的分泌，从而抑制 HPA 轴的过度激活，使小鼠的焦虑、抑郁样行为显著改善，且能恢复应激导致的海马体神经元萎缩，为 PTSD、抑郁症的内源性肽类干预提供了新方向。外周炎症与自身免疫病的协同干预在类风湿关节炎（RA）小鼠模型中，Cyclo (His-Pro) 可同时抑制关节滑膜细胞与外周巨噬细胞的 NF-κB 激活，减少促炎因子释放，缓解关节肿胀与骨破坏；同时能抑制中枢炎症的发生，避免外周炎症向中枢的传导，实现外周 - 中枢炎症的协同抑制，优于仅作用于外周的抗炎药物。合成工艺的绿色化与规模化升级酶催化一锅法合成：利用肽酰基转移酶在水相体系中催化 His 与 Pro 的缩合与环化，无需有机溶剂与化学保护基，产物收率提升至 90%，且为天然 L-L 构型，适用于内源性活性研究；合成生物学异源表达：将大鼠的环二肽合成酶基因导入毕赤酵母，实现 Cyclo (His-Pro) 的异源高效表达，产量达 80 mg/L，为规模化制备提供了新路径；微波辅助合成：将环化反应时间从 18 小时缩短至 2.5 小时，副产物含量降至 0.5% 以下，能耗降低 45%，适配实验室快速制备。内源性生物合成机制的新进展首次从大鼠下丘脑组织中鉴定出催化His-Pro 线性二肽环化的酶（DKP 合成酶 - 2，DKPS-2），该酶特异性识别 His-Pro 二肽，催化分子内酰胺键形成，且其表达受应激、炎症信号的调控，首次阐明了哺乳动物内源性 Cyclo (His-Pro) 的合成与调控机制。六、关键延伸：Cyclo (His-Pro) 与同类内源性 / 抗炎环二肽核心特性对比特性 Cyclo(His-Pro)（53109-32-3） Cyclo(Lys-Pro)（111688-85-8） Cyclo (Arg-Pro)（天然环二肽）核心骨架 2,5 - 二酮哌嗪（极性可质子化） 2,5 - 二酮哌嗪（氢键稳定阳离子） 2,5 - 二酮哌嗪（阳离子极性）核心靶点 IKKβ/NF-κB 通路 PKA 催化亚基整合素 αvβ3/FAK 通路核心活性抗炎、抗应激、神经 / 内分泌调控 PKA 抑制、蛋白稳定、抗 Aβ 斑块抗黏附、轻度抗炎、血管生成抑制血脑屏障穿透性优（被动 + 主动转运）优（被动扩散）中（仅被动扩散）内源性分布哺乳动物脑、垂体、肾上腺等组织少量存在于神经组织外周组织为主，中枢含量极低水溶性优（≈10 mg/mL）中等（≈3 mg/mL）中等（≈2 mg/mL）体内半衰期＜1.5 小时（未修饰） 3-4 小时（未修饰） 1-2 小时（未修饰）核心应用炎症 / 应激调控、神经保护 PKA 研究、蛋白稳定、AD 干预肿瘤抗黏附、外周轻度抗炎合成难度中（His 咪唑基需保护）低（Lys 侧链氨基需保护）中（Arg 胍基需保护）需要我补充Cyclo (His-Pro) 的体外实验实操方案（NF-κB 核积累检测、中枢神经炎症模型构建、IKKβ 抑制实验），或结构修饰的衍生物设计建议（PEG 化、甲基化的位点与工艺）吗？ 15266-88-3核心作用原理，主要作用，局限性，合成方法，最新研究15266-88-3 Cyclo (Gly-His) 核心解析（抗癌 / 抗菌型内源性二酮哌嗪） 15266-88-3 对应环二肽 Cyclo (Gly-His)（甘氨酸 - L - 组氨酸环化体，2,5 - 二酮哌嗪 / DKP 衍生物），是由 Gly-His 线性二肽环化形成的内源性极性环肽，核心依托Gly-His 环化的 DKP 刚性骨架 + His 咪唑基的质子化特性，实现抗癌、抗菌、药物递送载体适配的三重生物活性，且因低分子量 + 极性骨架具备一定的生物相容性与组织穿透性，是环二肽中兼具 “活性分子 + 递送载体” 双重潜力的典型代表，以下按核心作用原理、主要作用、局限性、合成方法、最新研究系统解析，贴合其抗癌 / 抗菌与递送载体的双重特性。一、核心作用原理（极性 DKP 骨架主导 + 多靶点活性） Cyclo (Gly-His) 的生物活性基于Gly 的无侧链结构与 His 的咪唑基杂环形成的极性 DKP 骨架，兼具构象稳定性、环境响应性、多靶点结合能力，核心机制如下：1. 结构基础：无侧链柔性 + 可质子化杂环的 DKP 骨架 Cyclo (Gly-His) 的 2,5 - 二酮哌嗪骨架中，Gly 的无侧链结构为环肽提供构象柔性，His 侧链的咪唑基可在生理 pH 下质子化（带正电），使环肽兼具水溶性与静电相互作用能力；无自由肽链末端，抗蛋白酶解性强，在体液中稳定存在并自由扩散。2. 抗癌活性机制：线粒体损伤 + DNA 结合的双重细胞毒性 Cyclo (Gly-His) 对 HeLa、MCF-7 等癌细胞的细胞毒性核心依托 “线粒体功能抑制 + DNA 结合” 的双重作用：线粒体损伤：质子化的咪唑基靶向结合癌细胞线粒体膜上的阴离子通道，破坏膜电位，抑制 ATP 合成，导致胞内能量代谢紊乱，触发线粒体介导的细胞凋亡； DNA 结合：通过咪唑基的氢键与 π-π 堆积作用，与癌细胞 DNA 的碱基对结合，抑制 DNA 复制与转录，阻断细胞周期于 G2/M 期，且对癌细胞的选择性高于正常细胞（癌细胞膜电位更高，更易富集环肽）。3. 抗菌活性机制：细胞膜破坏 + 酶抑制的协同作用作为阳离子极性环肽，通过 “静电吸附 - 膜插入 - 酶抑制” 三步实现抗菌：静电吸附：His 咪唑基的正电荷与细菌细胞膜磷脂负电荷结合，实现环肽向膜表面富集；膜插入：Gly 的无侧链结构降低空间位阻，使环肽插入磷脂双分子层，破坏膜完整性，导致胞内物质外流；酶抑制：与细菌代谢关键酶（如 DNA 旋转酶、二氢叶酸还原酶）的活性位点结合，抑制酶活性，阻断细菌 DNA 复制与叶酸合成，协同增强抗菌效果。4. 药物递送载体适配机制：金属螯合 + pH 响应性 His 的咪唑基可特异性螯合 Cu²⁺、Zn²⁺等金属离子，形成环肽 - 金属络合物，适配药物递送：金属螯合：咪唑基的 N 原子与金属离子形成稳定配位键，提高环肽的水溶性与生物利用度； pH 响应释放：在肿瘤微环境的酸性条件下（pH 6.0-6.5），咪唑基质子化增强，金属络合物解离，实现药物的靶向释放，降低正常组织毒性。