楊 燕， 葛斐林， 黃 倩， 張馨月， 曾 銳， 肖小河， 柏兆方， 孫 琴,4a,4b

1 西南醫(yī)科大學 a.中西醫(yī)結(jié)合學院, b.藥學院, 四川 瀘州 646000； 2 北京中醫(yī)藥大學中藥學院, 北京 100029；3 解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學中心 全軍中醫(yī)藥研究所， 北京 100039； 4 西南醫(yī)科大學附屬中醫(yī)醫(yī)院 .中西醫(yī)結(jié)合藥物研究中心, b.國家中醫(yī)臨床研究基地, 四川 瀘州 646000

天然免疫介導的炎癥反應(yīng)與多種疾病有關(guān)。天然免疫中通過識別病原體相關(guān)分子模式和損傷相關(guān)分子模式等多種危險信號，啟動特定的信號通路，誘導不同的基因表達，活化細胞從而產(chǎn)生一系列的炎癥因子，誘導發(fā)生炎癥反應(yīng)[1]。而識別危險信號的模式識別受體(PRR)是介導炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵之一，主要包括Toll受體、NOD樣受體、RIG受體、細胞質(zhì)DNA感受器、糖類受體、清道夫受體等，而其中NOD樣受體信號轉(zhuǎn)導過程中形成的炎癥小體在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用[2]。

正常情況下，炎癥小體通過炎癥反應(yīng)對肝臟受到的外來感染及損傷起到免疫保護作用，然而在其過度活化的情況下可能對肝臟造成炎癥損傷。尤其NLRP3炎癥小體介導的炎癥反應(yīng)，可能與肝臟疾病的發(fā)病機制密切相關(guān)[3]。本文將分別對炎癥小體、NLRP3炎癥小體的活化機制及其在不同肝臟疾病中的作用機制進行綜述。

1 炎癥小體的簡介及活化機制

1.1 炎癥小體的簡介 炎癥小體是NOD樣模式識別受體的蛋白復合物，由NOD樣模式識別受體蛋白、凋亡相關(guān)的斑點樣蛋白(ASC)及含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Pro-caspase1)組成，在固有免疫的炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。其中NOD樣模式識別受體為受體蛋白，ASC為接頭蛋白，Pro-caspase1為效應(yīng)蛋白。ASC包含兩個重要的結(jié)構(gòu)域即PYD和CARD。其N端PYD結(jié)構(gòu)域與NLR的PYD結(jié)構(gòu)域結(jié)合并相互作用，C端的CARD結(jié)構(gòu)域與效應(yīng)器Pro-casepase1的CARD結(jié)構(gòu)域連接，通過募集Pro-caspase1介導形成炎癥小體復合物[4]。

由于NOD樣模式識別受體的不同，炎癥小體可以分為NLRP1炎癥小體、NLRP3炎癥小體、NLRP4炎癥小體、NLRP6炎癥小體、NLRP12炎癥小體、AIM2炎癥小體。不同的炎癥小體在肝臟疾病中發(fā)揮的作用也不盡相同[3]。NLRP4炎癥小體與酒精性肝病(ALD)的發(fā)展密切相關(guān)，具體機制尚不清楚[5]。NLRP6炎癥小體可以通過抑制NF-κB和MAP激酶的活化，增加傷寒沙門氏菌對肝臟的感染，促進肝臟的炎癥損傷[6]。NLRP12炎癥小體通過抑制IκBα和ERK的磷酸化，增加肝臟對沙門氏菌的易感性[7]。AIM2炎癥小體通過促進巨噬細胞釋放炎癥因子，從而促進肝硬化患者的炎癥損傷[8]。在所有的炎癥小體中，NLRP3炎癥小體目前研究最多，機制也相對最清楚。

