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高热量饮食常与慢性代谢性炎症综合征有关，这是许多非传染性疾病（例如心脏病、肥胖和二型糖尿病）的共同基础。而IL-1β水平升高、NLRP3炎性体活性和全身炎症等等，则是慢性代谢性炎症综合征的特征，但其机理基础尚不清楚。有研究发现，炎症小体与脂质代谢有一定关联。为了搞清其中关系，剑桥大学的研究人员在Cell子刊Cell Reports上发表了研究成果，揭开了“禁食有助于预防炎症”的机制——禁食能够提高血液中的花生四烯酸的水平，而花生四烯酸则可以降低NLRP3炎症小体的活性，从而抑制炎症。一、研究内容与思路1、在禁食后，参与者体内花生四烯酸水平升高作者采集了参与者三个过程的血清样本，分别是禁食前进食、禁食24h后以及禁食后补充进食3h后。结果发现，这些志愿者的外周血单核细胞（PBMC）中，禁食后补充进食3h后IL-1β水平升高，而花生四烯酸（AA）水平在禁食过程中升高，但在禁食后补充进食3h后降低。研究思路1：高热量饮食会导致慢性代谢性炎症综合征发生，对此产生疑问：进食前后、禁食过程中，炎症指标和脂质代谢会发生什么变化呢，并基于此开展了研究。结果发现，禁食会降低NLRP3炎症小体相关因子IL-1β的产生，但在此过程中AA表达会升高。2、NLRP3炎症小体激活导致花生四烯酸产生接下来，研究了AA及其类花生酸代谢物在巨噬细胞中对炎症小体NLRP3生成的影响。野生型（WT）和NLRP3沉默骨髓来源的巨噬细胞（BMDM）用LPS预处理，并用NLRP3激活剂尼日利亚菌素刺激，结果发现只有用尼日利亚菌素处理的WT BMDM中出现IL-1β的产生。进一步发现一系列环氧代谢物（COX），包括PGD2和11-羟基二十碳四烯酸（11-HETE），在NLRP3激活后更为普遍。定量分析发现，在NLRP3刺激下，这些COX代谢物显著增加，包括PGF2α、PGE2、PGD2、8isoPGF2α、11-HETE、15-HETE和AA。这些结果表明，NLRP3炎症小体激活与脂质代谢的改变之间存在重要联系，特别是在AA和各种环氧代谢物的产生方面。研究思路2：在禁食人群中，AA的生成量增加，同时IL-1β的生成量受到抑制。那么，AA与NLRP3之间存在着什么联系？3、花生四烯酸抑制NLRP3炎症小体研究者比较了AA和一些类二十酸对NLRP3活化的影响后发现，无论是在LPS预处理加尼日利亚菌素刺激，还是单纯的尼日利亚菌素刺激的BMDM中，AA的存在均抑制了NLRP3诱导的IL-1β的产生，且不影响细胞死亡。此外，作者还采用了另一种细胞“人类THP-1单核细胞/巨噬细胞”来进行验证。结果发现，AA抑制了用尼日利亚菌素或棕榈酸（PA）激活NLRP3时的IL-1β分泌、炎症适配蛋白ASC斑点形成和细胞死亡，尤其是当PA作为NLRP3触发因子时更为明显。这表明，AA在调节脂质驱动的炎症中可能起着重要作用。然后，探讨了AA代谢产物与NLRP3炎症小体产生的关系。实验发现，在LPS预处理加尼日利亚菌素刺激，还是单纯的尼日利亚菌素刺激的WT和NLRP3沉默 BMDM中，单独的环氧代谢物如PGE2、PGF2α及其类似物均未诱导炎症小体激活或IL-1β产生。研究思路3：继续探讨AA及其环氧代谢物与NLRP3之间的关系，探明AA对NLRP3炎症小体的影响。4、环氧合酶(COX)调节NLRP3但不调节NLRC4AA需要COX来进行代谢，而非甾体抗炎药（NSAID）可以抑制COX活性。对此，作者探讨了NSAID通过COX对AA代谢的抑制对NLRP3炎症小体的影响。脂质分析发现，COX-2抑制剂塞来昔布减少了BMDM对尼日利亚菌素刺激反应中的环氧代谢物（如PGF2α、PGE2、PGD2、11-HETE、15-HETE、TxB2）的产生，但对AA的释放没有影响。进一步，作者给予LPS预处理的野生型（WT）和Nlrp3沉默BMDM COX抑制剂处理以及尼日利亚菌素刺激。