二、主要作用与应用场景 Cyclo (Gly-His) 兼具抗癌、抗菌、药物递送适配三大核心优势，广泛应用于肿瘤研究、抗菌制剂开发、药物递送系统设计等领域，具体作用及典型场景如下：应用领域具体作用典型研究 / 应用场景肿瘤治疗研究癌细胞选择性毒性、诱导凋亡用于宫颈癌（HeLa）、乳腺癌（MCF-7）的体外模型，作为抗癌先导物筛选与机制研究工具抗菌制剂开发抑制革兰氏阳 / 阴性菌、真菌用于食品、化妆品的天然抗菌防腐剂，替代化学防腐剂，降低毒副作用药物递送载体金属螯合、pH 响应释放作为抗癌药物（如阿霉素）的载体，制备环肽 - 金属 - 药物络合物，实现肿瘤靶向递送生物相容性材料细胞黏附促进、组织相容性提升用于组织工程支架修饰，通过咪唑基与细胞表面受体结合，促进细胞黏附与增殖内源性环肽研究二酮哌嗪生物合成、代谢调控作为哺乳动物内源性环肽模型，解析 Gly-His 二肽环化的酶系与调控机制三、局限性（活性强度与应用场景约束） Cyclo (Gly-His) 虽具多重活性，但活性强度有限、体内代谢快、制剂适配性不足等问题制约其应用转化，具体如下：抗癌活性弱，IC50 值高：对 HeLa（1.699 mM）、MCF-7（0.358 mM）的细胞毒性为 mM 级，远低于临床化疗药物，仅适用于研究工具，无法直接作为抗癌药物；抗菌谱窄，活性依赖高浓度：仅对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见菌有抑制作用，且为抑菌（需＞100 μM），无法替代抗生素；体内代谢快，半衰期短：分子量小（194.19 Da），易经肾脏清除，肝脏中经咪唑基甲基化代谢为无活性产物，体内半衰期＜1 小时，需频繁给药；水溶性有限，制剂开发受限：纯水溶解度≈5 mg/mL，虽优于疏水性环肽，但高浓度给药仍需有机溶剂助溶，存在毒性风险；药物递送的络合稳定性不足：与金属离子的螯合常数中等，在血液中易被血清蛋白置换，导致药物提前释放，降低靶向效率；作用机制尚未完全阐明：抗癌的线粒体 / DNA 靶点细节、抗菌的具体酶抑制位点缺乏原子水平证据，体内作用的组织分布与代谢路径尚未明确。四、合成方法（化学合成为主，天然提取为辅） Cyclo (Gly-His) 的制备以化学合成为主（天然组织中浓度极低），核心是对 His 咪唑基进行选择性保护，避免环化副反应，具体如下：1. 化学合成（液相多肽合成，主流方法）原料与保护：选用 Fmoc-His (Trt)-OH（Trt 保护咪唑基）、Fmoc-Gly-OH，避免副反应；线性二肽缩合：HBTU/HOBt/DIPEA 为缩合剂，DMF 为溶剂，室温反应 2 小时，生成 Fmoc-His (Trt)-Gly-OH；脱保护：20% 哌啶 / DMF 脱 Fmoc，TFA / 水（95:5）脱 Trt，得到 Gly-His 线性二肽；分子内环化：稀释至 0.1-0.3 mM，DIPEA 调 pH 7.5-8.0，室温避光搅拌 16-20 小时，实现分子内酰胺键闭环；纯化表征：反相 HPLC 纯化，ESI-MS 验证分子量（194.19 Da），NMR 验证 DKP 骨架，收率≈80-85%。2. 天然提取（哺乳动物组织分离，低产率）取脑、垂体组织，酸化甲醇提取→固相萃取富集→制备级 HPLC 纯化，每 100g 组织仅得 μg 级产物，成本极高，仅适用于微量生理活性验证。五、最新研究进展（截至 2026 年 2 月，聚焦修饰优化 + 应用拓展）近年研究核心围绕结构修饰提升活性、递送载体开发、抗癌 / 抗菌机制深化三大方向，具体进展如下：结构修饰升级，提升抗癌 / 抗菌活性咪唑基甲基化修饰：合成 N - 甲基 - Cyclo (Gly-His)，增强抗代谢能力，抗癌活性提升 3 倍，IC50 降至 0.1-0.3 mM；金属螯合增强：与 Cu²⁺螯合形成环肽 - 铜络合物，抗菌活性提升 5 倍，对多重耐药菌（MRSA）有显著抑制作用；PEG 化修饰：偶联 2000 Da PEG 链，体内半衰期延长至 6-8 小时，血药浓度稳定，降低肾脏清除速率。药物递送载体的产业化探索开发 Cyclo (Gly-His)- 阿霉素 - Cu²⁺三元络合物，在肿瘤微环境中 pH 响应释放，肿瘤靶向性提升 8 倍，且降低阿霉素的心脏毒性；用于脂质体包裹，提高环肽水溶性至 50 mg/mL 以上，适配静脉给药，已完成小鼠肿瘤模型的初步验证。抗癌机制的精细化解析 2025 年研究证实，Cyclo (Gly-His) 可通过抑制癌细胞的 Akt/mTOR 通路，增强线粒体凋亡信号，与 DNA 结合的协同作用使癌细胞凋亡率提升 60%，为联合用药提供新靶点。合成工艺绿色化升级酶催化一锅法合成：利用肽酰基转移酶在水相体系中催化 Gly 与 His 的缩合与环化，无有机溶剂，收率提升至 90%；微波辅助合成：环化反应时间从 18 小时缩短至 2 小时，副产物含量降至 0.5% 以下，能耗降低 40%。六、关键延伸：Cyclo (Gly-His) 与同类抗癌 / 抗菌环二肽核心特性对比特性 Cyclo(Gly-His)（15266-88-3） Cyclo(His-Pro)（53109-32-3） Cyclo(Leu-Pro)（2873-36-1）核心骨架 2,5 - 二酮哌嗪（极性可质子化） 2,5 - 二酮哌嗪（极性可质子化） 2,5 - 二酮哌嗪（强疏水性）核心活性抗癌、抗菌、药物递送适配抗炎、抗应激、神经保护抗菌、抗黄曲霉毒素水溶性 ≈5 mg/mL（中等） ≈10 mg/mL（优）＜0.5 mg/mL（极差）抗癌 IC50 HeLa：1.699 mM；MCF-7：0.358 mM 无显著抗癌活性无显著抗癌活性抗菌谱革兰氏阳 / 阴性菌无显著抗菌活性革兰氏阳性菌、曲霉 / 青霉核心应用肿瘤研究、药物递送神经保护、炎症调控食品防霉合成难度中（His 咪唑基需保护）中（His 咪唑基需保护）低（无侧链保护编号: 180802 中文名称: 环二肽cyclo(Gly-His) 英文名: c(Gly-His) 英文同义词: c(His-Gly)、cyclo(His-Gly) CAS号: 15266-88-3 单字母: cyclo(GH)(main chain cyclo) 三字母: cyclo(Gly-His)(main chain cyclo) 氨基酸个数: 2 分子式: C8H10N4O2 平均分子量: 194.19 精确分子量: 194.08 等电点(PI): - pH=7.0时的净电荷数: 1.21 平均亲水性: -0.5 疏水性值: -1.8 外观与性状: 白色粉末状固体消光系数: - 来源: 人工化学合成，仅限科学研究使用，不得用于人体。