尿素丙酰胺类甲酰肽受体2激动剂对脂多糖诱导大鼠脑内炎症损伤的缓解作用研究

《ACS Omega》：Treatment with Ureidopropanamide Formyl Peptide Receptor 2 Agonists Attenuates Brain Changes Induced by Systemic Lipopolysaccharide Administration in Rats

　　

中文翻译： 多项研究证据强调了炎症消退（resolution of inflammation, RoI）在减轻炎症反应和恢复脑内稳态中的重要作用。近年来，甲酰肽受体2（formyl peptide receptor 2, FPR2）在该过程中的意义受到关注，因其具有与多种配体相互作用的显著能力，包括特异性促消退介质（specialized proresolving mediators, SPMs）。尽管这些内源性分子（如脂氧素A4，lipoxin A4, LXA4）表现出有益作用，但其不利的药代动力学特性导致其快速化学失活。因此，本研究考察了LXA4及两种强效FPR2激动剂（化合物CMC23和MR-39）的促消退和抗炎特性。为此，研究人员利用全身性免疫激活模型，在成年雄性大鼠的特定脑区开展了时间依赖性行为学和生物化学研究。研究结果显示，LXA4和CMC23可消除脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）给药所引起的行为紊乱；然而，仅CMC23对这些行为损伤表现出持久的改善作用。在生物化学研究部分，内源性LXA4表现出有益作用，但主要发生在脑室内（i.c.v.）给药后1小时。CMC23强效且持久的促消退能力通过其在所检测的两个脑结构中抑制促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）释放得以证实。此外，MR-39给药的促消退作用仅在生物化学实验部分中体现。这些发现提供了新的体内证据，表明尿素丙酰胺类FPR2激动剂（尤其是CMC23）具有保护和抗炎作用；因此，FPR2可作为改善RoI的一个有前景的靶点。

论文解读

一、研究背景与科学问题

炎症反应是一个涉及分子、细胞和生理改变的复杂且高度有序的过程。炎症消退（resolution of inflammation, RoI）作为炎症反应的主动调控阶段，对限制炎症为短期有益过程、防止其有害延长至关重要。近年来，甲酰肽受体2（formyl peptide receptor 2, FPR2）在RoI中的作用受到广泛关注。FPR2属于G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptor, GPCR）家族，广泛表达于外周多种细胞类型以及脑干、脊髓、下丘脑、大脑新皮层和海马中的小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元。脂氧素A₄（lipoxin A₄, LXA₄）作为花生四烯酸（arachidonic acid, AA）衍生的内源性脂质介质，能以高亲和力（K_d为1.7 nM）直接结合FPR2，从而调控RoI。然而，LXA₄不利的药代动力学特性（如快速代谢失活）限制了其临床应用潜力。因此，开发能够稳定激活FPR2促消退信号通路的合成激动剂具有重要意义。研究人员前期已鉴定出一系列基于尿素丙酰胺的FPR2激动剂，其中MR-39表现出良好的体外代谢稳定性、血脑屏障（blood–brain barrier, BBB）通透性和安全性；后续结构优化得到第二代化合物CMC23，其具有更强的FPR2激动效力及可接受的腹腔（i.p.）给药生物利用度。基于上述体外研究结果，本研究首次在成年雄性大鼠急性全身性脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）免疫激活模型中，开展时间依赖性研究，系统比较LXA₄、MR-39和CMC23三种FPR2激动剂的免疫消退潜力和抗炎作用。

二、研究设计与主要技术方法

研究人员采用3月龄Sprague–Dawley雄性大鼠，通过立体定位手术将不锈钢引导套管植入右侧脑室。术后恢复5–7天，进行强迫游泳试验（forced swim test, FST）预试。随后动物随机分为对照组和LPS组（单次腹腔注射250 μg/kg LPS）。LPS给药22小时后，动物接受脑室内（i.c.v.）注射LXA₄（0.02 μg/μL）、CMC23或MR-39（均为0.2 μg/μL）。行为学评估在i.c.v.给药后1小时和/或4小时进行，测量游泳、不动和攀爬时间。行为学测试后立即处死动物，分离海马和额叶皮层，采用酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）检测IL-1β、IL-6和TNF-α蛋白水平。统计分析采用双因素方差分析（two-way ANOVA）结合Duncan事后检验。

