辣椒素通过TRPV1-SSR4相互作用抑制小胶质细胞炎症

Capsaicin suppresses microglial inflammation through TRPV1-SSR4 interaction

作者信息Yifei Hou, Sichen Wang, Yuzhang Yang, Zhenzhen Zhao, Yuanyuan Xie, Xiaoyan Ouyang, Kaihua Zhang, Hongzhuan Chen, Jianrong Xu
PMID42902421
发布时间2026-10-21
DOI10.1186/s40035-026-00589-7

实验完整度

高

含体外细胞系、原代小胶质细胞、Trpv1 KO小鼠模型及邻近标记蛋白质组学,并有敲低和强制二聚化的功能与机制验证

主要模型

BV2小鼠小胶质细胞系 原代小鼠小胶质细胞 LPS诱导急性神经炎症WT与Trpv1 KO小鼠模型 HMC3人小胶质细胞系及HEK293T/CHO-K1工具细胞

重点核对

LPS 2 mg/kg腹腔注射,辣椒素0.25或0.13 mg/kg、capsazepine 5 mg/kg于LPS前30 min给药,末次注射后8 h取脑 体外BV2细胞以LPS 100 μg/mL、辣椒素1 μM和/或capsazepine 1 μM处理24 h TRPV1或SSR4 siRNA敲低效率及回复实验,使用两条独立SSR4 siRNA验证表型 辣椒素处理下BRET、NanoBiT和CO-IP检测TRPV1–SSR4相互作用增强 雷帕霉素200 nM诱导FKBP12/FRB二聚化强制TRPV1–SSR4接近,检测TNF-α mRNA

摘要

背景:瞬时受体电位香草酸亚型1(TRPV1)日益被认为是神经炎症期间小胶质细胞反应的重要调节因子,而神经炎症是阿尔茨海默病等多种神经退行性疾病的关键病理特征。辣椒素是辣椒中的主要辛辣成分,作为TRPV1激动剂发挥抗炎特性。尽管辣椒素激活TRPV1通道和信号转导的机制已被广泛研究,但TRPV1在神经退行性变背景下通过基于蛋白质-蛋白质相互作用的机制调节小胶质细胞炎症反应仍不清楚。方法:我们使用脂多糖诱导的急性神经炎症模型来检验TRPV1激活和药理学阻断TRPV1通道门控对小胶质细胞炎症反应的影响。使用基于邻近标记的蛋白质组学、生物发光共振能量转移和NanoLuc二元技术来鉴定和表征TRPV1相互作用蛋白。进行信号序列受体亚基4(SSR4)敲低和TRPV1与SSR4之间的强制相互作用以评估TRPV1–SSR4相互作用的功能贡献。进一步使用结构建模、基于BRET的结构域定位和共定位分析来检查TRPV1招募SSR4的分子和亚细胞特征。结果:在神经炎症模型中,TRPV1激动剂辣椒素以TRPV1依赖的方式减弱促炎细胞因子产生、神经元凋亡、小胶质细胞增生和小胶质细胞胞体增大。值得注意的是,capsazepine对TRPV1通道门控的药理学阻断并未消除辣椒素的抗炎作用,提示存在超越经典配体门控Ca2⁺内流的替代作用机制。对TRPV1猎物蛋白的筛选和验证策略鉴定出SSR4是一种辣椒素响应性、TRPV1相关蛋白。小胶质细胞中SSR4敲低显著减弱了TRPV1激活引起的炎症反应抑制。相反,TRPV1与SSR4之间的强制相互作用部分模拟了TRPV1激活的抗炎作用。进一步的结构和细胞分析提示TRPV1的跨膜区域支持SSR4招募。结论:我们的发现提示辣椒素通过TRPV1–SSR4相互作用抑制小胶质细胞炎症,为TRPV1内感受信号传导的化学生物学基础以及天然TRPV1激动剂在改善神经炎症相关神经退行性变治疗中的潜在应用提供了新见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
TRPV1是否通过蛋白质相互作用依赖机制调控小胶质细胞炎症反应,以及该机制是否独立于经典通道门控。
核心机制
辣椒素促进TRPV1与内质网蛋白SSR4的相互作用,该相互作用部分介导对小胶质细胞炎症激活的抑制;TRPV1跨膜区支持SSR4招募。
主要证据
LPS神经炎症模型中辣椒素以TRPV1依赖方式减轻炎症、神经元凋亡和小胶质细胞增生;capsazepine不能逆转辣椒素效应;邻近标记蛋白质组学联合NanoBiT、BRET和CO-IP鉴定并验证SSR4为辣椒素响应性TRPV1结合蛋白;SSR4敲低削弱辣椒素抗炎作用,雷帕霉素诱导的TRPV1–SSR4强制二聚化部分模拟抗炎效应。
研究意义
拓展了TRPV1 beyond离子传导的功能框架,鉴定SSR4为小胶质细胞中TRPV1依赖抗炎信号的关键介导因子,并提示天然TRPV1激动剂及TRPV1–SSR4内感受信号在神经炎症相关神经退行性变治疗中的转化潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立LPS神经炎症模型并验证TRPV1依赖的抗炎表型

