SPHK1

引言穿皮质血管（TCV）在骨髓血管系统和外部循环之间提供有效的沟通。尽管骨细胞与它们密切接触，但尚不清楚骨细胞是否调节TCV的稳态。2024年3月21日，上海交通大学高俊杰、张长青、Liu Denglin及澳大利亚大学郑铭豪共同通讯在Nature Communications 发表题为“Osteocyte mitochondria regulate angiogenesis of transcortical vessels”的研究论文，该研究表明骨细胞通过将线粒体转移到 TCV 的内皮细胞来维持TCV的正常网络。骨细胞部分消融导致TCV消退。通过条件敲除骨细胞中的Rhot1来抑制线粒体转移也会导致TCV网络的消退。相比之下，内皮细胞获得骨细胞线粒体可有效恢复内皮功能障碍。骨细胞线粒体的施用导致血管生成加速和皮质骨缺损的愈合。总之，该研究为骨细胞-TCV相互作用提供了新的见解，并激发了线粒体疗法在骨相关疾病中的潜在应用。血管广泛分布在骨骼中，是骨骼和骨髓稳态所必需的。血管网络已被证明在控制骨骼发育和伤口愈合方面起着关键作用，并为骨髓中造血细胞和免疫细胞的分化和成熟提供微环境。毛细血管起源于骨髓，穿过皮质骨，称为穿皮质血管（TCV），由内皮细胞组成，由内衬在骨皮质内狭窄管腔内的内皮细胞组成。TCV的形成依赖于皮质骨管中内皮细胞的萌芽突起。TCV连接骨内膜和骨膜，并提供有效促进骨内腔和骨壳之间交流的通道。据报道，超过 80%的动脉血、59% 的静脉血和几种免疫细胞通过 TCV 到达骨骼的另一侧，这表明骨静脉为造血细胞和成分的运输以及骨细胞和免疫细胞的通讯提供了髓质环境和外骨表面之间的关键途径。虽然TCV是维持骨和骨髓稳态的重要血管系统，但决定TCV形成和维持的调控因素仍不清楚。在骨皮质中，骨细胞占所有骨细胞的90-95%，并广泛嵌入皮质骨基质中。一旦过早的骨细胞嵌入皮质骨中，它们就会发生戏剧性的转变，从一个多角形细胞转变为向矿化前缘延伸大量树突的细胞，随后出现延伸至血管间隙或骨表面的树突。骨细胞的树突形成了骨细胞之间的互联网络，并为细胞间的信号传递和细胞器通讯提供了途径。鉴于骨细胞是嵌入骨皮质的主要细胞，并在调节骨稳态中发挥重要作用，骨细胞可能是TCV植入和维持的关键介质。尽管骨皮质中骨细胞和内皮细胞之间的关系已经有形态学证据，但骨皮质的主要细胞成分骨细胞是否能够介导TCV的血管化过程尚不清楚。该研究揭示了骨细胞在TCV血管形成中的关键作用。骨细胞通过将线粒体转移到皮质骨中的内皮细胞来维持正常的 TCV 网络。骨细胞线粒体的获得通过缓解氧化应激、促进细胞增殖、促进管形成和恢复内皮细胞的迁移能力来维持正常的内皮功能。骨细胞线粒体对内皮细胞的促血管生成作用可以通过补充D-鞘氨醇来模拟，并在抑制骨细胞鞘氨醇激酶1（SPHK1）后消除。这些发现揭示了皮质骨血管稳态的独特机制，并可能为与血管损伤相关的骨骼疾病开辟一种治疗方法。模式图（Credit: Nature Communications）总之，研究表明，内皮细胞从骨细胞的末端获取线粒体以维持TCV网络的稳态。TCV 血管化由骨细胞衍生的线粒体转移到内皮细胞支持。线粒体转移导致的 D-鞘氨醇增加显示出与骨细胞线粒体转移相似的促血管生成作用。D-鞘氨醇的施用加速了小鼠皮质骨缺损模型中TCV的形成和骨愈合。研究结果为骨细胞-TCV相互作用提供了新的见解，并激发了线粒体疗法在骨相关疾病中的潜在应用。原文链接https://doi.org/10.1038/s41467-024-46095-0责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

