董 玨，蔣玉潔，黃 霞(綜述)，廖品琥(審校)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，病死率仍高達(dá)40%～60%[1]。研究表明，炎性介質(zhì)過(guò)度分泌、凝血纖溶失衡、內(nèi)皮功能障礙等因素參與了ARDS的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程[2-4]。NLRP3炎性小體與多種炎性疾病及自身免疫性疾病發(fā)病相關(guān)[5-9]，其與ARDS的關(guān)系已成為目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。

1 NLRP3炎性小體結(jié)構(gòu)及功能

NLRP3炎性小體主要由感應(yīng)蛋白NLRP3、適配蛋白ASC和效應(yīng)器caspase-1組成[10]，三者由C-端的caspase招募結(jié)構(gòu)域(caspase recruit domain，CARD)及N-端的效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(pyrin domain，PYD)連接，可識(shí)別多種病原體，如阿米巴、瘧原蟲(chóng)、白假絲酵母菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌和流感病毒等，還可識(shí)別尿酸結(jié)石、二氧化硅、石棉和氫氧化鋁等物質(zhì)[11]。當(dāng)機(jī)體受到上述病原相關(guān)分子模式和(或)損傷相關(guān)分子模式刺激后激活模式識(shí)別受體寡聚化形成procaspase-1活化平臺(tái)，ASC通過(guò)CARD結(jié)構(gòu)域連接(ASCCARD-procaspase-1CARD)招募procaspase-1，誘導(dǎo)其活化，同時(shí)通過(guò)PYD結(jié)構(gòu)域(ASCPYD-NLRP3PYD)連接NLRP3形成NLRP3炎性小體[12-14]，隨后ASCPYD寡聚形成螺旋狀微絲，ASCCARD使微絲密集形成直徑為1～2 μm的斑點(diǎn)，即焦亡小體介導(dǎo)后續(xù)細(xì)胞焦亡[15]。白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-1β和IL-18觸發(fā)炎性介質(zhì)(如IL-6以及C-反應(yīng)蛋白)的升高，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞黏附因子及趨化因子的釋放，加重炎性反應(yīng)[16-17]。

2 NLRP3炎性小體與ARDS關(guān)系

NLRP3炎性小體分布于巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹(shù)突樣細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞中，其表達(dá)水平的變化可影響肺泡上皮及毛細(xì)血管內(nèi)皮連續(xù)性，加重肺水腫，還可通過(guò)上調(diào)組織因子及膜結(jié)合小體微粒促進(jìn)凝血機(jī)制激活。

2.1NLRP3炎性小體增加炎性因子釋放加重肺水腫 肺泡巨噬細(xì)胞焦亡過(guò)程促進(jìn)中性粒細(xì)胞遷移至損傷部位，增加肺泡局部IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α和IL-1β聚集，ARDS患者肺泡Ⅱ型細(xì)胞胞漿中可見(jiàn)活化的NLRP3炎性小體表達(dá)，提示NLRP3炎性小體在ARDS發(fā)病中起到重要作用[18]。體外研究發(fā)現(xiàn)，作為炎性小體組成部分的caspase-1可切割消皮素D導(dǎo)致其N(xiāo)-端暴露與胞膜上胞膜磷酸肌醇結(jié)合成孔，增加細(xì)胞表面通透性，造成細(xì)胞腫脹、裂解和死亡，焦亡細(xì)胞釋放大量炎性因子、趨化因子等內(nèi)容物，形成損傷相關(guān)分子模式引發(fā)二次炎性反應(yīng)[18]。焦亡過(guò)程促進(jìn)大量中性粒細(xì)胞遷移、聚集形成中性粒細(xì)胞外陷阱(neutrophil extracellular traps，NETs)，其分泌的中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶可裂解鈣黏著蛋白及內(nèi)皮細(xì)胞骨架蛋白，導(dǎo)致血管通透性增加和上皮細(xì)胞凋亡[19]，加重肺損傷。炎性小體下游產(chǎn)物IL-1β可促進(jìn)肺內(nèi)皮細(xì)胞之間胞旁間隙形成，直接增加肺泡Ⅱ型細(xì)胞通透性，其程度呈劑量與時(shí)間依賴(lài)性，但在阻斷αvβ6/TGF-β通路情況下，這種現(xiàn)象能夠被完全抑制，表明IL-1β很可能是通過(guò)αvβ6/TGF-β通路增加肺血管通透性和蛋白跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)至肺泡Ⅱ型細(xì)胞中加重肺水腫[20]。由此可見(jiàn)，體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)均表明NLRP3炎性小體、下游產(chǎn)物以及焦亡過(guò)程可通過(guò)不同機(jī)制介導(dǎo)肺損傷，為ARDS的診療提供新的方向。

2.2NLRP3炎性小體對(duì)肺泡上皮細(xì)胞間黏附力的作用 有研究報(bào)道，NLRP3炎性小體可通過(guò)促進(jìn)肺泡上皮細(xì)胞附著至富含纖連蛋白的基層上，增加上皮細(xì)胞間黏附力，起到維護(hù)肺泡上皮完整性作用[21]。另有研究顯示，肺炎球菌毒素結(jié)合至細(xì)胞膜上后通過(guò)寡聚化使胞膜成孔，造成細(xì)胞裂解、死亡，導(dǎo)致毛細(xì)血管內(nèi)皮和肺泡上皮屏障功能失調(diào)，但NLRP3炎性小體基因敲除小鼠的肺泡上皮細(xì)胞功能失調(diào)情況更為明顯[22]。因此，NLRP3炎性小體對(duì)于肺泡上皮細(xì)胞間黏附力的作用尚存在爭(zhēng)議，需進(jìn)一步深入研究。

