Nrf2负性调控NLRP3炎症小体的机制研究及其在炎症相关肿瘤化学预防中的作用

The links between cancer and inflammation are starting to have implications for prevention and treatment. In the proposed study, we screened a series of compound which can activate Nrf2, and found that two of the most potent activator have blocking effects against tumorigenesis in the AOM-DSS mouse model, and the potential mechanism could involve inflammasome. In vitro study found that activating Nrf2 can inhibit the activation of the NLRP3 inflammasome, indicating the chemopreventive activity of Nrf2 signaling may involve NLRP3. The aim of this study is to investigate the role of NLRP3 inflammasome in the development of AOM/DSS induced intestinal tumor formation in the Nrf2-/- and NLRP3-/- mouse model, and illustrate the mechanisms of how Nrf2 regulate NLRP3 signaling . The result of this study would shed light on the prevention of the transformation from nonresolving inflammation to cancer.

慢性炎症是导致肿瘤发生的一个重要因素。本课题组研究发现： Nrf2小分子激活剂能够有效的抑制AOM-DSS直结肠炎癌模型小鼠肠道肿瘤数量及负荷，减弱炎症程度；同时基因组学结果提示NLRP3炎症小体相关基因水平也被抑制。体外实验发现激活Nrf2能够显著抑制NLRP3炎症小体的活化，提示Nrf2基于炎癌转化的化学预防作用很可能与NLRP3炎症小体密切相关。国内外研究发现NLRP3炎症小体的激活与炎症恶性转化密切相关，但其具体作用及相关调控机制并不清楚。本项目旨在运用siRNA、EMSA、基因芯片等分子生物学技术，结合肿瘤细胞-单核细胞共培养体外模型以及NLRP3和Nrf2敲除小鼠AOM-DSS模型，研究NLRP3炎症小体在肠道炎症恶性转化中的作用，阐明Nrf2对 NLRP3炎症小体活化的负性调控作用及确切机制，找寻抑制炎癌转化的有效途径，为非可控性炎症的恶性转化的防治提供新思路。

慢性炎症是导致肿瘤发生的一个重要因素。国内外研究发现NLRP3炎症小体的激活与炎症恶性转化密切相关，但其具体作用及相关调控机制并不清楚。本项目运用siRNA、EMSA、基因芯片等分子生物学技术，结合肿瘤细胞-单核细胞共培养体外模型以及NLRP3和Nrf2敲除小鼠AOM-DSS模型，证明NLRP3炎症小体在急、慢性肠炎及结肠炎癌转化中起到了关键调控作用，并提出负性调控NLRP3炎症小体的新靶点— Nrf2，就该靶点筛选出新化合物，研究其对急、慢性肠炎及结肠炎癌的化学预防作用。首先，本课题组分别采用DSS在野生型以及NLRP3缺失的小鼠中诱导急性结肠炎，并发现DSS可在野生型小鼠中可引起明显的结肠炎症，而NLPR3敲除小鼠对其不易感，由此证明NLRP3在急性结肠炎的发展中起到重要作用。体外实验发现，预先给予Nrf2激动剂可明显抑制炎性刺激引起的NLRP3炎症小体的激活，而Nrf2缺失则会致使炎症小体的过度激活，提示Nrf2可作为抑制炎症小体激活的重要靶点。以此为靶点合成并筛选了一系列Nrf2激动剂，并证明化合物28具有良好的诱导Nrf2入核的活性，在减少炎症小体的激活方面此化合物也体现出明显的效果。在体内实验中，预先给予化合物28，可显著减轻小鼠急、慢性结肠炎的症状，并对肠道损伤产生保护作用。为了进一步明确Nrf2是否对NLRP3炎症小体产生负性调控作用，采用富马酸二甲酯（DMF）——已上市的Nrf2激动剂，并在体内外验证其抑制NLRP3炎症小体激活的作用。结果表明，DMF可显著减少DSS诱导的结肠损伤，肠道NLRP3炎症小体的激活，此过程是依赖于Nrf2的激活。在体外实验中，发现DMF包括其肠道代谢产物（MMF）均可减少炎症小体激活所引起的IL-1β及cleaved-Caspase-1的分泌。再次证明Nrf2可作为负性调控NLRP3炎症小体的靶点。最后，我们探究了Nrf2负性调控NLRP3炎症小体的具体机制，并发现此负性调控依赖于NQO1介导的对ROS的清除。当ROS被清除时，NLRP3转录减少，炎症小体的组装明显被抑制。综上，本课题通过体内外实验，确立了Nrf2可负性调控NLRP3，证实Nrf2可通过抑制NLRP3炎症小体的激活在炎症相关性结肠癌中起到化学预防作用，为开发以Nrf2/NLRP3为靶点的基于炎癌转化的化学预防药物提供了理论依据。