Nature最新研究：坏死型凋亡抑制剂或可预防流感引发的肺损伤
Nature最新研究：坏死型凋亡抑制剂或可预防流感引发的肺损伤
季节性流感病毒感染每年在全球造成高达500万例严重疾病，并导致多达65万人死亡。目前，疫苗和抗病毒策略在效力上受限，或易受病毒耐药性和逃逸的影响。因此，必须确定针对病毒性流感引发的肺部疾病的新治疗方法。
近期，Nature杂志发表了一项重要研究，揭示了坏死型凋亡（necroptosis）与流感病毒引发的肺损伤之间的密切关系，并发现了一种新型RIPK3激酶抑制剂UH15-38，为治疗严重流感引起的肺部损伤提供了新的思路和方法。
研究背景
坏死型凋亡是一种非典型的程序性细胞死亡形式，通常在细胞受到严重损伤或疾病条件下发生。与传统的凋亡不同，坏死型凋亡通常伴随着细胞内的炎症反应，以及细胞膜的破裂和溶解。这种形式的细胞死亡被认为在免疫应答、发育和疾病发生中起着重要作用。
研究思路
研究团队发现，在流感病毒感染的肺上皮细胞中，坏死型凋亡是主要的程序性死亡方式。在严重的感染中，它会导致肺组织坏死、中性粒细胞聚集和肺部炎症。然而，它对CD8+ T细胞的抗病毒反应或病毒清除并不重要。RIPK3激活了另一条凋亡途径Apoptosis，不依赖于RIPK3的激酶活性，可以在necroptosis信号缺失时限制IAV（图1a）。因此，抑制RIPK3激酶活性可能是一种治疗策略，可以减轻坏死性肺损伤，而不影响病毒清除。
主要结果
- UH15-38是一种强效RIPK3激酶抑制剂
研究发现，缺乏necroptosis的小鼠在严重流感感染后有更高的存活率，可见necroptosis不仅不是小鼠存活或病毒清除所必需的，而且实际上在IAV致死剂量下对生存是有害的（图1b）。接下来作者根据先前的研究合成了40多个化合物（RIPK3抑制剂），最终发现UH15-38（图1c）在原小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）中阻断了TNF诱导的坏死性凋亡（图1d-f）。值得注意的是，分子对接结果显示UH15-38正是其对酚基的甲基化，导致RIPK3的活性丧失（图1g-i）。此外，作者还进一步全面验证UH15-38具有适合安全有效的体内应用的药理特性。
图1 UH15-38是一种强效RIPK3激酶抑制剂
- UH15-38阻断了IAV激活的程序性坏死
作者通过单细胞RNA测序分析，确定了I型肺泡上皮细胞（ACEs）作为小鼠肺中IAV的主要复制位点（图2a-c）。图2d-e结果显示感染IAV后，I型AECs具有完整的ZBP1依赖性的细胞死亡机制，包括坏死和凋亡。此外，作者验证UH15-38对IAV诱导的坏死具有高度选择性的抑制作用，对caspase介导的凋亡没有抑制作用（图2f-h）。值得特别关注的是，UH15-38在体外感染IAV的人类供体肺组织中完全抑制了MLKL的磷酸化，表明UH15-38是小鼠和人类细胞中IAV诱导的坏死的强效而特异的抑制剂（图2i-l）。
图2 UH15-38可选择性阻断IAV诱导的I型AECs程序性坏死
- UH15-38可防止IAV驱动的死亡
作者发现UH15-38对IAV诱导的死亡的最大保护效果为30mg/kg剂量（图3a）。在IAV（4，500×EID50符合临床的剂量）感染时，低至1mg/kg的UH15-38仍能完全预防感染（图3c）。UH15-38还能够完全预防又H1N1 A/California/04/2009流感病毒株引发的致死（图3d），表明其对季节性和大流行流感病毒株的治疗效益。即使在感染后5天内给予UH15-38，它也能够起到保护作用（图3e），比一线抗病毒药物奥司他韦更具有优势。
图3 UH15-38可预防重症流感引起的死亡
- UH15-38抑制IAV诱导的肺损伤
接下来作者检验30mg/kg的UH15-38是否能够在体内阻断坏死和肺损伤来预防IAV诱导的死亡，结果显示UH15-38处理后小鼠pMLKL的数量显著减少（图4a-b）。此外，UH15-38可以显著降低关键炎性因子和中性粒细胞趋化因子水平（图4c-e）。接受UH15-38治疗的小鼠肺部弥漫性肺泡损伤、透明膜形成显著减少，支气管脱层和肺纤维化也显著被抑制（图4f-g），动脉氧饱和度水平保持相对正常的肺功能（图4h）。综上所述，UH15-38可以显著降低IAV病毒引发的肺损伤程度。
图4 UH15-38可预防IAV感染肺部的坏死性凋亡、炎症和损伤
文章小结
这项研究发现通过阻断坏死样程序性细胞死亡，可以显著减轻严重流感引起的肺部损伤。这一发现为开发新型治疗策略以防治流感相关的肺损伤提供了创新的思路。这篇文章的研究背景和对象可谓经典中的经典，就像是科学研究领域的一对黄金组合：流感和细胞坏死。但是，正是通过对这些经典课题的深入探索，我们才能发现其中蕴含的无限可能性。