葉倩 陳志敏

哮喘被認為是Th失衡，導(dǎo)致IgE大量分泌，肥大細胞及嗜酸粒細胞致敏，再次接觸過敏原后，相關(guān)細胞分泌致敏物質(zhì)致使氣道高反應(yīng)[1]。臨床特征表現(xiàn)為間歇性哮鳴、胸悶、咳嗽、呼吸急促[2]。發(fā)作時間多為夜間及凌晨，多數(shù)可自行緩解或藥物治療后緩解。哮喘發(fā)病率逐年上升，全球有超過3億哮喘患者，中國約有3 000萬患者[3]。大部分哮喘患兒對過敏原有敏感性及特異反應(yīng)性，且對糖皮質(zhì)激素敏感[4]。部分哮喘患兒臨床表現(xiàn)為對激素不敏感，故將其稱為非過敏性哮喘。該類哮喘患兒支氣管壁或痰液中中性粒細胞百分比≥71%，又稱嗜中性粒細胞哮喘[5]，相關(guān)調(diào)節(jié)機制目前仍在研究中。中性粒細胞增多主要原因包括相關(guān)趨化因子（如IL、白三烯和TNF）表達增加、中性粒細胞呈抗凋亡性及巨噬細胞對其清除受限[6]。而氣道中的中性粒細胞浸潤可加重氣道梗阻，使得肺功能惡化，重癥哮喘比例增加及治療難度加大[7]。研究指出支氣管壁或痰液中的中性粒細胞數(shù)量與哮喘的嚴重程度呈正相關(guān)[8]。嗜中性粒細胞哮喘除了有中性粒細胞浸潤和激素難治性特點外，氣道病原微生物定植也是其特征之一，目前已經(jīng)檢測到的病原微生物包括肺炎衣原體、肺炎鏈球菌、肺炎支原體、流感嗜血桿菌、卡他莫拉菌和金黃色葡萄球菌[9]。氣道總細菌負荷與痰液中中性粒細胞百分比呈正相關(guān)，與嗜酸性粒細胞百分比呈負相關(guān)，故氣道微生態(tài)紊亂是嗜中性粒細胞哮喘的關(guān)鍵特征，臨床上表現(xiàn)為肺功能下降、哮喘臨床癥狀加重及對激素治療不敏感[10]。

炎癥小體是一種包漿蛋白復(fù)合物，可以識別各種外源性微生物和內(nèi)源性感染信號，并通過炎癥因子來啟動炎癥反應(yīng)。典型炎癥小體主要有模式識別受體、凋亡相關(guān)斑點樣蛋白（apoptosis-associated speck,ASC）和效應(yīng)蛋白含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1（cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1）等組成。在已知的炎癥小體中核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體（nucleotide-binding oligomerization domainlike receptors,NLRs）家族一直備受關(guān)注[11]。其中NLRs亞家族的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NOD-like receptor pyrin domain-containing 3,NLRP3）炎癥小體最具有特征，該炎癥小體以復(fù)合體中的NLRP3蛋白命名[12]。本文就NLRP3炎癥小體在嗜中性粒細胞哮喘中的作用及其機制研究作一綜述，并對未來哮喘靶向治療提出展望。

1 NLRP3炎癥小體的簡介和功能

NLRP3蛋白作為一種分子量為115 kDa的包漿蛋白，由骨髓來源的巨噬細胞在微生物和非微生物如細菌毒素、顆粒物和脂多糖的刺激下產(chǎn)生，在單核細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞、淋巴細胞、成骨細胞和上皮細胞中表達[13]。包含3個結(jié)構(gòu)域：起到信號感應(yīng)的C端富含亮氨酸重復(fù)序列（leucine-rich repeat,LRR）、調(diào)控蛋白質(zhì)寡聚化的中心ATP酶三聚體結(jié)構(gòu)域（central nucleotide-binding and oligomerization,NACHT）及與超分子復(fù)合物形成有關(guān)的N端Pyrin結(jié)構(gòu)域（Pyrin domain,PYD）[14]。LRR結(jié)構(gòu)域被認為負責(zé)調(diào)節(jié)NLRP3蛋白的活性。NACHT因具有ATP酶活性，故而與NLRP3蛋白自我結(jié)合及發(fā)揮功能有關(guān)。NLRP3炎癥小體信號傳導(dǎo)通路主要是通過LRR結(jié)構(gòu)域進行感知，之后NLRP3蛋白通過NACHT進行寡聚化，然后PYD合成ASC蛋白，激活效應(yīng)蛋白Caspase-1，經(jīng)Toll樣受體（toll-like receptors,TLRs）的信號傳導(dǎo)，通過磷酸化-去磷酸化和去泛素化的方法轉(zhuǎn)錄，從而對炎癥反應(yīng)產(chǎn)生效應(yīng)[14]。

