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健康综合 Adv Sci：姜烯酮A靶向IL-17RA抑制炎症和恢复肠道屏障功能来减轻溃疡性结肠炎
发布日期：2024-12-25 09:05 点击次数：187
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溃疡性结肠炎（UC）是一种复杂且反复发作的肠道疾病。目前目前氨基水杨酸、柳氮磺吡啶、免疫抑制剂等药物已应用于临床治疗UC，但这些药物易产生耐药性和不良反应，因此，迫切需要寻找和开发更有效的治疗结肠炎的新药。肠粘膜炎症被认为是UC发生、发展的重要因素，姜烯酮A（GA）是一种从姜中分离出来酚类化合物，前期研究已证实GA具有降血糖、抗肥胖、保肝、抗肿瘤、抗炎等多种药理活性，但其对UC的作用尚无报道。2024年4月19日，中山大学肿瘤医院唐海林/陈永明，广州中医药大学药学院王伟团队合作在Advanced Science（IF=15.1）发表了题为“Gingerenone A Attenuates Ulcerative Colitis via Targeting IL-17RA to
Inhibit Inflammation and Restore Intestinal Barrier Function”的文章，首次研究了GA对缓解DSS诱导的小鼠UC的保护作用，并证实IL-17RA作为GA的关键分子靶点，能够通过抑制IL-17RA信号传导来改善肠粘膜炎症并恢复肠屏障稳态，从而改善UC。 图片 365建站客服QQ：8000836521、GA改善DSS诱导的结肠炎小鼠模型并抑制结肠炎相关的结直肠癌为了研究GA对缓解溃疡性结肠炎的作用，作者构建了DSS诱导的急性结肠炎模型，发现与DSS组小鼠相比，给予GA的结肠炎小鼠可以显著抑制体重减轻，并以剂量依赖性方式减少腹泻、血便和疾病活动指数（DAI）评分，显著预防DSS诱导的结肠缩短，显著减轻结肠组织的病理损伤并降低组织病理学评分。由于结肠炎被认为是结肠炎相关结直肠癌（CAC）的高危因素，因此改善结肠炎对于预防和治疗CAC具有重要作用。作者发现5-Fu或GA治疗组的平均肿瘤数量和肿瘤大小低于氧化偶氮甲烷（AOM）+ DSS组，且组织病理学分析发现GA处理的结肠炎小鼠的发育不良、炎症细胞浸润和肠上皮破坏明显减少。这些结果表明 GA减轻了DSS诱导的结肠炎并抑制了结肠炎相关的结直肠癌。图片  图1 GA改善DSS诱导的结肠炎小鼠模型并抑制结肠炎相关的结直肠癌2、GA抑制UC小鼠粘膜炎症反应并维持屏障功能由于粘膜炎症浸润和屏障损伤是UC的主要病理特征。作者发现GA治疗显著减轻DSS诱导的UC小鼠粘膜炎症反应，降低结肠组织和血清中 IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-17水平，此外，IHC结果表明UC小鼠结肠组织中观察到显著NIMP-R14阳性表达，而GA治疗UC小鼠可显著减弱NIMP-R14表达。这些结果表明GA可以通过抑制肠粘膜炎症来减轻DSS引起的结肠损伤。接着作者探讨了GA对缓解DSS诱导的UC小鼠粘膜屏障功能的影响，发现DSS诱导的UC小鼠引起了明显的肠粘膜损伤，并且在用GA治疗后这种现象明显逆转。此外在UC小鼠中进行GA处理可以显著增加ZO-1和Occludin蛋白、Muc-2蛋白表达，且G治疗与炎症因子水平、DAI评分和组织学评分呈负相关，与肠道屏障功能、体重变化和结肠长度呈正相关。这些结果表明GA 可以调节DSS诱导的 UC 小鼠的肠粘膜炎症并保护肠道屏障功能。图片 图2 GA抑制DSS诱导的肠类器官炎症并恢复肠屏障完整性3、GA抑制DSS诱导的肠类器官炎症并恢复肠屏障完整性为了进一步证实GA抑制炎症和恢复肠道屏障完整性的作用，作者采用DSS诱导的肠道类器官损伤模型发现，DSS暴露于类器官会导致3D培养类器官崩解和肠道细胞凋亡，而GA显著抑制类器官崩解并减少细胞凋亡，表明GA可以防止DSS诱导的类器官损伤。在DSS诱导的类器官模型中也观察到GA的抗炎作用类似的结果，DSS干预类器官可显著增加IL-1β、IL-6、IL-17和TNF-α细胞因子的分泌， GA治疗后呈剂量依赖性抑制。此外，免疫荧光分析表明在DSS诱导的类器官中，GA处理显著改善了紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin）和Muc-2的分布和荧光强度。总的来说，这些结果表明GA治疗减轻了UC模型小鼠和DSS诱导的类器官中的炎症并恢复了紧密连接损伤。图片 图3 GA抑制DSS诱导的肠类器官炎症并恢复肠屏障完整性4、GA调节 IL-17RA 信号传导以减轻DSS诱导的UC模型中的炎症和肠屏障损伤为了探讨GA缓解DSS诱导的UC小鼠的机制，作者对对照组、DSS模型组和GA组的结肠组织进行RNA-seq分析。KEGG分析发现给予GA的UC小鼠显著干预结肠组织中IL-17信号通路、TNF信号通路、和NF-κB信号通路的表达。由于TNF信号通路、趋化因子信号通路和NF-κB信号通路均受IL-17信号通路的调节，作者分析详细的IL-17信号相关基因表达，发现DSS激活IL-17RA 信号传导和下游相关基因的表达，而GA处理的UC小鼠显著抑制IL-17RA信号的表达和下游相关基因的表达。