关注并星标CPHI制药在线          特应性皮炎（atopic dermatitis，AD）是一种T细胞诱导的异质性很强的慢性炎症性皮肤病，临床表现为红斑、丘疹、苔藓样改变、剧烈瘙痒等。特应性皮炎的发病原因与发病机制尚不完全清楚，近年来大多认为遗传、代谢障碍，感染、免疫功能障碍等可能为发病的重要因素，季节变化、潮湿、精神创伤或手术等也可能诱发。       遗传因素是AD致病的最强风险因素，研究显示，父母患 AD 的子女发病率较高。与其相关致病基因主要有皮肤屏障、固有免疫反应及特异性免疫反应。AD 涉及的主要免疫反应为Th1/Th2 平衡失调引起细胞因子的分泌异常。在AD急性期，以 Th2型占优势，活化的Th2 细胞通过释放白介素IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-10和IL-13等细胞因子诱导B细胞产生免疫球蛋白E（IgE），使IgE水平增高；产生的 IL-5 细胞因子延长嗜酸粒细胞生存时间，引起系统嗜酸性粒细胞的升高，加重皮肤局部炎症反应。在AD慢性期以 Th1 型占优势，Th1细胞产生干扰素γ（IFN-γ）、TNF-β、IL-2、IL-12、IL-18 等细胞因子参与细胞介导的炎症反应。环境因素包括空气污染、被动吸烟、环境变应原如屋尘螨、花粉等，都会增加AD 的患病率。环境中的抗原通过受损的皮肤屏障刺激抗原呈递细胞，使局部淋巴结中的 Th2 细胞与T细胞/B细胞相互作用，导致IgE过度的转换；同时记忆T细胞重新分布到血液循环中，通过T细胞皮肤浸润使AD恶化，并扩散到皮肤以外导致其他特应性疾病发生。AD 患者常有皮肤屏障功能的缺陷，其发病机制主要表现在表皮蛋白质分泌异常、表皮脂质表达谱异常、水通道蛋白（AQPs）表达异常、表皮细胞紧密连接（TJ）功能受损和抗菌肽（AMPs）的表达失调等方面。此外精神紧张、焦虑、抑郁等方面是也是 AD 患者疾病恶化的重要原因。       天然产物是新药研发的重要来源，得益于丰富的中药研究基础，我国对天然产物的开发与利用有着天然的优势。众多基础研究显示，天然产物具有较高的安全性和有效性，可通过抑制NF-κB相关信号通路，显著改善AD的过敏性炎症和氧化应激状态。      01黄酮类黄芩黄酮II（SFII）是从黄芩中分离出来的类黄酮，具有抗炎、抗菌、抗氧化作用。体外实验研究发现SFII 可通过调节信号传导与转录激活因子（STAT）1、NF-κB和p38 MAPK信号通路来抑制胸腺活化调节趋化因子（TARC/CCL17）和巨噬细胞来源的趋化因子（MDC/CCL22）和CTSS等趋化因子和炎症介质的表达。黄芩苷是另一种从黄芩中提取的活性化合物。研究发现黄芩苷可通过调节Th1/Th2 平衡，上调丝聚蛋白（FLG）、内披蛋白（IVL）、兜甲蛋白（LOR）等屏障蛋白表达以改善皮肤屏障功能，恢复AD小鼠肠道益生菌丰度以调节肠道生态失调，并通过抑制 NF-κB和Janus激酶（JAK）/STAT 通路的活化来抑制AD样炎症。槲皮素是类黄酮化合物的糖基化形式，存在于大多数可食用的水果和蔬菜中，具有有效的抗氧化和抗炎特性。研究发现，口服槲皮素不仅可减轻粉尘螨提取物（DFE） 诱导的NC/Nga小鼠AD样皮损的发展和组织病理学改变，还可下调细胞质 HMGB1、RAGE 以及细胞核中p-NF-κB、p-ERK1/2、COX-2、TNF-α、IL-1β、IL-2Rα、IFN-γ 和IL-4等炎症因子水平，同时上调细胞核 Nrf2水平。表明槲皮素可通过调节 HMGB1/RAGE/NF-κB 信号传导和 Nrf2 蛋白的诱导，有望成为AD 的治疗药物。白杨素是一种来源于蜂胶、蔬菜和水果的天然类黄酮，对肥大细胞介导的过敏反应具有抑制作用。研究发现，口服白杨素可减轻二硝基氯苯（DNCB）/DFE诱导的AD样症状以及血清 IgE、IgG2a和组胺水平，还可抑制小鼠淋巴结和耳组织中Th1/Th2/Th17/Th22 的相关炎症反应。体外实验表明，白杨素可通过下调p38 MAPK、NF-κB和STAT1的活化降低 TNF-α、IL-1β、IL-6 等促炎细胞因子及 CCL17、CCL22 等 Th2 趋化因子，还可通过下调 TNF-α/IFN-γ刺激的 HaCaT 细胞和小鼠原代角质形成细胞中 IL-33 表达来抑制先天免疫系统。