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Angew：氨肽酶N响应的炎症特异性硫化氢供体

作者：X-MOL 2025-02-14

鉴于传统抗炎药物在临床应用中暴露的诸多问题，开发具有新机制的抗炎药物已成为优化现有抗炎疗法的重要方向。近日，上海交通大学药学院王寅副教授课题组联合袁运生副教授、赵亚雪副教授等合作者在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）报道了一种氨肽酶N响应的炎症特异性硫化氢供体用于伤口的修复。该文章入选《德国应用化学》的热点文章（Hot Paper）。

氨肽酶N（APN）是一种锌基金属蛋白酶，在多种免疫细胞中过度表达，在炎症反应的发生发展过程中发挥着重要作用。APN作为酶的主要功能是将以丙氨酸为代表的氨基酸从肽的N端切割下来，以介导特定的生物学过程。利用APN这一特性，构建了一种APN激活的自分解型COS/H₂S供体（AlaCOS），以实现炎症特异性的H₂S递送。该分子包含一个丙氨酸保护基，一个对氨基苄基连接子，以及一个基于硫代碳酸苯酯的COS释放基元。在APN存在的条件下，该分子能够脱除丙氨酸保护基，激活1,6-消除反应，释放一分子COS，后者在广泛存在的碳酸酐酶催化下转化为H₂S（图1A）。除被APN激活缓释H₂S（图1B）外，AlaCOS不受生理环境中的其他酶（如胰蛋白酶、酯酶）、金属离子、氨基酸、还原剂、活性氧（ROS）等物质的影响（图1C），展现出APN特异性激活特性。由于H₂S的抗氧化特性，AlaCOS经由APN激活后清除DPPH自由基的能力显著增强。另外，AlaCOS还能够显著降低经脂多糖（LPS）刺激后小鼠巨噬细胞RAW264.7内的ROS水平。

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图1. （A）AlaCOS酶促控释H₂S的分子机制；（B）APN激活的H₂S释放曲线；（C）AlaCOS的APN特异性验证结果；（D）AlaCOS的DPPH自由基清除能力

随后，作者开展了一系列体外实验评估AlaCOS的抗炎能力（图2），结果表明AlaCOS能够抑制NF-κB通路，下调一系列促炎性细胞因子的表达，促进巨噬细胞从促炎性M1表型向抗炎性M2表型极化。值得注意的是，AlaCOS的抗炎效果显著强于不具备控释能力的H₂S供体Na₂S，证明了APN激活的可控递送策略对提升H₂S的抗炎效果具有重要意义。详尽的RNA测序分析也进一步揭示了AlaCOS对炎症反应过程的影响。进一步地，作者使用小鼠全层皮肤损伤模型研究了AlaCOS的体内抗炎能力。与未处理组和Na₂S处理组相比，AlaCOS显著加速了伤口愈合过程，这归因于AlaCOS的炎症反应调控作用，使巨噬细胞向抗炎性M2表型极化，而后者在伤口愈合中发挥着关键作用。

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图2. AlaCOS的体外抗炎能力评估。与AlaCOS共孵育后RAW264.7细胞外（A）一氧化氮（NO）；（B）肿瘤坏死因子-α（TNF-α）及（C）白介素-6（IL-6）水平；AlaCOS处理后RAW264.7细胞内（D）诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和（E）精氨酸酶1（Arg1）的免疫荧光染色（F, G）流式细胞术分析巨噬细胞极化作用

为实现H₂S递送的精准监测，作者随后将香豆素荧光团引入供体结构中制备了自报告荧光COS/H₂S供体（AlaBTCCou）。经APN激活后，AlaBTCCou不仅能经过1,6-消除过程释放COS，同时伴随7-羟基香豆素分子的释放及自报告荧光的产生（图3），成功实现了细胞及动物水平上的H₂S递送监测。这一策略不仅实现了H₂S递送的可视化，同时也提供了构建H₂S/活性分子共递送体系的通用方法和平台。