小檗碱抑制湿疹皮肤金黄色葡萄球菌诱导的肥大细胞/嗜碱性粒细胞活化并调节MAPK相关基因表达

《International Journal of Molecular Sciences》:Berberine Inhibits Eczematous Skin S. aureus-Induced Mast Cell/Basophil Activation and Modulates MAPK-Associated Gene Expression

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月05日 来源:International Journal of Molecular Sciences 5.6

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  金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, S. aureus)是湿疹(eczema)的主要加重因素,仍是一种普遍存在的致病性公共卫生威胁。在S. aureus加重的湿疹背景下,肥大细胞(mast cell)/嗜碱性粒细胞(basophil)

  
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, S. aureus)是湿疹(eczema)的主要加重因素,仍是一种普遍存在的致病性公共卫生威胁。在S. aureus加重的湿疹背景下,肥大细胞(mast cell)/嗜碱性粒细胞(basophil)脱颗粒的机制尚不清楚。研究人员试图研究从经历外用糖皮质激素戒断(topical steroid withdrawal, TSW)的重型湿疹患者分离得到的S. aureus对嗜碱性粒细胞活化的直接影响,并阐明小檗碱(berberine, BBR)抑制该活化的机制。研究人员从重型湿疹患者皮肤拭子分离并测序确认8株临床S. aureus菌株。人嗜碱性粒细胞(KU812)、大鼠嗜碱性粒细胞(RBL-2H3)和小鼠肥大细胞(MC/9)经BBR预处理48 h后,用热灭活标准S. aureus及临床菌株刺激45 min,检测脱颗粒。BBR的分子靶点通过计算建模识别并经qRT-PCR验证。BBR可阻止KU812、RBL-2H3和MC/9细胞在标准S. aureus刺激后的脱颗粒;在KU812中呈剂量依赖性抑制脱颗粒,并抑制TNF-α和IL-4释放,显著下调FcεR1(α、β、γ)、TNFα、MAPK1、MAPK3、AKT2、CASP9和CCND1表达。在临床S. aureus菌株刺激下,BBR剂量依赖性抑制KU812脱颗粒,显著降低TNF-α、IL-4、MAPK1并增强NFκB1A表达。BBR对S. aureus诱导KU812活化的抑制至少与抑制MAPK相关基因表达有关。本研究为BBR预防S. aureus与人嗜碱性粒细胞互作提供新见解。
研究背景与立项依据
特应性皮炎(atopic dermatitis, AD,又称湿疹)是一种影响儿童15%–30%、成人5%的慢性炎性皮肤病,其发病与肥大细胞/嗜碱性粒细胞经IgE-高亲和力IgE受体(FcεRI)介导的脱颗粒密切相关。AD患者皮肤金黄色葡萄球菌(S. aureus)定植率高达60%–100%,远高于健康人5%–30%;S. aureus δ-毒素可直接结合肥大细胞诱导组胺、β-己糖胺酶及IL-4、TNF-α等释放,放大炎症、破坏屏障并维持瘙痒-搔抓循环。然而S. aureus如何协调嗜碱性粒细胞脱颗粒仍不清楚。现有抗组胺药与糖皮质激素短期副作用明显,长期可致激素戒断、骨质疏松等,天然异喹啉生物碱小檗碱(berberine, BBR)具抗炎、抗菌、调节免疫等多效性,且前期已证BBR抑制AD来源临床S. aureus生长,但其对S. aureus诱导嗜碱性粒细胞活化的分子机制未知。为此,研究人员在《International Journal of Molecular Sciences》报道了BBR阻断S. aureus(含标准株ATCC 33591与8株TSW重症湿疹患者临床分离株)诱导人/鼠/大鼠肥大细胞系脱颗粒,并聚焦PI3K/AKT与MAPK相关基因调控的研究。
