天择资本的第47期

撰稿

张睿

编辑

晨曦

炎症反应的失调会引起很多炎症相关疾病，包括败血症、炎性肠道疾病（IBD）。两种细胞死亡形式在炎症反应中发挥作用-焦亡（pyroptosis）和坏死性凋亡（necroptosis）。在焦亡中需要细胞内的受体如NLRP3、pyrin、NLRC4激活后与ASC和caspase1组合成炎症小体（inflammasome），caspase1被切割后活化，再去切割GSDMD，N端的p30-GSDMD能寡聚化，在细胞膜上打孔，导致IL1β和IL18的释放。在坏死性凋亡中需要形成RIPK1/RIPK3/MLKL的复合体，称为坏死小体（necroptosome），磷酸化的MLKL会寡聚化，在细胞膜上形成通道。

GSDMD作为焦亡形式的执行者，针对它的抑制性小分子还没有发现。近日，来自凯斯西储大学医学院的DerekW.Abbott研究组在scienceimmunology上发表文章，发现一种抑制坏死的小分子necrosulfonamide（NSA）也可以直接结合GSDMD从而抑制焦亡[1]。

由于NSA抑制坏死性凋亡时通过结合到MLKL上，破坏掉MLKL上C86形成的二硫键，而p30-GSDMD形成寡聚化时二硫键也很重要，所以他们测试NSA是否也能抑制p30-GSDMD介导的焦亡。在小鼠细胞系iBMDM和人细胞系THP1中，NSA均能抑制nigericin和ATP引起的NLRP3inflammasome激活，他们通过检测细胞死亡（LDH的释放、PI染色），证明了NSA能抑制细胞焦亡（图1）。

图1.A.NSA分子结构；B.NSA能抑制nigiricin处理时LDH的释放；C.NSA能抑制nigiricin处理时PI染色阳性细胞

接下来，他们又看是否NSA能抑制其他类型的炎症小体引起的细胞焦亡。他们用SalmonellaTyphimurium激活NLRC4inflammasome，用ClostridiumdifficiletoxinB激活pyrininflammasome，NSA对于这两种焦亡都会抑制。所以他们就想，既然NSA能抑制多种激活剂诱导的焦亡，那NSA肯定是作用在它们共同的部分。于是他们检测是否NSA能抑制最初的prime过程，但是NSA并不会抑制TLR1/2激活剂或者TLR4激活剂激活促炎因子的产生。那是否影响了炎症小体的组装呢？答案也不是，NSA也不会影响ASC寡聚体的形成。因此NSA只有可能是作用在最下游的GSDMD上了。

既然确定了NSA是作用在GSDMD上，那是怎么作用于GSDMD的呢？是影响了GSDMD的切割还是影响了切割后GSDMD的寡聚化呢？他们通过实验证实NSA并不会影响切割。而在HEKT中过表达p30-GSDMD引起细胞死亡可以用NSA抑制，且在跑非还原性胶时可以看到p30-GSDMD的寡聚化减少。通过在NSA上带上biotin标记，然后用抗体拉GSDMD可以看到GSDMD上带有biotin标记。用streptavadin拉biotin可以将GSDMD拉下来。这些说明NSA与GSDMD有直接相互作用（图2）。通过筛选GSDMD上保守的半胱氨酸，他们发现将C突变成A后，NSA就不能与之结合了，所以NSA应该是与C相互作用的。

图2.B.NSA抑制过表达p30-GSDMD引起的细胞焦亡；C.NSA抑制GSDMD寡聚化；D.拉GSDMD显biotin；E.拉biotin显GSDMD

最后他们在小鼠败血症模型中验证了NSA的抑制效果。在用LPS处理前30分钟和之后10小时，分别用NSA处理一次小鼠，小鼠的存活率明显增加，且血清中IL-1β和IL-6炎症因子的含量明显下降（图3）。

图3.A、B.血清中IL-1β和IL-6的产生减少；C小鼠的生存曲线

这篇文章发现了之前就已知的一种坏死抑制剂NSA还有一种新的功能，通过结合GSDMD的C位从而抑制GSDMD的寡聚化，抑制细胞焦亡。所以，这个小分子抑制剂同时具有抑制坏死和抑制焦亡的功能，可能在抑制炎症性疾病上有发展成药的前景。

参考文献：

1.Rathkey,J.K.,etal.,Chemicaldisruptionofthepyroptoticpore-formingproteingasderminDinhibitsinflammatorycelldeathandsepsis.SciImmunol,.3(26).

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