韓浩賢綜述，王虹艷審校，董 昕

（1.天津醫(yī)科大學護理學院，天津300071；2.大連醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院心內(nèi)科，遼寧大連116027）

NLRP3炎癥小體的研究現(xiàn)狀

韓浩賢1綜述，王虹艷2審校，董 昕1

（1.天津醫(yī)科大學護理學院，天津300071；2.大連醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院心內(nèi)科，遼寧大連116027）

炎癥； 環(huán)層小體； NLRP3； 炎癥因子； 聯(lián)合刺激； 綜述

Ross等[1]研究把高膽固醇血癥、高血壓、感染、自身免疫等各種危險因素視為致炎因素，通過炎性介質(zhì)的分泌及炎性細胞的活化，促使動脈粥樣硬化（AS）病變形成。2001年，Hansson等[2]對免疫在AS形成過程中的重要作用作了評述，他認為在AS病變中，抗原抗體反應引起血管壁破壞貫穿始終。機體主要是通過模式識別受體（PRRs）來識別病原相關分子模式（PAMP），然后才能做出防御性反應。哺乳動物的PRRs主要有兩類：膜結(jié)合受體（如TLRs）及細胞內(nèi)模式識別受體[如NOD樣受體（NLRs）]。近年來的研究表明，NOD2與TLR4有著相似的功能：一方面激活共同的核因子-κB（NF-κB）經(jīng)典信號通路；另一方面也啟動特異性信號。單核/巨噬細胞、淋巴細胞和肥大細胞等大量免疫細胞可產(chǎn)生多種炎癥細胞因子如IL-1β、TNF、IL-18、單核細胞趨化因子-1（MCP-1）等，進而加強免疫反應，推動AS進程。本文介紹了NLRP3炎癥小體（inflammasome）的研究現(xiàn)狀及國內(nèi)外的研究進展，提出了炎癥因子聯(lián)合刺激細胞對炎性體影響的探討。

1 NLRP3炎癥小體的研究現(xiàn)狀

1.1 NLRP3炎癥小體與炎性體的關系 至今所發(fā)現(xiàn)的炎性體主要分4種：NLRP1炎性體、NLRP3炎性體、AIM2炎性體及IPAF炎性體。而不同炎性體的形成取決于不同的刺激體（稱為炎性體配體）。炎性體是一個多組分的蛋白復合物。NLRP3炎癥小體是炎性體的一種，也是NALPs蛋白家族中的一個典型代表，主要表達于嗜中性粒細胞、巨噬細胞。NLRP3主要分布于胞間質(zhì)及胞膜中，可參與多種宿主免疫和炎性反應，其激活半胱氨酸蛋白酶-1（caspase-1）是通過感受外界信號刺激后完成的。NLRP3是細胞內(nèi)的一類多蛋白復合物。NLRP3（也稱為CIAS1、cryopyrin或NALP3）不僅是細胞溶質(zhì)蛋白復合物中的一部分（細胞溶質(zhì)復合物也可稱為inflammasome），也是一種很重要的宿主介質(zhì)，負責某類病原菌誘導壞死性細胞的死亡，其活化需要局部區(qū)域性復發(fā)結(jié)構(gòu)域結(jié)合被應激細胞激活或釋放后的因子，并依次打開蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，暴露嘧啶核苷（PYD），結(jié)合凋亡相關點樣蛋白（ASC），通過PYD-PYD之間的相互作用，再由ASCcaspase募集（CARD）結(jié)構(gòu)域招募無活性的酶原形式（pro-caspase-1β），最后炎癥小體生成，并對caspase-1進行自身激活，活化后的caspase-1將對pro-IL-1β等底物進行切割，以促進IL-1β和 IL-18的成熟及分泌[3-4]。NLRP3擔負著將caspase-1加工成為激活型的重任，從而引發(fā)成熟IL-1β的生成[5]。

1.2 NLRP3與腺苷三磷酸（ATP）的關系 ATP是生命活動能量的直接來源。研究表明，NLRP3炎癥復合體激活的重要機制是胞外ATP刺激P2X7嘌呤受體后引起胞內(nèi)鉀離子水平的突然降低，ATP刺激P2X7受體活化后不僅可以誘導鉀選擇性通道的快速開放，而且活化的P2X7受體還可招募pannexin-1，最后由pannexin-1介導形成漸次開放的更大的膜通透孔[6]。

1.3 NF-κB

1.3.1 NF-κB的結(jié)構(gòu)和功能 NF-κB在天然免疫、獲得性免疫應答、細胞凋亡、應激反應、細胞增殖及分化的基因表達中起主要調(diào)節(jié)作用，是一種廣泛表達的二聚體轉(zhuǎn)錄因子，存在于機體各組織細胞。在靜息細胞的胞質(zhì)中存在著緊密結(jié)合的NF-κB二聚體與其抑制蛋白IκB。IκB的降解主要是被TNF-α、LPS等外源性信號誘導后引起IκB酶（Iκκ）的磷酸化后產(chǎn)生。隨之分離后的NF-κB、IκB迅速與NF-κB靶基因的啟動子在細胞核內(nèi)結(jié)合[7-9]。NF-κB的過度激活將會導致促炎細胞因子、生長因子、趨化因子、轉(zhuǎn)錄因子、免疫受體、黏附分子、氧化應激等相關基因的高表達，且會進一步導致機體內(nèi)環(huán)境的紊亂而致病。