结果发现，COX抑制剂本身并未诱导NLRP3炎症小体活性，但与NLRP3刺激剂尼日利亚菌素共存时，COX抑制剂显著抑制了IL-1β和IL-18的产生，说明COX抑制剂可以抑制NLRP3。此外，作者还评估了COX抑制对NLRC4炎症小体的影响，发现COX抑制阻断了PGE2的产生，但它并没有影响NLRC4炎症小体活性。综上所述，COX抑制剂主要通过AA的作用抑制NLRP3诱导的炎症小体活性，而不影响NLRC4炎症小体活性。研究思路4：明确了AA抑制NLRP3后，进一步探讨AA如何发挥抑制作用。因AA代谢需要COX参与，而NSAID可以抑制COX活性，于是，作者探讨了COX抑制剂在AA及NLRP3过程中所发挥的作用，验证了抑制COX活性抑制NLRP3的表达，侧面证实AA是通过COX来发挥作用的。5、花生四烯酸抑制PLC活性并抑制下游蛋白激酶（PK）NLRP3受翻译后修饰（PTM）的高度调控，包括磷酸化和泛素化等。PLC活性可通过JNK1诱导的磷酸化调控NLRP3 PTM。对此，作者探讨了PLA2和PLC在NLRP3激活中的作用。实验发现，PLA2抑制剂对NLRP3诱导的IL-1β产生没有影响，表明PLA2没有参与调节NLRP3对尼日利亚菌素的活化。然而，使用U-73122抑制磷脂酶C（PLC）导致IL-1β产生呈剂量依赖性减少，表明PLC参与了NLRP3激活，紧接着又证明了AA可能通过产物抑制减少了尼日利亚菌素刺激下的PLC活性。已有研究发现，PLC可刺激PKC、PKD和JNK1等PK的活化，进而上调NLRP3的活化。对此，作者发现AA抑制了这些蛋白激酶（PKC、PKD、JNK）的激活。此外，研究还比较了AA与胆酸（LCA）的效果，LCA是一种已知能抑制NLRP3炎症小体激活的胆汁盐。虽然LCA没有影响激酶的磷酸化，但AA却有，这表明它们的机制不同。这些发现表明，AA通过可能涉及抑制PLC活性和随后的下游激酶激活的负反馈循环，对NLRP3产生影响。研究思路5：AA通过COX影响NLRP3，而NLRP3又受到PTM调控，那AA与PTM之间是否存在负反馈调节的作用？对此，作者假设AA或COX抑制剂的存在可能会触发由PLC的经典产物抑制驱动的负反馈回路，从而调节NLRP3，并开展验证。二、小结综上所述，首先，作者发现，在禁食人群中AA升高且IL-1β减少，而这一效应在进食后被逆转。虽然这一研究没有直接的体内证据表明AA可以直接抑制IL-1β生成，但是作者采用不同的细胞系证，AA本身能够抑制NLRP3炎症小体的激活，而非其代谢物。此外，COX抑制剂还可以起到与AA类似的作用，更进一步表明NLRP3抑制作用来源于AA。最后，验证了AA是如何来影响NLRP3的，使得整个体外实验完整。虽未开展体内实验，仅采用两种细胞系进行验证，且所有数据多以柱状图形式展现，最终发表cell子刊，其研究创新性值得肯定。参考文献：[1] Pereira, M., Liang, J., Edwards-Hicks, J., Meadows, A. M., Hinz, C., Liggi, S., Hepprich, M., Mudry, J. M., Han, K., Griffin, J. L., Fraser, I., Sack, M. N., Hess, C., & Bryant, C. E. (2024). Arachidonic acid inhibition of the NLRP3 inflammasome is a mechanism to explain the anti-inflammatory effects of fasting. Cell reports, 43(2), 113700.点击下方“药渡“，关注更多精彩内容免责声明“药渡”公众号所转载该篇文章来源于其他公众号平台，主要目的在于分享行业相关知识，传递当前最新资讯。图片、文章版权均属于原作者所有，如有侵权，请及时告知，我们会在24小时内删除相关信息。微信公众号的推送规则又双叒叕改啦，如果您不点个“在看”或者没设为"星标"，我们可能就消散在茫茫文海之中~点这里，千万不要错过药渡的最新消息哦！