Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

Иммунометаболические нарушения при сахарном диабете 2-го типа, опосредованные активацией инфламмасомы NLRP3, и способы их фармакологической коррекции

https://doi.org/10.14341/probl13590

Аннотация

Согласно последним исследованиям, хроническое системное воспаление, опосредованное активацией инфламмасомы NOD-подобного рецепторного белка 3 (NLRP3), является одним из ключевых факторов в патофизиологии сахарного диабета (СД) 2-го типа. Основные особенности активации сигнальных каскадов и регуляторных механизмов инфламмасомы NLRP3 при СД 2-го типа (СД2) связаны с тем, что глюкоза, насыщенные жирные кислоты, липотоксичные церамиды, окисленные ЛПНП и холестерин выступают в качестве основных молекулярных паттернов, ассоциированных с повреждением активирующих инфламмасому и запускающих каскад сигнальных механизмов, приводящих к выработке ИЛ-1β и провоспалительных цитокинов. Ряд противодиабетических препаратов не только эффективно контролирует уровень глюкозы, но и корректирует иммунометаболические нарушения, связанные с активацией инфламмасомы NLRP3. Учитывая роль интерлейкина-1β (ИЛ-1β) в воспалении, связанном с СД2, препараты анти-ИЛ-1 терапии, такие как анакинра, канакинумаб, гевокизумаб, исследуются как в экспериментальных моделях СД, так и в клинических испытаниях. Однако применение данной группы ограничивается увеличенным риском инфекционных заболеваний. Среди ингибиторов активации инфламмасомы NLRP3 наиболее исследованными являются MCC950, OLT1177, CY-09, но ни одно из соединений данной группы в настоящее время не применяется в клинической практике. Целью настоящего обзора является оценка роли инфламмасомы NLRP3 в патогенезе СД2, а также потенциала ингибиторов инфламмасомного пути как перспективных средств его терапии.

Об авторах

Н. И. Чепляева
Волгоградский государственные медицинский университет
Россия

Чепляева Наталья Ивановна, к.м.н.

400066, Волгоград, площадь Павших Борцов, д. 1



Д. А. Бабков
Волгоградский государственные медицинский университет
Россия

Бабков Денис Александрович, д.фарм.н. 

Волгоград



А. В. Лукьянов
Волгоградский государственные медицинский университет
Россия

Лукьянов Андрей Вадимович, аспирант 

Волгоград



Р. Д. Данилов
Волгоградский государственные медицинский университет
Россия

Данилов Роман Дмитриевич, аспирант 

Волгоград



А. А. Спасов
Волгоградский государственные медицинский университет
Россия

Спасов Александр Алексеевич, д.м.н. 

Волгоград



Список литературы

1. International Diabetes Federation. IDF Diabetes Atlas, 10th edn. Brussels, Belgium; 2021 [cited 04.03.2025]. Available from: https://www.diabetesatlas.org

2. Yao J, Sterling K, Wang Z et al The role of inflammasomes in human diseases and their potential as therapeutic targets. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):10. doi: https://doi.org/10.1038/s41392-023-01687-y

3. Zhang X, Wang Z, Zheng Y et al Inhibitors of the NLRP3 inflammasome pathway as promising therapeutic candidates for inflammatory diseases (Review). Int J Mol Med. 2023;51(4):35. doi: https://doi.org/10.3892/ijmm.2023.5238

4. Wang L, Hauenstein AV. The NLRP3 inflammasome: Mechanism of action, role in disease and therapies. Mol Aspects Med. 2020;76:100889. doi: https://doi.org/10.1016/j.mam.2020

5. Cescato M, Zhu YYJ, Le Corre L et al Implication of the LRR Domain in the Regulation and Activation of the NLRP3 Inflammasome. Cells. 2024;13(16):1365. doi: https://doi.org/10.3390/cells13161365

6. Ma Q. Pharmacological Inhibition of the NLRP3 Inflammasome: Structure, Molecular Activation, and Inhibitor-NLRP3 Interaction. Pharmacol Rev. 2023;75(3):487-520. doi: https://doi.org/10.1124/pharmrev.122.000629

