姬名碩 王曉東 帕麗達(dá)·阿布利孜

(新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院皮膚科，烏魯木齊 830054)

固有免疫是宿主抵抗病原微生物入侵的第一道防線，也在誘導(dǎo)及激活獲得性免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用。固有免疫系統(tǒng)主要是通過模式識別受體(pattern-recognition receptor, PRR)來識別外源性病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)和內(nèi)源性損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)[1]。其中最常見的PRR主要有C型凝集素受體(CIRs)、TOLL樣受體(TLRs)、視黃酸誘導(dǎo)基因I樣受體(RLRs)、NOD樣受體(NLRs)、和AIM2樣受體(AIRs)等[2-3]。炎癥小體是一類由胞漿內(nèi)PRRs參與組裝的多蛋白復(fù)合體，PRRs能夠快速識別PAMPs或DAMPs從而使炎癥小體進(jìn)行自身寡聚化，并招募接頭分子凋亡相關(guān)微粒蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD,ASC)，后者招募天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶的前體半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1(pro-caspase-1)自我剪切活化，并產(chǎn)生有酶活性的半胱天冬蛋白酶(Caspase-1)通過對促炎癥因子 IL-1β[4]和IL-18的激活引起宿主的炎癥反應(yīng)[5]。在眾多的炎癥小體類型中，NLRs及其參與組成的炎癥小體在感染性疾病、自身免疫性疾病、炎癥性疾病等多種疾病中扮演著重要的角色，NLR家族成員包括NLRP1、NLRP2、NLRP3、NLRP6、NLRC4和潛在的NLRP12[6,7]。其中對NLRP3炎癥小體的研究最多，以往有研究證實(shí)它在抗真菌免疫中發(fā)揮重要作用[8]，現(xiàn)分別就NLRP3炎癥小體調(diào)控的淺部與深部真菌感染所產(chǎn)生的免疫應(yīng)答機(jī)制研究進(jìn)展予以綜述。

1 NLRP3炎癥小體及其促炎機(jī)制研究

炎癥小體通過持續(xù)活化引起促炎因子的過度表達(dá)，從而引發(fā)慢性炎癥及自身免疫性疾病的發(fā)生。炎癥小體是由凋亡相關(guān)微粒蛋白(ASC)、 Caspase蛋白酶以及NOD樣受體(NOD-like receptor， NLR) 家族蛋白3部分組合而成的蛋白復(fù)合物，其中NOD是其結(jié)構(gòu)域中最為重要的部分，又稱NOD結(jié)構(gòu)域，C端是LRR，其N端是PYD[7,9]。NLRP3炎癥小體主要由骨髓來源的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，當(dāng)巨噬細(xì)胞在NLRP3激活劑的刺激下產(chǎn)生一系列的炎癥反應(yīng)，首先其N端的PYD與接頭蛋白ASC結(jié)合來募集pro-caspase-1，并使pro-caspase-1自身剪切活化，活化后的Caspase-1會對IL-1β和IL-18的前體進(jìn)行加工，并使其成熟并且分泌到細(xì)胞外，從而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[10]。

