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中国科学家发现多巴胺是调节免疫反应的重要蛋白
发布时间: 2015-01-27     来源: 转载

    炎症小体(inflammasome)是炎症反应过程中的关键性调控分子,然而它真的具体作用机制目前研究眼不够清楚。中国科学技术大学生命学院的Rongbin Zhou课题组在Cell杂志发表了一篇他们对一类神经递质分子-多巴胺,调控NLRP3 inflammasome功能的研究。

  DA能够通过抑制inflammasome的活性影响了接受刺激后巨噬细胞炎性因子的释放。作者首先以野生型小鼠BMDM(bone marrow derived macrophage)为研究对象,进行LPS prime,并分别进行不同浓度的多巴胺(DA)处理或对照处理,随后进行nigericin刺激。通过比较不同处理组接受刺激后产生成熟炎性因子的量。结果显示:接受DA处理后,BMDM 炎性因子的释放受到了抑制。以上结果暗示了DA通过抑制inflammasome的活性影响了刺激条件下炎性因子的释放。

  DRD1是DA的特异性受体。通过设计siRNA对DA的五种已知受体进行表达阻断,并重复上述的刺激试验,观察到:当DRD1被阻断后,DA对炎性因子的抑制作用消失了。同样,作者在以DRD1-/-小鼠与野生型小鼠DMEM上得到了相同的结果。以上结果说明DRD1是DA调控inflammasome活性的主要传递者。生化检测发现:在野生型小鼠BMDM经过DA处理之后,NLRP3蛋白的含量发生下降。与此相反,在DRD1-/-小鼠BMDM中,DA的刺激并没有降低NLRP3的含量。之后,作者发现NLRP3的降解与其K48-泛素化有直接的关系(K48-泛素化是细胞内常见的蛋白降解的方式)。以上实验结果说明DA刺激引起的inflammasome 活性的降低是由于NLRP3的降解造成的。

  cAMP作为关键的第二信使参与了这一过程。之后,作者发现foskolin(一类cAMP激活剂)与nigericin联合刺激野生型小鼠BMDM会明显抑制nigericin对炎性因子释放的效应。生化检测发现foskolin会引起NLRP3的降解,与DA的效应十分相似。另一方面, KH7(一种抑制腺苷酸环化酶的活性的药物)能够拮抗DA对nigericin促炎性反应的作用。泛素化检测与以上结果吻合。说明DA能够通过与DRD1的相互作用产生cAMP,后者与NLRP3特异性作用从而造成其K48的泛素化以及最终的降解。

  MARCH7是引起NLRP3降解的关键泛素化连接酶。作者通过质谱的方式筛选NLRP3蛋白沉淀中可能存在的泛素连接酶(E3),结果显示有三种E3:CHIP,MARCH7,UBR5可能参与了此过程。作者通过上述的RNAi的方式分别阻断了以上三种E3的表达,并重复以上的刺激实验。结果显示:在DA刺激下,MARCH7的阻断有效抑制了NLRP3的K48泛素化以及降解。同时炎性因子的释放也得到了恢复。进一步的免疫共沉淀实验发现:MARCH7主要与NLRP3蛋白NARCHT以及LRR结构域发生相互作用,

  DA在生理环境下具有抑制神经炎症等炎性反应的作用。由于DA主要由神经细胞分泌,为了了解DA的这一作用是否有生理学意义,作者研究了DA在神经细胞炎症反应中的作用。与BMDM相似,DA同样阻断了niegericin对小鼠神经细胞炎性因子的释放作用。另外,在受到一类神经毒素MPTP的影响下,神经细胞发生大量的炎症反应与死亡,DA可以抑制MPTP的毒性;然而在DRD1-/-的小鼠神经细胞中这一效应无法被DA抑制。以上结果说明DA在抑制神经炎症中具有十分重要的作用。除此之外,作者还发现在除神经系统以外的炎症反应中DA具有同样的作用。

  综上,作者通过一系列生化的手段证明了一类神经递质-多巴胺,可以通过引起NLRP3蛋白的降解抑制这一信号通路造成的炎症反应。暗示了DA不仅是一类神经传递的关键分子,还是调节免疫反应的重要蛋白。目前很多神经退行性疾病(如帕金森病)的产生就与神经系吧的炎症反应有很大关系。希望在今后的临床研究中,可以将DA作为一类抗神经炎症反应药物加入神经退行性疾病的预防与早期治疗中。

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