程怡怡，潘 瑩，李 想，許一驍，陳雨菲菲，童福雯，3，劉 剛，王現(xiàn)偉，，郭志坤，胡利霞，孫永琨，

(1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院,河南 新鄉(xiāng) 453003; 2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453003;3.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院三全學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453003;4.河南省醫(yī)用組織再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 新鄉(xiāng) 453003)

核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域和富含亮氨酸的重復(fù)序列家族,又稱為NOD樣受體(NOD-like receptor,NLR),包括NLRA、NLRB、NLRC、NLRP及NLRX5種亞型,是反映細(xì)胞應(yīng)激和微生物感染的多結(jié)構(gòu)域蛋白超家族[1]。特別是NLRP亞型家族成員NOD 樣受體蛋白3(NOD-like receptor protein 3,NLRP3),是目前研究最廣泛的炎癥體復(fù)合物。NLRP3炎癥小體是先天免疫系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,可被多種刺激物激活,主要通過(guò)結(jié)合細(xì)胞外Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)和細(xì)胞內(nèi)NOD樣受體2種模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor,PRR)誘導(dǎo)相關(guān)炎癥反應(yīng)[2-4]。研究顯示,NLRP3炎癥小體的過(guò)度激活可調(diào)控炎癥性疾病和癌癥性疾病的發(fā)生發(fā)展,在炎癥性腸病、纖維化性疾病、癌癥性疾病、心血管性疾病、糖尿病等多種疾病中發(fā)揮重要作用[5-10]。NLRP3炎癥小體與女性生殖系統(tǒng)相關(guān)疾病如盆腔炎癥性疾病、生殖系統(tǒng)腫瘤、生殖內(nèi)分泌疾病、妊娠相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),但相關(guān)作用機(jī)制尚不明確。因此,探討NLRP3 炎癥小體在女性生殖系統(tǒng)相關(guān)疾病中的作用及機(jī)制對(duì)阻斷疾病的進(jìn)程具有重要意義。本文對(duì)NLRP3炎癥小體在女性生殖系統(tǒng)相關(guān)疾病中的作用及機(jī)制進(jìn)行綜述,以期為女性生殖系統(tǒng)相關(guān)疾病的治療提供新思路。

1 NLRP3炎癥小體的組成和激活

1.1 NLRP3 炎癥小體的組成

NLRP3炎癥小體由3種不同類型的蛋白質(zhì)組成,主要是由感受器NLRP3受體分子、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC)和下游的效應(yīng)蛋白半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1前體(cysteine aspartate specific proteinase precursor,pro-caspase-1)組成[11]。NLRP3受體分子包含3個(gè)結(jié)構(gòu)域:富含亮氨酸重復(fù)序列(leucine-rich repeat,LRR)結(jié)構(gòu)域、NACHT結(jié)構(gòu)域、熱蛋白結(jié)構(gòu)域(pyrin domain,PYD)[12]。ASC 是一種含有氨基末端 PYD 和羧基末端半胱氨酸天冬氨酸酶募集結(jié)構(gòu)域(carboxy-terminal caspase recruitment domain,CARD)的接頭分子。pro-caspase-1包括氨基末端 CARD、中央大催化結(jié)構(gòu)域(p20)和羧基末端小催化亞基結(jié)構(gòu)域 (p10)[13-14]。NLRP3炎癥小體的組裝依賴于NLRP3受體分子中PYD結(jié)構(gòu)域與接頭蛋白ASC中PYD結(jié)構(gòu)域之間的同型相互作用,以及ASC中CARD結(jié)構(gòu)域與pro-caspase-1中CARD結(jié)構(gòu)域之間的同型相互作用,從而形成大分子復(fù)合物NLRP3-ASC-pro-caspase-1[11,14]。

1.2 NLRP3炎癥小體的激活

當(dāng)NLRP3受體分子受到內(nèi)源性或外源性刺激物的激活后,NLRP3通過(guò)NACHT結(jié)構(gòu)域之間的同型相互作用寡聚化,NLRP3的PYD 結(jié)構(gòu)域與ASC的PYD結(jié)構(gòu)域之間相互作用,ASC中CARD結(jié)構(gòu)域與pro-caspase-1中CARD結(jié)構(gòu)域相互作用,三者共同形成NLRP3-ASC-pro-caspase-1,使pro-caspase-1活化,形成具有催化活性的caspase-1。活化的caspase-1可裂解白細(xì)胞介素-1β前體(pro-interleukin-1β,pro-IL-1β)和白細(xì)胞介素-18前體(pro-interleukin-18,pro-IL-18),分別產(chǎn)生成熟且具有生物活性的細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)和白細(xì)胞介素-18(interleukin-18, IL-18)。此外,活化的caspase-1可將消皮素D(gasdermin D,GSDMD)剪切成N端結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域,GSDMD N端結(jié)構(gòu)域聚集在細(xì)胞膜上使細(xì)胞膜腫脹、破裂,并釋放出IL-1β、IL-18等相關(guān)炎癥因子,進(jìn)而引起炎癥反應(yīng),即GSDMD介導(dǎo)的程序性炎癥細(xì)胞死亡,又稱細(xì)胞焦亡[15-18]。

