索拉非尼通过促凋亡和免疫调节活性发挥抗结核分枝杆菌及组织修复作用

《Microbiology Spectrum》：The antimycobacterial and healing effect of sorafenib through pro-apoptotic and immunomodulatory activities

本文揭示了多激酶抑制剂索拉非尼（SRB）在结核病治疗中的新机制：通过诱导宿主细胞凋亡（抑制p-Akt、p-mTOR、p-ERK1/2，激活caspase-3/7）和免疫调节（上调Arg-1+巨噬细胞，降低FoxP3+Treg细胞），显著降低小鼠模型结核负荷（H37Rv株）并促进肺组织修复，为宿主导向疗法（HDT）提供了新策略。

　　

索拉非尼（Sorafenib, SRB）是一种经美国FDA批准的多激酶抑制剂，常用于治疗肝细胞癌等恶性肿瘤。近年研究发现，SRB能通过变构抑制结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）精氨酸生物合成途径中的关键酶——鸟氨酸乙酰转移酶（MtArgJ），直接抑制细菌生长。然而，SRB在宿主免疫调节方面的作用尚不明确。本研究深入探讨了SRB通过调控宿主细胞的凋亡过程和免疫反应，在急性和慢性结核感染小鼠模型中发挥的抗结核及组织修复作用。

SRB处理诱导Mtb感染及未感染THP-1细胞凋亡并抑制坏死

研究首先利用人单核细胞系THP-1（经PMA诱导分化为巨噬细胞）进行体外实验。用Mtb H37Rv株（感染复数MOI=10）感染细胞后，以10 μM浓度的SRB处理48小时。通过Apo-BrdU TUNEL染色以及PE annexin V和7-AAD染色，结合流式细胞术分析发现，SRB处理显著促进了Mtb感染和未感染THP-1细胞的凋亡。值得注意的是，未感染Mtb的THP-1细胞在SRB处理后凋亡细胞比例高于感染组，提示Mtb本身具有抑制凋亡的能力，而SRB则能逆转这一效应，二者在凋亡调控上存在拮抗作用。同时，SRB处理显著降低了Mtb感染相关的坏死细胞比例，在未感染细胞中抑制坏死的作用更为明显。这表明SRB能够拮抗Mtb诱导的坏死性细胞死亡，从而可能限制细菌的扩散。

SRB治疗在慢性感染模型中降低Mtb负荷和结核性肉芽肿

在临床前慢性结核感染小鼠模型中，研究人员评估了SRB（30 mg/kg体重，腹腔注射，每周5次）单用或与异烟肼（Isoniazid, INH, 25 mg/kg体重，每日通过饮水给药）联用的疗效。感染后第4周（已建立慢性感染）开始给药，持续8周。结果显示，SRB单药治疗能显著降低小鼠肺部的细菌负荷（与感染对照组相比降低0.344 log₁₀CFU）。SRB与INH联用效果优于INH单药，细菌负荷降低幅度最大（较INH单药组再降低0.527 log₁₀CFU）。此外，在感染对照组所有小鼠（5/5）的脾脏中均检测到细菌播散（约2×10³CFU），而SRB治疗组仅在一只小鼠脾脏中发现少量细菌（100 CFU），INH单药及联合治疗组则实现了脾脏细菌的完全清除。肺组织大体病理学和H&E染色显示，感染对照组肺部可见大量大小不一的肉芽肿、肺泡实变和免疫细胞浸润；SRB单药组病理损伤减轻为中度至轻度；INH单药组为轻度损伤；而SRB+INH联合治疗组肺组织仅见极小病理变化，大部分肺泡空间正常。肉芽肿评分和组织病理学评分结果与细菌负荷及病理观察一致，证实SRB具有体内抗Mtb活性，且与INH有协同作用。