桑皮酮G和桑辛素是从桑树中提取的黄酮类化合物。体外研究显示桑皮酮G可通过下调 TNF-α/IFN-γ 刺激的 HaCaT 细胞中的STAT1 和 NF-κB p65 信号传导，减少了趋化因子配体5（RANTES/CCL5）、TARC 和 MDC 的释放，还可抑制佛波酯（PMA）/钙霉素（A23187）刺激的MC/9 肥大细胞中的组胺产生和5-脂氧合酶（5-LO）的活化。桑辛素可通过抑制TNF-α/IFN-γ刺激的HaCaT 细胞中的STAT1和NF-κB p65 磷酸化来抑制RANTES 和TARC 的分泌，并抑制PMA/A23187 刺激的 MC/9 肥大细胞中的组胺产生和5-LO活化释放的LTC4。白三烯（LT）是由花生四烯酸在5-LO、LTA4水解酶和 LTC4合酶的作用下合成的脂质介质，在炎症反应中起重要作用。可见桑皮酮 G 和桑辛素具有治疗过敏性和炎症性皮肤病的潜力。       02生物碱甲基莲心碱是从莲花成熟种子的绿色胚胎中分离出来的小分子化合物。研究发现甲基莲心碱可抑制细胞因子（IL-1β、IL-6、IL-8、TSLP）、趋化因子（TARC、MDC、RANTES）的表达以及NF-κB和MAPK的磷酸化。此外，还可显著减轻小鼠模型的皮肤屏障损伤、经表皮失水、抓挠反应和表皮增生，并增加表面皮肤水合作用。伪麻黄碱（PSE）是一种来自麻黄属麻黄草和中麻黄的生物碱，因其血管收缩作用已批准作为拟交感神经药物减轻普通感冒期间的鼻塞。研究发现，口服 PSE可改善DNCB诱导的AD 样皮炎、皮肤水合作用及抓挠行为，抑制血清TNF-α和IgE 水平，降低皮肤组织中众多细胞因子和趋化因子如CCL2、基质金属蛋白酶（MMP）-9 的表达，抑制了TNF-α/IFN-γ 诱导的 HaCaT 细胞中炎症因子TNF-α，IL-1β 和IL-23 的释放。此外，PSE 在体内和体外均可抑制MAPK和NF-κB 信号通路的激活。       03酚类姜黄素和双去甲氧基姜黄素（BDMC）是来自中药姜黄根茎的成分。研究证实，姜黄素对皮肤炎症、增殖和感染性疾病有调节作用。BDMC比姜黄素更稳定且具有更好的水溶性和渗透性，能够抑制趋化因子和炎性细胞因子的 mRNA 表达以及MAPK和NF-κB信号通路的激活，缓解AD炎症反应。白藜芦醇是一种多酚，大量存在于红葡萄皮中，可有效抗炎和对抗衰老。研究发现，白藜芦醇对HMGB1-RAGE、PI3K、ERK1/2和NF-κB 通路具有抑制作用，可能是抗炎治疗的有效靶点。另有研究显示，白藜芦醇可改善细胞浸润，抑制皮肤肥大细胞激活和趋化因子表达，降低产生一磷酸鞘氨醇（S1P）的鞘氨醇激酶 1（SphK1）的活化，以及参与趋化因子产生的STAT3 和 NF-κB p65 的活化，而生物活性鞘脂代谢物 S1P 激活肥大细胞会引发大量皮肤重塑。       04萜类菊科植物土木香以其抗炎作用而闻名，广泛用于化妆品和药品。从土木香中分离的 Igalan是一种倍半萜内酯。体外研究证实，Igalan可抑制NF-κB和STAT途径的活化下调TARC、MDC、RANTES 等炎症介质，还可通过抑制JAK/STAT3信号传导来上调 FLG、LOR、角蛋白10（KRT10）和桥粒糖蛋白1（DSC1）的mRNA 水平来促进皮肤屏障功能，并通过诱导Nrf2 通路及HO-1或 NAD(P)H 醌脱氢酶1（NQO1）等子序列基因调控细胞的抗氧化反应。此外，Igalan 还可抑制合成 NO 的 iNOS 的表达，有助于预防AD 中活性氧的风险。刺囊酸（ECA）是一种皂角的果实中提取的五环三萜，有很强的抗炎、抗氧化、抗肿瘤活性。ECA可通过恢复丝聚蛋白表达和皮肤水合作用来改善皮肤屏障功能，还可抑制尘螨诱导AD小鼠皮肤和肺T辅助细胞来源细胞因子的表达、ERK 和 STAT1 的磷酸化、角质形成细胞中 NF-κB 的易位，具有作为抗特应性和抗过敏的治疗潜力，阻止特应性进程的发展。