亚甲蓝通过FASN介导抑制中性粒细胞焦亡缓解脓毒性休克

《BMC Biotechnology》：Methylene blue alleviates septic shock via FASN-mediated inhibition of neutrophil pyroptosis

　　

摘要

目的

脓毒性休克是一种危及生命的状况，其特征是对感染的免疫反应过度，常导致器官衰竭和高死亡率。尽管历史上对轻微毒副作用存在担忧，但亚甲基蓝（MB）作为一种重新发现其医药价值的药物，在脓毒性休克治疗中显示出潜力。然而，其潜在的分子机制仍不清楚。本研究旨在利用多组学分析筛选并表征与 MB 介导的脓毒性休克治疗效应相关的关键基因，并通过体内动物实验进一步验证 MB 的治疗疗效和分子调控机制。

方法

首先，使用 PubChem 和 SuperPred 数据库筛选 MB 的潜在靶点。从 OMIM 和 GeneCards 数据库检索脓毒性休克相关基因。通过重叠药物靶点和疾病相关基因确定核心交集靶点，随后通过 LASSO 回归和支持向量机（SVM）算法验证以确认关键基因。分析单细胞 RNA 测序数据（GSE175453）以探索关键基因在免疫细胞中的表达。进行分子对接以验证 MB 与关键基因编码蛋白之间的结合亲和力。随后，使用盲肠结扎穿孔（CLP）建立脓毒性休克小鼠模型。小鼠分为对照组、假手术组、CLP 组和 CLP + MB 组。评估生存率、肺和脾组织的病理变化以及关键基因的表达水平。使用免疫荧光、流式细胞术、酶联免疫吸附测定（ELISA）和免疫印迹评估中性粒细胞浸润、焦亡相关炎症因子分泌以及 NOD 样受体家族 pyrin 结构域蛋白 3（NLRP3）/凋亡相关斑点样蛋白含 caspase 募集结构域（ASC）/半胱天冬蛋白酶 -1（Caspase-1）/Gasdermin D（GSDMD）通路的激活。此外，通过慢病毒注射干扰脂肪酸合酶（FASN）表达，并给予焦亡抑制剂，以验证 FASN 和细胞焦亡在 MB 介导治疗中的调控作用。

结果

共鉴定出 51 个 MB 潜在靶点和 1610 个脓毒性休克相关基因。获得 13 个核心交集靶点，机器学习筛选后确认了 5 个关键基因（ADORA2B、CTSD、CXCR4、FASN、PKN1）。单细胞测序分析显示，这些关键基因主要表达于中性粒细胞，且脓毒性休克中 FASN 表达显著下调。MB 治疗显著提高了 CLP 小鼠的生存率，减轻了肺和脾组织损伤，逆转了关键基因的异常表达（CLP 小鼠中上调 ADORA2B/CTSD 并下调 CXCR4/FASN/PKN1），并减少了中性粒细胞浸润。此外，MB 抑制了中性粒细胞分泌白介素 -1β（IL-1β）和 IL-18，并抑制了 NLRP3/ASC/裂解型 Caspase-1/GSDMD 通路的激活。FASN 沉默消除了 MB 的保护性治疗作用，而药理学抑制细胞焦亡有效逆转了 FASN 敲低诱导的组织损伤。

结论

MB 通过上调 FASN 表达，从而抑制中性粒细胞细胞焦亡，对脓毒性休克发挥治疗作用。本研究阐明了 MB 介导脓毒性休克治疗的一种新型分子机制，并为脓毒性休克的临床干预提供了有前景的治疗靶点。

临床试验编号

不适用。