紫草素通过抑制NLRP3炎症小体活化调控炎症性疾病的分子机制研究

本研究针对NLRP3炎症小体异常活化引发的炎症性疾病治疗难题，揭示了天然产物紫草素(SHK)通过阻断NLRP3-ASC结合、抑制ROS/ox-mtDNA通路，有效抑制炎症小体组装及IL-1β/IL-18释放的作用机制。团队通过体内外实验证实SHK可改善DSS诱导的溃疡性结肠炎和LPS诱发的急性呼吸窘迫综合征，为NLRP3相关疾病提供了新型治疗策略。该成果发表于《Scientific Reports》，具有重要转化医学价值。

　　

炎症反应是机体防御病原体的重要机制，但过度激活会导致多种疾病。其中，NLRP3炎症小体作为细胞内多蛋白复合物，在感知危险信号后通过激活caspase-1促进IL-1β和IL-18成熟释放，与溃疡性结肠炎、阿尔茨海默病等密切相关。尽管已知线粒体功能障碍和氧化应激是NLRP3激活的关键环节，但针对该通路的特异性抑制剂仍显不足。紫草素作为传统中药紫草的有效成分，虽已报道具有抗炎作用，其精确分子机制尚不明确。

河南大学第一附属医院联合实验室的研究团队通过系统研究，首次阐明紫草素通过多重机制抑制NLRP3炎症小体活化。研究发现，SHK能特异性阻断NLRP3与衔接蛋白ASC的结合，抑制ASC寡聚体和"斑点"形成，从而破坏炎症小体组装。在机制层面，SHK通过上调解偶联蛋白2(UCP2)降低线粒体活性氧(ROS)水平，减少氧化线粒体DNA(ox-mtDNA)的生成——后者是NLRP3识别的重要危险信号分子。这些发现为炎症性疾病的靶向治疗提供了新思路，相关成果发表在《Scientific Reports》。

研究采用的关键技术包括：①原代腹腔巨噬细胞和骨髓来源巨噬细胞(BMDM)的炎症小体激活模型；②ASC寡聚化检测和免疫共沉淀分析蛋白互作；③流式细胞术检测ROS和线粒体膜电位(JC-1染色)；④qPCR和Western blot分析炎症相关分子表达；⑤DSS诱导的小鼠溃疡性结肠炎和LPS诱发的急性肺损伤模型。

SHK阻断巨噬细胞中NLRP3炎症小体激活
实验显示SHK剂量依赖性抑制caspase-1(P20)和IL-1β(P17)的成熟，降低IL-18分泌，但不影响TNF-α产生。值得注意的是，SHK对NLRC4和AIM2炎症小体的抑制作用较弱，表明其靶向特异性。在多种激活剂(尼日利亚菌素、ATP、MSU晶体)刺激下，SHK均能有效抑制炎症小体活化。

SHK抑制NLRP3炎症小体组装
通过交联实验发现SHK显著减少ASC寡聚体形成，免疫荧光显示ASC斑点数量明显降低。机制研究表明SHK干扰NLRP3与ASC的物理结合，这为理解其作用靶点提供了直接证据。

SHK通过ROS/ox-mtDNA通路调控炎症小体
流式检测证实SHK降低DCFH-DA荧光强度，JC-1实验表明其恢复线粒体膜电位。特别重要的是，SHK处理减少了8-OHdG标记的ox-mtDNA在胞质中的积累，而ROS诱导剂DMNQ可逆转这一效应。这些结果将线粒体稳态调节与炎症小体抑制直接关联。

SHK缓解DSS诱导的溃疡性结肠炎
动物实验显示SHK治疗组结肠长度缩短减轻，组织病理评分改善。分子水平上，SHK降低结肠中NLRP3和pro-IL-1β表达，抑制caspase-1活化。流式分析发现SHK调节巨噬细胞极化，减少促炎型M1(CD11b⁺F4/80⁺iNOS⁺)比例，增加修复型M2(CD206⁺)群体，同时减少CD4⁺T细胞浸润。

SHK减轻LPS诱导的急性肺损伤
在全身炎症模型中，SHK显著降低BALF和血清中IL-1β、IL-18水平，肺组织病理显示炎性浸润减轻。这拓展了SHK在急性炎症中的应用潜力。

该研究系统阐明了紫草素作为NLRP3炎症小体抑制剂的分子机制，创新性地将UCP2调控的线粒体功能保护与ox-mtDNA生成抑制相联系，建立了"天然产物-线粒体稳态-炎症小体抑制"的完整证据链。相较于前人研究，本研究不仅证实SHK对ASC寡聚化的直接影响，还揭示了其对上游线粒体信号的调控作用，为开发基于SHK的抗炎药物提供了更全面的理论依据。值得注意的是，虽然高浓度SHK对AIM2炎症小体也有抑制作用，但研究者提出这可能通过共享的ASC依赖途径实现，提示不同炎症小体间存在交叉调控网络。

这些发现具有重要的临床转化价值：首先，SHK作为已用于临床的天然化合物，安全性较高；其次，其多重作用机制可能对复杂炎症性疾病产生协同疗效；最后，研究提出的ox-mtDNA调控策略为其他炎症小体相关疾病治疗提供了新思路。未来研究可进一步优化SHK的给药方案，并探索其与其他抗炎药物的联合应用潜力。