《Frontiers in Pharmacology》:Hericenone C exhibits anti-nociceptive effects through RORα-mediated suppression of TLR4 transcription
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这篇研究论文揭示了从猴头菇中分离的天然化合物Hericenone C(HC)缓解炎症性疼痛的全新分子机制。研究团队通过竞争性亲和蛋白质组学等技术,首次将HC鉴定为核受体RORα(RAR-related orphan receptor alpha)的直接拮抗剂。研究发现HC通过抑制RORα结合至TLR4(Toll-like receptor 4)启动子区域,下调TLR4的转录,从而阻断下游的NF-κB(Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells)信号通路活化。在福尔马林诱导的小鼠疼痛模型中,HC通过此机制特异性地抑制了由CD11c+髓系细胞(如巨噬细胞)介导的第二时相(炎性疼痛)反应,为其作为靶向RORα-TLR4轴的新型镇痛先导化合物提供了坚实的理论和实验依据。
引言
天然产物是生物活性化合物的丰富来源。猴头菇(Hericium erinaceus)作为一种传统药用真菌,其多种成分具有神经保护、抗炎和免疫调节等特性。Hericenone C是猴头菇中一类独特结构的化合物,既往研究发现其具有神经营养和抗伤害性感受(antinociceptive)效应,但其作用的直接分子靶点和详细机制尚不明确。福尔马林实验是一个被广泛用于研究化学刺激诱导的持续性疼痛的经典模型,其反应可分为两相:第一相(0-15分钟)主要为急性神经源性疼痛;第二相(15-60分钟)则涉及持续的炎症性疼痛,与局部组织炎症和中枢敏化相关。此前研究已发现Hericenone C可缓解福尔马林诱导的第二时相疼痛行为,但其分子基础有待揭示。
Hericenone C的直接结合靶点是RORα
为了阐明Hericenone C的镇痛机制,研究团队首先利用生物素化标记的Hericenone C探针,结合竞争性抑制剂(未标记的Hericenone C)进行亲和蛋白质组学分析。该策略从细胞裂解液中筛选出潜在的靶蛋白,结果提示,在众多候选蛋白中,视黄酸相关孤儿受体α(RORα)与Hericenone C存在直接结合。进一步的实验验证了这一相互作用,Western blot证实了这种直接结合。为探究Hericenone C对RORα功能的影响,研究者在RAW264.7巨噬细胞样细胞中转染了含有RORα反应元件(RORE)的荧光素酶报告基因(RORE::Luc)。结果显示,Hericenone C处理可显著抑制RORE介导的荧光素酶活性,这提示Hericenone C可能作为RORα的拮抗剂发挥作用。
Hericenone C通过RORα抑制TLR4的转录
鉴定出直接靶点后,研究者利用整合生物信息学方法探究RORα的下游靶基因。通过结合ChIP Atlas、KEGG和UniProt数据库的数据进行分析,他们筛选出TLR4是RORα调控的一个关键下游靶基因,该基因编码一种重要的炎症相关模式识别受体。在细胞实验中,Hericenone C处理RAW264.7细胞后,Tlr4mRNA的表达水平在1小时和2小时后均显著下调。通过药理学和遗传学手段,研究者进一步证实了此过程对RORα的依赖性:与RORα拮抗剂SR3335共同处理具有协同下调Tlr4表达的效果;在过表达RORα的细胞中,Hericenone C可逆转RORα引起的Tlr4表达上调;而在敲低RORα的细胞中,Hericenone C的抑制作用仍然存在,表明其对Tlr4表达的调控主要通过靶向RORα实现。
