中药棒柄花鞣质类成分Brevin的发现及其抑制NLRP3炎症小体活化的机制研究

NLRP3 (nucleotide-binding domain, leucine-rich repeat-containing (NBD-LRR) proteins 3) inflammasome is known as the most important member of the NOD (nucleotide-binding and oligomerization domain)-like receptor family, which plays a central role in innate immunity. Thus, the aberrant NLRP3 inflammasome activation contributes to the progress of several human diseases, including atherosclerosis, gout, type 2 diabetes, and neurodegenerative diseases. Our preliminary research demonstrated that ellagitannins from Cleidion brevipetiolatum, a traditional Chinese medicine herb used to treat acute/chronic hepatitis and cystitis, showed potent inhibitory effects on NLRP3 inflammasome. Of these ellagitannins, Brevin exhibited the most potent inhibitory effects on caspase-1 cleavage and IL-1β secretion, and showed prominent therapeutic effect in MSU-induced rat gouty arthritis model. Based on these results, the mechanism and direct target of Brevin in inhibition of NLRP3 inflammasome activation will be explored. The human NLRP3 homology modeling and docking calculation will be performed to evaluate how Brevin inhibited NLRP3 activity. Several NLRP3-dependent inflammation models, including peritonitis, gouty arthritis and type 2 diabetes, were used to examined in vivo therapeutic effects of Brevin. In summary, these researches provide a theoretical basis for the development of drug candidate to treat NLRP3-driven diseases.

NLRP3炎症小体作为核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族中最重要的一员，是固有免疫系统的重要组成部分，它的失调会引发动脉神经硬化、痛风、2型糖尿病及神经退行性疾病等多种炎症性疾病。中药棒柄花（Cleidion brevipetiolatum Pax et Hoffm.）长期被用于治疗急慢性肝炎、膀胱炎等炎症，我们前期研究从中分离鉴定一种结构新颖的鞣质类成分Brevin，能够较好的抑制caspase-1活化以及IL-1β分泌，并在尿酸盐结晶（MSU）诱导的关节炎模型中表现了良好的疗效。本项目拟在前期研究的基础上，阐明Brevin抑制NLRP3炎症小体活化的具体机制及作用靶点，通过解析和构建NLRP3蛋白晶体结构考察其与靶点的结合方式，建立多种NLRP3相关炎症模型（腹膜炎、痛风性关节炎和2型糖尿病）完成其对相关炎症的体内药效评价，为此类NLRP3抑制剂的先导结构设计提供理论依据。

NLRP3炎症小体作为NOD样受体家族中重要成员，是构成固有免疫的重要组成部分，其失调会引发痛风、关节炎、结肠炎及神经退行性疾病及神经退行性疾病等多种炎症和代谢疾病。本项目根据中草药的传统功效和临床疗效，以活性追踪为指导，力求从中草药资源中寻找结构新颖，活性显著的抗NLRP3活性分子并阐明其具体机制。本项目从中药棒柄花中分离鉴定26个化合物，包括7个结构新颖的鞣质化合物。其中新鞣质化合物CB-9活性最好，抗炎机制研究表明CB-9主要通过抑制NF-κB途径依赖的NLRP3炎症小体启动阶段并不会影响NLRP3炎症小体的活化阶段进而行使抗炎作用。体内药效评价表明口服50 mg/kg CB-9在卡拉胶诱导的小鼠足趾肿胀模型和牛二型胶原CII诱导的小鼠关节炎（CIA）模型均有良好的保护作用。另外，从绒毛崖豆中分离鉴定22个黄酮类化合物，新化合物8个，其中新颖查尔酮化合物MV-6，它可以通过阻断ASC的寡聚化抑制NLRP3炎症小体的活化，但它不会影响LPS引发的NLRP3启动阶段。体内实验证明MV-6对LPS诱导的小鼠脓毒性休克具有明显的保护作用。综上，这些工作为中药棒柄花和绒毛崖豆的临床应用与开发提供科学示范和理论基础，这些新颖结构也为NLRP3抑制剂的先导结构的设计提供骨架选择。目前，本项目发表基金号标注的研究论文9篇，其中SCI论文7篇，国内核心2篇，包括天然产物和中药学领域的著名期刊Journal of Natural Products，Phytomedicine和Phytochemistry。