NLRP3炎癥小體激活機制仍在研究中，其激活過程分為兩步：第一步，啟動由炎癥刺激提供，使得TLRs、NLRs或細胞因子暴露，從而誘導(dǎo)活化NF-κB，最終上調(diào)NLRP3蛋白和IL-1β的表達[15]。第二步，激活步驟則是由感染、組織損傷或代謝失衡期間出現(xiàn)的刺激物觸發(fā)，例如毒素、晶體物質(zhì)及入侵病原體等，通過NLPR3炎癥小體結(jié)構(gòu)重組，促進IL-1β和IL-18分泌，導(dǎo)致細胞及組織的炎癥性壞死[16]。已有文獻指出鉀離子外流、鈣離子信號傳導(dǎo)、鈉離子內(nèi)流、氯離子外排、線粒體功能障礙及活性氧產(chǎn)生均參與了NLRP3炎癥小體的激活[17]。

目前已發(fā)現(xiàn)代謝紊亂、動脈粥樣硬化、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病及炎癥性疾病等慢性和退行性疾病與NLRP3炎癥小體異常激活有關(guān)。當(dāng)NLRP3炎癥小體受到ATP、毒素、RNA病毒等刺激，可產(chǎn)生大量的IL-18及IL-1β[18]。IL-1β主要由先天性免疫細胞如巨噬細胞和樹突狀細胞產(chǎn)生，T細胞增殖刺激IL-1β激活，觸發(fā)局部黏膜免疫反應(yīng)，可將中性粒細胞直接引導(dǎo)到損傷或感染部位。IL-18具有免疫調(diào)節(jié)作用，IL-1β和IL-18過度產(chǎn)生會導(dǎo)致無菌性炎癥發(fā)生，從而加重患兒發(fā)生自身免疫性疾病的風(fēng)險[19]。由于NLRP3炎癥小體在自身免疫性疾病中的病理生理作用，現(xiàn)被認定為許多免疫性疾病治療的有效靶點。

2 嗜中性粒細胞哮喘的發(fā)病機制

嗜中性粒細胞哮喘中的關(guān)鍵免疫細胞Th17亞群[20]，通過分泌 IL-17A、IL-17F、IL-22，在支氣管組織[21]和支氣管肺泡灌洗液[22]中發(fā)生作用。IL-17A是調(diào)節(jié)機體中性粒細胞分泌、聚集及起效的重要細胞因子，可致使氣道高反應(yīng)、激素抵抗、杯狀細胞分泌增多、氣道纖維化和氣道重塑等[23]。IL-17F和IL-22可誘導(dǎo)支氣管上皮分泌黏液，刺激趨化因子受體和IL-8產(chǎn)生，使得肺部中性粒細胞分泌增多[24]。此外，Th1細胞參與嗜中性粒細胞哮喘也早有報道[25]，肺泡灌洗液中Th1細胞數(shù)量與肺功能惡化程度相關(guān)[26]。在抗原刺激下，細胞因子IL-12和IFN-γ分泌，致使Th0細胞向Th1細胞分化，Th1細胞激活中性粒細胞表面的趨化因子，該趨化因子再反作用Th1細胞，往復(fù)循環(huán)[27]。再者，中性粒細胞可介導(dǎo)先天性免疫應(yīng)答反應(yīng)及損傷相關(guān)的分子模式信號，上調(diào)金屬蛋白酶、中性粒細胞彈性酶及多種細胞因子分泌，促進免疫反應(yīng)[28]。其中金屬蛋白酶可導(dǎo)致氣道結(jié)構(gòu)損傷，促進氣道上皮細胞持續(xù)募集中性粒細胞，造成炎癥的反復(fù)，導(dǎo)致患者的氣流受限及氣道重構(gòu)[29]。中性粒細胞彈性酶可直接降解組織蛋白，調(diào)控炎癥反應(yīng)。