7. Fu J, Schroder K, Wu H. Mechanistic insights from inflammasome structures. Nat Rev Immunol. 2024;24(7):518-535. doi: https://doi.org/10.1038/s41577-024-00995-w

8. Fernandes-Alnemri T, Kang S, Anderson C et al Cutting edge: TLR signaling licenses IRAK1 for rapid activation of the NLRP3 inflammasome. J Immunol. 2013;191(8):3995-9. doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.1301681

9. Paik S, Kim JK, Silwal P et al An update on the regulatory mechanisms of NLRP3 inflammasome activation. Cell Mol Immunol. 2021;18(5):1141-1160. doi: https://doi.org/10.1038/s41423-021-00670-3

10. Xu J, Núñez G. The NLRP3 inflammasome: activation and regulation. Trends Biochem Sci. 2023;48(4):331-344. doi: https://doi.org/10.1016/j.tibs.2022.10.002

11. Qin Y, Zhao W. Posttranslational modifications of NLRP3 and their regulatory roles in inflammasome activation. Eur J Immunol. 2023;53(10):e2350382. doi: https://doi.org/10.1002/eji.202350382

12. Koumangoye R. The role of Cl- and K+ efflux in NLRP3 inflammasome and innate immune response activation. Am J Physiol Cell Physiol. 2022;322(4):C645-C652. doi: https://doi.org/10.1152/ajpcell.00421.2021

13. Sharma AK, Ismail N. Non-Canonical Inflammasome Pathway: The Role of Cell Death and Inflammation in Ehrlichiosis. Cells. 2023;12(22):2597. doi: https://doi.org/10.3390/cells12222597

14. Orning P, Lien E, Fitzgerald KA. Gasdermins and their role in immunity and inflammation. J Exp Med. 2019;216(11):2453-2465. doi: https://doi.org/10.1084/jem.20190545

15. Калмыкова З.А., Кононенко И.В., Смирнова О.М., Шестакова М.В. Сигнальные пути гибели β-клеток при сахарном диабете 2 типа: роль врожденного иммунитета. // Сахарный диабет. — 2020. — Т.23. — №2 — С.174-184. doi: https://doi.org/10.14341/DM10242

16. Lu S, Li Y, Qian Z et al Role of the inflammasome in insulin resistance and type 2 diabetes mellitus. Front Immunol. 2023;14:1052756. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1052756

17. Ding S, Xu S, Ma Y et al Modulatory Mechanisms of the NLRP3 Inflammasomes in Diabetes. Biomolecules. 2019;9(12):850. doi: https://doi.org/10.3390/biom9120850

18. Nițulescu IM, Ciulei G, Cozma A et al From Innate Immunity to Metabolic Disorder: A Review of the NLRP3 Inflammasome in Diabetes Mellitus. J Clin Med. 2023;12(18):6022. doi: https://doi.org/10.3390/jcm12186022

19. Li X, Xiao GY, Guo T et al Potential therapeutic role of pyroptosis mediated by the NLRP3 inflammasome in type 2 diabetes and its complications. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:986565. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2022.986565

20. Wu KK, Cheung SW, Cheng KK. NLRP3 Inflammasome Activation in Adipose Tissues and Its Implications on Metabolic Diseases. Int J Mol Sci. 2020;21(11):4184. doi: https://doi.org/10.3390/ijms21114184

21. Dror E, Dalmas E, Meier DT et al. Postprandial macrophage-derived IL-1β stimulates insulin, and both synergistically promote glucose disposal and inflammation. Nat Immunol. 2017;18(3):283-292. doi: https://doi.org/10.1038/ni.3659

22. Lee JY, Kang Y, Kim HJ et al. Acute Glucose Shift Induces the Activation of the NLRP3 Inflammasome in THP-1 Cells. Int J Mol Sci. 2021;22(18):9952. doi: https://doi.org/10.3390/ijms22189952

23. Borowiec AM, Właszczuk A, Olakowska E et al TXNIP inhibition in the treatment of diabetes. Verapamil as a novel therapeutic modality in diabetic patients. Med Pharm Rep. 2022;95(3):243-250. doi: https://doi.org/10.15386/mpr-2187

