Hou Yifei 与 Wang Sichen(共同第一作者)所在的研究团队完成了一项关于辣椒素(capsaicin)通过 TRPV1–SSR4 相互作用抑制小胶质细胞炎症的研究,通讯作者为 Zhang Kaihua、Chen Hongzhuan 与 Xu Jianrong。该研究发表于 *Translational Neurodegeneration*,文章在线时间为 2026 年,DOI 为 10.1186/s40035-026-00589-7。
一、研究背景与目的
神经炎症(neuroinflammation)是阿尔茨海默病、帕金森病和多发性硬化等多种神经退行性疾病共同的病理特征,也是推动疾病进展的重要因素。小胶质细胞(microglia)作为中枢神经系统常驻免疫细胞,在神经炎症反应中发挥核心调控作用。瞬时受体电位香草酸亚型 1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)是一种多模式非选择性阳离子通道,可被辣椒素、高温、质子等激活。既往研究表明 TRPV1 在神经元中主要介导伤害性感受,但在小胶质细胞中也存在表达并参与免疫炎症调节。然而,TRPV1 调控小胶质细胞炎症的机制多被归因于其经典的配体门控钙离子内流功能,对于其是否通过蛋白–蛋白相互作用发挥抗炎作用仍不清楚。本研究旨在揭示辣椒素是否以及如何通过 TRPV1 的蛋白相互作用机制抑制小胶质细胞炎症。
二、研究流程与实验方法
研究首先在体内和体外验证了 TRPV1 在神经炎症模型中的作用。体内实验使用脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导的急性神经炎症小鼠模型,野生型(wild-type, WT)和 TRPV1 敲除(knockout, KO)小鼠分别给予辣椒素或溶剂对照,检测脑组织中 IL-6、TNF-α 的 mRNA 和蛋白水平,并通过 cleaved caspase-3 免疫组化评估神经元凋亡,通过 Iba1 免疫荧光染色分析小胶质细胞增生和胞体面积。体外实验使用 BV2 小鼠小胶质细胞系和原代小胶质细胞,在 LPS 刺激下给予辣椒素或 TRPV1 拮抗剂 capsazepine,检测炎症因子表达和细胞形态变化。为评估 TRPV1 通道门控功能是否必要,研究者在体内外模型中联合使用辣椒素与 capsazepine,观察是否逆转辣椒素的抗炎效应。
为了寻找 TRPV1 的相互作用蛋白,研究者建立了两种邻近标记系统:Pup-IT 和 TurboID。Pup-IT 将 PafA 连接至 TRPV1 的 N 端或 C 端,通过生物素化邻近蛋白进行质谱鉴定;TurboID 则利用工程化生物素连接酶进行快速邻近标记。质谱筛选共鉴定到 CTBP2、SSR4、VDAC1、HSP90AA1、FKBP4、SerpinB12、S100A9 和 PTGES3 八个候选蛋白。利用 NanoBiT 二元技术检测候选蛋白与 TRPV1 的物理结合,进一步使用生物发光共振能量转移(bioluminescence resonance energy transfer, BRET)和免疫共沉淀(co-immunoprecipitation, co-IP)验证辣椒素对相互作用的调控。针对候选蛋白进行 siRNA 敲低,并利用 Fluo-4 AM 钙离子动员实验评估其对 TRPV1 功能的影响。
功能验证阶段,使用 SSR4 siRNA 敲低小胶质细胞,检测辣椒素对炎症因子和吞噬功能的影响;同时通过雷帕霉素诱导的 FKBP12/FRB 异源二聚化系统,人为增强 TRPV1 与 SSR4 的相互作用,观察是否能模拟辣椒素的抗炎效应。结构方面,使用 AlphaFold3 进行 TRPV1–SSR4 复合物结构预测,并通过 BRET 域映射实验确定 TRPV1 中介导 SSR4 招募的关键区段。转录组测序(RNA-seq)和生物信息学分析用于揭示下游通路。
三、主要研究结果
在 LPS 诱导的神经炎症模型中,辣椒素显著降低 WT 小鼠脑组织 IL-6 和 TNF-α 的 mRNA 及蛋白水平,减少 cleaved caspase-3 阳性神经元凋亡,并抑制 Iba1 阳性小胶质细胞增生和胞体增大。而在 TRPV1 KO 小鼠中,这些保护作用基本消失,说明辣椒素的抗神经炎症作用依赖 TRPV1。BV2 细胞转录组分析显示,TRPV1 敲低广泛影响炎症相关基因和通路表达,但不改变小胶质细胞基础形态。