主要关键技术方法
研究以TSW重症湿疹患儿皮肤拭子分离测序确认的8株临床S. aureus(EC01/02/03/04/06/07/09/10)及标准株ATCC 33591为刺激源,经65℃ 1 h热灭活;选用人嗜碱性粒细胞KU812、大鼠嗜碱性粒细胞RBL-2H3、小鼠肥大细胞MC/9,BBR(20 μg/mL,HPLC标定)预处理48 h;脱颗粒以β-己糖胺酶荧光法(Ex/Em 365/450 nm)定量;基因表达用qRT-PCR(GAPDH内参,ΔΔCt法);分子靶点先经多数据库交集+KOBAS通路富集+STRING蛋白互作网络+磷酸化蛋白文献挖掘的计算建模预测,再实验验证;统计采用单因素ANOVA+Bonferroni校正(Prism 10)。
研究结果
2.1 BBR抑制标准S. aureus诱导的肥大细胞/嗜碱性粒细胞脱颗粒
KU812、RBL-2H3、MC/9经BBR预处理后对热灭活标准S. aureus刺激45 min的β-己糖胺酶释放均显著下降(p<0.001),KU812中2.5–20 μg/mL呈剂量依赖;同时TNF-α(p<0.01)、IL-4(p<0.001)mRNA降低。表明BBR跨物种稳定肥大/嗜碱性膜。
2.2 BBR抑制标准S. aureus诱导的FcεR1(α、β、γ)表达
标准株刺激4 h后KU812的FcεR1α/β/γ转录显著上调,BBR 20 μg/mL将其下调至近基线(p<0.001),提示BBR不仅阻脱颗粒,也削弱受体端放大信号。
2.3 计算建模预测BBR靶向PI3K/AKT与MAPK通路
并集BBR化合物靶点与前过敏/肥大细胞/嗜碱性粒细胞/过敏休克相关人基因,KOBAS富集排除肿瘤通路后PI3K/AKT频次最高;热图与STRING显示AKT1/2、RELA、CHUK、NFKB1、MAPK1/3、TNF、IL6、TP53居核心;文献交叉得BBR与肥大细胞共有16个磷酸化蛋白节点。计算层锁定后续验证名单。
2.4 BBR抑制标准S. aureus诱导的PI3K/AKT与MAPK通路基因
qRT-PCR证实BBR显著抑制MAPK3(p<0.001)、AKT2(p<0.05)、CASP9(p<0.001)、MAPK1(p<0.01)、CCND1(p<0.001),同时上调负调因子NFκB1A(p<0.001)与TP53(p<0.001),实验侧印证计算预测。
2.5 BBR预处理抑制临床S. aureus分离株诱导的嗜碱性粒细胞脱颗粒
8株临床S. aureus分别刺激KU812,BBR 2.5–20 μg/mL均剂量依赖抑β-己糖胺酶释放(p<0.05–0.001),20 μg/mL抑率>90%;TNF-α、IL-4 mRNA同步显著下降(p<0.001),说明BBR对非标准、临床异质菌株具广谱拮抗力。
2.6 BBR在临床S. aureus刺激下抑制MAPK
临床株刺激4 h后KU812的MAPK1被BBR显著压制(p<0.001),NFκB1A(IκBα编码基因)上调(p<0.001),与标准株结论一致,锁定MAPK-NFκB轴为BBR主要干涉点。
讨论与结论翻译
讨论指出,本研究首次在小鼠肥大细胞、大鼠及人嗜碱性粒细胞中展示BBR阻S. aureus ATCC 33591诱导脱颗粒,并借KU812剂量反应、FcεR1亚基下调、PI3K/AKT-MAPK基因面板(MAPK1/3、AKT2、CASP9、CCND1、NFκB1A、TP53)及8株TSW临床S. aureus验证,弥补了S. aureus-嗜碱性粒细胞轴机制空白;作者也坦言局限:未做Ca2+内流、组胺、CD63及蛋白磷酸化、原代外周血嗜碱性粒细胞/人肥大细胞(LAD2、PSCMC)、活菌动态感染与BBR 48 h viability直接测定。结论原文意译:研究结果有力提示BBR可作为S. aureus加重AD的潜在治疗剂——通过靶向肥大细胞/嗜碱性粒细胞活化、抑制促炎细胞因子释放及下调MAPK相关基因表达,切中AD病理核心环节;未来需经原代细胞、活菌模型与临床前药动/安全评价推进转化。
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