确定辣椒素激活TRPV1在体内外对小胶质细胞炎症反应的作用及TRPV1依赖性

在WT与Trpv1 KO小鼠中给予LPS及辣椒素,检测脑组织IL-6、TNF-α、cleaved caspase-3、Iba1及小胶质细胞胞体面积;在BV2和原代小胶质细胞中敲低TRPV1并进行转录组和形态分析

2

药理学阻断TRPV1通道门控

检验辣椒素抗炎作用是否依赖经典TRPV1通道门控

在BV2细胞和LPS处理WT小鼠中联合使用TRPV1拮抗剂capsazepine,检测IL-6、IL-1β、小胶质细胞荧光强度和胞体面积;并在Trpv1敲低细胞中对照

3

邻近标记蛋白质组学筛选TRPV1相互作用蛋白

鉴定可能介导辣椒素抗炎作用的TRPV1结合蛋白

在HEK293T细胞中构建PUP-IT和TurboID邻近标记系统,以PafA或TurboID融合TRPV1的N端或C端进行生物素标记,链霉亲和素pull-down后质谱鉴定;以CAAX膜定位PafA为对照

4

候选相互作用蛋白的交互验证与辣椒素响应性筛选

验证候选蛋白与TRPV1的物理结合及辣椒素是否选择性增强相互作用

对8个候选蛋白进行siRNA敲低和钙动员检测,选择部分候选用NanoBiT检测结合,再用BRET和CO-IP检测辣椒素、二氢辣椒素及其混合物对TRPV1–SSR4相互作用的影响

5

SSR4功能缺失与强制相互作用验证

判断SSR4是否为辣椒素抗炎效应所必需,以及增强TRPV1–SSR4结合是否足以抑制炎症

在原代小胶质细胞和BV2中敲低SSR4,检测荧光微球吞噬、IL-6和IL-1β表达;在HMC3细胞中通过FKBP12/FRB雷帕霉素诱导系统强制TRPV1–SSR4二聚化,检测LPS刺激下TNF-α mRNA

6

TRPV1–SSR4相互作用的亚细胞与结构域定位

明确TRPV1招募SSR4的亚细胞分布和关键结构域

在HEK293T中共表达TRPV1-Flag、SSR4-mVenus和内质网定位mCherry进行共定位和线扫描分析;用AlphaFold3预测复合物界面;构建全长、N端、C端、跨膜区、ΔNT和ΔCT的Rluc8标记TRPV1进行BRET结构域定位