2.3NLRP3炎性小體與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞 作為氣血屏障的組成部分，肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞是細(xì)胞介質(zhì)的主要作用靶點(diǎn)。肺損傷模型的肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)IL-1β高表達(dá)，后者促進(jìn)黏附分子和趨化因子分泌及轉(zhuǎn)錄過(guò)程，增加內(nèi)皮細(xì)胞和白細(xì)胞之間的黏附力，還可激活細(xì)胞中的核因子-κB靶向作用，促進(jìn)白細(xì)胞邊集、滾動(dòng)、黏附和外滲[23-24]，推動(dòng)炎癥反應(yīng)進(jìn)展。

2.4NLRP3炎性小體促進(jìn)凝血過(guò)程 凝血功能異常是ARDS的發(fā)病機(jī)制之一，有研究發(fā)現(xiàn)ARDS患者肺泡灌洗液中存在大量的組織因子(tissue factor，TF)、凝血因子VⅡa(FVⅡa)和FXa。TF-FVⅡa途徑的阻斷可明顯改善ARDS患者肺泡內(nèi)纖維蛋白沉積，減輕肺部炎癥程度[25]。血管受損使活化的內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞釋放TF，后者可促進(jìn)FVⅡ裂解，使其活化形成活性形式FVⅡa，并與之結(jié)合形成TF/FVⅡa復(fù)合體，參與其他凝血因子的裂解、活化以及凝血酶的產(chǎn)生、促進(jìn)凝血過(guò)程進(jìn)展[26]。NLRP3炎性小體可上調(diào)表達(dá)TF的膜結(jié)合小體微粒釋放，促進(jìn)凝血過(guò)程。Hottz等[27]發(fā)現(xiàn)，共聚焦顯微鏡下可觀察到大量NLRP3與ASC共定位于登革熱患者血小板膜結(jié)合小體細(xì)胞質(zhì)中，caspase-1激活的強(qiáng)度也明顯高于同期健康志愿者膜結(jié)合小體內(nèi)表達(dá)量。Rothmeier等[28]于共聚焦顯微鏡下觀察到TF大量滯留于細(xì)胞體中，減少了TF釋放，同時(shí)觀察到巨噬細(xì)胞絲狀偽足長(zhǎng)度增加，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞整體更為平坦。據(jù)此推測(cè)NLRP3炎性小體在血小板中明顯表達(dá)，并與TF分泌量呈正相關(guān)。活化的NLRP3炎性小體可通過(guò)調(diào)控血小板αⅡbβ3整合信號(hào)促進(jìn)血小板的聚集回縮，促進(jìn)凝血過(guò)程[29]。TF/FVⅡa途徑作為炎性反應(yīng)和凝血過(guò)程的交點(diǎn)，通過(guò)阻斷NLRP3炎性小體減少TF的膜結(jié)合小體微粒釋放，降低TF/FVⅡa復(fù)合體合成，可能有益于延緩ARDS疾病進(jìn)展。

3 NLRP3炎性小體與ARDS治療

阻斷NLRP3炎性小體活化通路可影響ARDS轉(zhuǎn)歸。NLRP3炎性小體活化途徑常分為活性氧途徑、三磷酸腺苷-嘌呤受體途徑以及溶酶體途徑[30-31]。有學(xué)者[32-33]通過(guò)免疫組化觀察到，NLRP3炎性小體特異性抑制劑MCC950治療后，小鼠的肺組織內(nèi)巨噬細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞總量顯著減少，肺水腫程度得到明顯改善。將內(nèi)毒素+嘌呤能受體(P2X7)抑制劑A438079和考馬斯亮藍(lán)G處理后的小鼠分別與內(nèi)毒素小鼠對(duì)比，均可見(jiàn)肺泡灌洗液中IL-1β、TNF-α、IL-6、NLRP3、ASC、caspase-1-p20表達(dá)量顯著下降(P<0.01)，免疫組化染色發(fā)現(xiàn)肺間質(zhì)中炎性細(xì)胞滲透量以及F4/80+巨噬細(xì)胞表達(dá)量明顯減少(P<0.01)[34]，表明特異性抑制劑及活化通路的阻斷可以抑制NLRP3炎性小體通路激活、中性粒細(xì)胞積累和細(xì)胞因子產(chǎn)生，減輕肺損傷。細(xì)胞因子抑制信號(hào)1屬于細(xì)胞因子信號(hào)通路抑制家族，被稱(chēng)為促炎細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的有效負(fù)調(diào)節(jié)因子。Zhang等[35]使用煙霧暴露ARDS模型小鼠發(fā)現(xiàn)，造模第3天，對(duì)照組小鼠全部死亡，而實(shí)驗(yàn)組小鼠存活率達(dá)60%，并觀察到對(duì)照組肺泡壁毛細(xì)血管腫脹、肺泡上皮水腫、肺間質(zhì)中性粒細(xì)胞及單核細(xì)胞浸潤(rùn)和肺泡內(nèi)明顯出血，而實(shí)驗(yàn)組小鼠肺泡間隔薄而光滑，同時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子抑制信號(hào)1轉(zhuǎn)染小鼠肺巨噬細(xì)胞中caspase-1活性及IL-1β分泌水平較對(duì)照組顯著降低，由此推測(cè)細(xì)胞因子抑制劑可能通過(guò)下調(diào)炎性小體活性和表達(dá)水平而減輕肺損傷，提高小鼠的存活率。

4 結(jié)語(yǔ)

NLRP3炎性小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡有促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生、調(diào)節(jié)肺上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞功能以及調(diào)控凝血過(guò)程等作用，參與ARDS發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，阻斷NLRP3炎性小體活化通路，影響ARDS轉(zhuǎn)歸。