24. Morikawa S, Kaneko N, Okumura C et al. J. IAPP/amylin deposition, which is correlated with expressions of ASC and IL-1β in β-cells of Langerhans’ islets, directly initiates NLRP3 inflammasome activation. Int J Immunopathol Pharmacol. 2018;32:2058738418788749. doi: https://doi.org/10.1177/2058738418788749

25. Esser N, L’homme L, De Roover A et al. Obesity phenotype is related to NLRP3 inflammasome activity and immunological profile of visceral adipose tissue. Diabetologia. 2013;56(11):2487-97. doi: https://doi.org/10.1007/s00125-013-3023-9

26. Theofilis P, Sagris M, Oikonomou E et al. The Anti-Inflammatory Effect of Novel Antidiabetic Agents. Life (Basel). 2022;12(11):1829. doi: https://doi.org/10.3390/life12111829

27. Hill JR, Coll RC, Sue N et al. Sulfonylureas as Concomitant Insulin Secretagogues and NLRP3 Inflammasome Inhibitors. ChemMedChem. 2017;12(17):1449-1457. doi: https://doi.org/10.1002/cmdc.201700270

28. Lamkanfi M, Mueller JL, Vitari AC et al Glyburide inhibits the Cryopyrin/Nalp3 inflammasome. J Cell Biol. 2009;187(1):61-70. doi: https://doi.org/10.1083/jcb.200903124

29. Dwivedi DK, Jena GB. NLRP3 inhibitor glibenclamide attenuates high-fat diet and streptozotocin-induced non-alcoholic fatty liver disease in rat: studies on oxidative stress, inflammation, DNA damage and insulin signalling pathway. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2020;393(4):705-716. doi: https://doi.org/10.1007/s00210-019-01773-5

30. Мкртумян А.М., Маркова Т.Н., Овчинникова М.А., Иванова И.А., Кузьменко К.В. Метформин — активатор АМФ-зависимой протеинкиназы. Известные и новые механизмы действия. Сахарный диабет. — 2023. — Т.26. — №6. — С.585-595. doi: https://doi.org/10.14341/DM13044

31. Zhang J, Huang L, Shi X et al Metformin protects against myocardial ischemia-reperfusion injury and cell pyroptosis via AMPK/NLRP3 inflammasome pathway. Aging (Albany NY). 2020;12(23):24270-24287. doi: https://doi.org/10.18632/aging.202143

32. Yang F, Qin Y, Wang Y et al Metformin Inhibits the NLRP3 Inflammasome via AMPK/mTOR-dependent Effects in Diabetic Cardiomyopathy. Int J Biol Sci. 2019;15(5):1010-1019. doi: https://doi.org/10.7150/ijbs.29680

33. Rai RC, Bagul PK, Banerjee SK. NLRP3 inflammasome drives inflammation in high fructose fed diabetic rat liver: Effect of resveratrol and metformin. Life Sci. 2020;253:117727. doi: https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.117727

34. Yang CC, Wu CH, Lin TC et al Inhibitory effect of PPARγ on NLRP3 inflammasome activation. Theranostics. 2021;11(5):2424-2441. doi: https://doi.org/10.7150/thno.46873

35. Kounatidis D, Vallianou N, Evangelopoulos A et al SGLT-2 Inhibitors and the Inflammasome: What’s Next in the 21st Century? Nutrients. 2023;15(10):2294. doi: https://doi.org/10.3390/nu15102294

36. Benetti E, Mastrocola R, Vitarelli G et al. Empagliflozin Protects against Diet-Induced NLRP-3 Inflammasome Activation and Lipid Accumulation. J Pharmacol Exp Ther. 2016;359(1):45-53. doi: https://doi.org/10.1124/jpet.116.235069

37. Liu P, Zhang Z, Wang J et al Empagliflozin protects diabetic pancreatic tissue from damage by inhibiting the activation of the NLRP3/caspase-1/GSDMD pathway in pancreatic β cells: in vitro and in vivo studies. Bioengineered. 2021;12(2):9356-9366. doi: https://doi.org/10.1080/21655979.2021.2001240

38. Ye Y, Bajaj M, Yang HC et al SGLT-2 Inhibition with Dapagliflozin Reduces the Activation of the Nlrp3/ASC Inflammasome and Attenuates the Development of Diabetic Cardiomyopathy in Mice with Type 2 Diabetes. Further Augmentation of the Effects with Saxagliptin, a DPP4 Inhibitor. Cardiovasc Drugs Ther. 2017;31(2):119-132. doi: https://doi.org/10.1007/s10557-017-6725-2