纯度: 95%、98% 盐体系: 可选TFA、HAc、HCl或其它生成周期: 2-3周修饰类型: 酰胺键成环储存条件: 负80℃至负20℃

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2026-02-05

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乳动物内源性环肽 53109-32-3

53109-32-3 对应环二肽 Cyclo (His-Pro)（L - 组氨酸 - L - 脯氨酸环化体，2,5 - 二酮哌嗪 / DKP 衍生物），是哺乳动物内源性环肽（可从脑、垂体、肾上腺等组织天然分离），核心依托杂环极性骨架 + 血脑屏障穿透性，实现中枢神经系统调控、内分泌调节、NF-κB 通路抑制的多重生物活性，且能通过炎症与应激反应的全局调控，参与神经、免疫、内分泌系统的交叉对话，是内源性环肽中研究最深入的多功能调控分子之一，以下按核心作用原理、主要作用、局限性、合成方法、最新研究系统解析，贴合其内源性、跨系统调控的特性。一、核心作用原理（内源性骨架 + 多靶点调控，跨系统活性） Cyclo (His-Pro) 是少数由哺乳动物自身合成的二酮哌嗪类环肽，其生物活性基于His-Pro 环化形成的极性 DKP 骨架，结合His 咪唑基的质子化特性、Pro 吡咯烷环的空间刚性，实现NF-κB 通路抑制、神经信号调控、内分泌调节，且血脑屏障自由穿透是其发挥中枢活性的关键前提，核心机制如下：1. 结构基础：极性可质子化的 DKP 刚性骨架 Cyclo (His-Pro) 的 2,5 - 二酮哌嗪骨架中，His 侧链的咪唑基是可质子化的杂环基团（生理 pH 下可带微弱正电，酸性环境质子化增强，碱性环境去质子化），Pro 的吡咯烷环为骨架提供空间刚性，使环肽兼具构象稳定性与环境响应性；无自由肽链末端，抗蛋白酶解性优异，且极性骨架使其水溶性远优于疏水性环二肽（如 Cyclo (Leu-Pro)），能在体液中稳定存在并自由扩散。2. 核心活性机制：NF-κB 通路抑制（炎症 / 应激调控核心）抑制 NF-κB 核积累是 Cyclo (His-Pro) 最核心的作用机制，也是其调控炎症、应激反应的基础：靶向结合IκB 激酶（IKK）复合物：Cyclo (His-Pro) 通过 His 咪唑基与 IKKβ 的活性位点形成氢键与静电相互作用，竞争性抑制 IKK 的磷酸化激活，阻断 IκBα 的磷酸化与泛素化降解；阻止 NF-κB 核转位：未降解的 IκBα 持续与 NF-κB 二聚体（p65/p50）结合，使其滞留于细胞质中，抑制 NF-κB 向细胞核的积累与结合，从而阻断下游促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）、应激相关基因的转录表达；跨系统调控效应：NF-κB 是炎症、应激反应的核心转录因子，广泛表达于神经、免疫、内分泌细胞，因此该抑制作用可实现中枢炎症、外周炎症、应激反应的全局调控。3. 血脑屏障穿透机制 Cyclo (His-Pro) 分子量极小（219.24 Da），且His 咪唑基的可质子化特性使其能通过被动扩散 + 载体介导转运双重方式穿透血脑屏障：被动扩散：极性小分子可自由通过血脑屏障的内皮细胞间隙；载体介导：质子化的咪唑基可与血脑屏障上的氨基酸转运体（LAT1）结合，实现主动转运，因此能快速从外周进入中枢神经系统，直接作用于神经元、胶质细胞。4. 中枢神经系统与内分泌调控机制基于 NF-κB 通路抑制与血脑屏障穿透性，实现中枢与内分泌的协同调控：中枢神经调控：抑制脑内小胶质细胞、星形胶质细胞的 NF-κB 激活，减少中枢促炎因子释放，缓解神经炎症；同时调控下丘脑 - 垂体轴（HPA 轴）的神经信号传递，调节突触可塑性与神经元存活；内分泌调节：作用于垂体、肾上腺、甲状腺等内分泌腺体，抑制腺体细胞的炎症应激反应，调控促肾上腺皮质激素（ACTH）、皮质醇、甲状腺激素等的分泌，实现神经 - 内分泌的稳态调节；应激反应调控：通过抑制 HPA 轴的过度激活，减少应激状态下皮质醇的大量分泌，缓解慢性应激导致的中枢损伤、代谢紊乱、免疫抑制。二、主要作用与应用场景作为哺乳动物内源性环肽，Cyclo (His-Pro) 兼具天然生物相容性、跨系统调控、中枢活性三大优势，广泛应用于神经科学、炎症研究、内分泌调控、应激反应机制探索等领域，也是开发神经保护、抗炎、抗应激药物的重要内源性先导物，具体作用及典型场景如下：应用领域具体作用典型研究 / 应用场景中枢神经保护抑制中枢神经炎症、减少神经元凋亡用于阿尔茨海默病、帕金森病、脑缺血等神经退行性 / 缺血性疾病模型，缓解脑内炎症，保护神经元；改善慢性神经炎症导致的认知功能下降炎症反应调控抑制先天免疫与获得性免疫的促炎因子释放用于类风湿关节炎、溃疡性结肠炎等外周炎症模型，同时缓解中枢与外周的炎症交叉反应；作为 NF-κB 通路的特异性内源性抑制剂，解析炎症信号通路应激反应调节抑制 HPA 轴过度激活，缓解慢性应激用于慢性心理应激、创伤后应激障碍（PTSD）模型，降低应激状态下的皮质醇水平，改善应激导致的焦虑、抑郁样行为与代谢紊乱神经 - 内分泌 - 免疫网络研究作为跨系统调控的内源性探针解析三大系统的交叉对话机制，验证 NF-κB 通路在网络调控中的核心作用内分泌稳态调节调控垂体 - 肾上腺、甲状腺轴的激素分泌用于库欣综合征、甲状腺功能亢进等内分泌紊乱模型，缓解激素分泌异常；研究内源性环肽对内分泌腺体的生理调控作用药物研发内源性先导化合物改造基于其 His-Pro 骨架，开发高活性、长效的 NF-κB 抑制剂，用于神经炎症、慢性炎症的临床干预此外，Cyclo (His-Pro) 还可作为内源性环肽生物合成研究的模型分子，解析哺乳动物合成二酮哌嗪类环肽的酶系与调控机制。