白津宇，孫敏潔，黃 帥，周 靜，高 峰

目前心血管疾病作為我國(guó)各地區(qū)病死的主要原因已受到社會(huì)及人們廣泛關(guān)注，預(yù)計(jì)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，其患病率與病死率將持續(xù)增長(zhǎng)[1]。在心血管疾病中，冠脈疾病(cardiovascular disease, CAD)存在較高病死風(fēng)險(xiǎn)，而經(jīng)皮冠脈介入(percutancous coronary interventio, PCI)已成為治療冠心病(coronary heart disease, CHD)的最佳方案，術(shù)后血供可重新恢復(fù)，對(duì)挽救患者生命及改善生活質(zhì)量具有重大意義，但冠脈再發(fā)動(dòng)脈硬化的影響因素仍未徹底解決。隨著藥物洗脫支架及新型抗凝藥物的不斷更新與發(fā)展，支架內(nèi)再狹窄(in-stent restenosis, ISR)的發(fā)生率明顯減少，但仍有10%的患者出現(xiàn)ISR[2]。有研究表明，在ISR發(fā)病機(jī)制中，低度慢性炎癥反應(yīng)可能起關(guān)鍵作用[3]。有文獻(xiàn)報(bào)道，炎癥小體作為天然免疫系統(tǒng)的組成部分之一，在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮核心作用，同時(shí)在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中也具有重要作用，其中NOD樣受體蛋白3(NLRP3)為最常見(jiàn)的炎癥小體，是先天免疫反應(yīng)的關(guān)鍵參與者，參與啟動(dòng)和激活炎癥信號(hào)[4]。此外，NLRP3炎癥小體可通過(guò)誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子分泌而發(fā)揮炎癥反應(yīng)，或以半胱天冬酶-1依賴性方式引起一種新的程序性細(xì)胞死亡。本文分析NLRP3炎癥小體與PCI術(shù)后ISR的相關(guān)性，現(xiàn)綜述如下。

1 NLRP3炎癥小體概述

NLRP3炎癥小體是一個(gè)產(chǎn)生白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)和白細(xì)胞介素-18(IL-18)的平臺(tái)，是NLR家族的一員[5]，最具特征性的炎癥小體是在NLRP3周圍形成的，是一種主要由NLRP3、凋亡相關(guān)微粒蛋白(ASC)和半胱天冬酶前體-1(Caspase-1)組成的多蛋白、大細(xì)胞質(zhì)復(fù)合體。NLRP3有識(shí)別配體的富含亮氨酸的C末端重復(fù)結(jié)構(gòu)域，亦有結(jié)合核苷酸及寡聚化位點(diǎn)的中央核苷酸結(jié)構(gòu)域和N末端效應(yīng)器域，是炎癥小體的核心區(qū)域[6]。當(dāng)機(jī)體受到外界刺激時(shí)，NLRP3與ASC的N末端吡啶結(jié)構(gòu)域(PYD)進(jìn)行相互作用，進(jìn)而與Caspase-1結(jié)合，進(jìn)一步激活下游促炎細(xì)胞因子(IL-1β和IL-18)，從而引起炎癥反應(yīng)，進(jìn)而觸發(fā)細(xì)胞死亡[7]。

先天免疫系統(tǒng)是人體的第1道防線，可對(duì)感染、細(xì)胞釋放的危險(xiǎn)信號(hào)等刺激給予反應(yīng)。NLRP3炎癥小體及其產(chǎn)物被觸發(fā)以防御病原體入侵。目前炎癥小體、半胱天冬酶-1的研究是關(guān)于其在機(jī)體對(duì)微生物分子(細(xì)菌、真菌或病毒)反應(yīng)中的作用，發(fā)現(xiàn)微生物分子具有一種病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)結(jié)構(gòu)[8]。此外，NLRP3炎癥小體還可感應(yīng)來(lái)自一種內(nèi)源性(非微生物)危險(xiǎn)信號(hào)的壓力，而危險(xiǎn)信號(hào)中存在危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(DAMPs)結(jié)構(gòu)，其可能在感染、損傷等情況下出現(xiàn)。DAMPs包括活性氧(ROS)、ATP、低滲應(yīng)力、尿酸晶體或有害的外部因素(如環(huán)境影響、石棉和紫外線輻射)。炎癥小體的激活是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，即第1步PAMPs或PAMPs激活Toll樣受體以誘導(dǎo)非活性NLRP3、IL-1β和IL-18的表達(dá)，后炎性細(xì)胞傳感器蛋白檢測(cè)到細(xì)菌毒素或宿主代謝物，引發(fā)NLRP3和ASC的PYD相互作用，導(dǎo)致原蛋白酶-1自切至活性半胱天冬酶-1，進(jìn)而將活性促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-18和白細(xì)胞介素-33加工成活性形式以發(fā)揮炎癥反應(yīng)及細(xì)胞失調(diào)作用[9]。NLRP3能夠通過(guò)廣泛刺激變得活躍，主要包括PAMPs、DAMPs、吞噬顆粒和結(jié)晶部分引起的溶酶體失穩(wěn)、細(xì)胞內(nèi)K+外流引起的線粒體損傷和Ca2+活化及線粒體和NLRP3活化劑誘導(dǎo)的ROS[10]。鑒于NLRP3炎癥小體的激活對(duì)炎癥反應(yīng)的重要性，可以預(yù)料出復(fù)雜的激活機(jī)制和調(diào)節(jié)過(guò)程。