1.2 NLRP3炎癥小體的的活化機制 NLRP3炎癥小體不僅存在于肝臟免疫細胞中，如單核巨噬細胞(Kupffer細胞)、中性粒細胞、淋巴細胞、小膠質(zhì)細胞中，尤其以單核巨噬細胞居多，還可見于一些非免疫細胞，如肝臟實質(zhì)細胞、肝星狀細胞、內(nèi)皮細胞及肌纖維母細胞等, 可引起一系列免疫炎癥反應(yīng)[9]。NLRP3炎癥小體由 NLRP3、ASC和Pro-caspase1組成，其中NLRP3為受體蛋白，ASC為接頭蛋白，Pro-caspase1為效應(yīng)蛋白。NLRP3炎癥小體的活化需要兩級信號[10]，第一級信號(初始階段)：病原體相關(guān)分子模式比如LPS與細胞表面的Toll樣受體結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，進而激活調(diào)控NLRP3蛋白和Pro-caspase1的基因表達，NLRP3蛋白和Pro-caspase1分泌增多；第二級信號(活化階段)：在ATP、二氧化硅(SiO2)、尿酸鈉晶體(MSU)、尼日利亞菌素等物質(zhì)的刺激下，NLRP3、ASC和Pro-caspase1組裝形成了復合體——NLRP3炎癥小體。NLRP3炎癥小體促進Pro-caspase1的自我剪切形成caspase1蛋白，caspase1蛋白剪切IL-1β和IL-18的前體蛋白pro-IL-1β、pro-IL-18，產(chǎn)生大量的炎癥因子IL-1β和IL-18，從而引起炎癥反應(yīng)。值得注意的是[11]，在NLRP3炎癥小體的第二級信號中，炎癥小體介導包含caspase-1在內(nèi)的多種caspase的激活，進而促進消皮素D等多種消皮素家族成員的剪切和多聚化，引起細胞焦亡，從而導致細胞內(nèi)容物的釋放進而引起強烈的炎癥反應(yīng)(圖1)。

2 NLRP3炎癥小體在肝臟疾病中的作用機制

2.1 NLRP3炎癥小體在病毒性肝病中的作用機制 有研究[12]表明，炎癥小體在病毒性肝病中發(fā)揮著重要作用。在病毒引起的炎癥性肝損傷死亡患者中，大約90%是由于感染HBV[13]。HBV主要通過肝細胞的鈉離子?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運蛋白(NTCP)進入到肝細胞內(nèi)，進而在肝細胞內(nèi)復制增殖。HBV的病原學機制復雜，目前仍尚不確切。近年來從NLRP3炎癥小體角度研究HBV的機制是新興熱點之一[14]。HBV本身不會對宿主細胞造成損傷，然而其分泌的相關(guān)蛋白包括HBsAg、HBeAg、HBX蛋白以及DNA、RNA作為病原體相關(guān)分子模式，可以通過識別單核巨噬細胞或者肝實質(zhì)細胞的NOD樣受體，進而激活固有免疫，釋放大量炎性細胞因子造成肝臟的炎癥損傷。由于HBV cccDNA已經(jīng)整合到肝細胞的細胞核中，因此現(xiàn)有藥物很難完全清除HBV，從而造成體內(nèi)持續(xù)的炎癥損傷[15]。

圖1 NLRP3炎癥小體的活化機制示意圖

HBV對NLRP3炎癥小體的作用是雙向的，一方面，有研究[16]表明，HBV的HBX蛋白通過激活NLRP3炎癥小體，促進氧化應(yīng)激而導致肝細胞炎癥損傷。在乙型肝炎活動期未經(jīng)治療的患者中，其肝臟中的NLRP3、caspase1和IL-1β顯著升高[17]，表明NLRP3介導的IL-1β與HBV介導的肝臟炎癥損傷密切相關(guān)。而另一方面，研究[18]表明HBeAg通過抑制NF-κB通路和活性氧(ROS)的產(chǎn)生，來抑制脂多糖誘導的NLRP3炎性小體的激活和IL-1β的產(chǎn)生，通過對固有免疫的抑制而拮抗機體對其免疫清除。值得注意的是，NLRP3炎癥小體在急性HBV感染與慢性HBV感染中的表達亦是有差異的，但是機制尚不清楚[19]。