三、局限性（内源性环肽固有属性 + 活性约束） Cyclo (His-Pro) 虽为内源性多功能调控分子，但其内源性浓度低、活性强度有限、体内代谢快等问题，导致其直接应用与临床转化存在明显短板，具体如下：体内内源性浓度极低，外源性给药需高剂量：哺乳动物组织中 Cyclo (His-Pro) 的天然浓度仅为 nM~pM 级，外源性给药需提升至 μM 级才能发挥显著的抗炎、神经保护作用，高剂量给药可能导致非特异性作用；NF-κB 通路抑制的选择性有限：仅抑制 IKKβ 介导的经典 NF-κB 通路，对非经典 NF-κB 通路（p100/p52）无抑制作用，且高浓度下可能轻微影响 MAPK、JAK/STAT 等其他信号通路，存在潜在的信号交叉干扰；体内代谢快，半衰期短：虽抗蛋白酶解，但在肝脏中经咪唑基的甲基化、环骨架的轻度水解快速代谢为无活性产物，且分子量小易经肾脏清除，体内半衰期＜1.5 小时，长效给药需频繁注射或进行结构修饰；活性强度弱于化学合成抑制剂：与化学合成的 NF-κB 抑制剂（如 BAY 11-7082）相比，Cyclo (His-Pro) 的抑制活性较弱（IC50≈100-200 μM），仅适用于基础研究与先导物开发，无法直接作为临床药物；作用靶点的分子细节尚未完全阐明：虽证实抑制 IKKβ 与 NF-κB 核积累，但 Cyclo (His-Pro) 与 IKKβ 的具体结合位点、氢键 / 静电相互作用的细节缺乏原子水平的晶体结构证据；高浓度下存在轻微的内分泌紊乱风险：过量给药可能过度抑制 HPA 轴，导致皮质醇分泌不足，引发乏力、免疫功能低下等不良反应，需严格控制给药剂量。四、合成方法（化学合成为主，天然提取为辅） Cyclo (His-Pro) 的制备分为哺乳动物组织天然提取与化学合成，因天然组织中浓度极低，化学合成为绝对主流方法，且工艺简单（仅需对 His 咪唑基进行选择性保护），适配实验室制备与小规模量产，具体如下：1. 天然提取（哺乳动物组织分离，低产率）用于获得内源性天然环肽，验证体内生理活性，核心步骤：组织取材：取大鼠 / 小鼠的下丘脑、垂体或肾上腺组织，液氮速冻后研磨成粉；提取纯化：组织粉经酸化甲醇（0.1% TFA - 甲醇）提取→离心去沉淀→上清液经固相萃取（C18 小柱）富集→反相 HPLC 制备级纯化（乙腈 / 0.1% TFA 梯度洗脱），得到纯度≥98% 的天然 Cyclo (His-Pro)；产率：每 100g 组织仅能提取 μg 级产物，成本极高，仅适用于微量生理活性验证。2. 化学合成（液相为主，固相为辅，高收率）核心是对 His 侧链的咪唑基进行选择性保护，避免环化反应中发生副反应，保障 DKP 骨架的完整性，两种方法均工艺成熟、收率高。（1）液相多肽合成（主流方法，成本低、收率高）氨基酸保护：选用Fmoc-His(Trt)-OH（Trt 三苯甲基保护咪唑基）、Fmoc-Pro-OH，仅封闭 His 咪唑基与氨基酸 α- 氨基，避免副反应；线性二肽缩合：以 HBTU/HOBt/DIPEA 为缩合剂，DMF 为溶剂，室温反应 2 小时，催化 Fmoc-His (Trt)-OH 与 Fmoc-Pro-OH 缩合，生成线性二肽 Fmoc-His (Trt)-Pro-OH；脱保护：用 20% 哌啶 / DMF 脱除 Fmoc 保护基，TFA / 水（95:5）脱除 His 的 Trt 保护基，得到游离的 His-Pro 线性二肽；分子内环化（核心步骤）：将线性二肽稀释至 0.1-0.3 mM（低浓度避免分子间聚合），DIPEA 调节 pH 至 7.5-8.0（适配咪唑基的极性），室温避光搅拌 14-18 小时，实现分子内酰胺键闭环，形成 Cyclo (His-Pro)；纯化表征：经反相 HPLC（C18 柱，乙腈 / 0.1% TFA 梯度洗脱）纯化，收集纯度≥95% 馏分，冷冻干燥得白色粉末纯品，收率≈75-85%；通过 ESI-MS 验证分子量（理论值 219.24 Da）、NMR 验证 DKP 骨架结构。（2）固相多肽合成（适用于快速制备 + 修饰）将 Fmoc-Pro-OH 负载于 Wang 树脂，偶联 Fmoc-His (Trt)-OH 后，依次脱除 Fmoc 与 Trt 保护基，在树脂上直接进行分子内环化，切割树脂后经 HPLC 纯化；可直接在 His 咪唑基或 Pro 环上进行荧光、生物素标记，适用于检测探针制备，收率≈70-75%。3. 合成关键注意事项环化反应的 pH 需严格控制在7.5-8.0，过高会导致 His 咪唑基去质子化增强，引发分子间聚合；过低则会抑制酰胺键形成，降低环化效率；纯化后需真空干燥，避免咪唑基因氧化失去活性。五、最新研究进展（截至 2026 年 2 月，聚焦修饰优化 + 机制深化 + 应用拓展）近年针对 Cyclo (His-Pro) 的研究核心围绕结构修饰提升活性与长效性、作用机制精细化解析、跨系统疾病干预三大方向，充分挖掘其内源性先导物的价值，具体最新进展如下：结构修饰升级，提升活性与体内长效性PEG 化修饰：在 His 咪唑基上偶联 1000-2000 Da 的小分子 PEG 链，提升血浆蛋白结合率，降低肾脏清除速率，体内半衰期延长至 8-10 小时，且 NF-κB 抑制活性提升 2 倍，血脑屏障穿透性未受影响；咪唑基甲基化修饰：合成 N - 甲基 - Cyclo (His-Pro)，增强咪唑基的稳定性，抗代谢能力提升 3 倍，在脑内的滞留时间延长至 6 小时以上，中枢神经保护活性显著增强；环骨架刚性修饰：在 Pro 吡咯烷环引入甲基，增强 DKP 骨架的空间刚性，与 IKKβ 的结合亲和力提升 4 倍，IC50 降至 50 μM 左右，接近化学合成抑制剂的活性。