2 NLRP3炎癥小體與動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis, AS)

AS是一種慢性進(jìn)行性疾病，特點(diǎn)是大動(dòng)脈中脂質(zhì)沉積異常，血流受阻，隨后可能出現(xiàn)斑塊破裂，進(jìn)而導(dǎo)致腦、心臟和腎臟等重要器官受損[5]。有研究表明，炎癥反應(yīng)以關(guān)鍵的方式參與并促進(jìn)AS的病理過(guò)程[11]。目前關(guān)于炎癥反應(yīng)作用機(jī)制替代膽固醇學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn)亦被相關(guān)學(xué)者證實(shí)，即在促炎細(xì)胞因子的作用下，AS斑塊發(fā)生破裂，甚至栓塞，表明其可能是炎癥反應(yīng)的非病理過(guò)程[12]。當(dāng)冠脈發(fā)生栓塞時(shí)，患者很可能因血供中斷而心臟病發(fā)作。有研究顯示，在心肌缺血和缺血再灌注過(guò)程中，炎癥反應(yīng)也起到相當(dāng)復(fù)雜的作用[13]。

NLRP3炎癥小體不僅存在于巨噬細(xì)胞中，亦可存在于內(nèi)皮細(xì)胞中。當(dāng)心血管受到損傷及其完整性遭到破壞時(shí)，相較于炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，內(nèi)皮細(xì)胞可能更早地出現(xiàn)在AS發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中。有學(xué)者闡明了NLRP3炎癥小體促進(jìn)AS的分子機(jī)制，即首先低密度脂蛋白膽固醇的氧化形式(Ox-LDL)作為一種AS斑塊形成的關(guān)鍵分子，能夠促進(jìn)ROS形成和NLRP3、Caspase-1直接驅(qū)動(dòng)激活ROS，從而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的熱下垂和AS病變的不穩(wěn)定性[14]；其次，AS血流刺激內(nèi)皮細(xì)胞，甾醇調(diào)節(jié)因子結(jié)合蛋白2(SREBP2)表達(dá)上調(diào)，加之SREBP2是膽固醇生物合成的主要調(diào)節(jié)因子，通過(guò)對(duì)NADPH氧化酶2和NLRP3表達(dá)轉(zhuǎn)錄的誘導(dǎo)，使IL-1β高水平表達(dá)，并且激活內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)的發(fā)生[15]，推測(cè)內(nèi)皮細(xì)胞的激活可能對(duì)NLRP3炎癥小體在炎癥反應(yīng)中的表達(dá)及作用產(chǎn)生影響。

有文獻(xiàn)報(bào)道，NLRP3和促炎細(xì)胞因子可作為預(yù)測(cè)心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物，且IL-1β和IL-18均是NLRP3產(chǎn)物[16]。國(guó)外學(xué)者采用低密度脂蛋白受體缺陷小鼠，均具有野生型骨髓或NLRP3-/-、ASC-/-和白細(xì)胞介素-1α(IL-1α)/β-骨髓，在高脂飲食8周后，于NLRP3-/-、ASC-/-和IL-1α/β-骨髓組中發(fā)現(xiàn)較低水平的IL-18，證明了NLRP3炎癥小體在AS中起關(guān)鍵作用，同時(shí)高脂飲食喂養(yǎng)的低密度脂蛋白膽固醇受體缺陷的小鼠骨髓Caspase-1/11的缺失也顯示AS斑塊減少[17]。Shi等[18]在人體頸動(dòng)脈病變組織中發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體及下游分子表達(dá)水平升高，并且相關(guān)物質(zhì)在不穩(wěn)定斑塊中的表達(dá)更明顯。上述研究提示對(duì)NLRP3炎癥小體進(jìn)行控制可能會(huì)減輕炎癥反應(yīng)和AS。