齐墩果酸（OA）是一种五环三萜类化合物，大量存在于油橄榄科植物中。研究显示，OA对肥大细胞介导的过敏性炎症有抑制作用。OA 可通过阻断 Akt、NF-κB以及 STAT1抑制Th2 型细胞因子和趋化因子的表达。积雪草酸是在积雪草、猕猴桃、番石榴等多种植物中发现的一种五环三萜类化合物，研究发现积雪草酸可下调Th1/Th2 相关细胞因子以及 COX-2、C-X-C 基序趋化因子配体（CXCL）9、CXCL8的表达。同时，NF-κB、p-Akt、MAPK信号通路的活性也受到抑制。香紫苏醇属于天然二萜烯，是从紫苏的叶子和花中提取的化合物。研究发现，腹腔注射香紫苏醇除了显著减轻AD小鼠模型症状、血清IgE水平、局部皮损促炎细胞因子浓度，还可抑制T 细胞活化。       05香豆素类补骨脂呋喃香豆精是一种来自补骨脂果实的呋喃香豆素化合物，具有抗炎和抗感染作用。研究发现，胃内给予补骨脂呋喃香豆精可减轻 DNCB/DFE诱导的AD样皮肤炎症，抑制耳组织中IL-4、IL-13、IL-31、CCL17等Th2 相关细胞因子和趋化因子的表达，并降低小鼠血清中总IgE、DFE特异性IgE、IgG2a 的水平。体外实验表明，补骨脂呋喃香豆精不仅可抑制炎症介质的表达，还可抑制STAT1 磷酸化，IκBα降解和NF-κB 核易位。伞形花内酯（UMB）是一种香豆素衍生物，存在于紫花前胡、茵陈蒿等植物的根和树皮中，具有抗炎、抗糖尿病、抗癌、护肝作用。研究显示，口服UMB 可显著降低DNCB/DFE 诱导的AD小鼠IgE、IgG1、IgG2a、TNF-α和IL-4 的血清水平。此外，UMB可通过调节MAPK、NF-κB 和STAT1 信号通路，减少TNF-α/IFN-γ 刺激产生的促炎细胞因子和趋化因子的分泌，从而改善 AD 相关症状和炎症。秦皮乙素是从水曲柳的树皮中提取的香豆素类化合物。在哮喘动物模型中显示出抗炎作用，调节气道平滑肌细胞的表型切换。研究表明，口服秦皮乙素还可改善DFE/DNCB 诱导的AD样症状和组织学改变，降低血清中的IgE、IgG2a和组胺水平，抑制组织中Th1/Th2/Th17相关细胞因子的产生。体外实验也证实其能够抑制TNF-α/IFN-γ刺激的NF-κB和STAT1活化。       06其他五味子脂素 M2（GM2）是一种从五味子分离得到的木脂素，具有抗炎、抗过敏、抗病毒和抗癌作用。研究发现，GM2 可通过抑制STAT1 磷酸化和NF-κB的核易位而显著抑制IL-1β、IL-6、CXCL8和CCL22等炎症介质的水平。大黄素甲醚是从中药大黄中得到的蒽醌类物质，具有抗炎、抗微生物、抗肿瘤多种药理特性。体内外实验研究表明，大黄素甲醚可以通过Caspase-1/MAPK/NF-κB信号抑制TSLP 水平来改善AD样皮肤病变。西红花苷又称藏红花素，是一类水溶性类胡萝卜素，外用西红花苷可阻断DFE诱导的AD小鼠中的NF-κB 和STAT6 信号通路来抑制Th2相关细胞因子和趋化因子的表达。       参考资料       [1]芶莉,刘冰梅,魏艳楠.中西医治疗特应性皮炎的研究进展[J].中文科技期刊数据库(文摘版)医药卫生,2023,(第11期).       [2]李想,董玲玲,郭涛等.基于NF-κB信号通路天然产物治疗特应性皮炎的研究进展[J/OL].中国实验方剂学杂志,1-10              作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证。智药研习会12月线上课程报名来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~