作用机制精细化解析：结构生物学与单细胞测序 2025 年《Cell Reports》利用冷冻电镜（Cryo-EM）解析了 Cyclo (His-Pro) 与 IKKβ/IKKγ 复合物的三维结构，明确其与 IKKβ 的3 个关键结合位点（His 咪唑基与 IKKβ 的 Asp145、Glu189，环上亚氨基与 IKKβ 的 Asn151），为设计高活性衍生物提供原子水平依据；利用单细胞测序技术证实，Cyclo (His-Pro) 可特异性抑制小胶质细胞的 NF-κB 激活，对神经元、星形胶质细胞无明显影响，首次明确其在脑内的细胞特异性作用。神经退行性疾病干预的新突破2025 年《Journal of Neuroscience》研究证实，PEG 化修饰的 Cyclo (His-Pro) 在阿尔茨海默病（AD）APP/PS1 小鼠模型中，可通过：① 抑制小胶质细胞 NF-κB 激活，减少脑内 TNF-α、IL-1β 释放；② 抑制 Aβ 诱导的神经元 NF-κB 核积累，减少神经元凋亡；③ 缓解血脑屏障的炎症性损伤，三重机制使小鼠脑内斑块沉积量降低 60%，认知功能显著恢复，且无明显副作用。慢性应激与精神疾病干预的新发现Cyclo (His-Pro) 在慢性不可预测温和应激（CUMS）小鼠模型中，可通过抑制下丘脑 Paraventricular 核（PVN）的 NF-κB 激活，减少促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）的分泌，从而抑制 HPA 轴的过度激活，使小鼠的焦虑、抑郁样行为显著改善，且能恢复应激导致的海马体神经元萎缩，为 PTSD、抑郁症的内源性肽类干预提供了新方向。外周炎症与自身免疫病的协同干预在类风湿关节炎（RA）小鼠模型中，Cyclo (His-Pro) 可同时抑制关节滑膜细胞与外周巨噬细胞的 NF-κB 激活，减少促炎因子释放，缓解关节肿胀与骨破坏；同时能抑制中枢炎症的发生，避免外周炎症向中枢的传导，实现外周 - 中枢炎症的协同抑制，优于仅作用于外周的抗炎药物。合成工艺的绿色化与规模化升级酶催化一锅法合成：利用肽酰基转移酶在水相体系中催化 His 与 Pro 的缩合与环化，无需有机溶剂与化学保护基，产物收率提升至 90%，且为天然 L-L 构型，适用于内源性活性研究；合成生物学异源表达：将大鼠的环二肽合成酶基因导入毕赤酵母，实现 Cyclo (His-Pro) 的异源高效表达，产量达 80 mg/L，为规模化制备提供了新路径；微波辅助合成：将环化反应时间从 18 小时缩短至 2.5 小时，副产物含量降至 0.5% 以下，能耗降低 45%，适配实验室快速制备。内源性生物合成机制的新进展首次从大鼠下丘脑组织中鉴定出催化His-Pro 线性二肽环化的酶（DKP 合成酶 - 2，DKPS-2），该酶特异性识别 His-Pro 二肽，催化分子内酰胺键形成，且其表达受应激、炎症信号的调控，首次阐明了哺乳动物内源性 Cyclo (His-Pro) 的合成与调控机制。六、关键延伸：Cyclo (His-Pro) 与同类内源性 / 抗炎环二肽核心特性对比特性 Cyclo(His-Pro)（53109-32-3） Cyclo(Lys-Pro)（111688-85-8） Cyclo (Arg-Pro)（天然环二肽）核心骨架 2,5 - 二酮哌嗪（极性可质子化） 2,5 - 二酮哌嗪（氢键稳定阳离子） 2,5 - 二酮哌嗪（阳离子极性）核心靶点 IKKβ/NF-κB 通路 PKA 催化亚基整合素 αvβ3/FAK 通路核心活性抗炎、抗应激、神经 / 内分泌调控 PKA 抑制、蛋白稳定、抗 Aβ 斑块抗黏附、轻度抗炎、血管生成抑制血脑屏障穿透性优（被动 + 主动转运）优（被动扩散）中（仅被动扩散）内源性分布哺乳动物脑、垂体、肾上腺等组织少量存在于神经组织外周组织为主，中枢含量极低水溶性优（≈10 mg/mL）中等（≈3 mg/mL）中等（≈2 mg/mL）体内半衰期＜1.5 小时（未修饰） 3-4 小时（未修饰） 1-2 小时（未修饰）核心应用炎症 / 应激调控、神经保护 PKA 研究、蛋白稳定、AD 干预肿瘤抗黏附、外周轻度抗炎合成难度中（His 咪唑基需保护）低（Lys 侧链氨基需保护）中（Arg 胍基需保编号: 138575 中文名称: 环二肽cyclo(His-Pro) 英文名: c(His-Pro) 英文同义词: c(Pro-His)、cyclo(Pro-His) CAS号: 53109-32-3 单字母: cyclo(HP)(main chain cyclo) 三字母: cyclo(His-Pro)(main chain cyclo) 氨基酸个数: 2 分子式: C11H14N4O2 平均分子量: 234.25 精确分子量: 234.11 等电点(PI): - pH=7.0时的净电荷数: 1.21 平均亲水性: -0.5 疏水性值: -2.4 外观与性状: 白色粉末状固体消光系数: - 来源: 人工化学合成，仅限科学研究使用，不得用于人体。纯度: 95%、98% 盐体系: 可选TFA、HAc、HCl或其它生成周期: 2-3周修饰类型: 酰胺键成环储存条件: 负80℃至负20℃

2025-12-23

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雌衡与齿健：牙周病原体与雌激素缺乏的协同致病机制研究

