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温医大梁广教授团队连续发文揭示多种中药小分子的抗炎靶点与作用机制

温医大梁广教授团队连续发文揭示多种中药小分子的抗炎靶点与作用机制

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】温州医科大学药学院梁广教授课题组在Acta Pharmaceutica Sinica B和Advanced Science上相继发表两篇文章揭示了中药小分子木香烃内酯和五味子乙素缓解炎症性疾病的分子靶点与作用机制。

温医大梁广教授团队连续发文揭示多种中药小分子的抗炎靶点与作用机制

【概要描述】温州医科大学药学院梁广教授课题组在Acta Pharmaceutica Sinica B和Advanced Science上相继发表两篇文章揭示了中药小分子木香烃内酯和五味子乙素缓解炎症性疾病的分子靶点与作用机制。

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2022-11-07 11:36
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中药活性成分结构多样且功能复杂,是创新药物发现的重要源泉,然而靶点不清楚是制约活性分子创新的关键瓶颈,多种传统中医药在炎症性疾病中具有很好的治疗效果,但作用靶点和机制不明确。在最近一个月里,温州医科大学药学院梁广教授课题组在Acta Pharmaceutica Sinica B(IF=14.9)和Advanced Science(IF=17.5)上相继发表两篇文章揭示了中药小分子木香烃内酯和五味子乙素缓解炎症性疾病的分子靶点与作用机制。

|   01、木香烃内酯缓解炎症性疾病的作用机制和分子靶点

木香(Saussurea lappa)是一种为菊科多年生草本植物,木香烃内酯(Costunolide,COS),一种倍半萜内酯化合物,是其主要活性成分,已被证明具有抗氧化、抗炎、抗过敏、骨重塑、神经保护、抗癌和抗糖尿病等作用。据报道,COS的抗炎活性主要归因于其抑制核因子 (NF)-κB 信号通路,然而,COS 是否抑制 NLRP3 炎性体激活并减轻 NLRP3 介导的炎性疾病仍不清楚,且COS的分子靶点仍然未知。

2022年9月,该课题组在Acta Pharmaceutica Sinica B(IF=14.903)上发表了题为“Costunolide covalently targets NACHT domain of NLRP3 to inhibit inflammasome activation and alleviate NLRP3-driven inflammatory diseases”的研究论文,阐明了木香活性成分木香烃内酯发挥抗炎作用的分子靶点及作用机制。

 

 

为了寻找针对细胞焦亡(Pyroptosis)的抗炎化合物,研究人员首先从119 种天然化合物的内部库中进行筛选,检测它们对LPS/ATP诱导的BMDM(骨髓源性巨噬細胞)中NLRP3驱动的IL-1β产生的抑制活性,将COS鉴定为对NLRP3炎性体具有选择性的有效抑制剂(图1A),并进一步确认了 COS可抑制NLRP3炎症小体活化和组装。进一步通过生物素标记的COS(图1B)进行Pulldown(图1C)、SPR(图1D)、BLI(图1E)等实验,证实了COS可与NLRP3直接结合。并通过分子对接(图1F)、点突变等实验证实了COS与NLRP3的NACHT结构域的半胱氨酸598(C598) 共价结合。此外,倍半萜内酯中的 α-亚甲基-γ-丁内酯基序是与 NLRP3 结合的活性基团。最后研究在巨噬细胞和痛风性关节炎和溃疡性结肠炎疾病模型中验证了COS具有出色的抗炎效果(图1G)。

 

 

图1 木香烃内酯缓解炎症性疾病的作用机制和分子靶点

|   02、五味子乙素缓解炎症性疾病的作用机制和分子靶点

五味子为木兰科植物五味子(Schisandra chinensis)的干燥成熟果实,五味子乙素(Schisandrin B ,Sch B)是在五味子中发现的最丰富的生物活性二苯丙环辛二烯衍生物之一。Sch B已被证明可以通过减少氧化应激来防止缺血再灌注损伤和多柔比星诱导的心脏毒性。此外,Sch B 可通过多种机制有效预防炎症反应。尽管Sch B有着多种疗效,但Sch B的直接靶点尚不清楚,且尚未有研究在糖尿病性心肌病(DCM)中检测Sch B的活性。