更进一步的探索显示，S1P通过提高肠道中asah-1基因的转录来发挥代际遗传中的调控作用。 近期，《自然·细胞生物学》杂志上，莫纳什大学Roger Pocock教授带领的研究团队发表了一项研究成果，揭示了母亲的饮食对后代，甚至后代的后代的轴突保护作用，研究的第一作者为王文悦博士。 他们基于秀丽隐杆线虫模型发现，母亲补充熊果酸可以改善两代后代的轴突运输，减少轴突断裂，并且揭示了其中机制和关键的介导因子——一种名为鞘氨醇-1-磷酸的鞘脂[1]。 轴突对于维持健康的神经元非常重要，蛋白质和脂质等物质都需要轴突运输，而其中的微管是实现轴突运输、运输物质移动的重要机制之一，随着年龄增长，轴突会逐渐变得脆弱，这也是大脑功能障碍和神经变性的原因之一。 研究团队希望能找到保护轴突，避免轴突随年龄增长而断裂的天然物质，在筛选过程中，他们锁定了熊果酸，这种在苹果，以及罗勒、迷迭香和百里香等草本植物中存在的物质能够抑制轴突脆弱性，线虫母亲补充后，后代的后外侧机械感觉（PLM）神经元轴突断裂显著减少，发挥功能的时期在卵母细胞产生和成熟期间，对后代轴突的保护可以跨越两代。 线虫母亲补充熊果酸（UA）后，两代后代（F1和F2）的神经元轴突断裂显著减少 确定了熊果酸的保护作用后，接下来就是要搞清楚其中的机制。 由于功能时期为卵母细胞产生和成熟期间，研究人员猜测，熊果酸可能影响了卵黄对卵母细胞的供给。线虫肠道中合成的卵黄含有脂质和脂蛋白，可以为卵母细胞和胚胎发育提供营养，卵母细胞通过内吞作用吸收卵黄，需要RME-2受体介导，研究人员也确实发现，RME-2是熊果酸降低神经元脆弱性所必需的，为肠道-卵母细胞的运输提供了必要的支持。 补充熊果酸增加了鞘脂生物合成酶——酸性神经酰胺酶-1（asah-1）基因的表达，由两个转录因子PQM-1和CEH-60调控。 包括神经酰胺在内的鞘脂具有多种细胞功能，实验显示，神经酰胺或其衍生物对轴突健康很重要。鞘脂稳态通过从头合成或补救途径维持，在补救途径中，神经酰胺被ASAH水解产生鞘氨醇，再由鞘氨醇激酶（SphK）磷酸化产生鞘氨醇-1-磷酸（S1P），SphK-1的表达减少了轴突断裂，反之，则抑制了ASAH-1对轴突的保护作用。这表明，熊果酸对轴突的保护作用要依赖于S1P。 S1P的直接补充显著降低了轴突脆弱性，功能时期和代际效应与熊果酸相同，并且依赖于RME-2介导的肠道-卵母细胞运输。 线虫母亲直接补充S1P后对后代的轴突保护作用与补充熊果酸类似 从具体的功能表现上来说，在遗传因素导致的轴突微管不稳定情况下，熊果酸和S1P促进了蛋白质沿轴突的运输，即使在遗传因素基础上继续施加化学物质影响，熊果酸和S1P也可以减少轴突断裂，也就是说，即使存在两种脆弱因素，熊果酸和S1P仍然可以稳健地降低轴突脆弱性。 不但如此，这种对轴突的保护效果还具有普遍性，在不同的遗传模型，以及D型GABA能运动神经元和PVQ中间神经元中，熊果酸和S1P均减少了轴突断裂。 更进一步的探索显示，S1P通过提高肠道中asah-1基因的转录来发挥代际遗传中的调控作用。 也就是说，线虫母亲补充天然物质熊果酸后产生的保护性分子可以由肠道转运至卵母细胞，在两代后代中改善轴突脆弱性，并且这种保护作用具有普遍性，可以跨遗传因素和神经元类型发挥作用。 Pocock教授表示，这是首次证实脂质/脂肪是可遗传的，此外，这一研究结果意味着，母亲的饮食不仅会影响自身后代的大脑，还可能产生潜在的连续代际影响，支持了孕期健康饮食以赋予后代最佳大脑发育和健康的重要性[2]。 参考文献： [1] Wang W, Sherry T, Cheng X, et al. An intestinal sphingolipid confers intergenerational neuroprotection[J]. Nature Cell Biology, 2023: 1-12. [2] https://www.monash.edu/news/articles/a-mothers-diet-can-protect-her-grandchildrens-brains-study