2.2 NLRP3炎癥小體在ALD中的作用機制 ALD是由于酒精的過度攝入而引起的肝損傷，嚴重者可能發(fā)展為肝硬化、肝衰竭、肝癌[20]。有研究[21]表明，在ALD模型小鼠，NLRP3炎癥小體介導的NLRP3、caspase1 和IL-1β升高，然而將NLRP3、caspase-1的基因敲除后，小鼠的肝臟炎癥性損傷顯著降低，表明NLRP3炎癥小體與ALD的發(fā)生密切相關(guān)。進一步研究表明，暴露于酒精的肝臟單核巨噬細胞通過激活NLRP3炎癥小體而促進IL-1β的釋放，進而募集更多的自然殺傷T淋巴細胞和中性粒細胞，導致肝炎的加劇[22]。NLRP3炎癥小體不僅能夠增加IL-1β的分泌，還能介導細胞的焦亡[23]。有研究[24]表明，在ALD模型小鼠，焦亡相關(guān)蛋白消皮素含量較高，細胞焦亡引發(fā)的炎癥反應(yīng)加重了肝臟的炎癥損傷。綜上，NLRP3炎癥小體在ALD中發(fā)揮著重要作用，但是其機制仍然尚不確切。

2.3 NLRP3炎癥小體在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD) 中的作用機制 NAFLD 是最常見的慢性肝病，根據(jù)其病程進展，分為非酒精性肝脂肪變、非酒精脂肪性肝炎(NASH) 、肝硬化和肝細胞癌。據(jù)估計，10%～20%的 NAFLD最終將發(fā)展為 NASH，其具體機制雖尚未完全明確，但目前已證實的是，炎癥反應(yīng)在“二次打擊”假說中發(fā)揮重要作用[25]。NASH患者脂代謝紊亂，肝脂肪異常沉積，脂肪組織分解導致血清游離脂肪酸水平增高，通過上述溶酶體破裂、線粒體反應(yīng)等途徑，飽和脂肪酸可誘導大量ROS 生成，激活 NLRP3 炎性小體從而造成炎癥損傷[25-26]。其中，NASH中主要是通過M1型巨噬細胞激活NLRP3 炎性小體而發(fā)揮炎癥效應(yīng)[27]。

NLRP3 炎性小體的過度表達促進于NASH的病理過程。一方面可以直接影響NASH，有研究[28]還發(fā)現(xiàn)，NLRP3敲除小鼠的血清和肝組織TNFα、IL-18含量明顯降低，肝損傷和肝纖維化程度亦有所改善。另一方面，NLRP3 炎性小體可能調(diào)控胰島素抵抗(IR)而影響NASH,其作用機制可能是通過調(diào)控AMPK/NLRP3/HMGB-1信號通路而減輕脂肪β細胞自身的炎癥反應(yīng)，并改善肝細胞對胰島素的敏感性[29]。此外， NLRP3 炎性小體介導的焦亡效應(yīng)也可以調(diào)控NASH, 有研究[30]表明，通過敲除消皮素基因，可以顯著降低NASH老鼠的炎癥損傷，表明消皮素介導的細胞焦亡在NASH中發(fā)揮著重要作用。值得注意的是，P2X7是NLRP3 炎性小體活化第二級信號中的關(guān)鍵靶點之一，P2X7受體/NLRP3軸在NAFLD/NASH中也發(fā)揮著重要作用，有研究[31-33]發(fā)現(xiàn)通過抑制P2X7，從而抑制NLRP3炎性小體活化，可以最終改善NASH。