當(dāng)前激活NLRP3炎癥小體的具體機(jī)制目前并不確定，但存在3種可能機(jī)制。第一， 活性氧物質(zhì)(ROS) 模型。有研究表明線粒體呼吸鏈產(chǎn)生ROS是激活NLRP3炎癥小體的關(guān)鍵[11]，因?yàn)槟壳鞍l(fā)現(xiàn)的所有NLRP3激活劑都能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生ROS,因此認(rèn)為ROS可以作為共同的信號來激活NLRP3炎癥小體, 并且ROS 的抑制劑或清除劑都能抑制NLRP3 炎癥小體的激活[12-14]。第二，半通道模型。NLRP3炎癥小體的激活依賴細(xì)胞內(nèi)的低K+環(huán)境[15]，當(dāng)胞外的ATP激活其細(xì)胞表面受體P2X7 后, 其介導(dǎo)的離子通道打開, 使鉀離子外流, 鈣離子內(nèi)流，并能夠通過Pannexin-1在細(xì)胞膜形成小孔[16], 進(jìn)而微生物分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)激活NLRP3 炎癥小體。第三，溶酶體破壞模型。此機(jī)制主要適用于晶體類物質(zhì)如MSU 晶體、硅石、石棉、β淀粉樣蛋白、鋁佐劑以及膽固醇晶體對NLRP3炎癥小體的激活，此類物質(zhì)物質(zhì)通過胞吞的方式進(jìn)入細(xì)胞后導(dǎo)致溶酶體膜結(jié)構(gòu)的破壞并釋放組織蛋白酶B(Cathepsin-B)，并且Cathepsin-B在NLRP3炎癥小體的激活過程中起關(guān)鍵作用[17,18]。但NLRP3炎癥小體的其他激活機(jī)制, 還有待進(jìn)一步研究。

2 NLRP3炎癥小體與淺部真菌感染

許蘭毛癬菌(T.schoenleinii)和犬小孢子菌(M.canis)是頭癬的主要致病菌，其中許蘭毛癬菌是黃癬主要致病菌，黃癬在新疆地區(qū)的發(fā)病率仍然較高。犬小孢子菌是人獸共患菌,于全國范圍內(nèi)普遍存在,傳染性極強(qiáng),發(fā)病率有逐年上升趨勢。犬小孢子菌可引起頭癬，也可通過貓犬等動(dòng)物的接觸傳染給人類造成皮膚癬菌病。這些真菌引起的炎癥機(jī)制尚不清楚，但近期有研究顯示NLRP3 炎癥小體可被以上菌種或其成分通過直接或者間接途徑激活，產(chǎn)生有活性的炎癥因子在宿主的免疫中發(fā)揮重要作用[19,20]。

2.1 許蘭毛癬菌(T. schoenleinii)

許蘭毛癬菌是屬于毛癬菌屬。許蘭毛癬菌是引起黃癬的致病菌，是頭癬可致嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)最激烈的一種類型，皮損愈合后可遺留萎縮性瘢痕和永久性脫發(fā)[21]。許蘭毛癬菌引起宿主嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)的機(jī)制至今尚不清楚。最新研究表明許蘭毛癬菌觸發(fā)的炎癥機(jī)制與NLRP3炎癥小體有關(guān)。研究證實(shí)，在NLRP3和shRNAc沉默的THP-1細(xì)胞體系中， IL-1β的釋放受到了嚴(yán)重抑制[20]，可見許蘭毛癬菌誘導(dǎo)IL-1β生產(chǎn)是依賴NLRP3 炎性小體的激活。有研究用提高膜外K+濃度的辦法來抑制ROS的產(chǎn)生和K+的外流，之后再用菌絲刺激，炎癥小體也不能夠再被激活[22]。說明ROS和K+的外流在許蘭毛癬菌激活NLRP3炎癥小體起著重要的作用。

2.2 犬小孢子菌(M.canis)

犬小孢子菌屬于皮膚癬菌的小孢子菌屬，是親動(dòng)物性皮膚癬菌，是體癬、頭癬的主要致病菌之一，其存在于貓和犬的皮毛上，當(dāng)人接觸被感染的動(dòng)物后傳染給人類，引起體癬和頭癬。宿主對犬小孢子菌的識別與應(yīng)答高度依賴天然免疫系統(tǒng)。研究用犬小孢子菌去感染 NLRP3 或 ASC 基因沉默的 THP-1 細(xì)胞。結(jié)果表明，犬小孢子菌感染的 NLRP3 和 ASC 基因沉默的 THP-1 細(xì)胞中 IL-1β的產(chǎn)生均劇烈下降，可見在犬小孢子菌刺激細(xì)胞分泌抗炎因子IL-1β的過程中NLRP3炎性小體起了重要作用[23,24]。