3 NLRP3炎癥小體與嗜中性粒細胞哮喘關(guān)系的基礎(chǔ)及臨床研究

嗜中性粒細胞哮喘患者痰液中NLRP3炎癥小體的基因表達增高，使用特異性抑制劑或敲除NLPR3基因，可使得氣道高反應(yīng)增強及氣道炎癥減輕[30]，表明了NLRP3炎癥小體在嗜中性粒細胞哮喘的發(fā)病機制中起了關(guān)鍵作用[31]。

3.1 動物實驗 Xu等[32]采用腹腔注射卵白蛋白方法建立中性粒細胞哮喘小鼠模型，應(yīng)用NLRP3基因抑制劑治療后，體內(nèi)IL-1β及IL-18水平明顯下降，肺內(nèi)浸潤細胞、分泌的黏液以及肺泡灌洗液中的中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和淋巴細胞數(shù)量均下調(diào)，哮喘氣道免疫反應(yīng)得到抑制。另一項研究采用甲苯二異氰酸酯誘導(dǎo)建立以中性粒細胞浸潤的哮喘模型，其中抑制組采用效應(yīng)蛋白Caspase-1抑制劑，該組小鼠氣道的中性粒細胞數(shù)量減少，氣道高反應(yīng)及氣道重塑得到改善，間接表明了NLRP3炎癥小體可通過效應(yīng)蛋白Caspase-1參與哮喘的炎癥反應(yīng)；研究還發(fā)現(xiàn)抑制組小鼠IL-1β和IL-18水平下降，間接證明了IL-1β和IL-18可能也與NLRP3炎癥小體的效應(yīng)蛋白Caspase-1活性有關(guān)[33]。IL-1β作為一種由Caspase-1產(chǎn)生的強效炎癥細胞因子，與包括哮喘在內(nèi)的許多慢性炎癥性疾病有關(guān)，可在疾病早期損害氣道上皮屏障功能[34]。嗜中性粒細胞哮喘患兒IL-1β mRNA表達量顯著升高，表明了IL-1β在嗜中性粒細胞哮喘中發(fā)揮關(guān)鍵作用[35]。此外，IL-1β和IL-18誘導(dǎo)CD4+效應(yīng)T細胞產(chǎn)生IL-17。IL-17可對中性粒細胞產(chǎn)生強大的趨化作用，通過旁分泌及自分泌途徑增加氣道黏蛋白的表達，加重氣道炎癥，引發(fā)氣道重構(gòu)，與患兒的哮喘嚴重程度呈正相關(guān)[36]。綜上，NLRP3炎癥小體激活了IL-1β/IL-17炎癥軸，調(diào)節(jié)杯狀細胞，增加氣道黏蛋白分泌，破壞氣道上皮屏障功能。

