新型KEAP1-NRF2相互作用抑制剂CH7450924通过抑制炎症通路改善LPS诱导的多器官功能障碍

《Scientific Reports》：CH7450924, a KEAP1-NRF2 interaction inhibitor, ameliorates LPS-induced multiple organ dysfunction via inflammatory pathway inhibition

本研究针对全球每数秒导致一人死亡的多器官功能障碍综合征（MODS）治疗需求，开发了新型非共价KEAP1-NRF2蛋白相互作用抑制剂CH7450924。通过晶体结构分析证实其高选择性结合特性，在LPS诱导的MODS模型中显著改善生存率，降低血浆IL-6、IL-1β和TNFα水平，改善肾功能损伤和肝损伤标志物，并通过改善微循环和抑制内皮损伤发挥多器官保护作用。该研究为MODS治疗提供了具有高选择性的NRF2靶向治疗新策略。

　　

在全球范围内，每几秒钟就有一人死于多器官功能障碍综合征（MODS）——这种危及生命的疾病可发生在感染、创伤或大手术后，其特征是多个器官同时出现功能障碍。尽管现有治疗手段能够针对特定器官进行对症处理，但缺乏能够同时改善多器官功能的根本性治疗药物。在这种严峻的医疗需求背景下，核因子E2相关因子2（NRF2）作为细胞防御机制的核心调控因子，为MODS治疗带来了新的希望。

NRF2是一种调控氧化应激和炎症反应的关键转录因子，而其负调控因子KEAP1（Kelch样ECH关联蛋白1）则负责NRF2的泛素化降解。当NRF2与KEAP1解离后，NRF2得以稳定并进入细胞核，激活多种抗氧化分子和解毒酶的转录。考虑到NRF2介导的广泛生物学功能，研究人员推测NRF2激活可能对多种细胞类型产生多器官保护作用。然而，以往报道的许多NRF2激活剂缺乏对NRF2的选择性，且常用的共价结合方式可能带来潜在副作用，这限制了其临床应用前景。

针对这一挑战，日本中外制药公司的研究团队开发了一种新型小分子化合物CH7450924，并系统评估了其在脂多糖（LPS）诱导的MODS模型中的治疗效果。这项发表于《Scientific Reports》的研究，为MODS治疗提供了新的思路。

研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：通过X射线晶体学分析CH7450924与KEAP1的结合特性；采用AlphaScreen结合实验评估化合物对KEAP1-NRF2相互作用的抑制活性；利用细胞模型检测NRF2靶基因NQO1 mRNA表达；通过Cerep筛选平台进行130个分子靶点的选择性评价；建立LPS腹腔注射和气管内注射的小鼠MODS模型，评估化合物对生存率、器官功能、微循环和组织病理学的影响。

结构分析揭示非共价结合特性

晶体结构分析显示，CH7450924与KEAP1的kelch结构域结合，且结合位点与NRF2的ETGE肽段结合位点重叠。重要的是，结合位点附近没有半胱氨酸残基，表明CH7450924以非共价方式与KEAP1结合，这与已知的共价结合剂bardoxolone methyl（BARD）形成鲜明对比。结合实验进一步证实，CH7450924能够浓度依赖性地抑制KEAP1与NRF2的结合。

高选择性NRF2激活能力

在多种肾脏来源细胞系（包括人源293细胞、猴源COS-7细胞、大鼠NRK-52E细胞和小鼠Mes13细胞）中，CH7450924均能浓度依赖性地诱导NRF2靶基因NQO1 mRNA表达，半数有效浓度（EC₅₀）在2.5±0.1 nmol/L范围内，表现出优异的种属交叉反应性。选择性评价结果显示，在130个分子靶点筛选中，CH7450924仅对4个靶点显示显著影响，而BARD影响了16个靶点。进一步细胞实验证实，CH7450924仅在10μmol/L浓度下对5-HT_1B受体有抑制活性，表明其对NRF2具有高度选择性。

MODS模型中的显著保护作用

在腹腔注射LPS诱导的MODS模型中，CH7450924显著改善了小鼠的72小时生存率。机制研究表明，CH7450924显著降低了血浆中炎症细胞因子IL-6、IL-1β和TNFα的水平，同时抑制了肾脏和肝脏中这些炎症因子mRNA的表达。

在器官功能评估方面，CH7450924显著改善了肾功能指标肌酐和血尿素氮（BUN），并显示出改善肾损伤分子1（KIM-1）和中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）mRNA表达的趋势。对于肝脏保护，CH7450924显著降低了总胆红素（T-BIL）水平，对天冬氨酸氨基转移酶（AST）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）也显示出明显的抑制趋势。

微循环改善与内皮保护

尽管CH7450924对平均血压（MBP）和心率（HR）没有显著影响，但它显著改善了耳部皮肤血流灌注。这一发现提示其保护作用可能与微循环改善相关。

进一步研究显示，CH7450924显著改善了LPS引起的血小板减少和血浆纤溶酶原激活物抑制剂1（PAI-1）升高。同时，它降低了血浆中内皮损伤标志物Syndecan-1水平，并抑制了肾脏和肝脏中细胞间粘附分子1（ICAM-1）和血管细胞粘附分子1（VCAM-1）的mRNA表达。这些结果表明CH7450924通过抑制内皮细胞损伤和活化，改善了微循环障碍。

肺部损伤模型的验证

在气管内LPS注射诱导的肺损伤模型中，CH7450924显著抑制了肺部IL-6和IL-1β mRNA表达的增加，减轻了肺湿重增加，改善了组织病理学改变（包括中性粒细胞浸润和肺泡壁增厚），并恢复了肺泡上皮细胞标志物表面活性蛋白C（SFTPC）的mRNA表达。更重要的是，CH7450924显著改善了血氧饱和度（SpO₂），表明其对呼吸功能具有保护作用。

本研究证实了CH7450924作为一种新型、高效、高选择性的NRF2激活剂，在MODS治疗中的重要价值。与传统的共价结合剂相比，其非共价结合特性赋予了更高的选择性，减少了脱靶副作用的风险。在作用机制上，CH7450924不仅通过直接抗炎作用抑制炎症因子产生，还通过改善微循环障碍和内皮功能，实现了对肾脏、肝脏和肺部的多器官保护。

该研究的局限性在于尚未在盲肠结扎穿孔（CLP）这一更具临床相关性的模型中进行验证，且对氧化应激作用的探讨不够深入。然而，这些发现为开发针对MODS的NRF2靶向治疗提供了坚实理论基础，CH7450924有望成为治疗这一危重疾病的新策略，为全球每年数百万MODS患者带来新的希望。