1.3.2 胞壁酰二肽（MDP）、NOD2、NF-κB的關系 NLRs是非常重要的一類模式識別受體，也是冠心病的炎性反應機制中研究的熱點。NOD2是最具代表性的NODs蛋白家族成員，能識別胞壁酰二肽（MDP），研究顯示其主要存在于單核細胞，T、B淋巴細胞，巨噬細胞及上皮細胞。Carvalho等[10]研究結(jié)果證明，NF-κB對上游因子NOD2具有正調(diào)控作用，使其基因表達增加，二者可形成正反饋環(huán)路。有研究表明，在腸上皮細胞中NOD2需要定位于細胞膜這種膜靶向定位實現(xiàn)對MDP的識別功能，對于MDP激活NF-κB的過程須由NOD2 C端的一個含色氨酸的模體和2個亮氨酸殘基所介導[11-12]。Ohnishi等[13]指出，膜結(jié)合的NOD2可激活NF-κB途徑。

1.4 caspase-1與細胞炎性反應的關系 caspase-1相對分子質(zhì)量為4.5×104，主要參與細胞因子介導的炎性反應。用ATP或過量內(nèi)素毒素刺激單核細胞，可以通過活化caspase-1增加IL-1β的分泌，并可同時刺激促進細胞凋亡。在細胞質(zhì)內(nèi)，caspase-1主要通過pro-caspase-1形式存在。細胞招募pro-caspase-1，然后形成相對局部高濃度的pro-caspase-1，主要是由于受到各種胞內(nèi)危險信號或胞外病原體的刺激，然后再形成局部相對高濃度的procaspase-1，酶原水解，產(chǎn)生2個亞基 p20及 p10，形成p20/p10異二聚體后進一步形成四聚體，最后成為有活性的caspase-1。

1.5 IL-1β、IL-18與AS的關系 IL-1β可以對細菌、病毒及其他炎癥刺激起反應，是一種強有效的炎癥細胞因子，在之前眾多的文獻研究中已經(jīng)證明了其與AS的發(fā)病存在密切關系[5]。IL-1β的激活和釋放需要2個不同的（特異）信號：一是需要NLRP3炎癥小體的激活，二是需要轉(zhuǎn)錄上調(diào)和pro-IL-1β的綜合體，因此，IL-1β也稱為NLRP3炎癥小體感應的指示器。IL-18也是重要的炎癥因子，IL-18在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的發(fā)生、發(fā)展及粥樣斑塊破裂的過程中發(fā)揮著重要作用。IL-18與IL-18R結(jié)合可以導致多種和AS相關的細胞因子如IL-6、IL-8、多種基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）和細胞黏附分子-1的分泌增加，其是AS明確的危險因素。

2 NLRP3炎癥小體國內(nèi)外研究進展

2.1 NLRP3與NF-κB關系 馬金柱等[14]研究證明，調(diào)控NLRP3炎癥小體活化的關鍵信號來源于線粒體活性氧（ROS），同時也發(fā)現(xiàn)線粒體的數(shù)量由自噬及其線粒體自噬來調(diào)控，這種調(diào)控減少了受損線粒體的數(shù)目，可防止ROS所誘導的NLRP3炎癥小體活化。NLRP3炎癥小體活化主要是因為抑制了線粒體自噬，其活化程度的加劇主要是由于自噬缺失細胞的存在，其受抑制也是由于抑制了電壓依賴型陰離子通道蛋白（VDAC）表達。不過近期《Nature Cell Biology》雜志中的一篇高引用率的文章證明線粒體自噬的負調(diào)控蛋白是VDAC1[15]，說明減少線粒體自噬的發(fā)生是因為抑制了VDAC的表達，由此可知有關NLRP3炎癥小體的調(diào)控在理論上是矛盾的。Toll樣受體家族（TLRs）是一類先天性固有免疫識別受體，可直接識別并結(jié)合一些病原體或其產(chǎn)物等所特有的、高度保守的且共有的特定分子結(jié)構(gòu)（稱為病原相關模式），然后進一步激活絲裂原活化蛋白激酶信號通路（P38MAPK）和NF-κB最終導致炎性細胞因子基因表達的激活[16]。目前關于NLRP3受其蛋白分子調(diào)控的過程還不十分清楚，NF-κB在其中是否起著決定性的作用鮮有明確報道。

