以HAT/HDAC为靶点调节天然免疫TLR信号平衡研究清热解毒中药治疗脓毒症的分子基础

It is known that uncontrolled innate immune TLR signal is the key for sepsis, however, how to regulate the balance of innate immune is different. In fact, inhibiting or promoting proinflammatory or antiinflammatory molecules could not improve outcome of sepsis. Previous results showed that some key positive and negative signal molecules expression were regulated by the same transcription factors, which were further controlled by epigenetic factors. Qingrejiedu TCM exhibits a significant immune regulation action, but its substance basis and molecular mechanisms remain unclear. In this study, we hypothesize that Qingrejiedu TCM can affect HAC/HDAC, which regulates transcription factors to bind to promoter of unbalanced TLR signal molecule, and promote its expression, balance TLR signal pathway, and improve sepsis. To verify this hypothesis, we explore the substance basis and protective mechanisms of Qingrejiedu TCM on sepsis by the bio- and drug informatics, epigenetics, immunology and pharmacology from cellular and animal experiments. All results support the experiment evidence for modernization of TCM.

天然免疫TLR信号失衡是诱发脓毒症的关键，然而，在调控其平衡的策略上却各不相同。单纯抑制或促进TLR信号中正性促炎或负性抗炎机制，并不能完全改善脓毒症预后的事实，使人们意识到必须另辟蹊径寻找新的靶点。前期证据显示，TLR通路中一些正性和负性关键信号分子受相同转录因子的控制，而表观因子HAC/HDAC可以调节转录因子结合的对象，影响TLR正负信号分子表达，平衡机体炎症反应和免疫防御。清热解毒中药具有显著的免疫调节活性，然而其物质基础和分子机制仍未阐明。基于此，提出如下假说：清热解毒中药及其主要活性成分通过作用于HAC/HDAC，调控作为支点的转录因子结合到失衡的TLR信号分子启动子区，促进其表达，平衡TLR信号通路，改善脓毒症预后。为此，本课题通过生物和药物信息学、表观遗传学、免疫药理学等方法，从细胞和动物水平探讨清热解毒中药防治脓毒症的物质基础和分子靶点，为传统中药的现代化提供实验依据。

本课题是针对脓毒症过程中天然免疫模式识别受体TLR信号通路失衡的内在分子机制并结合传统清热解毒药调节免疫和炎症的临床特点，通过生物信息学、分子生物学、免疫学和药理学的方法，以表观分子HAT/HDAC为靶点，探讨清热解毒药及其主要活性成分对TLR信号通路中关键正负信号分子及其上游调控机制的影响，同时明确其改善脓毒症所致全身炎症反应综合症与上述机制的因果性联系。通过本项目的研究，我们发现一些重要结果：1）筛选和评价了两种清热解毒药物及其主要活性成分对脓毒症所致免疫和炎症失控的生物学效应，并明确了8种作用于TLR信号通路且有效抗脓毒症的活性单体；2）证实SIRT1/HDAC6和/或CBP/GCN5等表观因子，通过影响组蛋白H2/H3/H4和/或转录因子p65/IRF3的乙酰化水平，进而调控TLR通路中正负信号分子MyD88、IRAK-4、TRAF6、TAK1、IL-6、TNF和SRAM、IRAK-M、A20、TIPE2、IL-10、TGF的活性或表达，平衡免疫防御和炎症反应，改善脓毒症预后的分子机制；3）证实2活性单体影响CBP/GCN5-H2B-Lys5/H3-Lys9-IRAK4/IRAK-M信号通路；4）发现2种活性单体作用于SIRT1-p65/IRF3-TRAF5/A20信号通路；5）明确1种活性单体调节p300/HDAC6-H4-Lys8-MyD88/SARM信号通路；6）清热解毒药及其活性成分对非感染性无菌性炎症所致组织器官损伤也具有明显的保护作用，其作用机制也与上述机制相关。总之，通过本课题的研究，一方面阐明了表观分子HAT/HDAC是调控天然免疫模式识别受体信号通路中正负信号分子平衡表达的重要分子机制，同时，也揭示了传统清热解毒药多靶点调节免疫和炎症的分子实质。无疑，这些发现将为天然免疫失控性疾病的药物开发提供实验依据，也为传统中药现代化提供新的理论支撑。