3 NLRP3炎癥小體與ISR

在CAD的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中，炎癥反應(yīng)起到一定作用。PCI是目前治療CHD的手段之一，但術(shù)后ISR等問(wèn)題仍不可忽視[19]。若出現(xiàn)ISR，患者心肌再發(fā)供血不足，可能導(dǎo)致不可逆性損傷[20]。有研究表明，血管重構(gòu)、血管內(nèi)膜增生、局部炎癥反應(yīng)等因素均可相互作用導(dǎo)致ISR，且炎癥反應(yīng)參與ISR[20]。羅彤等[21]發(fā)現(xiàn)PCI術(shù)后血管壁炎癥面積與新生內(nèi)膜面積存在相關(guān)性，提示炎癥反應(yīng)參與并促進(jìn)了新生內(nèi)膜增生、ISR。有研究顯示，使用他汀洗脫支架后，其對(duì)早期炎癥反應(yīng)有抑制作用，顯著減少了新生內(nèi)膜增生，表明炎癥反應(yīng)參與新生內(nèi)膜的形成[22]。有研究報(bào)道，血管內(nèi)膜在受到冠脈支架的直接機(jī)械刺激后，可導(dǎo)致內(nèi)膜損傷，進(jìn)而激活破損血管級(jí)聯(lián)式炎癥反應(yīng)，形成網(wǎng)絡(luò)狀炎癥微環(huán)境，并且在ISR的各個(gè)階段均能觀察到炎性細(xì)胞的活動(dòng)，說(shuō)明炎癥反應(yīng)增加了術(shù)后血栓形成和ISR的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[23]。

胡龍江等[24]通過(guò)測(cè)定并對(duì)比了健康人群及CHD組外周血中NLRP3炎癥小體水平，發(fā)現(xiàn)CHD組NLRP3炎癥小體及其下游分子的蛋白表達(dá)均與IL-18呈正相關(guān)。曹運(yùn)蘭[25]收集并測(cè)定了外周血中NLRP3炎癥小體各組件mRNA轉(zhuǎn)錄及蛋白表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組NLRP3炎癥小體的表達(dá)水平均高于對(duì)照組，并且下游炎性因子IL-1β、IL-18均與NLRP3炎癥小體各組件mRNA轉(zhuǎn)錄及蛋白表達(dá)水平有一定的相關(guān)性，提示NLRP3炎癥小體不僅參與CHD的發(fā)生，同時(shí)可能以NLRP3-ASC-Caspase-1-IL-1β/IL-18信號(hào)通路的形式參與CHD的發(fā)生、發(fā)展。嚴(yán)文華[26]通過(guò)體外模擬冠脈支架植入，觀察支架植入后炎癥環(huán)境下血管平滑肌細(xì)胞肥大和增殖水平，發(fā)現(xiàn)支架植入后周期性周向應(yīng)力消失且與平滑肌細(xì)胞增殖、肥大呈正相關(guān)。IL-18由多種細(xì)胞產(chǎn)生，尤其是巨噬細(xì)胞，可促發(fā)炎癥反應(yīng)。有研究顯示，在發(fā)生損傷的粥樣斑塊中，存在著大量富含Ox-LDL的巨噬細(xì)胞，而巨噬細(xì)胞又可大量產(chǎn)生IL-18，從而AS患者可以檢測(cè)到巨噬細(xì)胞、IL-18水平均明顯升高且呈正相關(guān)，進(jìn)而使支架內(nèi)的炎癥反應(yīng)加劇，促使ISR形成[27]。喬興科等[28]研究顯示，PCI術(shù)后ISR組與非再狹窄組血清IL-18水平均較術(shù)前升高，提示在ISR的形成過(guò)程中，IL-18可能作為一種炎性因子參與其中。李猛等[29]觀察急診PCI術(shù)后ISR患者血清IL-18、Ox-LDL水平變化，發(fā)現(xiàn)ISR組明顯高于對(duì)照組，提示PCI術(shù)后ISR的發(fā)生與IL-18、Ox-LDL水平升高密切相關(guān)。毛慶錄等[30]研究顯示，PCI術(shù)后血清IL-18水平較術(shù)前升高，且PCI術(shù)后24、48 h維持高水平IL-18、超敏C-反應(yīng)蛋白的急性冠脈綜合征患者更易出現(xiàn)早期心血管并發(fā)癥，說(shuō)明炎癥反應(yīng)在PCI術(shù)后短期內(nèi)已觸發(fā)，且對(duì)于急性冠脈綜合征患者而言，PCI術(shù)后及早進(jìn)行抗感染治療可有效減少術(shù)后并發(fā)癥，表明IL-18與ISR發(fā)生有關(guān)。

