内源性代谢产物衣康酸最近作为巨噬细胞功能的调节物出现，但其确切的作用机制尚不清楚。在小鼠和人巨噬细胞中，衣康酸是通过脂多糖激活抗炎转录因子Nrf2(也称为NFE2L2)所必需的。作者发现衣康酸通过半胱氨酸残基的烷基化直接修饰蛋白质。衣康酸酯将蛋白KEAP1上的半胱氨酸残基151、257、288、273和297进行烷基化，使Nrf2下游具有抗氧化和抗炎能力基因的表达增加。Nrf2的激活是衣康酸抗炎作用所必需的。作者描述了一种新的可穿透细胞的衣康酸衍生物，4-辛酯衣康酸，它可以保护机体免受脂多糖诱导的毒性，并减少细胞因子的产生。作者发现I型干扰素可以促进Irg1(也称为Acod1)的表达和衣康酸的产生。此外，作者发现衣康酸的产生限制了I型干扰素的反应，表明一个涉及干扰素和衣康酸的负反馈回路。本研究表明衣康酸是一种重要的抗炎代谢物，通过Nrf2抑制炎症和调节I型干扰素。
作者首先通过代谢组研究发现衣糠酸是脂多糖处理后巨噬细胞最丰富的代谢物，小鼠骨髓源性巨噬细胞(BMDMs)在LPS刺激后衣糠酸水平可达到5mM。衣糠酸可以抑制SDH活性，但不如经典的有效的SDH抑制剂丙二酸，表明它可能通过其他机制发挥消炎作用。衣康酸含有亲电的α，β-不饱和羧酸可能被迈克尔烷基化的蛋白质半胱氨酸残基生成2,3-二羧基丙基加合物。可作为一个有吸引力的候选物经过半胱氨酸烷基化蛋白质KEAP1，在抗氧化反应中起重要作用。KEAP1通常促进Nrf2的降解，但关键的KEAP1发生烷基化半胱氨酸残基允许新合成的Nrf2积累、迁移进入细胞核并激活转录抗氧化和抗炎过程。因此，作者检测到KEAP1作为衣糠酸激活Nrf2的靶标，并激活Nrf2下游基因的表达。为了模拟衣糠酸的体内反应，作者又合成了4-辛酯衣康酸(OI)，一种细胞渗透性衣康酸衍生物。OI和衣糠酸的硫醇反应活性相似，其活性比衣糠酸活性高得多，重要的是，衣糠酸相关的辛酯4-辛二甲基琥珀酸酯和琥珀酸辛酯，它们不是迈克尔受体，对Nrf2活性无影响，证实了衣康酸基团的重要性。二甲基丙二酸二甲酯，一个强有力的SDH抑制剂，不能激活Nrf2，证实了OI激活Nrf2与SDH抑制无关。
图一 衣糠酸激活了Nrf2
那么衣糠酸在体内是如何激活Nrf2的呢? 作者假设是衣康酸通过烷基化KEAP1半胱氨酸残基激活Nrf2，类似于通过富马酸盐半胱氨酸的修饰。半胱氨酸151 (Cys151)是KEAP1上的主要传感器。作者通过转录组和质谱鉴定，发现OI可修饰KEAP1调节半胱氨酸残基(Cys151,Cys257, Cys288)。这些数据表明衣康酸激活Nrf2通过烷基化KEAP1半胱氨酸残基。作者接下来评估衣康酸是否可以激活Nrf2发挥抗炎作用。OI，在不影响细胞活力的的浓度下，可降低lps诱导的Il1b mRNA、pro-IL-1β、HIF-1α和IL-10蛋白水平，细胞外酸化率降低。OI也可降低TLR2和TLR3处理的BMDMs中Il1b mRNA含量。脂多糖诱导的活性氧(ROS)、亚硝酸盐和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)水平同样受到OI的限制。这些效应可能是OI诱导Nrf2后ROS解毒的结果。OI也抵消了体内LPS的反应。OI可激活Nrf2，延长小鼠生存期，降低临床评分，改善调节体温，降低IL-1β和TNF水平。在nrf2缺陷的巨噬细胞中，HMOX1诱导被阻断或Nrf2被沉默时。Nrf2丢失， OI抑制lps诱导的IL-1β显著受损。
图二 衣糠酸烷基化修饰KEAP1半胱氨酸。
接下来作者研究了如何从LPS促炎转向衣糠酸抗炎状态，这一过程可能通过影响乌头酸产生衣康酸的合成酶IRG1。通过建模控制Irg1表达的基因网络，IFN反应因子IRF1被确定为调控因子。作者在这里展示IFN-β治疗后衣康酸水平升高。底物柠檬酸和乌头酸的含量对Irg1, IFN-β和下游代谢物α-酮戊二酸均降低。随着乌头酸转化为衣康酸的增加而不是α-酮戊二酸。IFN-β增强了基础和lps诱导的Irg1表达。LPS-和poly(I:C)诱导BMDMs中Irg1的表达，I型IFN受体缺失减少，表明自分泌IFN促进IRG1的诱导。OI限制了干扰素的反应，降低IFN-β、IKK-ε、ISG20和ISG15蛋白的表达，聚(I:C)处理的PBMCs和lps诱导的IFN-β的产生在体内生产，IL-10的mRNA和蛋白表达均增强。没有添加LPS，表明OI治疗后IL-10的减少是由于I型IFN产生减少。Nrf2敲除或敲减减弱ISG20通过OI表达，而Nrf2激活剂马来酸二乙酯15-脱氧-Δ12,14-前列腺素J2降低了ISG20的表达。这与表达的增加是一致的lps处理的nrf2缺陷小鼠中IRF3调控基因。
图三 衣糠酸与IFN-β之间存在反馈环路
总之这些数据表明了LPS作用后的负反馈环路的作用:衣糠酸是通过LPS产生的，通过激活Nrf2来促进抗炎过程，SDH抑制限制了进一步的炎症。通过下调IFN反应及IFN自身的产生。这有助于解释为什么nrf2缺陷小鼠对脓毒性休克更敏感，即使在某些情况下这些小鼠可以免于炎症。作者发现衣康酸是一种炎症调节剂，它通过新发现的翻译后修饰直接修饰蛋白质，这为利用衣康酸或OI治疗炎症疾病提供了治疗机会。此外，最近发现衣康酸与维生素B12之间有一个有趣的联系，这值得在炎症和免疫方面进行进一步的研究。进一步了解衣康酸作为一种抗炎代谢物和I型IFN的调节物的作用，可能会为炎症疾病的发病机制提供新的见解。