Acta Pharmaceutica Sinica B：Nimbolide靶向SIRT1减轻椎间盘退变

导读

炎症、胆固醇代谢异常和巨噬细胞浸润参与了髓核(NP)细胞外基质的破坏，最终导致椎间盘退变(IDD)。尼波利特(Nim)是一种天然提取物，是否可以缓解IDD尚不清楚。在这项研究中，我们证明了NIM在炎症过程中通过激活髓核细胞中的sirtuin 1(SIRT1)促进胆固醇外流，并抑制核因子kB(NF-kB)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的激活。因此，NIM平衡了NPC的基质合成代谢和分解代谢。然而，抑制SIRT1可显著减弱Nim的作用。我们还发现，Nim促进RAW 264.7中SIRT1的表达，通过促进胆固醇稳态重编程来增加M2巨噬细胞的比例，并通过阻断炎症信号的激活来阻止M1样巨噬细胞的极化。基于这些结果，尼莫地平可以改善鼻咽癌细胞的微环境，促进基质代谢平衡。此外，尼莫地平的体内治疗通过促进SIRT1的表达、调节巨噬细胞极化和保护细胞外基质来延缓IDD的进展。总之，尼莫地平可能是治疗IDD的一种新的治疗策略。

论文ID

题目：Nimbolide targeting SIRT1 mitigates intervertebral disc degeneration by reprogramming cholesterol metabolism and inhibiting inflammatory signaling

译名：靶向SIRT1的Nimbolide通过重新编程胆固醇代谢和抑制炎症信号来减轻椎间盘退变

期刊：Acta Pharmaceutica Sinica B                                   

IF：14.903

发表时间：2023.5

通讯作者单位:苏州大学第一附属医院

DOI号：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.02.018

主要内容

下腰痛(LBP)是一种常见的临床症状。腰椎间盘退行性变(IDD)是LBP的主要病因，至少占所有LBP病例的40%。IDD已成为发达国家导致残疾的前三大原因之一，并造成沉重的社会经济负担，全球范围内受影响的人数正在增加。目前，对IDD所致的LBP患者主要采取保守治疗和手术治疗。保守治疗包括药物治疗、按摩、理疗和卧床休息。外科治疗包括开放和微创手术，如椎间盘摘除和/或脊柱融合术。然而，IDD的病理生理过程不能被任何一种旨在缓解疼痛或其他症状的方法所干扰。生物疗法已被引入作为一种可能从根本上解决这一问题的治疗方法。

在我们的研究中，我们发现NIM从不同方面稳定了鼻咽癌的功能。炎症通路的激活，尤其是NF-kB和MAPK通路的激活，对基质代谢有重要影响。核因子-kB可以增强基质降解酶启动子的活性以促进其转录，而核因子-kB则抑制SOX9和COL2A1的启动子以抑制其转录。我们的研究表明，尼莫地平对核因子-kB途径有很好的抑制作用。同样，包括P38、ERK和JNK在内的MAPK通路参与了鼻咽癌细胞的基质调节，并能在炎症早期促进ECM降解基因的转录。同时，我们的研究发现Nim可以显著抑制P38、ERK和JNK的磷酸化，这可能是一种降低基质降解酶的方法。

脂多糖还会干扰胆固醇新陈代谢，并在细胞中积累胆固醇。然而，很少有研究探讨炎症对鼻咽癌胆固醇水平的影响。脂多糖可显著增加神经前体细胞的胆固醇含量。我们通过添加水溶性胆固醇放大了胆固醇在神经前体细胞中积聚所造成的损害，发现胆固醇也损害了神经干细胞的基质代谢。上睑下垂是胆固醇引起细胞炎症的重要机制。研究发现，在软骨细胞中，骨关节炎患者ABCA1和Abcg1的表达显著降低，从而阻碍胆固醇代谢。一些miRNAs，如miR-33，通过与ABCA1的非编码区结合来调节转录，抑制miR-33的表达可以有效地缓解OA。ABCA1和Abcg1也有显著的抗炎作用。Nim可能通过增加ABCA1和ABCG1的表达来增强其抗炎作用。

NIM通过促进胆固醇外流和抑制炎症途径，恢复炎症状态下NPC的基质合成

SIRT1是一种sirtuin，通过去乙酰化底物来调节细胞活动。我们的进一步研究表明，SIRT1是NIM的一个重要靶点。我们将Nim与SIRT1的两种晶体结构对接，发现Nim与SIRT1(5BTR)具有更强的结合力。然而，SIRT1(4I5I)抑制剂与筛选部位的结合力非常弱。我们发现，NIM可以与SIRT1强烈结合，并与活性位点THR209和ASN226相互作用，促进SIRT1的激活，增强其脱乙酰基活性，这与白藜芦醇与SIRT1的结合类似。此外，Nim可以促进SIRT1的转录，从而增加NPCs炎症期间SIRT1的蛋白水平。LPS可以通过影响细胞内miR-34a、miR-146a等mirna的表达，转录后调控SIRT1的表达，降低SIRT1蛋白水平。NIM还可能改变NPC中miRNAs的表达，上调SIRT1蛋白水平，这需要进一步研究。我们用siSIRT1或ex-527来抑制SIRT1，发现两者都显著减弱了Nim对NPC的保护作用。SIRT1的抗炎作用已被多项研究证实。SIRT1的抗炎作用一方面来自p65和c-jun的直接脱乙酰基。另一方面可促进过氧化体增殖物激活受体辅活化子-1a(PGC1a)和叉头盒O(FOXO)的脱乙酰化，增强细胞线粒体的生物学活性和抗氧化能力，从而减少炎症引起的活性氧对炎症信号的激活。同时，SIRT1对胆固醇的调节作用也不容忽视。它能使肝X受体去乙酰化，增强下游ABCA1和Abcg1的转录，减少细胞内胆固醇的积聚。

NIM通过激活SIRT1来保护NPC

在体内实验中，我们发现注射尼莫地平可通过增加NP组织中SIRT1的表达，促进M1向M2巨噬细胞的转化，减少NP细胞外基质的丢失，有效地延缓大鼠椎间盘的退变。然而，我们的动物实验有以下缺点。一方面，我们没有将shSIRT1慢病毒注射到大鼠的椎间盘中，也没有使用SIRT1基因敲除的小鼠来进一步阐明NIM的靶点是SIRT1。另一方面，我们没有使用条件基因敲除小鼠来干扰巨噬细胞的功能，以证实NIM可以通过巨噬细胞发挥保护作用。然而，小鼠的椎间盘非常小，使得局部注射变得困难。其次，椎间盘缺乏血管组织，药物难以通过口服或腹腔注射到达椎间盘。这也使得使用鼠标模型变得困难，这个问题需要进一步探索和解决。

尼莫地平在大鼠模型中延缓IDD

总结

本研究证明，靶向SIRT1的NIM通过促进胆固醇稳态重编程和抑制NF-kB和MAPK通路，促进炎症期间NPC的基质代谢平衡。此外，NIM通过调节SIRT1介导的巨噬细胞极化，创造了有利于NPC基质合成的免疫微环境。因此，尼莫地平有望成为治疗IDD的新药。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.02.018

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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