摘要：LRP3炎性小体，包含3个结构域（NACHT、LRR 和PYD），在各种炎症中起关键作用，其异常激活与多种疾病的发展有关，包括痛风性关节炎、胰腺炎、多发性硬化症和阿尔茨海默病。NLRP3的药理学抑制代表了一种可能有效的治疗策略，尽管对NLRP3的靶向药物开发（
LRP3炎性小体，包含3个结构域（NACHT、LRR 和PYD），在各种炎症中起关键作用，其异常激活与多种疾病的发展有关，包括痛风性关节炎、胰腺炎、多发性硬化症和阿尔茨海默病。NLRP3的药理学抑制代表了一种可能有效的治疗策略，尽管对NLRP3的靶向药物开发（包括MCC950）进行了广泛的研究，但临床成功仍然难以捉摸，对开发新型和更有效的NLRP3抑制剂的需求仍然存在。
2024年12月17日，南京大学徐强/郭文洁团队在Research（IF=8.5）上发表了题为“Polydatin-Mediated Inhibition of HSP90α Disrupts NLRP3 Complexes and Alleviates Acute Pancreatitis”的文章，发现虎杖苷（polydatin）可特异性靶向HSP90α，直接与其结合，随后干扰HSP90α-NLRP3 相互作用，抑制NLRP3炎性小体的激活，显示出治疗急性胰腺炎（AP）和其他NLRP3相关炎症性疾病的潜力。
1、MCC950无法抑制NLRP3炎性小体的激活复合物和功能获得性突变NLRP3 L351P
作者首先在HEK293T细胞中重构cage-NLRP3、NEK7-NLRP3和NEK7-NLRP3-ASC复合物，观察到组装的NLRP3复合物阻碍MCC950的渗透和抑制作用，表明MCC950对完全组装的NLRP3复合物无效。进一步作者利用来自NLRP3敲除（KO）小鼠的BMDM并引入小鼠NLRP3突变来评估MCC950在防止功能获得性突变触发的NLRP3炎性小体激活方面的疗效，发现MCC950在解决NLRP3介导的炎症方面的局限性，尤其是在功能获得性突变情况下。总之，一旦NLRP3被激活，传统NLRP3抑制剂（如MCC950）在抑制炎症方面表现出局限性。因此，迫切需要研究创新策略以实现有效的抗炎效果（图1）。
图1 激活形式NLRP3炎性小体复合物显示对MCC950的耐药性
2、虎杖苷抑制cage-NLRP3的形成，抑制NLRP3炎性小体组装并促进NLRP3降解
为了鉴定能够有效抑制NLRP3复合物的药物，作者利用双分子荧光互补（BiFC）测定从天然产物库中筛选可能阻碍cage-NLRP3复合物形成的化合物，发现虎杖苷（polydatin）对cage-NLRP3的形成表现出有效的抑制作用，实验验证发现虎杖苷破坏了cage-NLRP3的形成，在3个不同的阶段抑制NLRP3复合物的形成，这是MCC950无法实现的，深入研究发现虎杖苷处理破坏cage-NLRP3形成并选择性抑制由经典NLRP3炎性小体激活介导的IL-1β分泌，且虎杖苷抑制NLRP3炎性小体的组装并促进NLRP3降解。此外，虎杖苷的葡萄糖苷部分可能在其对NLRP3炎性小体形成的抑制作用中起关键作用（图2）。
图2 虎杖苷抑制cage-NLRP3的形成，抑制NLRP3炎性小体组装并促进NLRP3降解
3、虎杖苷靶向HSP90α抑制NLRP3炎性小体
在确认虎杖苷触发NLRP3降解后，作者研究了虎杖苷直接结合NLRP3的潜力，发现虎杖苷和NLRP3之间没有结合。为了鉴定虎杖苷的靶标，作者采用Lip-MS技术确定了大约20个潜在靶标，发现其中的HSP90α被报道可以与NLRP3互作。接着，作者通过CETSA、MST、ITC证实虎杖苷和HSP90α之间的直接结合，但虎杖苷对HSP90α表达水平没有明显影响，而是抑制HSP90α的ATP酶活性。分子对接和蛋白突变研究确定了虎杖苷对HSP90α的特异性结合位点，且葡萄糖苷部分在介导结合和抑制活性中起关键作用。此外，虎杖苷不能进一步抑制HSP90α KO BMDMs中IL-1β分泌，从而证实HSP90α是其直接靶蛋白（图3）。
图3 虎杖苷靶向HSP90α抑制NLRP3炎性小体
4、虎杖苷破坏3种形式的NLRP3炎性小体复合物的完整性
作为一种高度丰富且进化上保守的分子伴侣，HSP90α主要作为将“多蛋白”折叠成稳定结构的辅因子，这种伴侣在维持各种细胞蛋白的稳定性和功能方面起着至关重要的作用。作者探讨了HSP90α是否促进cage-NLRP3 、NLRP3-NEK7和NLRP3-NEK7-ASC复合物的稳定性，研究了HSP90α与这些复合物的相互作用。免疫共沉淀揭示HSP90α和NEK7结合，稳定了cage-NLRP3、NLRP3-NEK7复合体和NLRP3-ASC-NEK7复合体结合，而虎杖苷削弱了HSP90α与这3个NLRP3复合物之间的相互作用，从而破坏了NLRP3复合物的稳定结构（图4）。