牙周炎作为牙周支持组织的慢性感染性疾病，其发病率随年龄增长显著升高，在绝经后女性中尤为突出——雌激素缺乏阶段的女性牙周炎患病率较育龄期高40%，且病情进展更快、治疗后复发率更高。这一现象揭示，牙周炎的发生并非单一病原体作用结果，而是牙周病原体感染与宿主内分泌紊乱（尤其是雌激素缺乏）相互作用的产物。雌激素缺乏通过削弱宿主免疫防御、破坏牙周组织代谢平衡，为牙周病原体定植与毒力表达创造条件；而牙周病原体及其毒素则进一步加剧雌激素代谢紊乱，形成“激素失衡-病原体增殖-组织破坏”的恶性循环。解析二者相互作用机制并探索干预靶点，对优化绝经后女性牙周炎诊疗策略具有重要意义。一、核心交互机制：雌激素缺乏与牙周病原体的协同致病网络雌激素缺乏通过免疫调控失衡为病原体入侵铺路。雌激素可通过调控免疫细胞表面雌激素受体（ER-α、ER-β）表达，调节免疫应答强度。绝经后雌激素水平骤降，导致ER-β介导的抗炎信号减弱，ER-α相关的促炎通路激活，使牙周组织中巨噬细胞、中性粒细胞功能异常——巨噬细胞吞噬病原体能力下降30%-40%，且向M1型促炎表型极化，大量分泌IL-6、TNF-α等炎症因子；中性粒细胞趋化能力受损，无法有效聚集于感染灶，同时释放过多基质金属蛋白酶（MMPs），既杀伤病原体又破坏牙周组织胶原纤维。牙周病原体通过干扰雌激素代谢加剧激素失衡。牙龈卟啉单胞菌（P.gingivalis）作为牙周炎核心致病菌，其分泌的牙龈蛋白酶可降解宿主血清中的性激素结合球蛋白（SHBG），使游离雌激素水平进一步降低；同时，该菌脂多糖（LPS）可激活牙周组织中的芳香化酶活性，促进雄激素向雌激素转化，但转化产物多为活性较低的雌酮，而非具有生物活性的雌二醇，导致局部雌激素效应不足。这种“降解活性雌激素+生成低效雌激素”的双重作用，使牙周局部形成“雌激素相对缺乏微环境”，加剧组织损伤。上皮屏障功能破坏构成交互作用的关键节点。牙周上皮是抵御病原体入侵的第一道防线，雌激素通过调控上皮细胞增殖与紧密连接蛋白（如occludin、claudin）表达维持屏障完整性。雌激素缺乏使上皮细胞更新速率减慢50%，紧密连接蛋白表达量下降35%，导致上皮间隙增宽、通透性增加，牙周病原体及其毒素可直接穿透上皮进入固有层。P.gingivalis等病原体还可分泌黏附素（如FimA），特异性结合上皮细胞表面的整合素受体，进一步破坏细胞间连接，形成“屏障破坏-病原体入侵-屏障进一步破坏”的恶性循环。骨代谢失衡加速牙周支持组织破坏。雌激素通过调控成骨细胞与破骨细胞功能维持骨代谢平衡，其缺乏使成骨细胞分化相关转录因子（Runx2、Osterix）表达降低，成骨活性下降；同时激活核因子κB受体活化因子配体（RANKL）-骨保护素（OPG）信号通路，RANKL/OPG比值升高2-3倍，促进破骨细胞分化与活性增强。牙周病原体LPS可通过TLR4信号通路放大这一效应，使破骨细胞生成量增加，骨吸收速率显著超过骨形成速率，导致牙槽骨吸收、牙周袋加深，成为牙周炎进展的核心病理特征。氧化应激增强放大协同致病效应。雌激素具有抗氧化活性，可通过上调超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）表达清除活性氧（ROS）。雌激素缺乏使牙周组织抗氧化酶活性下降40%，ROS大量蓄积；而牙周病原体感染可激活中性粒细胞呼吸爆发，进一步增加ROS生成。过量ROS不仅直接损伤牙周组织细胞DNA与细胞膜，还可激活NF-κB等炎症信号通路，促进炎症因子分泌，同时抑制成骨细胞功能，形成“氧化应激-炎症-组织破坏”的级联反应，加速疾病进展。微生物群落失衡强化致病协同作用。健康牙周微生态中，有益菌（如链球菌属）通过竞争营养与空间抑制致病菌生长。雌激素缺乏使牙周局部pH值升高、营养成分改变，破坏微生态平衡，导致有益菌丰度下降50%以上；而P.gingivalis、福赛坦氏菌等致病菌则通过分泌抗菌肽抑制有益菌，形成优势定植。优势致病菌进一步通过群体感应系统（QS）协调毒力基因表达，如P.gingivalis通过QS系统调控牙龈蛋白酶、LPS等毒力因子分泌，使局部感染强度与组织损伤程度显著提升。二、关键致病环节：从分子机制到组织损伤的病理进程雌激素受体介导的信号异常是分子调控核心。ER-α与ER-β在牙周组织中广泛表达，ER-β主要分布于牙周膜细胞、成骨细胞，通过激活PI3K/Akt通路促进细胞增殖与抗炎因子分泌；ER-α则主要存在于免疫细胞，调控促炎因子表达。雌激素缺乏使ER-β活性降低，Akt磷酸化水平下降，细胞抗凋亡能力减弱；同时ER-α相对激活，使NF-κB p65亚基入核，促进IL-1β、IL-8等促炎因子转录。P.gingivalis LPS可通过下调ER-β表达进一步加剧这一失衡，使信号通路异常成为牙周组织损伤的起始环节。牙周病原体毒力因子的靶向致病作用。P.gingivalis的主要毒力因子包括牙龈蛋白酶（RgpA、RgpB、Kgp）、LPS及菌毛蛋白。牙龈蛋白酶可直接降解牙周组织中的胶原蛋白、纤维连接蛋白，破坏组织结构；同时降解免疫球蛋白与补体成分，抑制免疫清除。LPS通过结合TLR4受体激活下游MAPK、NF-κB通路，促进炎症因子与MMPs分泌。菌毛蛋白FimA通过与上皮细胞CD46分子结合，介导细菌黏附与入侵，同时激活中性粒细胞产生活性氧，加剧组织损伤。这些毒力因子的作用在雌激素缺乏环境下被显著放大，因宿主清除能力已受损。 MMPs介导的牙周组织基质降解。MMPs是降解牙周组织细胞外基质（ECM）的核心酶类，其中MMP-8、MMP-9、MMP-13与牙周炎密切相关。雌激素缺乏通过上调MMPs转录与激活，使MMP-8水平升高2.5倍；牙周病原体LPS则通过激活蛋白酶激活受体（PARs），促进MMPs前体活化。过量MMPs不仅降解牙龈胶原纤维、牙周膜ECM，还可降解骨基质中的I型胶原，同时通过降解细胞因子前体（如pro-IL-1β）增强炎症效应，形成“基质降解-炎症放大”的病理环路，导致牙龈退缩、牙周袋形成。血管生成异常加剧组织缺血缺氧。雌激素可通过上调血管内皮生长因子（VEGF）表达，促进牙周组织血管生成与血流灌注。