39. Birnbaum Y, Bajaj M, Yang HC et al Combined SGLT2 and DPP4 Inhibition Reduces the Activation of the Nlrp3/ASC Inflammasome and Attenuates the Development of Diabetic Nephropathy in Mice with Type 2 Diabetes. Cardiovasc Drugs Ther. 2018;32(2):135-145. doi: https://doi.org/10.1007/s10557-018-6778-x

40. Chen H, Tran D, Yang HC et al Dapagliflozin and Ticagrelor Have Additive Effects on the Attenuation of the Activation of the NLRP3 Inflammasome and the Progression of Diabetic Cardiomyopathy: an AMPK-mTOR Interplay. Cardiovasc Drugs Ther. 2020;34(4):443-461. doi: https://doi.org/10.1007/s10557-020-06978-y

41. Zhu W, Feng PP, He K et al Liraglutide protects non-alcoholic fatty liver disease via inhibiting NLRP3 inflammasome activation in a mouse model induced by high-fat diet. Biochem Biophys Res Commun. 2018;505(2):523-529. doi: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.09.134

42. Chen J, Mei A, Wei Y et al GLP-1 receptor agonist as a modulator of innate immunity. Front Immunol. 2022;13:997578. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.997578

43. Song S, Guo R, Mehmood A et al Liraglutide attenuate central nervous inflammation and demyelination through AMPK and pyroptosis-related NLRP3 pathway. CNS Neurosci Ther. 2022;28(3):422-434. doi: https://doi.org/10.1111/cns.13791

44. Birnbaum Y, Bajaj M, Qian J et al Dipeptidyl peptidase-4 inhibition by Saxagliptin prevents inflammation and renal injury by targeting the Nlrp3/ASC inflammasome. BMJ Open Diabetes Res Care. 2016;4(1):e000227. doi: https://doi.org/10.1136/bmjdrc-2016-000227

45. Li XX, Ling SK, Hu MY et al Protective effects of acarbose against vascular endothelial dysfunction through inhibiting Nox4/NLRP3 inflammasome pathway in diabetic rats. Free Radic Biol Med. 2019;145:175-186. doi: https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2019.09.015

46. Meier DT, de Paula Souza J, Donath MY. Targeting the NLRP3 inflammasome-IL-1β pathway in type 2 diabetes and obesity. Diabetologia. 2025;68(1):3-16. doi: https://doi.org/10.1007/s00125-024-06306-1

47. Velikova TV, Kabakchieva PP, Assyov YS et al Targeting Inflammatory Cytokines to Improve Type 2 Diabetes Control. Biomed Res Int. 202113;2021:7297419. doi: https://doi.org/10.1155/2021/7297419

48. Kataria Y, Ellervik C, Mandrup-Poulsen T. Treatment of type 2 diabetes by targeting interleukin-1: a meta-analysis of 2921 patients. Semin Immunopathol. 2019;41(4):413-425. doi: https://doi.org/10.1007/s00281-019-00743-6

49. Coll RC, Robertson AA, Chae JJ et al A small-molecule inhibitor of the NLRP3 inflammasome for the treatment of inflammatory diseases. Nat Med. 2015;21(3):248-55. doi: https://doi.org/10.1038/nm.3806

50. Hull C, Dekeryte R, Buchanan H et al NLRP3 inflammasome inhibition with MCC950 improves insulin sensitivity and inflammation in a mouse model of frontotemporal dementia. Neuropharmacology. 2020;180:108305. doi: https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2020.108305

51. Zhai Y, Meng X, Ye T et al Inhibiting the NLRP3 Inflammasome Activation with MCC950 Ameliorates Diabetic Encephalopathy in db/db Mice. Molecules. 2018;23(3):522. doi: https://doi.org/10.3390/molecules23030522

52. Zhang Y, Lv X, Hu Zet al Protection of Mcc950 against high-glucose-induced human retinal endothelial cell dysfunction. Cell Death Dis. 2017;8(7):e2941. doi: https://doi.org/10.1038/cddis.2017.308

