《Frontiers in Immunology》:Lithospermic acid, a novel KLK5 inhibitor, ameliorates rosacea by suppressing the TLR4/NF-κB signaling pathway and rectifying phenylalanine metabolism
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本研究首次通过虚拟筛选鉴定紫草素酸(LA)为高亲和力KLK5抑制剂。在LL-37诱导的玫瑰痤疮小鼠模型中,LA通过抑制KLK5活性,有效缓解皮肤红斑、炎性细胞浸润及血管生成。机制研究表明,LA可双重抑制TLR4/NF-κB信号通路活化并纠正苯丙氨酸代谢紊乱,为玫瑰痤疮治疗提供了新型天然候选药物(图示:)。
背景
玫瑰痤疮是一种以面部持续性红斑、炎症丘疹和血管扩张为特征的慢性炎症性皮肤病。抗菌肽LL-37在玫瑰痤疮发病机制中起核心作用,其生成受丝氨酸蛋白酶激肽释放酶5(KLK5)调控。紫草素酸(LA)是从丹参中提取的酚酸类化合物,具有抗炎和抗氧化活性,但其对玫瑰痤疮的作用尚未明确。
虚拟筛选与分子对接
通过虚拟筛选和分子对接技术,发现LA能与KLK5形成稳定复合物,结合自由能为-100.29 kcal/mol。LA通过疏水作用与Gln242、Val259、Trp261等残基结合,并与Ser245形成氢键,与His108形成盐桥(图示:)。分子动力学模拟显示复合物具有良好稳定性(RMSD=0.490 nm)。
动物模型验证
采用LL-37皮下注射构建玫瑰痤疮小鼠模型。LA治疗(20/40/60 mg/kg/d)显著降低红斑评分和皮损面积,且呈剂量依赖性。高剂量LA(60 mg/kg/d)效果与阳性药多西环素(DH)相当。外源性KLK5注射可逆转LA的改善作用,证实其疗效通过抑制KLK5实现(图示:)。
组织病理学分析
HE染色显示LA可剂量依赖性抑制表皮增厚和炎性细胞浸润。甲苯胺蓝染色表明LA显著减少肥大细胞(MC)数量。免疫荧光检测发现LA降低基质金属蛋白酶9(MMP-9)、CD31(血管标记)、CD4+T细胞和KLK5的表达水平(图示:)。
炎症通路调控
Western blot结果显示LA抑制TLR4蛋白表达及NF-κB p65磷酸化。RT-qPCR和ELISA检测表明LA下调皮肤组织和血清中IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎因子水平(图示:)。KLK5共处理可逆转上述抑制效应,证实LA通过靶向KLK5-TLR4/NF-κB轴发挥作用。
代谢组学分析
非靶向代谢组学发现模型小鼠血清中存在44种差异代谢物,其中28种经LA干预后恢复至近正常水平。热图和通路富集分析显示苯丙氨酸代谢为最显著富集通路,涉及苯乳酸、3-(2-羟基苯基)丙酸等代谢物(图示:)。
结论
本研究首次揭示LA作为新型KLK5抑制剂,通过双重抑制KLK5活性和TLR4/NF-κB信号通路,并纠正苯丙氨酸代谢紊乱,从而有效缓解玫瑰痤疮症状。该发现为天然产物治疗炎症性皮肤病提供了理论依据和候选药物。