3 NLRP3炎癥小體與深部真菌感染

白念珠菌(Candidaalbicans)、煙曲霉(A.fumigatus)及新生隱球菌(Cryptococcusneoformans)是深部真菌感染的主要致病菌種。其中白念珠菌為常見的機(jī)會致病菌，念珠菌屬是引起院內(nèi)感染的常見病原菌之一，死亡率高達(dá)50%[25]。煙曲霉是自然界中常見的機(jī)會致病菌，目前導(dǎo)致免疫缺陷住院患者獲得性深部真菌感染的病原體中，煙曲霉菌僅次于白念珠菌[26]，可引起侵襲性肺曲霉病(IPA)等嚴(yán)重感染。新生隱球菌主要侵犯人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致嚴(yán)重感染及相關(guān)并發(fā)癥，死亡率為10% ～25%[27]。近年研究發(fā)現(xiàn)深部真菌抗感染機(jī)制可能與NLRP3炎癥小體相關(guān)[28,29,30]，以下對其展開介紹。

3.1 白念珠菌(Candida albicans)

白念珠菌是最常見的條件致病菌，正常情況下可寄生于人體黏膜、皮膚等并不引起疾病，當(dāng)人體免疫力下降時(shí)可引相關(guān)系統(tǒng)性感染。白念珠菌致病菌種分為內(nèi)源性和外源性兩種，病原體侵入到人體后是否會致病取決于其數(shù)量、毒力、入侵途徑及機(jī)體的適應(yīng)性，機(jī)體的抵抗力和其他因素[31]。研究表明NLRP3 能識別白念珠菌，啟動(dòng)NALP3 炎癥復(fù)合體活化并誘導(dǎo)pro-IL-1β加工、成熟和分泌[32,33]。這是由于白念珠菌細(xì)胞壁由β-葡聚糖、殼多糖和甘露聚糖等構(gòu)成，這些都是引發(fā)真菌固有免疫的激活劑[34,35]。這些激活劑可以通過激活NLRP3炎癥小體促使巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞釋放IL-1β。白念珠菌是一種二態(tài)性的真菌，可以在酵母型和菌絲型之間轉(zhuǎn)換。研究發(fā)現(xiàn)熱滅活或紫外線滅活的酵母型念珠菌誘導(dǎo)產(chǎn)生的IL-1β水平非常的低，只有當(dāng)酵母型轉(zhuǎn)化成菌絲型才能誘導(dǎo)炎癥的發(fā)生，這說明菌絲形態(tài)的轉(zhuǎn)換在激活NLRP3炎癥小體且促使炎癥因子釋放的過程中起了至關(guān)重要的作用[28,36]。白念珠菌能分泌磷脂酶、脂肪酶和分泌型天冬氨酸蛋白酶(sap)，其中分泌型天冬氨酸蛋白酶(sap)能降解多種蛋白，在白念珠菌入侵人體時(shí)起作用。而分泌型天冬氨酸蛋白酶家族中的Sap2和Sap6可以活化單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中的NLRP3炎癥小體并且產(chǎn)生相應(yīng)的炎癥因子如IL-1β和IL-18[37]。可見白念珠菌通過NLPR3途徑介導(dǎo)炎癥的發(fā)生與其自身細(xì)胞成分、形態(tài)轉(zhuǎn)換、分泌侵襲性酶等因素有關(guān)。

3.2 煙曲霉(A.fumigatus)