支架植入術(shù)后可造成血管損傷，且IL-1β作為血管平滑肌細(xì)胞的化學(xué)引誘物和促細(xì)胞分裂劑在血管損傷后細(xì)胞增殖、遷移活躍的區(qū)域均過(guò)度表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn)，急性冠脈綜合征支架植入術(shù)后1 h內(nèi)白細(xì)胞介素-1Ra(IL-1Ra)水平升高，且術(shù)后1 h后IL-1Ra仍有繼續(xù)升高的趨勢(shì)，同時(shí)女性患者表現(xiàn)更加明顯，表明IL-1Ra可能參與了支架植入術(shù)后的炎癥反應(yīng)[31]。有學(xué)者報(bào)道，金屬裸支架組和藥物洗脫支架組PCI術(shù)后20 min IL-lβ水平均明顯升高，表明支架植入術(shù)后促炎細(xì)胞因子的局部釋放可能與手術(shù)過(guò)程中斑塊破裂及內(nèi)皮細(xì)胞損傷有關(guān)[32]。Sherman等[33]將81例穩(wěn)定性CAD合并嚴(yán)重心外膜冠脈狹窄的患者隨機(jī)分為使用具有抗炎作用的西羅莫司洗脫支架組和使用純金屬支架組，發(fā)現(xiàn)兩組術(shù)后24 h血清IL-1β、白細(xì)胞介素-6、C-反應(yīng)蛋白水平均較術(shù)前升高，提示IL-1β、白細(xì)胞介素-6、C-反應(yīng)蛋白參與了支架植入早期炎癥反應(yīng)。鄒國(guó)輝等[34]發(fā)現(xiàn)PCI術(shù)后炎性因子表達(dá)水平較治療前升高，而使用解毒活血方對(duì)PCI術(shù)后IL-1β等炎性因子進(jìn)行干預(yù)的實(shí)驗(yàn)組炎性因子水平降低且ISR的發(fā)生率下降，提示解毒活血方可能通過(guò)降低血清IL-1β等表達(dá)水平，從而降低ISR發(fā)生率，進(jìn)一步表明支架植入后早期炎癥反應(yīng)與IL-1β等炎性因子有關(guān)。上述研究說(shuō)明IL-18、IL-1β等炎性因子在PCI術(shù)后ISR的形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

4 小結(jié)

ISR的形成與炎癥反應(yīng)有一定的相關(guān)性，血管內(nèi)膜在受到冠脈支架直接的機(jī)械刺激后，導(dǎo)致內(nèi)皮損傷處的細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子、炎性因子(白細(xì)胞介素-8、IL-18)等，進(jìn)而對(duì)中性粒細(xì)胞激活、細(xì)胞黏附分子表達(dá)等起到促進(jìn)作用，并且中性粒細(xì)胞的激活也可以通過(guò)氧化爆發(fā)產(chǎn)生氧自由基以損傷血管內(nèi)皮，加之腫瘤壞死因子、炎性因子等通過(guò)刺激血管平滑肌細(xì)胞，使平滑肌細(xì)胞增殖及遷移，同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積，導(dǎo)致內(nèi)膜增生和血管重塑，最終導(dǎo)致ISR。雖然臨床已有針對(duì)ISR的抗炎防治手段，但治療效果有限。NLRP3炎癥小體在多種疾病中表達(dá)，如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肥胖、2型糖尿病和AS等，且在NLRP3-ASC-Caspase-1-IL-1β/IL-18軸系統(tǒng)中，NLRP3炎癥小體作為白細(xì)胞介素-8、IL-18等上游核心啟動(dòng)分子，可能進(jìn)一步促使炎性因子參與ISR的發(fā)生、發(fā)展，推測(cè)NLRP3炎癥小體可作為新發(fā)現(xiàn)的心血管疾病的重要炎癥指標(biāo)。因此，進(jìn)一步明確NLRP3炎癥小體的產(chǎn)生、激活及致病機(jī)制也可能為ISR診斷、預(yù)后評(píng)估和治療提供新的線索，相信隨著研究的不斷深入和完善，可為包括ISR在內(nèi)的臨床疾病的診治帶來(lái)新的思路。