胆固醇感受器SCAP/SREBP2/Insig-1在NLRP3炎症小体活化及其相关炎症代谢性疾病中的功能和机制研究

Metabolism and immunity, have evolved to share a common modular architecture that allows extensive bidirectional communication and coordination. Indeed, recent immunometabolism observations have highlighted numerous functionally critical metabolic regulatory modules located within diverse immune circuits，which is critical for the pathogenesis of inflammatory metabolic disorders. NLRP3 inflammasome is implicated in recognizing certain "metabolic stress" signals leading to the chronic inflammation involved in diverse metabolic disorders. Cholesterol sensing complex SCAP/SREBP2/Insig-1 plays key role in the cholesterol homeostatic regulation by controlling the "de novo cholesterol biosynthesis". Whether SCAP/SREBP2/Insig-1 complex directly regulates NLRP3 inflammasome activation is important for elucidating the crosstalk between metabolism and immunity. We show that SCAP/SREBP2 could promote the activation of NLRP3 inflammasome evidenced by the suppressed NLRP3 inflammasome activation by specific inhibitors or deficiency of SCAP/SREBP2. We further found that SCAP/SREBP2 might promote NLRP3 inflammasome activation via facilitating the translocation of NLRP3 and ASC speck formation. This proposal will focus on the further study of the regulation of NLRP3 inflammasome by SCAP/SREBP2 and the underlying mechanism. Collectively, we expect to identify a novel regulatory mechanism of NLRP3 inflammasome by metabolic cues which might be targeted for the treatment of inflammatory metabolic disorders.

免疫代谢学研究发现许多核心代谢调节分子同样参与免疫细胞的功能调控并影响相关炎症代谢性疾病的发生。NLRP3炎症小体可被相关代谢压力激活进而在慢性炎症及相关代谢紊乱中发挥重要作用。SCAP/SREBP2/Insig-1通过感受胞内胆固醇含量以控制胆固醇的“从头合成”，是机体维持胆固醇平衡的关键机制。SCAP/SREBP2/Insig-1是否直接参与NLRP3炎症小体的活化将成为研究代谢-免疫稳态互调机制的重要突破口。我们前期研究发现SCAP/SREBP2参与NLRP3炎症小体的激活，其特异性抑制剂或表达缺失后均显著抑制NLRP3炎症小体的活化。作用机制可能通过与NLRP3结合进而促进其胞内转位及ASC speck的形成来实现。本课题将进一步明确NLRP3炎症小体活化时SCAP/SREBP2的活性变化及其对NLRP3炎症小体的调控，为解析代谢紊乱疾病中相关炎症积累提供新的理论依据和分子靶点。

免疫细胞通过选取不同的代谢通路可以赋予免疫细胞不同的功能特性。胆固醇代谢与免疫细胞功能发挥以及炎症的发生发展密切相关。NLRP3炎症小体是固有免疫重要调节分子，已有研究发现过量的胆固醇通过形成胆固醇晶体可以直接活化NLRP3炎症小体，从而促进动脉粥样硬化的病理发生。然而，巨噬细胞内的胆固醇代谢通路如何影响NLRP3炎症小体的活化进而调控炎症的发生尚不明确。 . 本项目发现在NLRP3炎症小体的活化过程中伴随着胆固醇合成调控元件SCAP-SREBP2从内质网到高尔基体的转位以及SREBP2的切割成熟。更重要的是抑制这种SCAP-SREBP2的细胞内转位或直接敲除SCAP或SREBP2可以显著抑制NLRP3炎症小体的活化，相反外源胆固醇的剥夺以及利用他汀类药物抑制胆固醇的从头合成则可以通过活化SCAP-SREBP2从而增强NLRP3炎症小体的活化。有趣的是SCAP-SREBP2的这种调控作用并不依赖于巨噬细胞内胆固醇的含量而发生，因为在不同浓度的胆固醇回补情况下均不能消除这种调控作用。进一步的机制研究发现转运蛋白SCAP通过与SREBP2和NLRP3形成三聚体从而直接将SREBP2的切割成熟与NLRP3炎症小体的活化整合在一起。两条通路的分叉点在于高尔基体上的蛋白酶S1P介导的第一次切割可以释放NLRP3使其进一步转位到线粒体附近进而活化，而SREBP2则需要S1P和S2P介导的两次切割才能使成熟从而介导胆固醇合成基因的表达。本研究还揭示了生理浓度的胆固醇不但不会激活NLRP3的活化，反而通过抑制SCAP-SREBP2的细胞内转位而强力地抑制了其活性的发挥。.本项目发现在炎症发生过程中，重要的胆固醇感受器SCAP-SREBP2复合物通过促进NLRP3炎症小体的活化从而在巨噬细胞中将胆固醇合成通路与炎症信号紧密地联系在一起，共同促进了巨噬细胞的活化以及炎症的发生。