NLRP3 炎性小體的適度表達抑制NASH的病理過程。有研究[6]發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎癥小體缺失會增加NASH患者的細菌感染和損傷，認為NLRP3炎癥小體對NASH患者有益。此外[34]，NLRP3炎癥小體及其效應(yīng)蛋白IL-18可通過調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，減輕肝細胞壞死或凋亡。以上研究表明NLRP3炎癥小體在NASH患者中發(fā)揮著雙向調(diào)節(jié)作用，因此，在NASH患者的治療中，不能純粹的抑制NLRP3炎癥小體，適當調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體才能達到更好的治療效果。

2.4 NLRP3炎癥小體在肝纖維化的作用機制 肝纖維化是一種由酒精、病毒、循環(huán)障礙、自身免疫應(yīng)答、代謝異常、遺傳及藥物等多種因素，長期或反復刺激引起導致的慢性進行性肝臟受損，是多種肝臟疾病發(fā)展為終末期肝病的病理基礎(chǔ)。簡言之，多種肝病“殊途同歸”的病理過程/疾病即肝纖維化。而在整個肝纖維化的病理過程中，炎癥幾乎貫穿始終。其中尤其以NLRP3炎性小體為中心的NLRP3信號通路尤為重要，已成為近年來的研究熱點，活化的NLRP3炎性小體可刺激大量致炎因子生成與釋放，從而加速纖維化的發(fā)展[35]。

針對NLRP3炎性小體在肝纖維化中的作用，有學者[35]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)NLRP3炎性小體缺乏的小鼠 Ⅰ 型膠原和TIMP-1蛋白的表達顯著降低。同時，與正常小鼠(健康小鼠)相比，NLRP3炎性小體正常的肝纖維化小鼠肝組織中NLRP3與肝星狀細胞標志物的共定位增加。以上實驗表明NLRP3炎性小體與肝纖維化的發(fā)病密切相關(guān)，可以促進肝纖維化的生成。進一步研究[36]表明，除肝星狀細胞外，巨噬細胞在肝纖維化中發(fā)揮著重要作用。肝星狀細胞和巨噬細胞通過激活NLRP3小體，釋放大量的致炎因子(IL-1β)，從而刺激肝星狀細胞的活化和不斷增殖。此外，有研究[37]表明M2型巨噬細胞是肝纖維化中發(fā)揮主要作用的肝臟巨噬細胞類型。

2.5 NLRP3炎癥小體在肝癌中的作用機制 NLRP3炎癥小體在肝癌的發(fā)生過程中發(fā)揮著兩種相反作用[38-39]。一方面，NLRP3炎癥小體在肝癌中發(fā)揮促進作用。在腫瘤的發(fā)生過程中，纖維細胞與腫瘤的生長轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，其通過感受損傷相關(guān)分子模式，進而激活NLRP3炎癥小體導致IL-1、IL-18等炎癥因子的釋放，促進腫瘤轉(zhuǎn)移基因和生長因子的表達，從而促進腫瘤細胞的黏附和轉(zhuǎn)移。除纖維細胞外，在樹突狀細胞介導的T淋巴細胞釋放IFN γ的過程中，NLRP3炎癥小體也發(fā)揮了重要作用[40]。另一方面，NLRP3炎癥小體在肝癌中發(fā)揮了保護作用。當肝癌患者的肝組織損傷到一定程度后，IL-1β的釋放可以誘導腫瘤前體細胞凋亡，發(fā)揮腫瘤抑制作用。此外，IL-18信號通路的適當激活對于腫瘤也有抑制作用[41]。