雌激素缺乏使VEGF表达下降40%，导致牙周组织毛细血管密度降低、血流减少，形成缺血缺氧微环境——这不仅抑制成骨细胞、牙周膜细胞代谢活性，还为厌氧菌（如P.gingivalis）生长提供适宜条件。牙周病原体感染可进一步损伤血管内皮细胞，使血管通透性增加、血液成分外渗，加重组织水肿与炎症浸润，同时阻碍营养物质输送与代谢废物排出，加速组织坏死。免疫细胞凋亡异常导致免疫功能耗竭。雌激素通过调控Bcl-2家族蛋白表达，抑制免疫细胞过度凋亡。雌激素缺乏使牙周组织中巨噬细胞、T细胞的Bcl-2/Bax比值下降，凋亡率升高30%-50%；而牙周病原体分泌的毒素（如P.gingivalis的外膜蛋白）可直接诱导免疫细胞凋亡，导致局部免疫细胞数量减少、功能耗竭。免疫细胞的大量凋亡使病原体清除能力进一步下降，同时凋亡细胞释放的损伤相关分子模式（DAMPs）激活固有免疫，引发持续性炎症，使牙周炎从急性感染向慢性迁延转变。表观遗传调控参与病理进程的长期维持。雌激素缺乏可通过DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传机制，调控炎症与骨代谢相关基因表达——如使IL-6启动子区域甲基化水平降低，导致基因持续高表达。牙周病原体感染可进一步干扰表观遗传调控，P.gingivalis的DNA甲基转移酶同源物可修饰宿主细胞DNA，改变基因表达模式；同时其产生的短链脂肪酸可抑制组蛋白去乙酰化酶活性，增强促炎基因转录。这些表观遗传改变使牙周组织处于“促炎-易损伤”的稳定状态，导致疾病慢性化与复发。三、干预靶点探索：基于交互机制的精准调控策略雌激素受体靶向调控恢复宿主平衡。选择性雌激素受体调节剂（SERMs）如雷洛昔芬，可特异性结合ER-β并激活其信号通路，在不刺激乳腺与子宫内膜的前提下，上调牙周组织抗炎因子（IL-10）表达，抑制促炎因子分泌，同时促进成骨细胞活性。临床前研究显示，雷洛昔芬干预可使雌激素缺乏动物模型的牙周组织炎症评分降低50%，牙槽骨吸收量减少40%。ER-β激动剂（如DPN）则可直接增强ER-β介导的信号，改善巨噬细胞吞噬功能，为牙周炎治疗提供新方向。牙周病原体毒力抑制阻断致病源头。针对P.gingivalis的毒力因子开发抑制剂是核心方向：牙龈蛋白酶抑制剂（如Z-Arg-Arg-BPh）可特异性结合牙龈蛋白酶活性位点，抑制其蛋白降解功能，体外实验显示该抑制剂可使P.gingivalis对胶原的降解能力下降60%；LPS拮抗剂（如E5564）通过竞争性结合TLR4，阻断LPS介导的炎症信号激活，动物实验中可使牙周组织IL-6水平降低45%。此外，靶向FimA的单克隆抗体可抑制P.gingivalis黏附与入侵上皮细胞，减少细菌定植量。炎症信号通路干预阻断病理级联反应。NF-κB通路作为核心促炎通路，其抑制剂如BAY 11-7082可通过抑制IκBα磷酸化，阻止p65入核，从而抑制炎症因子转录。MAPK通路抑制剂（如PD98059）可靶向抑制ERK1/2磷酸化，减少MMPs表达，缓解组织基质降解。临床前研究证实，联合使用NF-κB与MAPK抑制剂，可使雌激素缺乏合并牙周感染模型的牙周袋深度减少30%，附着水平增加25%。此外，针对IL-6、TNF-α的单克隆抗体可中和细胞因子活性，适用于重症牙周炎患者。骨代谢平衡调控修复牙周支持组织。RANKL/OPG通路是骨代谢调控的关键靶点，重组OPG蛋白可竞争性结合RANKL，抑制破骨细胞活化，动物实验中可使牙槽骨骨密度提升35%；RANKL单克隆抗体（地诺单抗）已用于骨质疏松治疗，其在牙周炎中的应用研究显示，可显著减少牙槽骨吸收，促进骨组织再生。同时，成骨细胞激活剂（如甲状旁腺激素片段PTH1-34）可促进成骨细胞增殖与分化，与RANKL抑制剂联合使用可实现“抑制骨吸收-促进骨形成”的双重效应，加速牙周骨组织修复。氧化应激调控减轻组织损伤。抗氧化剂干预可直接清除过量ROS，维生素E通过增强GPx活性，减少脂质过氧化产物生成；N-乙酰半胱氨酸（NAC）作为ROS清除剂与谷胱甘肽前体，可使牙周组织SOD活性提升50%，ROS水平降低40%。靶向NADPH氧化酶（NOX）的抑制剂（如Apocynin）可减少中性粒细胞源性ROS生成，同时抑制炎症因子分泌，实现“抗氧化-抗炎”协同作用。临床前研究显示，抗氧化剂与抗生素联合使用，可使牙周病原体清除率提升30%，因ROS减少可增强免疫细胞杀菌能力。微生态调控恢复牙周菌群平衡。益生菌干预通过补充有益菌（如乳杆菌属、链球菌属），竞争营养与黏附位点，抑制致病菌生长，动物实验中可使P.gingivalis丰度下降60%，有益菌占比提升至50%以上。噬菌体疗法作为精准杀菌手段，靶向P.gingivalis的特异性噬菌体可在不影响其他菌群的前提下，高效裂解致病菌，体外实验杀菌率达95%。此外，益生元（如低聚果糖）可促进有益菌增殖，与益生菌联合使用形成“益生元-益生菌”协同效应，稳定牙周微生态平衡。四、研究挑战与转化瓶颈：从机制研究到临床应用的障碍机制研究的复杂性导致靶点精准性不足。雌激素缺乏与牙周病原体的相互作用涉及免疫、代谢、微生物等多个维度，现有研究多聚焦单一分子或通路，缺乏对整体网络的系统解析——例如，ER-α与ER-β在不同细胞类型中的作用差异尚未完全明确，牙周病原体对雌激素代谢的影响是否存在菌株特异性仍需验证。此外，多数研究基于动物模型或体外细胞实验，人体牙周组织微环境更为复杂，如合并糖尿病、骨质疏松等共病时，交互机制会发生改变，导致部分靶点在人体研究中效果不佳。干预靶点的组织特异性难题。雌激素相关干预药物面临“全身效应与局部作用”的平衡问题——传统雌激素替代疗法虽可改善牙周炎症状，但增加乳腺癌、血栓风险；SERMs虽具有组织选择性，但在牙周组织中的靶向性仍不足，需通过局部给药（如牙周凝胶、缓释微球）提升局部药物浓度。此外，炎症通路抑制剂多为全身用药，长期使用可能导致免疫抑制、胃肠道不良反应，如何通过药物递送系统实现牙周局部靶向释放，是转化应用的核心挑战。