NLRP3炎癥小體主要通過(guò)3種途徑被激活:經(jīng)典途徑、非經(jīng)典途徑和替代途徑。NLRP3炎癥小體被激活的經(jīng)典途徑通常需要2個(gè)信號(hào),分別為啟動(dòng)信號(hào)和激活信號(hào)。啟動(dòng)信號(hào)主要由TLR和轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)傳導(dǎo),可促進(jìn)NLRP3-ASC-pro-caspase-1炎癥小體的組裝,從而促進(jìn)細(xì)胞表達(dá)NLRP3、pro-IL-1β和pro-IL-18[19]。激活信號(hào)主要為病原體相關(guān)的分子模式或損傷相關(guān)的分子模式誘導(dǎo)引起的K+、Cl-外流以及Ca2+流動(dòng)、溶酶體破裂、線粒體活性氧簇的產(chǎn)生等[13]。

NLRP3炎癥小體激活的非經(jīng)典途徑為:革蘭陰性菌的脂多糖激活Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4),并經(jīng)TLR4和Toll/白細(xì)胞介素-1受體結(jié)構(gòu)域接頭分子(Toll-interleukin 1 receptor domain-containing adapter-inducing interferon-b,TRIF)途徑促進(jìn)I型干擾素的表達(dá),從而導(dǎo)致鳥(niǎo)氨酸結(jié)合蛋白、免疫相關(guān)GTPase家族成員b10和caspase-11、caspase-4/5表達(dá)上調(diào);caspase-11和caspase-4/5可分別識(shí)別小鼠和人類細(xì)胞質(zhì)中內(nèi)毒素,從而被激活?；罨腸aspase-11、caspase-4/5可激活半胱氨酸蛋白酶,促使GSDMD裂解;GSDMD N端結(jié)構(gòu)域與膜脂結(jié)合,使細(xì)胞膜寡聚形成孔隙,介導(dǎo)K+外流,從而導(dǎo)致NLRP3炎癥小體的激活和細(xì)胞焦亡[20-21]。

在人類單核細(xì)胞中,脂多糖可觸發(fā)NLRP3炎癥小體的替代激活途徑,其不依賴于K+外流、焦亡誘導(dǎo)及焦亡體形成,而是通過(guò)NLRP3上游的TLR4-TRIF-受體相互作用蛋白激酶1-Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白-半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-8信號(hào)通路傳導(dǎo),從而導(dǎo)致NLRP3炎癥小體的激活[19,22]。

2 NLRP3炎癥小體在女性生殖系統(tǒng)炎癥性疾病中的作用及機(jī)制

研究發(fā)現(xiàn),慢性子宮內(nèi)膜炎的患病率在不孕女性中為2.8%～56.8%,在反復(fù)植入失敗的女性中為14.0%～67.5%,在復(fù)發(fā)性流產(chǎn)女性中為 9.3%～67.6%[23]。急慢性宮頸炎、子宮內(nèi)膜炎是女性生殖系統(tǒng)常見(jiàn)的炎癥性疾病,其高危因素有年齡增長(zhǎng)、不潔性生活史、下生殖道感染、子宮腔手術(shù)后感染、鄰近器官炎癥蔓延等。女性生殖系統(tǒng)炎癥性疾病可表現(xiàn)為無(wú)癥狀或輕微癥狀,包括白帶異常、異常子宮出血、盆腔疼痛等,嚴(yán)重者可導(dǎo)致宮腔粘連、不孕不育、異位妊娠、流產(chǎn)、早產(chǎn)等,給患者的生活和身心健康造成嚴(yán)重影響。目前,抗生素藥物治療是臨床上常用的治療手段,但容易產(chǎn)生耐藥性及不良反應(yīng)[24]。因此,對(duì)于女性生殖系統(tǒng)炎癥性疾病的治療需要更為有效的措施。

