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科学家发现了有着长达2000年历史的中草药的分子秘密

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大约两千年前,中国的草药医生用一种植物的根部提取物治疗疟疾。这种植物俗称常山,是一种生长在西藏和尼泊尔的绣球花属植物。最近越来越多的研究表明,卤夫酮,一种源自该提取物的生物活性成分,能够用于许多自体免疫性疾病的治疗。现在,哈佛大学牙科医学院的研究者已经发现这种草药提取物强大药效背后的分子秘密。

一项新研究表明,卤夫酮(HF)可以引发应激系统通道,阻碍一类叫做Th17的有害免疫细胞的生长,此类细胞与许多自体免疫性疾病都有关联。

“HF可以阻止自身免疫性反应,同时却不会抑制整个免疫系统。”马尔科姆・惠特曼说道。他是哈佛大学牙科学院发育生物学的教授和这项新研究的通讯作者。“这种化合物能够启示应对自体免疫性疾病的新疗法。”

“这项研究激动人心。弄清楚传统草药的分子机制,可以引发人们对生理调节的新见解和发现新的治疗疾病的方法。”特蕾西・凯勒说。她是惠特曼实验室的一名讲师,这项研究的第一作者。

一个跨学科的研究小组参与了此项研究,其成员来自麻萨诸塞州综合医院和其他机构。研究成果将在2月12日发布于《自然―化学生物学》杂志网络版。

先前的研究已经表明,HF能够抑制组织瘢痕化、硬皮病(一种皮肤变硬的病)、多发性硬化、疤痕形成,甚至阻止癌细胞的扩散。“我们认为HF一定有一个工作的信号通路,产生很多下游效应。”凯勒说。

在2009年,凯勒和她的的同事在报告中提到,HF帮助对抗有害的Th17,同时不伤及其它有益免疫细胞。直至2006年, Th17细胞才被认定“坏演员”,许多自身免疫性疾病如炎症性肠病、类风湿性关节炎、多发性硬化症和牛皮癣都与它脱不了干系。研究人员发现,在小鼠模型中,微小剂量的HF减轻多发性硬化症。因此,它是一种能够选择性地抑制自体免疫病理而不会损害整个免疫系统的新型药物。进一步分析表明,HF以某种方法打开了了基因的新通路,即氨基酸反应通路,或AAR。

直到最近,科学家才肯定了sensing-AAR通路在免疫调节和代谢信号传导中的作用。在动物研究的热量限制方面,也有证据表明,它可以延长寿命和延迟老年性炎症的发生。AAR类似一个自然资源论保护者,让细胞们知道什么时候需要保存资源。例如,当一个细胞感觉到用来建造蛋白质的氨基酸供量有限时,AAR将封锁产生炎症的信号----因为发炎的组织需要大量的蛋白质。

“想想我们在断电时,会放弃瞎扯,节约手机仅剩的那么一点电流,以便用来紧急呼叫," 怀特曼说道,“细胞采取相似的逻辑。”

目前,研究人员观察了细胞将基因的DNA编码转化为氨基酸链并构成一个蛋白质的基本过程,研究HF如何激活AAR的反应通路,

研究者追踪单个称为脯氨酸的氨基酸,发现HF可以锁定并抑制一种特殊酶(转移核糖核酸合成酶EPRS)----这种酶负责合成脯氨酸,并注入脯氨酸含量正常的蛋白质。而当这一切发生时,AAR开始生效,产生HF的治疗效果。

补充脯氨酸会削弱HF抑制Th17细胞分化的作用,但是补充其他氨基酸却不会,可见HF与脯氨酸结合的特异性。额外的脯氨酸还会影响HF的其他治疗效果,比如减弱它对疟疾寄生虫和组织瘢痕化的某些细胞过程的疗效。同样地,补充其他氨基酸不会造成这样的影响。这众多证据表明,HF专门抑制脯氨酸。

研究人员认为HF疗法好比给细胞脱去脯氨酸,从而激活AAR反应,其后影响免疫调节。然而,研究者还没有完全明白限制氨基酸在对抗疾病中的作用,或者为何限制脯氨酸可以抑制Th17细胞的增殖。

然而,“AAR通路显然是一个有趣的药物靶标。而卤夫酮,除了潜在的治疗用途,还是一个研究AAR通路的强大工具。“惠特曼说。

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