图4 虎杖苷破坏3种形式的NLRP3炎性小体复合物的完整性
5、虎杖苷抑制HSP90α破坏了NLRP3炎性小体复合物的完整性
进一步研究发现虎杖苷处理直接促进了NLRP3单体的降解并破坏了cage-NLRP3的稳定性，将cage-NLRP3转化为NLRP3单体。随后，作者研究了虎杖苷诱导的HSP90α抑制影响NLRP3稳定性的机制，发现虎杖苷破坏了 NLRP3和HSP90α之间的相互作用，导致NLRP3水平降低。总之，虎杖苷对HSP90α的抑制作用破坏了HSP90α和NLRP3之间的互作，从而减弱HSP90α对NLRP3的稳定作用，降低了NLRP3单体水平，并直接拆除了预先形成的cage-NLRP3复合物（图5）。
图5 虎杖苷抑制HSP90α破坏了NLRP3炎性小体复合物的完整性
6、HSP90α抑制促进Cbl-b介导的NLRP3泛素化
考虑到NLRP3的去泛素化促进了NLRP3炎性小体的激活，作者发现虎杖苷对HSP90α的抑制是否影响了NLRP3泛素化。机制上，HSP90α与NLRP3 NACHT和LRR结构域相互作用，并减轻NLRP3 NACHT结构域的泛素化。先前的研究表明，Cbl-b与NLRP3的NACHT结构域相互作用，并促进其K48连接的泛素化，促进其降解。因此，作者验证并确定HSP90α与Cbl-b的NLRP3竞争性结合，从而保护NLRP3免受泛素化。这些结果表明虎杖苷引起的HSP90α抑制破坏了HSP90α对NLRP3的稳定作用，增强了Cbl-b介导的NLRP3的K48连接多泛素化，从而促进了NLRP3降解（图6）。
图6 HSP90α抑制促进Cbl-b介导的NLRP3泛素化
7、虎杖苷通过抑制HSP90α来挑战NLRP3 CAPS相关突变体的稳定性
前面发现，MCC950未能减轻CAPS相关NLRP3突变体L351P的活性，而虎杖苷有效减轻了CAPS相关NLRP3突变体L351P的活性，抑制IL-1β分泌和CASP1成熟。作者进一步阐明虎杖苷对CAPS相关NLRP3突变体影响的潜在机制，发现虎杖苷处理导致NLRP3 L351P突变体丰度降低，阻碍了NLRP3 L351P突变体与HSP90α之间的互作。总之，研究揭示了虎杖苷通过HSP90α抑制靶向WT和突变体NLRP3的新机制，为CAPS和其他NLRP3相关疾病提供了潜在的治疗方法（图7）。
图7 虎杖苷通过抑制HSP90α来挑战NLRP3 CAPS相关突变体的稳定性
8、HSP90α抑制在体内减轻NLRP3相关的炎症反应
急性胰腺炎是一种死亡率高的严重疾病，NLRP3炎性小体在其发病机制中起着至关重要的作用。作者使用WT和巨噬细胞特异性NLRP3-KO小鼠，以及HSP90α KO小鼠证实，HSP90α在NLRP3炎性小体相关疾病中起关键作用。更具体地说，HSP90α通过特异性调节巨噬细胞NLRP3炎性小体激活发挥作用（图8）。
图8 HSP90α在AP的病理过程中起关键作用
为了验证虎杖苷的体内疗效，作者使用cerulein诱导的AP模型来评估其对NLRP3炎性小体相关疾病发展的治疗影响。结果显示虎杖苷处理通过抑制NLRP3炎性小体的形成，有效地减轻了cerulein诱导的小鼠AP。为了进一步阐明作用机制，作者通过腹膜内注射MSU建立腹膜炎症小鼠模型，评估了虎杖苷对HSP90α KO小鼠腹膜炎症的治疗效果。结果显示HSP90α KO导致腹膜炎症显著减少，表明可能抑制NLRP3炎性小体激活，而虎杖苷治疗不会在HSP90α KO小鼠的腹膜炎症中引起进一步减弱。这些结果进一步证实了虎杖苷通过抑制HSP90α在体内抑制NLRP3炎性小体激活（图9）。
图9 虎杖苷改善小鼠中cerulein诱导的AP
总结
本研究建立了一种通过破坏NLRP3炎性小体复合物的结构完整性来调节NLRP3炎性小体的新策略。结果表明，虎杖苷被确定为一种有前途的治疗剂，通过靶向NLRP3炎性小体复合物的不同状态，显示出治疗AP和其他炎性小体相关疾病的潜力。
参考文献
Yang J, Jiao C, Liu N, Liu W, Wang Y, Pan Y, Kong L, Guo W, Xu Q. Polydatin-Mediated Inhibition of HSP90α Disrupts NLRP3 Complexes and Alleviates Acute Pancreatitis. Research (Wash D C). 2024 Dec 17;7:0551. doi: 10.34133/research.0551. PMID: 39691768; PMCID: PMC11651664.
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来源：健康养生小高手