煙曲霉屬于曲霉屬，是一種條件致病菌，嚴(yán)重感染可導(dǎo)致死亡。有實(shí)驗(yàn)用煙曲霉的孢子和菌絲碎片分別刺激THP-1細(xì)胞系，只有在菌絲刺激過的細(xì)胞培養(yǎng)上清中檢測到大量的IL-1β，可以說明，煙曲霉只有在菌絲狀態(tài)下才能激活NLRP3炎癥小體。該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，煙曲霉只有在菌絲狀態(tài)的時(shí)候才可大量的暴露出β-glucan成分，位于細(xì)胞膜上的一種ITAM樣受體Dectin-1可以識別β-glucan，并激活下游的 Syk 激酶，通過一條Syk 和MyD88 依賴的途徑，活化許多重要的轉(zhuǎn)錄因子，其中包括對各種細(xì)胞因子的表達(dá)均起到促進(jìn)作用的NF-κB，從而促進(jìn)IL-1β介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[16]。同樣的，用煙曲霉菌感染時(shí)基因敲除NLRP3、ASC、Caspase-1 的小鼠角膜時(shí)，可發(fā)現(xiàn)IL-1β在 mRNA 和蛋白水平表達(dá)量顯著降低[29,38]。 研究證實(shí)有兩種炎性體受體AIM2和NLRP3，能識別細(xì)胞內(nèi)的煙曲霉并共同誘導(dǎo)保護(hù)性免疫反應(yīng)，缺乏AIM2和NLRP3的小鼠都不能將曲霉菌菌絲限制在炎癥病灶中，導(dǎo)致系統(tǒng)感染。AIM2和NLRP3可招募接頭蛋白ASC活化Caspase-1和Caspase-8后導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子IL-1β和IL-18的釋放并控制感染。因此，AIM2和NLRP3形成雙重細(xì)胞質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，協(xié)調(diào)對煙曲霉感染的反應(yīng)[39]。

3.3 新生隱球菌(Cryptococcus neoformans)

新生隱球菌屬于擔(dān)子菌門，是一種致病真菌，細(xì)胞壁外被一層莢膜包裹。隱球菌感染始于吸入無莢膜或者薄莢膜酵母態(tài)的菌體[40]。這也是人類感染新生隱球菌病的主要方式，其主要侵犯機(jī)體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肺部、皮膚等引起嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)[41]。莢膜是隱球菌的特征性結(jié)構(gòu)，是其維持菌體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定適應(yīng)外界環(huán)境壓力及抵御宿主免疫細(xì)胞吞噬的重要屏障，同時(shí)也是隱球菌最重要的毒性因子之一[42]。相關(guān)研究表明新生隱球菌的生物膜可以激活 NLRP3炎癥小體[10]，而且也有相關(guān)研究表示隱球菌的生物膜形成的一個(gè)重要的機(jī)制是脫莢膜[30]。被吞入宿主細(xì)胞內(nèi)的隱球菌能夠?qū)е峦淌扇苊阁w膜的滲漏，激活NLRP3炎癥小體，導(dǎo)致 Caspase-1的成熟，促使IL-1β和IL-18成熟并分泌到細(xì)胞外發(fā)揮抗炎的作用[43-44]。研究者發(fā)現(xiàn)感染新生隱球菌后NLRP3或ASC基因缺陷小鼠的死亡率高于野生型的小鼠，且NLRP3基因缺陷的小鼠肺組織中菌載量顯著高于野生型[45]，這些結(jié)果表明，NLRP3炎癥小體在宿主抗隱球菌感染中發(fā)揮重要作用。

4 展 望

通過近十幾年的各類模型和臨床研究, 我們對炎癥小體在真菌固有免疫中的作用的認(rèn)識逐步增加，但仍存在很多問題待解決。應(yīng)對微生物感染，炎癥小體通過激活并誘導(dǎo)免疫反應(yīng)來保護(hù)宿主介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生并限制微生物的入侵,在宿主對微生物的防御作用中起重要作用。然而在NLRP3這一通路中宿主免疫細(xì)胞具體怎樣識菌體、菌體的成分或其分泌物是怎樣充當(dāng)激活劑并激活NLRP3炎癥小體，又通過怎樣的傳導(dǎo)信號激活NLRP3炎癥小體有待進(jìn)一步研究證實(shí)。