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IF=408丨尊龙凯时解析pH调节巨噬细胞炎症反应的机制:苹果酸的作用

发布时间:2025-03-27 发布人:尊龙凯时编辑

在最新的研究中,第三军医大学西南医院的唐康来、郭林、陈玉佳与第三军医大学的缪洪明、纽约大学的刘传聚共同在《Signal Transduction and Targeted Therapy》(IF:408)上发表了题为《Malate initiates a proton-sensing pathway essential for pH regulation of inflammation》的论文。他们的研究结果显示,TCA循环中间体L-苹果酸可以直接结合免疫球蛋白BiP,抑制BiP与干扰素调节因子2结合蛋白2(IRF2BP2)的相互作用,进而保护IRF2BP2不受BiP驱动的降解,同时在体外和体内显著抑制炎症反应。

IF=408丨尊龙凯时解析pH调节巨噬细胞炎症反应的机制:苹果酸的作用

研究表明,pH值的降低促进L-苹果酸羧基的质子化,从而增强了L-苹果酸与BiP的结合,并以羧基依赖的方式抑制BiP与IRF2BP2的相互作用。在巨噬细胞中,BiP-IRF2BP2信号通路对pH值变化非常敏感,这一通路可以调节抗酸化炎症以及细胞内pH碱化剂引起的促炎作用。此外,研究还发现,鼠结肠中的局部碱化能够以骨髓BiP依赖的方式诱导结肠炎,并降低IRF2BP2的蛋白质水平。

在这一研究中,作者使用汉恒生物提供的HBLV-U6-gRNA-EF1-CAS9-PURO慢病毒载体,构建了Hspa5+/-和Mdh2-/-细胞系,通过敲除Raw2647细胞中的Hspa5和Mdh2基因展开实验。

1. L-苹果酸在体内外的抗炎作用

初步研究通过脂多糖(LPS)刺激的骨髓衍生巨噬细胞(BMDM)模型筛选了38种可溶性能量代谢中间体,最终发现L-苹果酸对炎症因子Il1b、Tnf和Il6表现出了最显著的抑制作用。ELISA实验进一步验证了L-苹果酸显著抑制IL-6和TNF-α的水平,并通过Western blot证实其可以抑制IL-1β前体的表达。研究者通过调整Raw2647细胞系的Mdh2基因,观察到Mdh2的缺失增加了细胞内的苹果酸水平,进而减弱了LPS诱导的促炎细胞因子的表达。

在体内实验中,给予小鼠200或400 mg/kg的L-苹果酸显著提高了LPS急性炎症模型中的存活率,并减轻了胶原抗体诱导的关节炎模型小鼠的爪肿胀、关节破坏和临床评分。这一系列结果显示出L-苹果酸在炎症管理方面的潜在应用。

2. L-苹果酸与BiP的直接结合

研究显示,L-苹果酸可以独立于代谢途径,直接与BiP结合,从而实现抗炎效果。在DARTS实验中,经过蛋白酶消化的Raw2647细胞显示出L-苹果酸处理后保护的蛋白中BiP显著富集。通过表面等离子共振(SPR)检测,研究发现L-苹果酸可直接作用于重组BiP蛋白及细胞内源性全长BiP。在激活的BMDM中,BiP缺失导致LPS刺激后pro-IL-1β的显著下调,并阻断了直接添加L-苹果酸对IL-1b水平的抑制作用。

3. L-苹果酸抑制BiP与IRF2BP2的相互作用

在探索BiP与相关配体结合的过程中,研究发现L-苹果酸能够影响BiP与IRF2BP2之间的结合。实验结果显示,L-苹果酸处理后,RNA-seq分析结果一系列上游转录因子参与了信号通路的转录调控,IRF2BP2在其中扮演了重要角色。研究最终确认,L-苹果酸通过阻断BiP-IRF2BP2的相互作用,进而影响炎症反应。通过共免疫沉淀与免疫荧光技术,研究证明L-苹果酸处理可抑制LPS诱导的BiP-IRF2BP2相互作用。

4. L-苹果酸的抗炎机制

后续研究进一步探讨了IRF2BP2是否介导了L-苹果酸-BiP轴对炎症反应的影响。结果显示,L-苹果酸能够促使BiP依赖性增加IRF2BP2蛋白水平而不影响其mRNA水平。同时,BiP诱导剂可显著降低LPS刺激后的IRF2BP2蛋白丰度,显示出BiP对IRF2BP2的调控作用。L-苹果酸的作用在体内实验中也成功阻断了BiP-IRF2BP2的相互作用,从而保护IRF2BP2免受降解。

5. pH调节与BiP-IRF2BP2通路

研究还发现,pH值的变化对BiP-IRF2BP2信号传导有显著影响。通过不同的pH调节剂,作者观察到pH值的下降确实会抑制BiP-IRF2BP2的相互作用。这一发现强调了BiP-IRF2BP2信号通路在细胞内pH平衡及炎症反应中的重要作用。

总结

该研究揭示了L-苹果酸作为细胞内pH感应分子的潜力,并通过BiP-IRF2BP2信号通路调控炎症反应的机制。这一新的生物机制为理解代谢与免疫系统的交互提供了新的视角,且可能为通过调控细胞内pH值或靶向BiP-IRF2BP2信号通路来控制炎症介质表达提供新的治疗策略,对治疗炎症相关疾病有着重要的意义。因此,在未来的研究和临床应用中,**尊龙凯时**将继续致力于探索这一领域的重要进展。