甘草中刺甘草查尔酮靶向NLRP3炎症小体的作用及其机制研究

Licorice has many biological activities such as anti-inflammation, immune regulation. It’s often used to treat various inflammatory diseases, but its pharmacodynamic substance and related mechanisms have not been clearly elucidated. Studies have shown that NLRP3 inflammasome plays an important role in the development of various inflammatory diseases. Targeting inhibition of NLRP3 inflammasome has been a key strategy for developing drugs for related disease. We screened the main active constituents of licorice that suppressing NLRP3 inflammasome and found that echinatin inhibited the activation of NLRP3 inflammasome significantly. In this project, NLRP3 inflammasome activation model is adopted as the entry point to elucidate the target and molecular mechanisms of echinatin on the activation of NLRP3 inflammasome. On this basis, NLRP3 knockout mice and various animal models of inflammasome related diseases are used to analyze the relationship between the effect of echinatin on NLRP3 inflammasome related diseases and its inhibition of NLRP3 inflammasome activation. The study would provide potential drugs for the prevention and treatment of NLRP3 inflammasome related diseases. Moreover, it would also provide a scientific basis for the effectiveness evaluation, quality control and further development of licorice and related preparations.

甘草具有抗炎、调节免疫等多种生物活性，常用于炎症性疾病的治疗，然而其主要药效物质及作用机制尚不完全明确。研究表明NLRP3炎症小体在多种炎症性疾病的发生发展中发挥关键作用，靶向抑制NLRP3炎症小体已成为相关疾病药物开发的关键策略。课题组前期筛选了甘草中抑制NLRP3炎症小体的主要活性成分，发现刺甘草查尔酮可显著抑制NLRP3炎症小体的激活。本项目拟以NLRP3炎症小体激活模型为切入点，系统解析甘草活性成分刺甘草查尔酮抑制NLRP3炎症小体的作用靶标及分子机制。在此基础上，结合NLRP3基因敲除小鼠和多种炎症性疾病动物模型，系统分析刺甘草查尔酮防治NLRP3炎症小体相关疾病及其与抑制NLRP3炎症小体活化的关系。研究为防治NLRP3炎症小体相关疾病提供潜在药物，同时为中药甘草及相关制剂的有效性评价、质量控制和资源进一步开发提供科学依据。

甘草作为传统补益类中药，具有显著抗炎效果，是目前临床最为常用的中药之一，常用于治疗多种炎症性疾病。然而，然而其主要药效物质及作用机制尚不完全明确。研究表明，NLRP3炎症小体在炎症性疾病的发生发展过程中发挥关键作用，靶向抑制NLRP3炎症小体可有效预防和逆转疾病相关炎症、损伤及病理进程。课题组通过筛选发现甘草中多种活性成分可以抑制NLRP3炎症小体激活，其中刺甘草查尔酮抑制NLRP3炎症小体的作用最为显著。通过多种疾病因素诱导的NLRP3、AIM2和NLRC4炎症小体激活模型，明确了刺甘草查尔酮可特异性抑制NLRs家族的炎症小体的组装及激活，而对AIM2炎症小体的组装及激活则没有调控作用。在此基础上，通过WB、荧光显微镜观察等方法，发现其并不影响炎症小体相关蛋白的表达、K离子以及线粒体损伤等过程，仅抑制NLRs家族炎症小体的组装活化。再次，我们利用小分子藕联琼脂糖凝珠结合pull-down方法，对刺甘草查尔酮的靶蛋白进行了鉴定，发现刺甘草查尔酮是通过直接结合HSP90并抑制其的ATP酶活性，从而打断其伴侣蛋白SGT1与HSP90-NLRP3的相互作用，最终抑制炎症小体的组装激活。最后，我们结合败血症模型、非酒精性脂肪性肝炎模型和结肠炎模型等三种NLRP3炎症小体相关的小鼠动物模型，发现刺甘草查尔酮在败血症、溃疡性肠炎、非酒精性脂肪肝小鼠疾病模型中展现出良好的药理学活性。我们的研究表明，刺甘草查尔酮是一个强有力的NLRP3炎症小体抑制剂，系统揭示了其抑制NLRP3炎症小体的作用靶标及机制，明确了其防治NLRP3炎症小体相关疾病的作用，研究可为相关疾病提供潜在的治疗药物，同时为中药甘草及相关制剂的有效性评价、质量控制和资源进一步开发提供科学依据。.课题组基于在炎症小体领域的研究基础，研究发现了以氟西汀及三环类抗抑郁药去甲替林为代表的西药，以及中药淫羊藿所含成分淫羊藿次苷II、补骨脂所含成分补骨脂甲素等均可通过增强天然免疫NLRP3炎症小体活性导致药源性肝损伤的作用机制，而甘草相关成分可显著抑制相关药物诱导NLRP3炎症小体活性，进一步为相关药物临床安全性风险防控对策的制定以及甘草配伍减毒的科学内涵提供了依据。