研究者接着深入探索了RORα调控Tlr4转录的精确分子机制。生物信息学分析预测了Tlr4启动子区域存在潜在的RORE位点。通过构建一系列截短的Tlr4启动子荧光素酶报告质粒并进行实验,研究者发现-1691至-1272 bp的区域对于RORα驱动的转录激活至关重要,删除此区域会使响应消失。更重要的是,Hericenone C处理可显著抑制全长启动子(包含该关键区域)在RORα过表达时增强的荧光素酶活性,但对缺失此区域的截短启动子无影响。染色质免疫共沉淀(ChIP)分析最终证实,Hericenone C处理可显著降低RORα在该特定Tlr4启动子片段(-1691至-1272 bp)上的富集。这些结果表明,Hericenone C通过靶向RORα,抑制其与Tlr4启动子特定反应元件的结合,从而下调Tlr4的转录。
福尔马林通过TLR4激活NF-κB信号通路
为了探究福尔马林诱导的炎症反应是否涉及TLR4介导的NF-κB活化,研究者在RAW264.7细胞中进行了基因敲低实验。Western blot分析显示,在对照siRNA(siControl)处理的细胞中,福尔马林处理轻微增加了磷酸化P65(p-P65)与总P65的比例。然而,在敲低TLR4的细胞中,福尔马林对P65磷酸化的诱导效应被显著削弱。这表明福尔马林主要通过TLR4促进NF-κB通路活化。在RORα过表达的RAW264.7细胞中,福尔马林处理显著上调了Tlr4的表达,而Hericenone C可有效逆转此效应。此外,福尔马林处理显著上调了关键促炎细胞因子Il-6和Il-1β的mRNA水平,而Hericenone C预处理能以剂量依赖的方式拮抗此效应。
巨噬细胞在福尔马林诱导的第二时相疼痛中起关键作用
为了在体验证巨噬细胞在福尔马林诱导的疼痛模型中的作用,研究者使用氯膦酸盐脂质体(clodronate liposomes)在体清除小鼠的巨噬细胞。行为学结果显示,巨噬细胞清除对第一时相的疼痛行为无显著影响,但显著抑制了第二时相的疼痛反应。这一结果与此前报道的Hericenone C抑制CD11c阳性细胞在福尔马林注射部位的募集现象一致,进一步确认了巨噬细胞在福尔马林模型持续性炎性疼痛反应中的核心作用。
Hericenone C在体抑制炎症组织中CD11c+髓系细胞的TLR4表达
基于体外发现,研究者推测Hericenone C可能在体抑制福尔马林诱导的炎症过程中的TLR4表达。通过免疫荧光共定位染色分析发现,在福尔马林处理后的炎症组织中,TLR4表达定位于组织周边区域的CD11c+细胞。而Hericenone C预处理不仅减少了CD11c+细胞的浸润,还显著降低了这些细胞中的TLR4水平。这些结果证明,Hericenone C通过靶向CD11c+细胞的募集和原位TLR4表达,系统性地抑制了TLR4介导的炎症反应。
RORα在单核细胞/巨噬细胞中促进福尔马林诱导的疼痛
为了探究单核细胞/巨噬细胞内的RORα活性是否调控局部组织的痛觉感受,研究者采用了过继转移模型。首先,在体外通过转染使单核细胞富集的外周血单个核细胞(PBMCs)过表达RORα,然后将其注射到小鼠后足皮下。结果发现,与接受对照(pcDNA转染)PBMCs的小鼠相比,接受RORα过表达PBMCs的小鼠表现出显著加重的第二时相疼痛行为。而系统性的Hericenone C预处理则可逆转这种促痛觉感受效应。对注射足部组织的免疫荧光分析显示,RORα过表达诱导了CD11c+细胞上强烈的TLR4信号,而Hericenone C处理消除了此信号。为了进一步验证,研究者使用RORα激动剂SR1078预处理供体PBMCs。结果发现,接受SR1078处理的PBMCs同样加剧了第二时相疼痛,而Hericenone C预处理也能有效抑制此效应。因此,单核细胞/巨噬细胞中RORα活性升高足以加剧福尔马林诱导的疼痛,而Hericenone C可缓解此效应。这些数据支持Hericenone C至少部分通过功能性拮抗单核细胞/巨噬细胞中的RORα来发挥镇痛作用。
结论
本研究表明,Hericenone C通过特异性靶向巨噬细胞中的RORα-TLR4轴缓解福尔马林诱导的炎症性疼痛。Hericenone C作为一种新型RORα拮抗剂发挥作用,通过抑制RORα与Tlr4启动子的结合来抑制Tlr4转录。TLR4是福尔马林的潜在直接靶点,在介导福尔马林诱导疼痛的第二时相中起关键作用。Hericenone C抑制巨噬细胞募集和TLR4表达的双重作用,使其成为开发靶向镇痛药物的有前景的先导化合物,相比传统抗炎药可能具有更少的副作用。