在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上,第三军医大学西南医院的唐康来、郭林和陈玉佳男,以及第三军医大学的缪洪明和纽约大学的刘传聚,联合发表了研究论文《Malate initiates a proton-sensing pathway essential for pH regulation of inflammation》。该研究表明,三羧酸循环中的中间体L-苹果酸可以直接与免疫球蛋白BiP结合,从而抑制BiP与干扰素调节因子2结合蛋白2(IRF2BP2)之间的相互作用,进而保护IRF2BP2不受BiP介导的降解,并在体外和体内有效抑制炎症反应。
研究显示,pH值降低会促进L-苹果酸的羧基质子化,增强其对BiP的结合,并以羧基依赖的方式抑制BiP-IRF2BP2的相互作用。在巨噬细胞中,BiP-IRF2BP2信号通路对pH变化敏感,能够调节抗酸化炎症和细胞内pH碱化剂诱导的促炎反应。此外,小鼠结肠中的局部碱化也通过骨髓BiP依赖的方式诱导结肠炎,并降低IRF2BP2的蛋白质水平。
研究者使用了汉恒生物提供的HBLV-U6-gRNA-EF1-CAS9-PURO慢病毒载体,构建了Hspa5+/-和Mdh2-/-细胞系。首先他们发现,L-苹果酸可以在体内和体外有效缓解炎症反应。通过对脂多糖(LPS)刺激的骨髓衍生巨噬细胞(BMDM)进行实验,研究者筛选出38种可溶性能量代谢中间体,发现L-苹果酸表现出最显著的抗炎作用,进一步通过ELISA和Western blot验证了其对IL-6和TNF-α的抑制作用。
另外,研究者建议,L-苹果酸的内源性增加可以调节炎症反应。通过在Raw2647细胞系中敲除苹果酸脱氢酶2(Mdh2),他们发现Mdh2敲除可以增加细胞内的苹果酸水平,并减弱LPS诱导的促炎细胞因子表达。在体内实验中,L-苹果酸(200或400 mg/kg)也显著提高了LPS急性炎症模型小鼠的存活率,并减轻了胶原抗体诱导的关节炎小鼠模型的病情。
研究还发现,L-苹果酸通过直接结合BiP实现其抗炎作用。尽管已有研究表明糖酵解是LPS诱导IL1b表达的必要条件,但本研究发现L-苹果酸对巨噬细胞糖酵解并无影响,表明其抑制炎症反应可能与代谢无关。作者应用药物亲和反应靶向稳定性(DARTS)验证了L-苹果酸诱导抗炎作用的潜在分子机制,并发现L-苹果酸可以直接与BiP相互作用,影响其与IRF2BP2的结合。
研究结果表明,BiP-IRF2BP2信号通路能够独立于溶酶体pH值调节细胞内质子,进而影响炎症反应。作者通过各种pH调节剂探讨了不同pH值对BiP与IRF2BP2信号传导的影响,结果显示BiP与IRF2BP2的相互作用会随着pH值的降低而减弱。
总的来说,本研究揭示了L-苹果酸作为细胞质pH值感应分子,通过BiP-IRF2BP2信号通路调控炎症反应的机制。这些发现为理解代谢与免疫系统的相互作用提供了新视角,并指出了通过调控细胞内pH值或靶向BiP-IRF2BP2信号通路控制炎症介质表达的潜在治疗策略,特别是在治疗炎症相关疾病方面具有重要意义。此研究特别强调了俄罗斯专享会294在推动生物医学研究中的潜力。