2022年9月,该课题组在国际学术期刊Adv Sci(IF=17.521)上发表了题为“Schisandrin B attenuates diabetic cardiomyopathy by targeting MyD88 and inhibiting MyD88-dependent inflammation”的研究论文,阐明了中药五味子活性成分五味子乙素缓解炎症性疾病的作用机制和分子靶点。

 

 

基于Sch B对其他类型心脏损伤的影响,研究人员检测了Sch B是否在糖尿病中表现出心脏保护特性,结果发现Sch B显著缓解高浓度葡萄糖 (HG)诱导的心肌细胞炎症、肥大和纤维化(图2A)。进一步RNA测序(图2B)和炎症因子qPCR芯片(图2C)发现Sch B可下调HG诱导的心肌细胞炎症反应。细胞实验发现Sch B抑制TLR4/TRIF和TLR4/MyD88通路,特别是抑制MyD88的表达,推测MyD88可能为Sch B的直接靶点,进一步Pulldown(图2D)、SPR(图2E)、ITC(图2F)验证了Sch B与MyD88直接结合。通过分子对接(图2G)、点突变等实验证实Sch B与MyD88的TIR结构域的Thr-272和Arg-288共价结合。最后研究通过体内外实验发现抑制MyD88与体外HG诱导的炎性细胞因子和心肌损伤水平降低有关,用Sch B治疗糖尿病小鼠可保护心脏功能,减少心肌损伤,并减少炎性细胞因子的分泌(图2H)。

 

 

图2 五味子乙素缓解炎症性疾病的作用机制和分子靶点

|   总结与讨论

天然产物具有结构多样、来源广泛、易于与生物大分子结合的特点,因而其在防治疾病方面具有很高的价值。在现代药物开发中,天然产物及其衍生物始终是候选药物和先导化合物的重要来源。然而,缺乏天然产物靶标的确切信息仍是阻碍药物化学和药物发现中对分子骨架的设计的重要因素。现在已经出现了不少颇具创新性的靶标预测工具和实验手段,可帮助确定生物大分子靶标,可能有助于确定天然产物的生物活性,并指导天然产物的结构改造。

案例1:发现木香烃内酯与NLRP3直接结合抑制痛风性关节炎和溃疡性结肠炎疾病,并发现α-亚甲基-γ-丁内酯基序是与 NLRP3 结合的活性基团,可能用于设计和生产新型 NLRP3 抑制剂作为先导化合物。

案例2:发现五味子乙素可以特异性靶向MyD88以减少炎症性糖尿病心肌病,为新型MyD88抑制剂的设计提供了天然的先导化合物。

达吉特专注于药靶研究,可为您寻找药物靶点提供多种多样的专业的技术服务和解决方案,助您解决药物靶点-机理研究中的各种难题。

 

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1)中药/复方的有效成分及代谢产物分离与鉴定;

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4) 小分子靶点筛选:20K芯片,DARTS/Pull down+质谱

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7)SPR表面等离子共振(分子动力学)

8)天然产物化合物库与功能化合物筛选服务

 

 

 

|   相关文献

[1] 、Xu HW, Chen JH, Chen P, et al. Costunolide covalently targets NACHT domain of NLRP3 to inhibit inflammasome activation and alleviate NLRP3-driven inflammatory diseases. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2022 Sep 25: In press.

[2] 、Luo W, Lin K, Hua J, et al. Schisandrin B Attenuates Diabetic Cardiomyopathy by Targeting MyD88 and Inhibiting MyD88-Dependent Inflammation. Adv Sci (Weinh). 2022 Sep 30:e2202590.

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