Immunity丨浙江大学王迪教授课题组再次揭示NLRP3炎症小体活化新机制

景杰生物|报道

炎症与代谢通路间常常存在有互相的调控作用，从而影响彼此功能。既往研究曾发现，促炎性巨噬细胞在接受病原学或损伤性刺激后可发生代谢改变。炎症小体是固有免疫研究中关键的胞质内感受器，通过感受不同的感染或损伤信号激活炎症性Caspase活化IL-1β/18，并可以水解Gasdermin发生焦亡。

NLRP3是目前炎症小体信号通路中研究最为核心的胞质内受体，可感受细胞内多种信号（如钾离子外流等）结合ASC（caspase recruitment domain）形成炎症小体（inflammasomes）将前体Pro-Caspase-1活化为有活性的Caspase-1。

胆固醇代谢已被发现与免疫系统有一定的调控作用。前期研究中已发现过量胆固醇在胞质内形成结晶可直接活化NLRP3，DC细胞中胆固醇累计也可通过NLRP3加速自身免疫，然而关于胆固醇的稳态与NLRP3炎症小体活化的分子机制并不清楚。

近日，浙江大学医学院王迪课题组在国际专业学术期刊Immunity发表题为Cholesterol Homeostatic Regulator SCAP-SREBP2 Integrates NLRP3 Inflammasome Activation and Cholesterol Biosynthetic Signaling in Macrophages的重要研究成果，发现细胞内胆固醇稳态通过SCAP-SREBP2在内质网到高尔基体的转位过程促进NLRP3炎症小体的活化。

SREBP（The sterol regulatory element-binding proteins）是细胞内调控脂代谢的关键转录因子。SREBP2主要调节胆固醇代谢，其在胞质内合成为没有活性的前体蛋白，与SCAP蛋白（SREBP cleavage-activating protein）定位于内质网。

SCAP- SREBP2发生内质网到高尔基体的转位，在高尔基体膜上经S1P和S2P两次蛋白酶水解为N端含有活性的SREBP2，随后入核激活相关通路蛋白转录。

王迪课题组首先发现NLRP3介导的炎症小体活化可以伴有SREBP2的活化，而抑制SREBP2活化过程同样可以抑制NLRP3活化。通过不同靶点的抑制剂处理，研究人员锁定SCAP-SREBP2在内质网到高尔基体的转位过程参与调控NLRP3的活化，且其不影响其他炎症小体胞内受体AIM2、NLRC4等活化过程。

研究人员利用siRNA敲减外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）细胞中SCAP和SREBP2，并用相应敲除小鼠的骨髓源性的巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages ，BMDM）验证其对炎症小体的活化作用。发现敲减SCAP和SREBP2可减弱炎症小体活化。利用Lyz2-cre-Scap^f/f小鼠的BMDM也验证了这一现象。

为进一步研究SREBP2具体活化过程与NLRP3活化的关系，研究人员将参与SREBP2活化的S1P（Mbtps1基因编码）和S2P（Mbtps2基因编码）蛋白酶（S1P和S2P—Site cleavage proteinases 1和2）分别进行敲减，并利用Lyz2-cre- Mbtps1^f/f小鼠BMDM证实只有S1P蛋白酶对SREBP2的水解可参与炎症小体活化。

分子机制方面，外源实验发现NLRP3通过NACHT结构域介导与SCAP-SREBP2的结合，并在炎症小体活化中存在共定位。利用超分辨率显微镜SIM，研究人员证实NLRP3在活化中可定位于高尔基体，且细胞组分分离中也可以鉴定到NLRP3与SCAP存在于高尔基体中。

在最后的体内实验，研究人员发现Lyz2-cre-Scap^f/f小鼠较野生型小鼠对LPS响应减弱，且野生型小鼠在使用SCAP-SREBP2活化抑制剂后也可呈现相似效应。他汀类药物可抑制胆固醇合成降低血胆固醇，而该效应可反馈性活化SCAP-SREBP2。研究人员在小鼠脓毒症和腹膜炎模型中使用他汀类干预可发现升高的IL-1β水平，提示他汀类药物可促进炎症小体的活化过程。

2016年，王迪课题组曾在Immunity报道胆汁酸代谢通路可通过TGR5-cAMP-PKA轴抑制NLRP3介导的炎症小体通路。本文在其后首次揭示了胆固醇代谢通路中SCAP-SREBP2与NLRP3炎症小体活化间存在的相互调控关系。

本研究的发现揭示两者之间并不是上下游调节模式，而通过共享部分的活化过程完成胆固醇代谢与炎症小体通路的交互调控。这为胆固醇调控NLRP3炎症小体活化通路提供了新的解释，并进一步丰富了我们对代谢性疾病与免疫系统疾病间交互作用的理解。