基于SHP2调控的自噬-NLRP3炎性小体途径探讨远志皂苷抑制神经炎症的作用及机制研究

Neuroinflammation is recognized as an important cause and contributing factor to neurodegenerative diseases such as AD. Recent studies have shown that the autophagy-NLRP3 inflammasome pathway mediated neuroinflammation is involved in the development of such diseases. In addition, SHP2 is critical for the regulation of autophagy signaling pathways and NLRP3. Studies have shown that polygala saponins (PS) have neuroprotective effects in vitro and in vivo. However, it is still unclear whether PS can regulate the autophagy-NLRP3 inflammasome pathway. We has previously demonstrated that PS can degrade the misfolded proteins by autophagy, and the further preliminary experiments have shown that both SHP2 and AMPK inhibitors can inhibit PS-induced autophagy in BV2 cells, and PS can inhibit the misfolded proteins-induced NLRP3 inflammasome activation in BV2 cells. Accordingly, it is hypothesized that PS can inhibit neuroinflammation via regulating the autophagy-NLRP3 inflammasome pathway through SHP2. By using the specific inhibitors, BV2/SHP2-/- cells and APP/PS1 mice, this project intends to conduct the following experiments: ①the effect and its mechanism of PS in inhibiting NLRP3 activation through autophagy; ②the improvement of cell viability of PC12 upon the treatment of PS; ③the validation of the bioactivity of PS in vivo. Finally, this study elucidates the effect and mechanism of PS in inhibiting NLRP3 activation in vitro and in vivo, which will provides the theoretical foundation and scientific evidence for the clinical application of Polygala tenuifolia.

神经炎症被公认为是AD等神经退行性疾病的重要致病及促进因素。新近研究表明自噬-NLRP3炎性小体途径介导的神经炎症参与了这类疾病的发展，且SHP2对自噬通路与NLRP3的调控至关重要。研究表明远志皂苷（PS）在体内外具有神经保护功效，但其能否调控自噬-NLRP3炎性小体途径尚不清楚。前期已证实PS能通过自噬降解错误折叠蛋白，进一步预实验发现SHP2与AMPK抑制剂能抑制PS诱导BV2的自噬；且PS能抑制错误折叠蛋白诱导BV2的NLRP3活化。据此，提出假说：PS通过SHP2调控自噬-NLRP3炎性小体途径以抑制神经炎症。本课题通过应用抑制剂、BV2/SHP2-/-细胞及APP/PS1小鼠拟开展以下研究：①PS通过自噬抑制NLRP3活化的作用及机制；②PS提高PC12活性的作用；③验证PS体内活性。最终在体内外阐明PS抑制NLRP3活化的作用及机制，将为远志的临床应用提供理论基础及科学依据。

NLRP3 炎症小体的激活及其介导的神经炎症与神经退行性疾病有关，而线粒体自噬负向调节 NLRP3 炎症小体激活。 SHP-2 是一种蛋白酪氨酸磷酸酶，对 NLRP3 炎性体和炎症反应的调节至关重要。 在这项研究中，我们研究了远志中的三萜皂苷是否通过线粒体自噬诱导抑制 NLRP3 炎性体。 首先，我们分离了活性组分（远志皂苷 (PSS)），并通过超高效液相色谱结合二极管阵列检测和串联四极杆飞行时间质谱法 (UHPLC-DAD-Q/TOF-MS) 鉴定了 17 种皂苷 ). 在小胶质细胞 BV-2 细胞中，PSS 诱导了线粒体自噬，表现为 LC3 和线粒体的共定位增加，以及线粒体周围的自噬泡数量增加。 此外，机理研究发现 PSS 通过上调 SHP-2 激活 AMPK/mTOR 和 PINK1/parkin 信号通路。 在 Aβ(1-42)-、A53T-α-突触核蛋白或 Q74 诱导的 BV-2 细胞中，PSS 显着抑制 NLRP3 炎性体激活，巴弗洛霉素 A1（一种自噬抑制剂）和 SHP099（一种 SHP-2 抑制剂）显著削弱了PSS的作用。 此外，LC3 和 ASC 的共定位表明 PSS 促进了 NLRP3 炎性体的自噬降解。 此外，PSS 减少了条件培养基诱导的 PC-12 细胞的凋亡。 在 APP/PS1 小鼠中，PSS 改善了认知功能，改善了 Aβ 病理，并抑制了神经元死亡。 总的来说，本研究首次表明 PSS 在体外和体内通过 SHP-2 介导的线粒体自噬抑制 NLRP3 炎性体，这强烈表明 PSS 在各种神经退行性疾病中的治疗潜力。