综述:打破氧化还原-钙循环:靶向内皮TRPV4–NOX2复合体的药理学、生理学及治疗前景

【字体: 时间:2025年08月25日 来源:Life Sciences 5.1

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  这篇综述系统阐述了瞬时受体电位香草酸亚型4(TRPV4)与NADPH氧化酶2(NOX2)形成的钙-氧化还原信号体的分子机制及其在代谢性疾病中的病理作用。作者揭示了二者通过12残基两性螺旋(KCARLFPDSN)与8残基B环(NTTIGVFL)的特异性结合,构建了自放大信号环路。重点介绍了小分子抑制剂M12和Δ4肽诱饵通过精准破坏蛋白互作界面(而非完全抑制通道或氧化酶活性)来恢复血管稳态的创新策略,为心血管代谢疾病治疗提供了新靶点。

  

Domain architecture of the two partners

TRPV4作为同源四聚体阳离子通道,其N端锚蛋白重复域(ARD)感知机械/化学刺激,C端胞质尾部的两性螺旋(Leu356-Phe357)与NOX2的B环(NTTIGVFL)构成关键互作界面。NOX2作为膜结合黄素细胞色素,其胞质亚基p47phox通过SH3域与TRPV4的脯氨酸富集区偶联,形成机械敏感的氧化还原信号枢纽。

Endothelial Ca2+ signaling, vasodilation and blood-pressure control

在生理状态下,内皮细胞通过TRPV4通道产生的Ca2+火花(≈0.3 events·site-1·s-1)激活eNOS,协同NOX4产生H2O2,维持血管舒张。AKAP150支架蛋白将TRPV4锚定在肌内皮突触(MEPs),其缺失可使血压升高10 mmHg。

Pathological amplification — obesity, hypertension & other disease settings

饮食诱导肥胖(DIO)使TRPV4–NOX2结合强度增加60%,超氧化物爆发性增长3倍。过氧亚硝酸盐氧化AKAP150导致TRPV4脱锚,同时NOX2衍生的ROS通过CaMKII/NF-κB通路促进炎症因子表达,形成"氧化应激-钙超载"恶性循环。

Small-molecule prototypes: M12 and other early leads

吲哚-恶二唑类小分子M12(370 Da)通过π-π堆叠结合TRPV4的Phe357,解离常数Kd=8.6 nM。单次10 nmol/kg腹腔注射即可使DIO小鼠血管ROS恢复正常,且不影响基础TRPV4电流。

Peptide and gene-based decoys – proof of interface tractability

Δ4迷你螺旋(KCAR缺失体)作为竞争性诱饵,可使NOX2依赖性ROS降低82%。AAV载体递送的shRNA靶向敲低NOX2 B环,能改善高脂喂养小鼠的内皮依赖性舒张功能。

Assay platforms and experimental read-outs

六层级验证体系涵盖:免疫共沉淀/GST pull-down验证物理互作、FRET显微镜检测纳米级间距、电子自旋共振(ESR)定量超氧化物、压力肌动描记术评估血管张力、无线电遥测监测动态血压。

From the first hit (M12) to a clinic-ready lead

M12的5位吲哚修饰衍生物显示明确构效关系(SAR),目前通过引入环丙基提高血脑屏障穿透性。巨环肽类抑制剂如cyclo[NTTGVFL](表示D型氨基酸)在食蟹猴模型中展现18小时半衰期。

Conclusions and future directions

TRPV4–NOX2信号体作为"变构酶-离子通道"超分子机器,其界面抑制剂兼具精准性和安全性优势。基于冷冻电镜(cryo-EM)的理性设计、PROTAC降解剂技术,以及组织特异性递送系统将是未来十年研发重点。

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