2.2 脂多糖（LPS）、ATP與NLRP3 ATP又稱鉀外排劑，可觸發(fā)和激活NLRP3炎癥小體對PAMPs的應答并促進細胞內(nèi)caspase-1的激活和IL-1β的分泌且產(chǎn)生炎性反應[17]。ATP、CPDD和MSU是由壞死或損傷細胞釋放的內(nèi)源性信號，這些信號的刺激可被NLRP3炎癥小體感知，從而使先天免疫系統(tǒng)激活，并通過炎癥因子的分泌修補損傷組織[18]。Kanneganti等[5]用ATP及LPS+ATP刺激巨噬細胞后證實了caspase-1的激活及IL-1B的分泌均需要pannexin-1的參與及調(diào)控，但是caspase-1的激活與TLR4無關，pro-caspase-1的分泌需要TLR4的參與。據(jù)報道，NLRP3在細胞質(zhì)內(nèi)識別TLRs配體LPS，主要由pannexin-1參與及介導，然后通過一種不依賴TLR信號途徑的方式激活 caspase-1并引起 IL-1釋放[19]。LPS誘導NLRP3炎癥小體的激活主要通過脂質(zhì)體或成孔蛋白的胞內(nèi)傳遞，NLRP3可識別多種內(nèi)源性危險信號及病原體，近年來的研究證實，LPS、脂磷酸、類脂A、dsRNA及脂蛋白等活化caspase-1均依賴于NLRP3，當用LPS刺激C3H/HeN小鼠可誘發(fā)炎性反應，結(jié)果顯示，LPS刺激48 h后，檢測到小鼠眼部組織NLRP3、IL-18、IL-1β、ASC及caspase-1等含量明顯增加，但未檢測到NALP1b的表達，這提示了NLRP3（而非NALP1）炎癥復合體參與了 LPS所誘導的眼部炎性反應的發(fā)生[20]。NALP3炎癥復合體在巨噬細胞胞內(nèi)腺病毒DNA激活caspase-1并誘導IL-1的成熟過程中起著必要的作用，并在革蘭陰性桿菌感染及誘caspase-1的活化中也起著不可替代的作用。

2.3 MDP、NOD2及NF-κB Barnich等[21]研究表明，MDPLD轉(zhuǎn)運跨膜過程中被NOD2識別。對于MDP誘導的NF-κB活化，NOD2的膜靶向定位是必需的。NOD2 C端的 1個含色氨酸的模體和 2個亮氨酸殘基可介導NOD2的膜靶向定位及隨后的NF-κB活化。正常情況下，NOD2蛋白處于失活狀態(tài)是通過細胞質(zhì)內(nèi)的自我抑制方式，當細菌成分MDP與NOD2 C端的LRR結(jié)構(gòu)域結(jié)合后，NOD2引起RICK活化，繼而位于激酶域之間的中央?yún)^(qū)域與RICK的CARD域聯(lián)合形成結(jié)合體，后者將Iκκβ磷酸化，隨之NF-κB被激活[22-23]。

2.4 NOD2與caspase-1關系 以往有報道稱，NOD2依賴于NALP1激活caspase-1[24]。最近研究發(fā)現(xiàn)，NOD2直接活化caspase-1是通過caspase-1的CARD域與其N端CARD域發(fā)生結(jié)合的結(jié)果[25]。Rosenzweig等[26]研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β經(jīng)NOD2誘導生成進而引起小鼠眼睛發(fā)炎是通過caspase-1活化實現(xiàn)的，而這種炎癥并不是由IL-1β的信號途徑引起的，此研究表明NOD2可激活caspase-1而非NLRP3的作用。

3 展 望

盡管研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎癥小體能夠被許多內(nèi)源性危險信號與PAMP活化，但是對其具體調(diào)控過程仍然不十分清楚。研究證明，MDP刺激單核細胞后可產(chǎn)生NOD2，并可激活NF-κB信號通路及caspase-1，NF-κB能夠促使其啟動基因轉(zhuǎn)錄，表達及釋放pro-IL-1β。NLRP3形成蛋白復合物“炎癥小體”是通過自身被激活之后與ASC相互作用進而活化caspase-1的結(jié)果。caspase-1活化后可以對pro-IL-1β等底物進行切割使其成熟并釋放到胞外發(fā)揮功能，由此可以推測NOD2通過某種通路或者因子的介導在NLRP3炎癥小體所介導的單核細胞炎性反應中發(fā)揮一定的作用。炎癥學說強調(diào)了炎性介質(zhì)在AS的病理變化過程中的重要地位，貫穿了每一個發(fā)病環(huán)節(jié)，尤其在動脈粥樣斑塊破裂引起的急性臨床事件中。目前許多學者接受了炎癥學說，拓寬了AS的研究領域，促進了動脈粥樣硬化性心血管疾病預防和治療的策略及措施的完善。但是，目前對炎癥學說所致的發(fā)病部位及具體機制尚未完全熟悉，一些簡單的消炎措施是否可以防止AS病變有待進一步研究證實。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.19.016

A

1009-5519（2015）19-2934-03

2015-07-21）

韓浩賢（1983-），女，河北邯鄲人，碩士研究生，主要從事心血管病研究；E-mail：hanhaoxian1206@163.com。

王虹艷（E-mail：wanghongyan1967@aliyun.com）。