SRB治疗通过Akt和mTOR信号通路调控凋亡途径

为阐明SRB诱导凋亡的分子机制，研究团队通过Western blotting检测了小鼠肺组织中关键信号通路蛋白的表达。结果显示，与Mtb感染对照组相比，SRB治疗组中磷酸化Akt（p-Akt Ser473）、磷酸化mTOR（p-mTOR Ser2448）和磷酸化ERK1/2（p-ERK1/2）的水平均显著下降。Akt/mTOR通路激活通常抑制细胞凋亡、促进存活，其被抑制有利于凋亡发生。同时，SRB治疗组的总STAT-1蛋白水平显著升高。尽管未磷酸化STAT-1的功能尚不完全清楚，但其与磷酸化STAT-1一样，可能作为转录因子参与基因调控。更重要的是，SRB处理导致了凋亡执行蛋白cleaved caspase-3和cleaved caspase-7的表达上调。此外，实时定量PCR分析显示，SRB治疗组肺组织中促炎细胞因子IFN-γ和IL-2的mRNA水平升高，而免疫抑制相关分子FoxP3、IL-10和TGF-β的mRNA水平则下降。这些结果共同表明，SRB通过抑制Akt、mTOR和ERK1/2的磷酸化，同时上调STAT-1，最终激活caspase-3，从而驱动宿主细胞（尤其是巨噬细胞）走向凋亡。

SRB治疗在急性感染模型中降低Mtb负荷

研究进一步在急性结核感染小鼠模型中验证SRB的杀菌活性。小鼠感染Mtb（约500 CFU）一周后，开始SRB治疗（30 mg/kg体重，腹腔注射，每周5次，持续4周）。结果显示，SRB治疗能显著降低小鼠肺部和脾脏的细菌负荷。肺组织病理学检查证实，SRB治疗组肉芽肿数量减少，组织病理损伤（肉芽肿评分和组织病理学评分）显著改善，肺泡结构保存更完整。该结果与慢性模型一致，证明了SRB在不同感染阶段均具有明确的抗菌效果。

SRB治疗降低Mtb易感巨噬细胞群并上调Arg-1阳性巨噬细胞以修复组织病理

通过流式细胞术对急性感染模型小鼠肺组织免疫细胞进行分析发现，SRB治疗减少了肺泡巨噬细胞（Alveolar Macrophages, AMs, F4/80⁺CD11c⁺）、树突状细胞（Dendritic Cells, DCs, CD11c⁺CD11b^-Ly6G^-）和单核细胞（Monocytes, Mo, Ly6C⁺CD11b⁺）的比例。这些细胞群被认为是Mtb感染的主要靶细胞，其数量的减少可能与细菌负荷降低有关。尤为重要的是，SRB治疗显著增加了肺组织中精氨酸酶1（Arginase 1, Arg-1）阳性巨噬细胞的比例。这类巨噬细胞通常与组织修复和愈合相关。这一发现表明，SRB不仅通过直接抗菌和诱导感染细胞凋亡来降低细菌负荷，还能通过促进Arg-1⁺修复型巨噬细胞的生成，加速感染所致肺组织损伤的修复。

讨论

本研究系统阐述了SRB作为宿主导向疗法（Host-Directed Therapy, HDT）在结核病治疗中的双重益处：一是通过调控宿主细胞信号通路（抑制PI3K/Akt/mTOR促存活通路，激活STAT-1/caspase促凋亡通路）诱导巨噬细胞凋亡，从而限制Mtb的胞内存活；二是通过免疫调节，降低促病菌性免疫细胞（如易感AMs和DCs）的比例，同时增加具有组织修复功能的Arg-1⁺巨噬细胞，从而在清除细菌的同时促进组织愈合。SRB与一线抗结核药物INH联用显示出协同效应，为缩短结核病疗程、治疗耐药结核病提供了新的潜在联合用药策略。研究结果突出了靶向宿主细胞死亡通路和免疫调节在对抗细胞内病原体感染中的重要作用。