2.6 NLRP3炎癥小體在藥物性肝損傷(DILI)中的作用機制 DILI是指由各類處方和非處方的化學藥物、生物制劑、中藥、天然藥、保健品、膳食補充劑及其代謝產(chǎn)物等所誘發(fā)肝細胞損傷死亡、肝酶異常及引起相關(guān)臨床表現(xiàn)的疾病，部分患者能夠引起急性肝衰竭甚至死亡。盡管DILI發(fā)生的機制上游不盡相同，然而其下游損傷機制均主要集中于炎癥損傷。對于固有型肝毒性，當有毒中藥或者經(jīng)過肝臟代謝的有毒成分可以對肝細胞直接造成損傷，損傷的肝臟細胞會釋放損傷相關(guān)分子模式(比如尿酸、活性氧等)，通過與免疫細胞上的模式識別受體結(jié)合進而激活NLRP3炎癥小體，IL-1β大量釋放招募肝臟更多的炎癥細胞，從而引起肝臟的炎癥損傷。比如雷公藤及其主要活性成分均可以導致固有肝毒性，Yuan等[42]研究表明，雷公藤甲素通過激活NLRP3炎癥小體而導致肝毒性的發(fā)生。

表1 NLRP3炎癥小體在肝臟疾病中的作用機制小結(jié)Table 1 Summary of the mechanism of NLRP3 inflammasome in liver diseases

而免疫特異質(zhì)肝損傷則是藥物在免疫異常狀態(tài)下發(fā)生肝毒性，而在正常狀態(tài)下則不易產(chǎn)生肝毒性。Wang等[43]發(fā)現(xiàn)卡馬西平在正常小鼠上沒有出現(xiàn)明顯肝毒性，然而在LPS介導的免疫應(yīng)激狀態(tài)下則產(chǎn)生顯著肝毒性。將LPS介導的免疫應(yīng)激狀態(tài)下小鼠NLRP3炎癥小體敲除后沒有出現(xiàn)明顯肝毒性，表明NLRP3炎癥小體在免疫特異質(zhì)肝損傷的發(fā)生中發(fā)揮著重要作用。深入研究表明，卡馬西平可以增加線粒體損傷而導致ROS釋放，進而促進肝臟單核巨噬細胞、中性粒細胞中NLRP3炎癥小體的活化，IL-1β等炎癥因子大量釋放從而引起肝臟的炎癥損傷。除化學藥外，中藥引起的特異質(zhì)肝損傷中亦與NLRP3炎癥小體密切相關(guān)，中藥淫羊藿的有效成分淫羊藿次苷Ⅰ可以特異性地促進ATP或尼日利亞霉素誘導的NLRP3炎癥小體活化，從而引起特異性肝毒性[44]。

3 小結(jié)

NLRP3炎癥小體是固有免疫中的核心成分之一，在正常狀態(tài)下，通過固有免疫反應(yīng)對病原微生物、損傷相關(guān)成分、腫瘤等對機體“不利”的因素進行清除，從而發(fā)揮對肝臟的免疫保護作用。然而，NLRP3炎癥小體的過度活化會引起過度的免疫炎癥反應(yīng)，從而引起肝臟的炎癥損傷，可以導致病毒性肝病、ALD、NAFLD、肝癌、肝纖維化、藥源性肝病等(表1)。綜上，NLRP3炎癥小體在肝臟中存在雙重作用，其適當表達對肝臟有保護作用、過度表達對肝臟有炎癥損傷作用，正如中醫(yī)上的陰陽平衡原則，“陰平陽秘，精神乃至，陰陽離決，精氣乃絕”。因此，盡管大多數(shù)肝臟相關(guān)疾病均是由于NLRP3炎癥小體的過度上調(diào)而引起，抑制NLRP3炎癥小體活化是肝臟疾病治療的一個好的方向。然而NLRP3炎癥小體的作用是一把雙刃劍，處于一個相對平衡的狀態(tài)對機體最有益處，因此在肝臟疾病中應(yīng)當對NLRP3炎癥小體進行適度調(diào)節(jié)，從而達到NLRP3小體的一個適度活化狀態(tài)，以期達到最理想的治療效果。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：楊燕、葛斐林負責起草文章；黃倩、張馨月、曾銳負責收集資料；肖小河、柏兆方、孫琴負責擬定寫作思路，修改文章關(guān)鍵內(nèi)容并最后定稿。