糖尿病足潰瘍（DFUs）是糖尿病最常見和最具挑戰(zhàn)性的慢性并發(fā)癥之一，是非創(chuàng)傷性下肢喪失的主要原因。糖尿病足潰瘍的過度炎癥主要表現為持續(xù)的促炎巨噬細胞狀態(tài)。具體來說，從促炎表型到促愈合表型的過渡受損導致炎癥介質聚集，阻礙糖尿病傷口愈合。因此，探索糖尿病創(chuàng)面慢性炎癥的致病因素，尋找更好的治療方法，進行個體化防治具有重要的科學意義。
2023年7月21日，中山大學唐冰、鄧務國及胡志成在Cell Reports Medicine（IF=14.3）發(fā)表文章，通過代謝組學發(fā)現糖尿病足潰瘍中有顯著的苯丙酮酸積累，增加苯丙酮酸會損害傷口愈合并增強炎癥反應，而通過飲食中苯丙氨酸的限制來減少苯丙酮酸可以緩解不受控制的炎癥并使糖尿病傷口受益。
01 苯丙酮酸積累損害糖尿病傷口愈合
糖尿病及其并發(fā)癥存在大量的代謝紊亂，代謝重編程與適應性免疫和炎癥調節(jié)密切相關。研究人員通過代謝組學檢測了DFU傷口和非糖尿病傷口（NDWs）的代謝譜，發(fā)現苯丙氨酸代謝明顯紊亂，尤其是苯丙酮酸（PPA）在DFU傷口中明顯積累（圖1A）。有研究表明糖尿病患者NLRP3水平升高會導致慢性炎癥和氧化應激，從而損害傷口愈合，研究也發(fā)現了DFU傷口中苯丙酮酸與NLRP3水平呈正相關（圖1B）。研究人員還發(fā)現了通過限制苯丙氨酸（Phe）飲食可以消除苯丙酮酸的增加，從而改善炎癥反應，并加速了糖尿病傷口愈合（圖1C、D）。進一步研究發(fā)現苯丙酮酸可提高NLRP3的表達水平（圖1E），維持促炎巨噬細胞的極化（圖1F），并在體內損害傷口愈合。
圖1 苯丙酮酸積累并損害糖尿病傷口愈合
02 苯丙酮酸直接靶點及相關機制
為了確定苯丙酮酸直接作用靶點，研究人員通過Limited（or native） proteolysis-small molecule mapping（LiP-SMap）實驗（圖2A）發(fā)現了候選靶點蛋白主要富集到溶酶體相關通路（圖2B），顯著變化的差異蛋白包括下調的蛋白PPT1和上調的M6PR、PSAP被確定為待驗證的靶點（圖2C）。細胞敲除實驗發(fā)現只有敲除PPT1能促進NLRP3表達（圖2D），并通過TSA（thermal shift assay）進行了驗證（圖2E）。接著通過分子對接預測了結合位點（圖2F），并通過蛋白點突變實驗驗證了結合位點，即結合位點突變以后MST（microscale thermophoresis）檢測發(fā)現PPT1蛋白不能與苯丙酮酸結合，并且不能促進NLRP3表達（圖2G、H）。最后深入研究發(fā)現苯丙酮酸進入巨噬細胞，結合并抑制PPT1蛋白的酶活性，導致NLRP3蛋白棕櫚?；黾?，增強蛋白穩(wěn)定性，降低溶酶體降解，促進NLRP3炎性小體的組裝，增加炎癥因子的釋放，從而維持巨噬細胞促炎表型的持續(xù)極化。
圖2 苯丙酮酸直接靶點及相關機制
這些研究表明炎癥蛋白PPT1是糖尿病創(chuàng)面的有效治療靶點，靶向苯丙酮酸來控制NLRP3介導的炎癥是糖尿病傷口的潛在轉化策略（圖3）。
圖3 苯丙氨酸作用機制模式圖
總結與討論
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相關文獻
Lv D, Cao X, Zhong L, et al. Targeting phenylpyruvate restrains excessive NLRP3 inflammasome activation and pathological inflammation in diabetic wound healing. Cell Rep Med. 2023 Jul 14:101129. doi: 10.1016/j.xcrm.2023.101129. Epub ahead of print. PMID: 37480849.返回搜狐，查看更多
