鉴定biglycan-TLR2/TLR4结合位点并设计抑制肽以改善肾脏缺血再灌注损伤

《Cellular & Molecular Biology Letters》：Targeting biglycan–TLR2/TLR4 interaction with synthetic peptides mitigates inflammation and ameliorates renal function in ischemia–reperfusion injury

　　

摘要

背景

以炎症增强为特征的肾脏缺血再灌注损伤（IRI）是急性肾损伤（AKI）的主要原因，目前除支持性透析外治疗方法有限。大分子多聚体（Biglycan）通过Toll样受体（TLR）2/TLR4信号通路加重急性肾脏IRI中的组织损伤。本研究旨在确定biglycan的TLR2/TLR4结合位点，并在体内外测试biglycan衍生肽的疗效。

方法

使用PepSpot肽阵列和重叠的15-mer biglycan肽进行表位映射。通过微量热泳动分析野生型（WT）和突变体biglycan蛋白以及合成肽与TLR2和TLR4的结合。用biglycan变异体和肽刺激后，在HEK-Blue-TLR2和HEK-Blue-TLR4报告细胞中评估核因子（NF）-κB的激活。使用原发性小鼠和人类单核细胞来源的巨噬细胞在体外评估炎症反应。在C57BL/6小鼠中诱导肾脏IRI，并在手术前进行静脉肽治疗。使用血清肌酐测量、免疫组化和分子分析评估肾功能、免疫细胞浸润和细胞因子表达。

结果

PepSpot表位映射确定了LRR2和LRR10中的TLR2/TLR4结合序列分别为???LQHLYA???和???LQVVYL???。序列交换（swLRR2和swLRR10）和点突变（LRR2ΔF和LRR10ΔF）biglycan与WT-biglycan相比，对TLR2和TLR4的结合减少。与WT-biglycan相比，这些突变体在HEK-Blue-TLR2和HEK-Blue-TLR4细胞中引发的NF-κB激活减少，这与原发性小鼠巨噬细胞中TNFα、CCL2和CXCL1表达减少一致。含有LRR2的???LQHLYA???和LRR10的???LQVVYL???序列的肽1和肽2对TLR2和TLR4表现出显著的结合亲和力，并抑制biglycan诱导的NF-κB激活、ERK磷酸化以及TNFα、CCL2和CXCL1表达。这些发现在人类单核细胞来源的巨噬细胞中得到证实。在肾脏IRI小鼠模型中，肽治疗减轻了免疫细胞浸润，降低了Cxcl1、Ccl2和Tnfα表达，并通过降低血清肌酐证明肾功能改善。

结论

研究结果阐明了保守的biglycan-TLR2/TLR4识别序列，并设计了在体内外具有疗效的抑制肽。抑制biglycan-TLR2/TLR4结合的肽为缓解biglycan-TLR相关的无菌性和病原体诱导的炎症疾病提供了靶向治疗策略，对IRI具有重要的转化意义。

图形摘要