尼洛替尼通过调节 NF-κB 信号通路,并增强 BAG3 依赖性的聚集物自噬及 ESCRT-III 介导的质膜修复,在小胶质细胞中减弱 NLRP3 炎症小体激活和 GSDMD/NINJ1 介导的细胞焦亡
《Journal of Neuroimmunology》:Nilotinib attenuates NLRP3 inflammasome activation and GSDMD/NINJ1-mediated pyroptosis via modulation of NF-κB signaling and enhancement of BAG3-dependent aggrephagy and ESCRT-III-mediated plasma membrane repair in microglia
编辑推荐:
•尼洛替尼是一种第二代酪氨酸激酶抑制剂,具有新兴的神经保护和免疫调节特性。•尼洛替尼在实验模型中显示出有前景的效果,通过减轻神经炎症反应。•尼洛替尼通过调节 IκBα-NF-κB 信号通路,抑制 NLRP3 炎症小体激活和 GSDMD/NINJ1 介导的焦亡。•尼洛替尼可能增
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尼洛替尼是一种第二代酪氨酸激酶抑制剂,具有新兴的神经保护和免疫调节特性。
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尼洛替尼在实验模型中显示出有前景的效果,通过减轻神经炎症反应。
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尼洛替尼通过调节 IκBα-NF-κB 信号通路,抑制 NLRP3 炎症小体激活和 GSDMD/NINJ1 介导的焦亡。
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尼洛替尼可能增强 BAG3 依赖的聚集体自噬和 ESCRT-III 介导的质膜修复,从而限制 NLRP3 炎症小体激活。
引言
神经炎症是指中枢神经系统 (CNS) 在损伤、感染、错误折叠蛋白质积聚或氧化应激后产生的免疫反应;如果不受调节或慢性化,它通常会导致神经元功能障碍和退化。小胶质细胞是 CNS 中的驻留免疫细胞,是关键的第一响应者:在感知到病理线索后,它们会发生表型转变,释放促炎介质,并诱导神经环境中的反应性变化 (Gao 等人,2023)。在分子水平上,小胶质细胞激活与模式识别受体信号密切相关,这些信号汇聚于核因子 kappa B (NF-κB) 通路,该通路支配促炎基因的转录启动。NF-κB 的激活促进 NOD 样受体家族热蛋白结构域包含 3 (NLRP3) 的表达,以及白细胞介素 -1 beta (IL-1β) 和白细胞介素 -18 (IL-18) 的前体形式,从而为随后的炎症小体激活建立启动状态 (Erdem 等人,2024;Liu 等人,2017)。小胶质细胞 NLRP3 炎症小体激活可能导致促炎细胞因子的释放,导致神经炎症和神经元损伤 (Han 等人,2024)。与此框架一致,依赖 NF-κB 的启动使小胶质细胞对源自细胞应激或危险相关分子模式的二次激活信号敏感。小胶质细胞先天免疫信号中的一个核心机制是 NLRP3 炎症小体的激活,一旦组装,它促进 caspase-1 激活以及 IL-1β 和 IL-18 的加工和释放,这是许多神经退行性和急性脑损伤情况的特征 (Erdem 等人,2025;Chang 等人,2020)。
焦亡是一种炎症形式的程序性细胞死亡,是由孔形成蛋白 gasdermin D (GSDMD) 介导的炎症类型程序性细胞死亡,在炎症小体组装后,它在 caspase-1 下游被激活 (Liao 等人,2023)。在 GSDMD 介导的焦亡启动后,ninjurin-1 (NINJ1) 被激活 (Ramos 等人,2024;Wu 等人,2023)。一旦激活,NINJ1 组装成不同大小和结构构象的寡聚体复合物。这些寡聚体的功能类似于“曲奇切割机”,机械性破坏质膜并最终驱动膜破裂 (David 等人,2024;Degen 等人,2023)。通过这种机制,GSDMD 和 NINJ1 的协调作用破坏了炎症小体激活后的质膜完整性,从而促进炎症信号的传播 (Barnett 等人,2023;Ramos 等人,2024)。
NLRP3 炎症小体的激活和焦亡细胞死亡的执行受到多个细胞质量控制系统的严格控制,这些系统在炎症应激下发挥作用以维持膜完整性和蛋白质稳态 (Biasizzo 和 Kopitar-Jerala,2020;Liu 等人,2024)。运输所需的内体分选复合物 III (ESCRT-III) 复合物有助于修复由孔形成事件引起的质膜损伤,从而限制过度的细胞裂解和炎症反应 (Rühl 等人,2018;Scheffer 等人,2014)。该机制与 ATP 酶液泡蛋白分选 4 (VPS4) 亚型 (VPS4A 和 VPS4B) 协调运作,后者与 ESCRT-III 亚基一起发挥作用以促进膜重塑过程 (Yang 等人,2022)。这种修复机制抵消了 gasdermin 介导的膜损伤并调节炎症介质的释放 (Rühl 等人,2018)。同时,选择性自噬通路也通过去除受损细胞器和炎症小体成分来调节炎症小体活性,否则这些成分会放大炎症信号。关键自噬调节因子包括 Beclin-1、微管相关蛋白 1 轻链 3 (LC3) 亚型和衔接蛋白隔离体 1 (SQSTM1/p62),它们协调自噬体的形成和成熟,以靶向炎症小体复合物进行降解 (Erdem 等人,2025;Deretic 等人,2013)。共伴侣蛋白 Bcl-2 相关无凋亡基因 3 (BAG3) 已成为选择性自噬(包括聚集小体自噬)和细胞蛋白质稳态的重要介质,通过促进 BAG3 依赖的自噬通路清除聚集或错误折叠的蛋白质,这在细胞应激和炎症条件下尤为活跃 (Ying 等人,2022;Behl,2016)。
