CDH15

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！

目前，肥胖人群正以惊人的速度增长。据估计，到2025年全球将有10亿成年人和2.06亿儿童患有临床意义上的肥胖症。肥胖在脂肪组织中表现为新陈代谢发生剧烈而复杂的变化，促炎性白细胞的异常积累，并导致全身慢性低度炎症。然而，尽管我们知晓肥胖是许多疾病如2型糖尿病、心血管疾病、脂肪肝病等的诱因，但肥胖引发的炎症如何驱动这些疾病的病理学发展，我们却知之甚少。近日，伯明翰大学炎症与衰老研究所和心血管科学研究所的研究团队在Clinical and Experimental Immunology上发文“PEPITEM modulates leukocyte trafficking to reduce obesity-induced inflammation”表明，一种名为PEPITEM的肽可以逆转肥胖带来的变化，降低2型糖尿病和其他肥胖相关疾病的风险。图1 研究成果（图源：[1]）PEPITEM天然存在于人体之中，是B细胞分泌的一种蛋白水解衍生肽。由伯明翰研究人员在2015年首次发现。在相关论文“Homeostatic regulation of T cell trafficking by a B cell–derived peptide is impaired in autoimmune and chronic inflammatory disease”中，研究人员描述了PEPITEM在脂联素-PEPITEM通路中的角色：在炎症期间，淋巴细胞会被募集到组织中去，但不受控制的T细胞募集是致病性的，将会导致慢性疾病。脂联素（Adiponectin）是脂肪细胞分泌的一种内源性生物活性多肽，能够影响代谢和免疫途径，包括炎症反应期间白细胞的募集。在脂联素-PEPITEM通路中，脂联素将结合B细胞上的脂联素受体，诱导B细胞分泌PEPITEM，PEPITEM与内皮细胞上的受体钙粘蛋白15（cadherin-15）结合后，促进内皮细胞鞘氨醇-1-磷酸（Sphingosine-1-phosphate，S1P）的合成和释放，进而针对性地抑制T细胞的运输，同时不影响到其他白细胞的募集。随着年龄增长，B细胞上脂联素受体的表达以及脂联素诱导的PEPITEM分泌都会减弱，一定程度上解释了免疫衰老。与健康人群相比，患有1型糖尿病或类风湿性关节炎的患者的这一通路受损，血清中循环的PEPITEM也有所减少。而外源性PEPITEM治疗则能够恢复这些患者对T细胞运输的控制，以及在一些人为引起的炎症反应期间，能够减少小鼠模型中T细胞向组织的募集。图2 脂联素-PEPITEM通路（图源：[2]）在最新发表的研究中，研究人员使用动物模型来测试由缓释泵外源输入的PEPITEM是否可以预防或逆转高脂肪饮食对胰腺的影响。结果表明，不论是正在经历高脂肪饮食的小鼠，还是之前有过高脂肪饮食经历的小鼠，PEPITEM的输入在不影响胰腺中胰岛的数量的前提下，都显著抑制了胰岛的扩张，此外，PEPITEM还显著减少了免疫细胞向各种组织的迁移。图3 PEPITEM显著抑制胰岛扩张（图源：[1]）领导该研究团队的Asif Iqbal博士表示：“令人兴奋的是，这些结果向我们表明，PEPITEM可以预防和逆转肥胖对新陈代谢的影响。接下来我们计划将这些结果转化为可用于人类的治疗方案。”PEPITEM的发现者、伯明翰心血管科学研究所的Ed Rainger教授评价  说：“PEPITEM是一种天然存在的肽。我们已经证明它对多个器官有影响，现在我们首次证明了PEPITEM在这个不完全由免疫系统独立驱动的疾病过程模型中富有影响力。”研究团队对PEPITEM寄予厚望。目前，伯明翰大学企业已经提交了涵盖PEPITEM组合物和治疗用途的专利申请，现在，又提交了一份涵盖了其在预防或治疗肥胖相关炎症性疾病中用途的进一步申请，包括慢性低度全身炎症和胰腺β细胞损伤。责编|风立宵校对|风立宵End参考资料：[1]Laleh Pezhman, Sophie J Hopkin, Jenefa Begum, et al, PEPITEM modulates leukocyte trafficking to reduce obesity-induced inflammation, Clinical and Experimental Immunology, 2023;, uxad022, https://doi.org/10.1093/cei/uxad022 [2]Chimen, M., McGettrick, H., Apta, B. et al. Homeostatic regulation of T cell trafficking by a B cell–derived peptide is impaired in autoimmune and chronic inflammatory disease. Nat Med 21, 467–475 (2015). https://doi-org-443--bjmu.tongyongbei.com/10.1038/nm.3842 本文系生物探索原创，欢迎个人转发分享。其他任何媒体、网站如需转载，须在正文前注明来源生物探索。 往期精选 围观 ‍Science：为什么多吃鱼能让大脑更聪明？ 热文每一口含糖饮料都要命！中国疾控中心研究：近30年我国含糖饮料死亡人数翻倍 热文 神经退行性疾病的新希望：唤醒“沉睡”的神经干细胞 热文阿尔茨海默病治疗新策略！Nature：阻断T细胞预防神经退行性变 热文 阿斯利康和第一三共联合开发ADC药物Enhertu公布II期积极临床数据 点击“阅读原文”，了解更多~