[发明专利]富马酸二甲酯在制备抑制二氧化硅晶体诱导的巨噬细胞焦亡药物及治疗矽肺病药物中的应用

说明书

本发明涉及富马酸二甲酯在制备抑制二氧化硅晶体诱导的巨噬细胞焦亡药物及治疗矽肺病药物中的应用，具体机制涉及Gsdmd以及Gsdme的剪切同时被显著抑制，且抑制炎性细胞因子IL‑1β和IL‑18的释放。DMF具有能够通过抑制Gsdmd及Gsdme的激活进而抑制二氧化硅晶体诱导的巨噬细胞焦亡的功能，并且在二氧化硅晶体诱导的小鼠矽肺病模型中具有抑制肺部炎症及肺纤维化的作用。

技术领域

本发明属于化学生物学领域，具体涉及化合物富马酸二甲酯通过抑制Gsdmd和Gsdme的蛋白活性在抑制二氧化硅晶体诱导的巨噬细胞焦亡及治疗矽肺病中的应用。

技术背景

细胞焦亡(Pyroptosis)是近年来发现的一种新型程序性细胞死亡形式。具体的，细胞焦亡是机体对外界刺激(如细菌、病毒等)做出快速免疫反应的一种程序性细胞死亡。其作用是在病理感染情况下，于短时间内大量释放炎症因子与刺激免疫系统的DNA、RNA等物质，以激活下游免疫反应。细胞焦亡根据分子通路分为经典焦亡通路、非经典焦亡通路与凋亡-焦亡通路(也称凋亡-次级坏死通路)。

病原微生物感染宿主之后，固有免疫细胞如中性粒细胞、巨噬细胞等通过吞噬作用摄取病原体，限制病原微生物的感染范围。病原微生物(如革兰氏阴性菌)进入巨噬细胞等后，激活胞内的细胞焦亡信号通路引起细胞快速死亡。细胞死亡的同时伴随大量促炎因子的释放。各项研究表明，细胞焦亡在感染性疾病、神经退行性疾病以及动脉粥样硬化等疾病中均发挥重要作用。对细胞焦亡的深入研究，对于相关疾病的发展认识以及治疗开发均具有重大意义。

研究结果表明病原微生物进入免疫细胞之后由细胞内的模式识别受体(patternrecognition receptors，PRRs)识别，此类模式识别受体与病原生物表面的病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMP)的相互识别和作用是启动固有免疫应答的关键。模式识别受体包括Toll样受体TLR、RIG-I样受体(RLR)和NOD样受体(NLR)。NLR受体主要包括NLRP3、NLRC4和AIM等，能够识别不同的感染信号。

革兰氏阴性菌感染宿主细胞引起巨噬细胞焦亡的过程可分为经典焦亡通路和非经典焦亡通路。在经典焦亡通路中，革兰氏阴性菌通过其细胞壁外膜上的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)激活TLR4信号通路，引起转录因子NF-kB入核起始与促炎反应相关基因的表达，包括TNF-α、pro-IL1β以及proIL18等多种细胞因子。随后胞内的NLRP3炎性小体被激活，通过接头蛋白ASC招募前体Caspase-1并使其活化。活化后的Caspase-1具有蛋白水解酶的活性，一方面能够剪切IL-1β和IL-18前体，形成成熟的IL-1β和IL-18。另一方面，Caspase-1会剪切焦亡过程的执行蛋白Gsdmd，产生的Gsdmd的N端发生多聚并且移位至细胞膜上形成直径12～20μm的孔洞，最终导致细胞裂解死亡，并将大量具有生物活性的IL-1β和IL-18释放至细胞外，引起剧烈的炎症反应。入侵细胞内部的革兰氏阴性菌通过LPS直接结合并激活Caspase-4/-5/-11，进而剪切下游细胞焦亡执行蛋白Gsdmd，导致细胞裂解死亡。

另外，近期的研究表明gasdermin家族的另一个蛋白Gsdme也参与了细胞焦亡过程。细胞凋亡执行蛋白之一的Caspase-3能够特异性剪切Gsdme，与Gsdmd的激活机制类似，Gsdme的N端也会发生多聚并且移位至细胞膜上形成直径12～20μm的孔洞，最终导致细胞裂解死亡。Gsdme依赖Caspase-3激活导致细胞焦亡的过程也被称为“次级坏死(secondarynecrosis)”，并且这一过程是不依赖于炎症小体的。根据以上研究结果得知Gsdmd和Gsdme通过不同的上游激活机制共同参与了细胞焦亡的发生。因此通过调控Gsdmd和Gsdme的激活和功能，进而抑制细胞焦亡，对于抑制焦亡所产生的剧烈炎症具有重要作用。