尼洛替尼是一种第二代酪氨酸激酶抑制剂,用于治疗慢性粒细胞白血病 (CML),并已获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 的批准 (Deremer 等人,2008)。药代动力学和临床研究证实,尼洛替尼可穿过血脑屏障,在全身给药后在脑脊液中检测到,证明了其在中枢神经系统内的直接药理活性 (Pagan 等人,2016;Pagan 等人,2019;Pagan 等人,2020)。实验研究表明,尼洛替尼可抑制小胶质细胞激活并减轻小胶质细胞介导的神经炎症反应,适用于不同的神经系统疾病模型 (Kim 等人,2022;Wu 等人,2021;Hebron 等人,2014)。与这些观察结果一致,据报道尼洛替尼还能减少与激活的胶质细胞相关的促炎介质的产生,从而调节神经免疫信号通路 (Stevenson 等人,2023;Kim 等人,2022;Attia 等人,2019)。此外,尼洛替尼增强了自噬相关的蛋白质清除机制,这与神经免疫调节密切相关 (Peikert 等人,2021;Lonskaya 等人,2015;Hebron 等人,2014)。临床发现进一步支持其在神经退行性疾病中调节胶质细胞活性和自噬相关通路的作用 (Anderson 等人,2022)。
综上所述,这些观察结果表明,尼洛替尼可能通过多种相互关联的机制影响神经炎症信号,涉及小胶质细胞激活、炎症介质产生和自噬相关细胞通路。尽管有关其神经保护和免疫调节作用的证据日益增多,但其在小胶质细胞中对 NLRP3 炎症小体激活和 GSDMD/NINJ1 依赖的焦亡通路的潜在调节影响尚未阐明。此外,其对选择性自噬过程(包括聚集体自噬)和 ESCRT-III 介导的膜修复的影响尚不清楚。因此,本研究旨在调查体外实验条件下尼洛替尼对小胶质细胞 NLRP3 炎症小体信号及相关焦亡细胞死亡的影响。
章节摘要
细胞培养
本研究利用小鼠 N9 小胶质细胞系作为体外模型系统,因为其在神经炎症研究中具有公认的应用性。该细胞系表现出与原发性小胶质细胞相当的功能和形态特征,特别是在脂多糖 (LPS) 诱导的激活条件下,包括相似的迁移和吞噬特性 (Erdem 等人,2025;Olcum 等人,2021)。N9 小胶质细胞由 Paola 博士提供
尼洛替尼在优化的非细胞毒性浓度下减弱 IL-1β和 IL-18 的释放
最初,我们通过测量 0.1–1000 μM 浓度范围内的 LDH 释放,评估了尼洛替尼对基线细胞死亡和细胞毒性的影响。在 10 μM 时,细胞存活率保持较高 (98.56%),而细胞毒性 (5.28%) 与对照组 (5.01%) 相当。基于这些发现,选择 10 μM 作为最佳工作浓度,并应用于所有后续实验 (图 1A, B)。
NLRP3 炎症小体的激活导致促炎的生成
讨论
在本研究中,我们调查了尼洛替尼是否调节小胶质细胞中的经典 NLRP3 炎症小体激活及相关焦亡反应。我们的发现表明,尼洛替尼减轻了 LPS + ATP 诱导的 NLRP3 炎症小体激活,证据包括 IL-1β和 IL-18 释放减少、NLRP3 表达降低、caspase-1 激活减弱以及 GSDMD-N 和 NINJ1 的抑制。同时,尼洛替尼恢复了 IκBα水平,降低了 p-IκBα和 NF-κB p65
结论
本研究表明,尼洛替尼可以通过多层机制抑制小胶质细胞中的经典 NLRP3 炎症小体激活及相关焦亡反应。除了限制 NF-κB 介导的启动外,尼洛替尼还减轻了炎症小体激活并减少了关键焦亡标志物,同时促进 BAG3 依赖的聚集体自噬并支持 ESCRT-III 介导的膜修复。这些发现表明,尼洛替尼可能调节
CRediT 作者贡献声明
Mehmet Erdem: 写作 – 审查与编辑,写作 – 原创草稿,可视化,监督,软件,资源,方法学,调查,形式分析,数据整理,概念化。 ?eniz Erdem: 写作 – 审查与编辑,验证,资源,方法学,调查,形式分析。 Süleyman Caner Karahan: 写作 – 审查与编辑,监督,资源,方法学,形式分析,概念化。
资助
本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的任何特定拨款。
利益冲突声明
作者声明,他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文中报告的工作。
Mehmet Erdem|?eniz Erdem|Süleyman Caner Karahan