3.2 臨床研究 一項含有實驗組85例哮喘患者（分為嗜中性粒細胞組、嗜酸性粒細胞組及少粒細胞組）和對照組27名健康者的臨床研究，通過對參與者進行臨床評估、肺功能測定及痰液誘導(dǎo)，將痰液進行細胞計數(shù)、基因表達和蛋白介導(dǎo)，從而檢測NLRP3炎癥小體的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)嗜中性粒細胞組NLRP3炎癥小體基因表達、促炎Caspase-1基因及IL-1β水平表達較嗜酸性粒細胞組和少粒細胞組高，說明NLRP3炎癥小體在嗜中性粒細胞哮喘中優(yōu)勢表達，并可通過調(diào)節(jié)IL-1β對炎癥反應(yīng)產(chǎn)生作用[35]。激活的NLRP3炎癥小體通過Caspase-1蛋白酶誘導(dǎo)巨噬細胞分泌IL-1β，造成哮喘患者氣道炎癥的發(fā)生，臨床表現(xiàn)為出現(xiàn)重癥哮喘及類固醇抵抗型哮喘概率增高[37]。Rossios等[38]還發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體及其激活后產(chǎn)物IL-1β、IL-18的表達與痰液中中性粒細胞百分比顯著相關(guān)，但與嗜酸性粒細胞百分比無關(guān)，嗜中性粒細胞哮喘患者組臨床癥狀最為明顯，肺功能較差，常規(guī)口服類固醇藥物比例最高。而抑制NLRP3炎癥小體可減少IL-1β、Th2類細胞因子、中性粒細胞相關(guān)細胞因子分泌，減少氣道上皮細胞中性粒細胞數(shù)，最終減輕氣道高反應(yīng)[39]。Kim等[40]通過監(jiān)測臨床參與者痰液中的中性粒細胞數(shù)量、吸入激素劑量及用力呼氣容積與NLRP3炎癥小體水平的關(guān)系，證明了NLRP3炎癥小體可參與哮喘的控制，與疾病嚴重程度相關(guān)，可能為后期治療的靶點。

3.3 靶向治療 目前傳統(tǒng)的哮喘治療方法是吸入激素、使用長效β2受體激動劑、口服白三烯調(diào)節(jié)劑、使用茶堿類藥物及脫敏治療等。靶向治療是近年來提出的新觀點，在嗜中性粒細胞哮喘病程發(fā)生、發(fā)展的傳導(dǎo)通路上進行干預(yù)，減少中性粒細胞氣道浸潤，降低氣道高反應(yīng)，從而對疾病進行控制。MCC950作為NLRP3炎癥小體強有力的抑制劑，目前已有研究指出低劑量的MCC950可有效抑制嗜中性粒細胞哮喘患者的氣道炎癥，并使得其氣道白細胞數(shù)量下降及氣道高反應(yīng)減輕，可達到類似類固醇治療的療效[40]。此外，Caspase-1抑制劑通過阻斷Caspase-1上調(diào)從而抑制NLRP3炎癥小體的激活，最終減輕氣道炎癥[39]。NLRP3炎癥小體可作為除類固醇藥物、白三烯受體拮抗劑、β2受體激動劑以外的新的治療靶點，避免了激素不敏感哮喘急性發(fā)作后及后期控制欠佳需大量且長期使用類固醇藥物后出現(xiàn)鈣磷及骨骼代謝異常的不良反應(yīng)，以期達到哮喘的分子靶向治療。

4 NLRP3炎癥小體未來研究方向

目前大量基礎(chǔ)及臨床研究限制于樣本量不夠及局限性對照性研究。未來筆者認為可收集一定量的嗜中性粒細胞哮喘臨床病例，進行NLRP3炎癥小體與白三烯受體拮抗劑、β2受體激動劑治療的對比性研究，以發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體的分子靶向治療優(yōu)勢。同時通過前瞻性研究，對NLRP3炎癥小體分泌的細胞因子、蛋白酶進行定量及定性研究，觀察其與嗜中性粒細胞哮喘疾病進展及預(yù)后的關(guān)系。

5 結(jié)語

綜上所述，嗜中性粒細胞哮喘作為哮喘中激素不敏感及治療反應(yīng)欠佳的一種類型，可出現(xiàn)中性粒細胞浸潤氣道上皮的現(xiàn)象。目前臨床上仍致力于其生物標志物及氣道微生物群的研究。NLRP3炎癥小體作為近年研究新熱點，國內(nèi)外已有多項研究證實了其對嗜中性粒細胞哮喘疾病發(fā)生、發(fā)展的作用。但大部分研究仍停留于動物實驗，未來可開展多中心、大樣本、可重復(fù)的基礎(chǔ)與臨床研究，從而為嗜中性粒細胞哮喘個性化治療提供有力的循證依據(jù)。