研究顯示,沙眼衣原體可感染宮頸上皮細(xì)胞誘發(fā)宮頸炎,其機(jī)制為沙眼衣原體感染可激活NLRP3炎癥小體的經(jīng)典途徑,導(dǎo)致 caspase-1活化,從而誘發(fā)促炎細(xì)胞因子的釋放[25]。有研究顯示,患有產(chǎn)后子宮內(nèi)膜炎奶牛的子宮內(nèi)膜組織中腔上皮細(xì)胞、腺上皮細(xì)胞、下層基質(zhì)成纖維細(xì)胞以及浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞中IL-1β表達(dá)水平較健康奶牛顯著升高;此外,用脂多糖和微生物毒素尼日利亞霉素刺激原代子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞、基質(zhì)成纖維細(xì)胞后,子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞表達(dá)NLRP3、NIMA相關(guān)蛋白激酶7和caspase-4顯著升高,而在基質(zhì)成纖維細(xì)胞中的表達(dá)變化不明顯;使用NLRP3炎癥小體抑制劑MCC950刺激原代子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞和基質(zhì)成纖維細(xì)胞,可降低依賴于caspase-4介導(dǎo)的IL-1β表達(dá)[26]。HU等[27]研究發(fā)現(xiàn),在脂多糖誘導(dǎo)的小鼠子宮內(nèi)膜炎模型中,褪黑素可抑制子宮組織的病理變化及子宮組織中髓過(guò)氧化物酶活化,還可抑制子宮組織中NF-κB、NLRP3炎癥小體的激活,從而抑制炎癥因子NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β表達(dá)。李鮮風(fēng)等[28]使用脂多糖誘導(dǎo)小鼠子宮內(nèi)膜炎模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),右美托定可以通過(guò)下調(diào)p-p65/p65的表達(dá),抑制TLR4介導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路,使NLRP3、ASC和caspase-1、IL-1β及IL-18的表達(dá)水平顯著降低,從而減輕子宮內(nèi)膜炎癥反應(yīng)。以上研究表明,NLRP3 炎癥小體在女性生殖系統(tǒng)炎癥性疾病炎癥反應(yīng)過(guò)程起到重要作用,NLRP3 炎癥小體與盆腔炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

3 NLRP3 炎癥小體在女性生殖系統(tǒng)腫瘤中的作用及機(jī)制

宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌是常見(jiàn)的女性生殖系統(tǒng)腫瘤,手術(shù)治療及輔助放化療為目前常見(jiàn)的治療方式,但術(shù)后復(fù)發(fā)率仍較高,嚴(yán)重影響女性的身心健康。腫瘤微環(huán)境中的炎癥因子和免疫細(xì)胞相互作用可發(fā)揮抗腫瘤或促腫瘤作用。NLRP3炎性小體可促進(jìn)炎癥介質(zhì)產(chǎn)生,從而參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。深入研究NLRP3炎癥小體在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制可為女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的預(yù)防和治療提供新的思路和方向。

3.1 NLRP3炎癥小體與宮頸癌

宮頸癌是全球第四大最常見(jiàn)的女性惡性腫瘤,僅次于乳腺癌、結(jié)直腸癌和肺癌[29-30]。近年來(lái),隨著居民宮頸癌防治意識(shí)的增強(qiáng)以及疫苗接種的普及,宮頸癌的發(fā)病率和病死率顯著下降;但在缺乏有組織的篩查和預(yù)防計(jì)劃的中低收入國(guó)家,宮頸癌的發(fā)病率和病死率仍呈上升趨勢(shì)[31]。NLRP3炎癥小體與子宮頸癌的發(fā)生發(fā)展有一定相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn),槲皮素能夠通過(guò)抑制宮頸癌Hela細(xì)胞中NLRP3炎癥小體相關(guān)蛋白的表達(dá),減輕炎癥反應(yīng),并可誘導(dǎo)宮頸癌Hela細(xì)胞的凋亡,從而抑制宮頸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[32]。另有研究發(fā)現(xiàn),與健康受試者比較,宮頸癌患者宮頸癌組織中,微RNA(microRNA,miR)-214和NLRP3的表達(dá)下調(diào)[33]。因此,NLRP3炎癥小體是否能成為治療宮頸癌的靶點(diǎn)仍有待進(jìn)一步研究。

3.2 NLRP3與子宮內(nèi)膜癌

子宮內(nèi)膜癌是發(fā)達(dá)國(guó)家最常見(jiàn)的女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤,在全球范圍內(nèi)其發(fā)病率和患病率均呈上升趨勢(shì)。子宮內(nèi)膜癌多于絕經(jīng)后期發(fā)病,與絕經(jīng)后雌激素治療、高血壓、肥胖、糖尿病等因素有關(guān)[34-35]。已有研究報(bào)道,與正常子宮內(nèi)膜組織相比,NLRP3在子宮內(nèi)膜癌組織中表達(dá)升高,下調(diào)NLRP3可抑制子宮內(nèi)膜腺癌細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲能力[36]。有研究報(bào)道,雌激素通過(guò)雌激素受體β促進(jìn)NLPR3炎性小體激活,進(jìn)而促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖[37]。以上研究表明,NLPR3炎癥小體的激活與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān),這為子宮內(nèi)膜癌的治療提供新的思路。