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
辣椒素MedChemExpress LLCHY-10448
capsazepineMedChemExpress LLCHY-15640
小鼠尾巴快速基因分型试剂盒Beyotime BiotechnologyD7283M
IL-6酶联免疫吸附测定试剂盒MultiScienceEK206
TNF-α酶联免疫吸附测定试剂盒MultiScienceEK282
蛋白酶和磷酸酶抑制剂APExBIO Technology LLCK1007/K1015
RNA提取试剂盒Nanjing Vazyme Biotech Co., Ltd.RC112-01
逆转录试剂盒Nanjing Vazyme Biotech Co., Ltd.R323-01
SYBR Green qPCR试剂盒Nanjing Vazyme Biotech Co., Ltd.Q712-03
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific Inc.ND-ONE-W
QuantStudio™ 3实时qPCR仪Applied BiosystemsA28571
MonoRab™抗DYKDDDDK磁珠GenScript Biotech CorporationL00835-1
抗cleaved caspase-3(Asp175)抗体Cell Signaling Technology, Inc.9661S
Multi-rAb®聚合物HRP-山羊抗兔重组二抗(H+L)Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd. (Proteintech)RGAR011
抗Iba1抗体FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation019–19741
抗TRPV1抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-398417
Alexa Fluor 594标记的山羊抗兔IgG(H+L)F(ab′)2片段Cell Signaling Technology, Inc.8889S
Alexa Fluor 488标记的山羊抗小鼠IgG(H+L)F(ab′)2片段Cell Signaling Technology, Inc.4408S
ProLong™ Gold抗荧光淬灭封片剂Invitrogen, Thermo Fisher Scientific Inc.P36930
CoraLite®594标记的DYKDDDDK单克隆抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd. (Proteintech)CL594-66008
银染试剂盒BeyotimeP0017S
生物素MedChemExpress LLCHY-B0511
ReproSil-Pur 120 C18-AQ分析柱Dr. Maisch GmbHr119.aq.
Q Exactive™ HF混合四极杆-Orbitrap质谱仪Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH--
FastPure细胞/组织总RNA提取试剂盒V2Vazyme Biotech Co., Ltd.RC112-01
NanoDrop 2000紫外-可见分光光度计Thermo Fisher Scientific Inc.ND-2000
NovaSeq 6000测序系统Illumina, Inc.20012850
丙磺舒Sigma-Aldrich, Inc.P8761
Pluronic F-127Sigma-Aldrich, Inc.P2443
Fluo-4 AM钙指示剂Dojindo Laboratories Co., Ltd.F311
PHERAstar® FSX多功能微孔板读板仪BMG LABTECH GmbH--
furimazineChemShuttle185252
Hieff Trans™脂质体转染试剂Yeasen Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd.40802ES
腔肠素hYeasen Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd.40906ES10
荧光微球Merck KGaAL2778
雷帕霉素MedChemExpress LLCHY-10219
Hieff Trans脂质体转染试剂Yeasen Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd.40802ES
RNAi转染试剂盒D-nano Therapeutics Inc.DN001-01

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
LPS诱导急性神经炎症小鼠模型
小鼠品系(WT/Trpv1 KO)、性别与周龄、LPS剂量2 mg/kg、辣椒素0.25或0.13 mg/kg、capsazepine 5 mg/kg、给药顺序与时间间隔、取脑时间8 h
阅读提示:Materials and methods的Animal treatment小节及Fig. 1、Fig. 2图注
体外小胶质细胞炎症模型
细胞类型(BV2、原代小胶质细胞、HMC3)、LPS 100 μg/mL或1 μg/mL、辣椒素1 μM、capsazepine 1 μM、处理24 h
阅读提示:Materials and methods的Cell treatment小节及Fig. 2、Fig. 4图注
SSR4敲低与功能回复实验
siRNA序列与两条独立SSR4 siRNA、转染试剂与转染后给药时间8 h、敲低效率验证
阅读提示:Materials and methods的siRNA knockdown小节、Table S2及Fig. S11
邻近标记蛋白质组学筛选
PUP-IT与TurboID质粒构建方式、生物素浓度(PUP-IT 4 μM、TurboID 50 μM)、标记时间、对照组设置、质谱数据登录号PXD066698
阅读提示:Materials and methods的Proximity tagging system construction与Mass spectrometry identification experiment小节及Fig. 3图注
TRPV1–SSR4相互作用检测
NanoBiT与BRET的质粒组合、底物浓度(furimazine 5 μM、coelenterazine h 5 μM)、CO-IP中辣椒素10 μM处理30 min、检测时间转染后24 h
阅读提示:Materials and methods的NanoBiT、BRET、Co-immunoprecipitation小节及Fig. 3图注
雷帕霉素诱导TRPV1–SSR4强制二聚化
FKBP12/FRB融合构建体、雷帕霉素200 nM、LPS 1 μg/mL、HMC3细胞、TNF-α mRNA检测与GAPDH内参
阅读提示:Materials and methods的Rapamycin-induced dimerization小节及Fig. 4f图注