进一步结合circos和热图等分析结果表明IL-17RA信号在UC的病理过程中发挥着重要作用，WB实验也证实GA治疗显著抑制IL-17RA信号传导，这些结果表明IL-17RA信号传导参与了UC的进展，并且GA治疗UC的作用与抑制IL-17RA信号传导的激活密切相关。图片 图4 GA调节IL-17RA信号传导以减轻DSS诱导的UC模型中的炎症和肠屏障损伤5、GA通过抑制炎症和恢复肠屏障功能来防止 rIL-17A诱导的类器官损伤鉴于GA可能通过抑制IL-17RA信号传导来缓解DSS诱导的UC小鼠，作者建立了rIL-17A诱导的肠道类器官模型来模拟肠道损伤，并进一步探讨GA对调节炎症和肠道屏障功能的作用。结果发现rIL-17A暴露诱导类器官崩解并增加肠上皮细胞的凋亡，而GA治疗显著减轻了rIL-17A诱导的类器官损伤。此外，GA可以通过抑制炎症和重塑肠道屏障功能来减少rIL-17A诱导的类器官损伤，还可以挽救rIL-17A诱导的上皮紧密连接的破坏，改善肠道屏障功能。图片 图5 GA通过抑制炎症和恢复肠屏障功能来防止rIL-17A诱导的类器官损伤6、GA通过抑制IL-17RA信号传导减轻rIL-17A诱导的肠类器官损伤据报道IL-17RA信号传导会在UC进展过程中加剧粘膜炎症并损害肠道屏障。作者发现GA处理以剂量依赖性方式抑制rIL-17A诱导的类器官中IL-17信号基因和下游趋化因子基因的表达。此外，作者还发现rIL-17RA刺激的类器官通过GA给药后下调Act1、TRAF6、p-65、p-IKKβ、p-IκBα、p-ERK、p-JNK和p-38，这些结果表明GA可以阻断IL-17RA和下游信号传导的激活，以防止结肠损伤和上皮紧密连接破坏。图片 图6 GA通过抑制IL-17RA信号传导减轻rIL-17A诱导的肠类器官损伤7、IL-17RA是GA的直接靶点体内和体外的结果表明GA可以显著抑制IL-17RA信号激活。然而GA抑制炎症和改善屏障功能的分子靶点仍不清楚。作者采用Pull-down 实验来鉴定 GA 的潜在分子靶点，发现GA与活性IL-17RA蛋白物理结合，但不与Act1蛋白结合，表明GA和IL-17RA蛋白之间存在直接相互作用。进一步通过SPR、CETSA证实了两者之间互作，并通过分子对接预测了结合位点，通过分子动力学模拟来研究了GA和IL-17RA蛋白质的动态运动和稳定性。总体而言，这些结果证实GA直接与IL-17RA结合，从而抑制IL-17RA信号传导以调节炎症和肠道屏障功能。图片 365建站图7 GA直接结合IL-17RA8、GA 对缓解UC的作用依赖于IL-17RA信号传导为了进一步确认GA通过IL-17RA信号传导调节炎症和肠道屏障功能的作用，作者使用类器官上的慢病毒表达质粒敲低IL-17RA，发现IL-17RA敲低显著着减弱了DSS诱导的类器官模型中GA抑制IL-1β、IL-6和TNF-α细胞因子分泌的作用，并且GA介导的肠道屏障功能也受损。此外，Act1敲低显著消除了GA对DSS刺激的类器官中炎症和肠道屏障功能的影响，表明GA主要依靠抑制IL-17RA/Act1来发挥其抗炎作用并恢复肠道屏障稳态信号。此外，GA与Brodarumab（IL-17RA抑制剂）或IL-17A拮抗剂联合使用，对IL-17RA靶点的结合存在竞争性拮抗作用，这可能对GA治疗UC小鼠产生负面影响，表明其保护作用GA 对抗UC的作用主要依赖于 IL-17RA 信号传导。图片 图8 GA对缓解UC的作用依赖于IL-17RA信号传导总结研究首先通过体内外实验分析GA可以保护小鼠免受UC的侵害，这与体内和体外抑制肠粘膜炎症和增强肠屏障完整性密切相关。进一步通过RNA测序分析表明GA处理后与IL-17信号通路存在显著相关性，并且这种效应得到了Western blot的进一步证实。接着通过Pull-down、SPR和分子动力学模拟发现GA直接与IL-17RA互作。慢病毒介导的IL-17RA/Act1敲低或GA与 brodalumab/ixekizumab联合治疗显著削弱GA对DSS诱导的炎症和屏障功能障碍的保护作用，表明GA介导的UC保护通过IL-17RA信号传导发挥作用。机制上，GA 直接与 IL-17RA 活性蛋白结合，抑制下游信号传导改善肠粘膜炎症并恢复肠屏障稳态，从而改善UC。总的来说，这些结果表明GA是一种有效的抗UC药物，主要通过直接结合IL-17RA来抑制炎症信号传导。参考文献Liang J, Dai W, Liu C, Wen Y, Chen C, Xu Y, Huang S, Hou S, Li C, Chen Y, Wang W, Tang H. Gingerenone A Attenuates Ulcerative Colitis via Targeting IL-17RA to Inhibit Inflammation and Restore Intestinal Barrier Function. Adv Sci (Weinh). 2024 Apr 19:e2400206. doi: 10.1002/advs.202400206. Epub ahead of print. PMID: 38639442. 本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。 |