3月28日,一篇发表在Nature上的文章揭示:体内的代谢产物衣康酸盐可以抑制炎症反应的发生。
其实衣康酸盐抑制炎症发生的作用早在16年Cell Metabolism上就有文章报道过:
但是这两篇文章的分子机制却是截然不同。Nature的这篇文章的机制是衣康酸盐促使KEAP1发生烷基化活化抑炎因子Nrf2来抑制IL-1β产生。而Cell Metabolism这篇文章的机制是衣康酸盐抑制琥珀酰脱氢酶的活性来抑制IL-1β产生,相同的现象,不同的机制,殊途同归?
当然了,同样的分子,同样的药物出现不同的研究也是非常正常的!
就比如“神药”二甲双胍,近年来是各种老树开新花,新的研究报道不断,更不必提神奇的蓝色小药丸最初明明是治疗心脑血管的药物,现在的用途却都是基于它的副作用!
下面还是来看看这两篇文章能给我们研究带来什么启发吧!首先来讲讲发表在Cell Metabolism上的文章:
作者通过代谢组学发现,当使用IFN-γ刺激BMDM细胞后,发现衣康酸盐以及编码衣康酸盐的基因Irg1的表达量在M1型细胞中均有明显升高,这就暗示衣康酸盐可能影响巨噬细胞的功能。
Figure 1A
随后,作者使用衣康酸盐来处理巨噬细胞发现,衣康酸盐抑制炎症小体的活化,导致炎性因子IL-1β分泌减少。
Figure 1G
接着,作者对机制进行探究,使用衣康酸盐处理细胞后,通过代谢组学网络分析发现,衣康酸盐处理后,明显抑制三羧酸循环。
Figure 2A
进一步通过酶动力学实验,可以看到衣康酸盐(DI)抑制琥珀酰脱氢酶的活性,减少琥珀酸的产生,进而抑制炎症反应的发生。
Figure 2D
Figure 2E
小结:IFN-γ诱导Irg1基因的活化,导致衣康酸盐的产生,后者抑制琥珀酸脱氢酶的活化,降低细胞对氧气的消耗从而抑制炎症反应的发生。
接下来再来看看Nature上这篇新的研究:
同样,作者也是通过代谢组学分析发现脂多糖(LPS)能够诱导衣康酸盐的产生。
Figure 2A, 2B
随后作者发现,使用衣康酸盐(4-octyl itaconate
, OI)处理细胞后,抑炎因子Nrf2的含量明显上升,炎症反应减弱。
Figure 1E
Figure 3A, 3B
随后对机制进行探究,作者发现,衣康酸盐能够和Nrf2结合蛋白KEAP1直接结合并且促进其C151发生烷基化从而来诱导Nrf2的表达,最后起到一个抑制炎症发生的效果。
Figure 2B
小结:LPS诱导衣康酸盐的产生,后者结合KEAP1促进其C151发生烷基化,烷基化的KEAP1诱导Nrf2的表达,从而抑制IL-1β的产生。
通过这两篇文章我们可以看到:相同的现象,不同的机制,殊途同归。生物体的代谢是一个复杂而又精细的事件,为了确保机体在受到刺激时依旧能够正常运行,机体必须依赖于多个调控机制来确保代谢有条不紊的进行,这也就暗示,即使是相同的效果,也可能出现不同的调控机制,殊途同归,实属必然。
参考文献:
1. Itaconate is ananti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1
2. Itaconate LinksInhibition of Succinate Dehydrogenase with Macrophage Metabolic Remodeling andRegulation of Inflammation
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