关键的是,联合使用 TRPV1 通道门控阻断剂 capsazepine 并不能逆转辣椒素在体内外对小胶质细胞炎症的抑制作用。在 BV2 细胞中,辣椒素降低 IL-6 和 IL-1β 表达,而 capsazepine 共处理无法阻断该效应;在 WT 小鼠中,capsazepine 同样不能消除辣椒素对小胶质细胞增生和胞体增大的抑制。在 TRPV1 siRNA 敲低后,辣椒素和 capsazepine 均不再影响 LPS 诱导的 IL-6 表达。这一结果表明辣椒素的抗炎作用可能不依赖经典的 TRPV1 通道钙内流功能,而存在非经典机制。
质谱筛选共鉴定到 1220 个(PafA-Flag-CAAX 对照组)、1153 个(TRPV1-PafA-Flag 组)和 1177 个(PafA-TRPV1-Flag 组)蛋白。经过富集倍数、双端标记一致性和炎症相关性筛选,得到八个候选蛋白。NanoBiT 实验显示,SSR4、S100A9 和 HSP90AA1 与 TRPV1 共表达时产生较强发光信号,提示它们与 TRPV1 存在物理结合。BRET 实验进一步发现,辣椒素、二氢辣椒素及其混合物能显著增强 TRPV1 与 SSR4 之间的 BRET 信号,而对其他候选蛋白对无明显影响。co-IP 也证实辣椒素增加了 SSR4 与 TRPV1 的共沉淀量,但不改变总蛋白表达水平。这些结果表明 SSR4 是辣椒素响应性的 TRPV1 相关蛋白。
功能实验中,SSR4 敲低显著减弱了辣椒素对原代小胶质细胞吞噬活性的抑制。在对照小胶质细胞中,辣椒素降低吞噬率和平均吞噬微球数;但在 SSR4 敲低后,辣椒素不再产生显著抑制。同样,SSR4 敲低削弱或取消了辣椒素对 IL-6 和 IL-1β 表达的抑制。使用两个独立 siRNA 均得到一致结果。转录组分析显示,辣椒素处理后的差异表达基因富集于转运、信号转导、免疫调节、Toll 样受体信号、NOD 样受体信号和凋亡等通路。雷帕霉素诱导 TRPV1–SSR4 二聚化能显著降低 LPS 刺激下人小胶质细胞 HMC3 的 TNF-α mRNA 表达,而对照组则无此效应,说明增强 TRPV1–SSR4 关联本身足以部分模拟辣椒素的抗炎作用。
免疫荧光共定位分析显示 TRPV1 与 SSR4 在细胞内存在部分共定位,辣椒素处理后重叠信号呈现更加点状分布,提示局部重组。AlphaFold3 预测模型显示 SSR4 主要结合 TRPV1 四聚体相邻亚基的界面,其中 TRPV1 跨膜区是主要接触面。BRET 域映射实验证实,含有跨膜区的 TRPV1 截短体均保持与 SSR4 的邻近信号,其中单独跨膜区片段产生最强 BRET 信号,表明 TRPV1 跨膜区是招募 SSR4 的关键区域。
四、结论与研究价值
本研究提出辣椒素通过促进 TRPV1 与 SSR4 的相互作用抑制小胶质细胞炎症激活,而非仅依赖经典 TRPV1 通道钙内流。SSR4 是内质网易位子相关蛋白复合体(TRAP 复合体)的 δ 亚基,参与新生分泌蛋白和膜蛋白的处理。TRPV1–SSR4 轴可能将膜受体激活与细胞内蛋白加工及炎症信号网络连接起来。该发现为理解 TRPV1 的内感受信号化学生物学基础提供了新的视角,也为天然 TRPV1 激动剂在神经炎症相关神经退行性疾病中的修饰治疗应用提供了潜在方向。
五、研究亮点与特色
本研究的亮点在于:第一,发现辣椒素抗小胶质细胞炎症作用并不依赖 TRPV1 通道门控钙内流,而是通过增强 TRPV1–SSR4 蛋白相互作用实现;第二,建立了 Pup-IT 与 TurboID 双重邻近标记体系并结合质谱筛选 TRPV1 相互作用蛋白组;第三,利用 NanoBiT、BRET、co-IP 多种互补技术验证了 TRPV1–SSR4 相互作用的配体依赖性;第四,通过雷帕霉素诱导二聚化系统实现功能获得性验证,证明 TRPV1–SSR4 关联本身足以模拟抗炎效应;第五,结合 AlphaFold3 结构预测与 BRET 域映射,初步定位 TRPV1 跨膜区为 SSR4 招募的关键结构域。这些发现为神经炎症相关疾病提供了新的分子靶点和治疗思路。