病原体耐药性限制靶向杀菌效果。随着抗生素在牙周炎治疗中的广泛应用，P.gingivalis等致病菌已出现耐药菌株，对甲硝唑、克林霉素的耐药率分别达25%、30%，导致传统杀菌手段效果下降。靶向毒力因子的抑制剂虽不易诱导耐药，但多数仍处于体外实验阶段，其在体内的稳定性、代谢途径及长期安全性尚未明确。噬菌体疗法面临噬菌体耐药性问题，部分致病菌可通过修饰表面受体或产生限制酶，逃避噬菌体裂解，需开发多靶点噬菌体鸡尾酒疗法应对。临床评估体系不完善影响干预效果判定。现有牙周炎疗效评估多依赖临床指标（如牙周袋深度、附着水平），缺乏对分子机制改变的量化评估——例如，干预后ER-β活性是否恢复、炎症因子水平是否降至正常，缺乏标准化检测方法。此外，雌激素缺乏相关牙周炎的诊断缺乏特异性标志物，无法精准区分“雌激素缺乏介导型”与“普通感染型”牙周炎，导致干预方案难以精准匹配，部分患者因未针对核心机制治疗，出现治疗后复发率高（达40%）的问题。转化研究的成本与周期限制技术落地。从靶点发现到药物上市需经历体外筛选、动物实验、临床试验等多个阶段，周期长达10-15年，成本超10亿美元。牙周炎作为“非致死性疾病”，药物研发投入相对不足，多数干预手段停留在临床前研究阶段。例如，ER-β激动剂在牙周炎中的应用仅完成动物实验，缺乏人体临床试验数据；噬菌体疗法虽在口腔感染中显示潜力，但大规模生产、质量控制及储存运输技术尚未成熟，限制其临床推广。个体差异导致干预效果分化。不同患者的雌激素缺乏程度、牙周病原体种类、免疫状态存在显著差异——例如，同样是绝经后女性，ER-β基因多态性不同者对SERMs的反应差异达30%；感染P.gingivalis高毒力菌株者，单纯抗炎治疗效果远差于低毒力菌株感染者。这种个体差异使“一刀切”的干预方案效果有限，需建立基于个体分子分型的精准治疗体系，但目前缺乏快速、低成本的分型检测技术，难以在临床普及。五、未来方向：技术赋能与多学科融合的精准诊疗前景多组学技术推动机制研究系统化。基因组学可明确ER-α、ER-β等基因多态性与牙周炎易感性的关联；转录组学通过单细胞测序，解析雌激素缺乏与病原体感染下牙周组织不同细胞类型的基因表达差异；蛋白质组学与代谢组学可筛选出特异性生物标志物，如P.gingivalis感染后升高的牙龈蛋白酶片段、雌激素缺乏相关的骨代谢标志物。多组学数据整合可构建“基因-蛋白-代谢”的交互网络，明确核心调控节点，提升靶点发现的精准性。靶向药物递送系统提升干预安全性。纳米载体（如脂质体、聚合物纳米粒）可将药物精准递送至牙周感染灶，通过表面修饰ER靶向肽或牙周病原体特异性配体，实现“主动靶向”，使局部药物浓度提升5-10倍，全身副作用降低60%以上。可降解缓释微球技术可将药物包载于生物可降解材料中，植入牙周袋后持续释放药物达2-4周，避免频繁给药，提升患者依从性。此外，水凝胶载体可与牙周组织紧密贴合，适应牙周复杂解剖结构，增强药物滞留性。人工智能助力精准分型与方案制定。基于AI的图像识别系统可通过牙周X线片、锥形束CT（CBCT）图像，自动识别牙槽骨吸收模式，判断是否为雌激素缺乏相关型牙周炎，准确率达85%以上；机器学习算法可整合患者年龄、雌激素水平、病原体检测结果、基因分型等多维度数据，构建预后预测模型，筛选出对特定干预手段敏感的患者，如预测SERMs对ER-β高表达患者的疗效。AI辅助的个性化治疗推荐系统，可显著提升治疗方案的适配性，降低复发率。细胞治疗与组织工程修复牙周组织缺损。间充质干细胞（MSCs）具有多向分化潜能，可分化为成骨细胞、牙周膜细胞，同时分泌抗炎因子调节免疫微环境。雌激素预处理的MSCs可增强ER-β表达，其修复效果较未处理细胞提升40%；将MSCs与生物活性支架（如胶原支架、羟基磷灰石支架）复合植入牙周缺损区，可促进牙槽骨与牙周膜再生，动物实验中牙周附着水平恢复率达70%。此外，基因修饰的MSCs可过表达OPG、VEGF等因子，进一步增强修复效果。疫苗研发实现牙周炎的主动预防。针对P.gingivalis的预防性疫苗可通过激活特异性体液免疫与细胞免疫，产生抗FimA、抗牙龈蛋白酶的抗体，阻止细菌黏附与毒力表达。黏膜疫苗（如口腔黏膜给药疫苗）可诱导局部黏膜免疫，在牙周组织形成免疫记忆，长期抵御病原体感染。此外，多价疫苗可同时靶向P.gingivalis、福赛坦氏菌等多种核心致病菌，扩大保护范围，适用于雌激素缺乏等高危人群的预防接种。跨学科协作推动诊疗体系革新。未来将形成“牙周病学+内分泌学+微生物学+材料科学”的跨学科团队，从病因评估、诊断分型到治疗干预全程协作——内分泌科医生评估雌激素水平与代谢状态，微生物学家通过宏基因组测序明确菌群构成，材料科学家开发靶向递送系统，牙周科医生实施精准干预。这种多学科协作模式可打破学科壁垒，实现“病因-机制-治疗”的全链条精准调控，优化绝经后女性牙周炎的诊疗效果。对于医学生及相关从业者而言，牙周炎的诊疗需树立“病因多元化”理念，突破“单一抗感染”的传统思维。需掌握雌激素等内分泌因素对牙周健康的影响机制，熟悉牙周病原体的核心毒力因子及检测方法；在临床实践中，对绝经后女性患者需主动评估雌激素水平，结合病原体检测结果制定个体化方案。同时，应关注多学科融合的发展趋势，积极学习靶向药物、细胞治疗等新技术，提升自身诊疗水平。总之，牙周病原体与雌激素缺乏的相互作用是绝经后女性牙周炎的核心致病机制，二者通过免疫失衡、代谢紊乱、微生态破坏等多条路径形成协同致病网络。基于这一机制的干预靶点探索已取得显著进展，从雌激素受体调控、病原体毒力抑制到组织修复，形成了多维度的精准干预策略。尽管目前仍面临机制研究不充分、转化瓶颈突出等问题，但随着多组学技术、靶向递送系统、AI辅助诊疗等技术的发展，未来有望实现牙周炎的“精准诊断-靶向干预-有效预防”，为绝经后女性等高危人群的口腔健康提供坚实保障。#热点新知#

100 项与 BAY-11-7083 相关的药物交易

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