53. Østergaard JA, Jha JC, Sharma A et al Adverse renal effects of NLRP3 inflammasome inhibition by MCC950 in an interventional model of diabetic kidney disease. Clin Sci (Lond). 2022;136(2):167-180. doi: https://doi.org/10.1042/CS20210865

54. Zhang C, Zhu X, Li L et al A small molecule inhibitor MCC950 ameliorates kidney injury in diabetic nephropathy by inhibiting NLRP3 inflammasome activation. Diabetes Metab Syndr Obes. 2019;12:1297-1309. doi: https://doi.org/10.2147/DMSO.S199802

55. Marchetti C, Swartzwelter B, Gamboni F et al OLT1177, a β-sulfonyl nitrile compound, safe in humans, inhibits the NLRP3 inflammasome and reverses the metabolic cost of inflammation. Proc Natl Acad Sci USA. 2018;115(7):E1530-E1539. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1716095115

56. Klück V, Jansen TLTA, Janssen M et al Dapansutrile, an oral selective NLRP3 inflammasome inhibitor, for treatment of gout flares: an open-label, dose-adaptive, proof-of-concept, phase 2a trial. Lancet Rheumatol. 2020;2(5):e270-e280. doi: https://doi.org/10.1016/s2665-9913(20)30065-5. Epub 2020 Apr 8. Erratum in: Lancet Rheumatol. 2020;2(6):e321. doi: https://doi.org/10.1016/S2665-9913(20)30135-1

57. Juliana C, Fernandes-Alnemri T, Wu J et al Anti-inflammatory compounds parthenolide and Bay 11-7082 are direct inhibitors of the inflammasome. J Biol Chem. 2010;285(13):9792-9802. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M109.082305

58. Hu JJ, Liu X, Zhao J, et al. Identification of pyroptosis inhibitors that target a reactive cysteine in gasdermin D. bioRxiv; 2018. doi: https://doi.org/10.1101/365908

59. Chiazza F, Couturier-Maillard A, Benetti E et al Targeting the NLRP3 Inflammasome to Reduce Diet-Induced Metabolic Abnormalities in Mice. Mol Med. 2016;21(1):1025-1037. doi: https://doi.org/10.2119/molmed.2015.00104

60. Kumar A, Negi G, Sharma SS. Suppression of NF-κB and NF-κB regulated oxidative stress and neuroinflammation by BAY 11-7082 (IκB phosphorylation inhibitor) in experimental diabetic neuropathy. Biochimie. 2012;94(5):1158-65. doi: https://doi.org/10.1016/j.biochi.2012.01.023

61. Jiang H, He H, Chen Y, Huang W, Cheng J, Ye J, Wang A, Tao J, Wang C, Liu Q, Jin T, Jiang W, Deng X, Zhou R. Identification of a selective and direct NLRP3 inhibitor to treat inflammatory disorders. J Exp Med. 2017 Nov 6;214(11):3219-3238. doi: https://doi.org/10.1084/jem.20171419

62. Dapueto R, Rodriguez-Duarte J, Galliussi G et al A novel nitroalkene vitamin E analogue inhibits the NLRP3 inflammasome and protects against inflammation and glucose intolerance triggered by obesity. Redox Biol. 2021;39:101833. doi: https://doi.org/10.1016/j.redox.2020.101833


Дополнительные файлы

Рецензия

Для цитирования:


Чепляева Н.И., Бабков Д.А., Лукьянов А.В., Данилов Р.Д., Спасов А.А. Иммунометаболические нарушения при сахарном диабете 2-го типа, опосредованные активацией инфламмасомы NLRP3, и способы их фармакологической коррекции. Проблемы Эндокринологии. 2025;71(6):76-86. https://doi.org/10.14341/probl13590

For citation:


Cheplyaeva N.I., Babkov Д.A., Lukyanov A.V., Danilov R.D., Spasov A.A. Immunometabolic disorders in type 2 diabetes mellitus mediated by NLRP3 inflammasome activation and methods of pharmacological correction thereof. Problems of Endocrinology. 2025;71(6):76-86. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl13590

Просмотров: 103

JATS XML

ISSN 0375-9660 (Print)
ISSN 2308-1430 (Online)