三、研究结果

3.1 LXA₄、CMC23和MR-39脑室内给药对全身LPS处理所致行为改变的时间依赖性影响

研究证实，全身性急性LPS给药在FST中引起行为缺陷，LPS在给药后1小时（p = 0.0026453）和4小时（p = 0.042572）均显著增加大鼠不动时间，同时缩短游泳时间，表明该效应具有持久性。在攀爬时间方面，LPS有减少趋势但未达统计学显著。在对照动物中，LXA₄给药后1小时延长游泳时间并减少不动时间，给药后4小时延长攀爬时间。重要的是，LXA₄对LPS处理组的所有测量参数均产生有益影响，显著增加游泳和攀爬时间并限制不动时间，但该效应仅出现在给药后1小时，持续时间短暂。新型FPR2激动剂CMC23和MR-39不影响对照动物的FST参数。值得注意的是，CMC23对LPS诱发的行为改变表现出时间依赖性改善作用，该效应在i.c.v.给药后4小时显现，表现为游泳和攀爬时间增加、不动时间减少。基于前期药代动力学数据，MR-39仅在给药后4小时进行评估，但未观察到其对LPS诱导的行为紊乱产生影响。

3.2 LXA₄、CMC23和MR-39对LPS处理大鼠海马和额叶皮层IL-1β蛋白水平的时间依赖性影响

在对照动物中，FPR2激动剂脑室内给药不改变IL-1β水平。LPS处理在i.c.v.给药后1小时和4小时均显著升高海马和额叶皮层的IL-1β水平，表明存在长期促炎状态。LXA₄在给药后1小时显著降低LPS处理组两个脑区的IL-1β水平，但在海马中该促消退效应在4小时后仍然存在。CMC23表现出持久的抗炎特性，在给药后1小时和4小时均使LPS诱导的海马IL-1β释放恢复正常，且在额叶皮层两个时间点均观察到统计学显著的改善作用。MR-39在给药后4小时显著降低海马和额叶皮层的IL-1β水平。

3.3 LXA₄、CMC23和MR-39对LPS处理大鼠海马和额叶皮层IL-6蛋白水平的时间依赖性影响

在基础条件下，各激动剂不影响海马和额叶皮层的IL-6水平。急性腹腔LPS给药在两个脑区均引起IL-6蛋白水平的持续升高，在i.c.v.给药后1小时和4小时均显著（对应全身免疫激活后23和26小时）。LXA₄的促消退活性仅限于LPS处理组，且仅在给药后4小时的海马中体现。CMC23以时间和结构依赖性方式发挥抗炎潜力，在给药后1小时和4小时均减弱LPS诱导的海马IL-6上调，并在给药后4小时于额叶皮层也表现出有益作用。MR-39的促消退能力在海马和额叶皮层均体现为限制LPS诱发的IL-6释放。

3.4 LXA₄、CMC23和MR-39对LPS处理大鼠海马和额叶皮层TNF-α蛋白水平的时间依赖性影响

各FPR2激动剂在对照组中不改变两个脑区的TNF-α水平。LPS给药在i.c.v.后1小时和4小时均显著升高海马和额叶皮层的TNF-α水平。研究首次发现LXA₄给药可使LPS诱导的TNF-α水平升高恢复正常，该有益效应在给药后1小时的海马和给药后4小时的额叶皮层中观察到。CMC23在两个脑区均表现出长期有利作用，在给药后1小时和4小时均降低LPS处理大鼠海马和额叶皮层中升高的TNF-α水平。MR-39在给药后4小时减弱LPS刺激的海马TNF-α释放。

四、讨论与结论

本研究表明，FPR2激动剂的脑室内给药对LPS全身免疫激活引起的行为缺陷和促炎细胞因子释放具有有益的时间依赖性影响。LXA₄的有益作用在给药后1小时最为显著，而CMC23的效应在4小时后显现，MR-39在4小时时未表现出抗抑郁样潜力。LXA₄的短暂效应可能与其被小胶质细胞中的15-羟基前列腺素脱氢酶（15-PGDH）快速脱氢为15-氧代脂氧素A₄有关。CMC23与MR-39在FST中的差异效应可能与二者不同的FPR2激动效力有关。在细胞因子调控方面，CMC23表现出最强的抗炎和促消退潜力，长期抑制LPS诱导的IL-1β、IL-6和TNF-α释放；LXA₄的抑制效应主要限于给药后1小时的海马；MR-39的效应在给药后4小时于两个脑区显现。CMC23同时抑制IL-1β和IL-6的现象提示其具有更强的抗炎作用，这可能解释其在FST中4小时后观察到的有益行为效应。研究人员指出，海马中小胶质细胞密度高于额叶皮层，可能增加FPR2受体可用性，从而增强LXA₄和/或MR-39在该脑区的效应。本研究也存在局限性：MR-39仅在LPS处理后4小时进行评估；FPR2参与有益效应的证据主要来自体外研究的间接支持；研究在大鼠中进行，而多数FPR2信号传导机制证据来自Fpr2基因敲除小鼠。总体而言，新型FPR2激动剂的体内活性令人鼓舞，为恢复受损的内源性RoI提供了新的治疗策略基础，有望成为非甾体抗炎药的更安全替代方案，并作为中枢神经系统疾病现有疗法的辅助手段。