3.3 NLRP3與卵巢癌

卵巢癌起源于卵巢、輸卵管和腹膜,是女性生殖系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,病死率較高[38]。盡管目前卵巢癌的診斷和治療方面的管理有所改善,但患者的長(zhǎng)期生存率仍較低[39]。腫瘤微環(huán)境對(duì)卵巢癌的發(fā)展起著重要的調(diào)控作用,可影響卵巢癌患者的預(yù)后。慢性炎癥可導(dǎo)致卵巢微環(huán)境改變,且與癌癥風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān),是卵巢癌發(fā)展的一個(gè)重要因素。研究發(fā)現(xiàn),與正常卵巢組織比較,卵巢癌組織表面上皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞中caspase-1、IL-1β和IL-18炎癥因子的表達(dá)水平較高[40]。有研究顯示,NLRP3和miR-22在卵巢癌中的表達(dá)呈負(fù)相關(guān),NLRP3在卵巢癌組織和細(xì)胞中高表達(dá),而miR-22呈低表達(dá),推測(cè)miR-22可通過(guò)與NLRP3 mRNA的3′-非翻譯區(qū)結(jié)合,從而使卵巢癌細(xì)胞活力和上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化增強(qiáng),并抑制磷脂酰肌醇3激酶/ 蛋白激酶B信號(hào)通路[41]。以上研究表明,NLRP3可能在卵巢癌的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用,這為研究卵巢癌的發(fā)病機(jī)制提供了新的視角。

4 NLRP3炎癥小體在女性內(nèi)分泌和生殖系統(tǒng)疾病中的作用及機(jī)制

多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是一種常見(jiàn)的內(nèi)分泌和生殖系統(tǒng)疾病,以不同程度的雄激素過(guò)多癥(多毛癥、痤瘡)、月經(jīng)異常、肥胖為主要臨床表現(xiàn),影響7%～15%的育齡婦女[42]。PCOS是一種慢性炎癥性疾病,與遺傳、營(yíng)養(yǎng)模式、2型糖尿病、肥胖和氧化應(yīng)激等多因素相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn),與健康受試者相比,PCOS患者外周血中NLRP3、AIM2、ASC、caspase-1和IL-18表達(dá)水平顯著升高;PCOS患者與健康受試者血清中IL-1β表達(dá)水平比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;與體質(zhì)量正常的PCOS患者相比,超重PCOS患者血清中IL-1β水平較高[43]。提示 IL-18和IL-1β的表達(dá)水平較高可能是由于AIM2、NALP3或NLR家族凋亡抑制蛋白炎癥小體的激活,這可能在PCOS的免疫病理學(xué)機(jī)制中起到關(guān)鍵作用。有研究表明,在PCOS的發(fā)展過(guò)程中,卵巢功能障礙、無(wú)排卵均與卵巢纖維化密切相關(guān),NLRP3炎癥小體的激活加重了PCOS小鼠的卵巢纖維化,而應(yīng)用NLRP3特異性抑制劑INF39可使卵巢間質(zhì)纖維化明顯減輕[44]。因此,NLRP3炎癥小體可能是預(yù)防卵巢纖維化的潛在靶點(diǎn),但是否能改善PCOS的卵巢功能尚不清楚,NLRP3炎癥小體在PCOS中的確切作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究,以期為PCOS提供新的治療思路。

5 NLRP3炎癥小體在妊娠相關(guān)疾病中的作用及機(jī)制

NLRP3炎癥小體參與正常妊娠及分娩過(guò)程。在自發(fā)性流產(chǎn)及反復(fù)性流產(chǎn)患者中,NLRP3炎癥小體相關(guān)因子在絨毛滋養(yǎng)細(xì)胞中表達(dá)較高,可引起母體炎癥反應(yīng),從而導(dǎo)致流產(chǎn)的發(fā)生,但具體的分子作用機(jī)制尚不明確[45]。有研究發(fā)現(xiàn),妊娠期高血壓孕婦胎盤(pán)組織中NLRP3和相關(guān)因子(caspase-1、IL-1β、IL-18)的表達(dá)顯著高于健康孕婦,且特定的NLRP3基因多態(tài)性與妊娠期高血壓疾病發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[46]。有研究發(fā)現(xiàn),與正常妊娠婦女相比,妊娠期糖尿病患者的胎盤(pán)組織中NLRP3炎癥小體相關(guān)因子的表達(dá)明顯增高,通過(guò)使用NLRP3抑制劑可減輕妊娠期糖尿病的相關(guān)癥狀,提示NLRP3炎癥小體可能參與了妊娠期糖尿病發(fā)生、發(fā)展過(guò)程,但具體發(fā)病機(jī)制有待進(jìn)一步探索[47]。此外,還有研究發(fā)現(xiàn),NLRP3可能與早產(chǎn)、胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限等胎盤(pán)炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)[48]。

6 結(jié)論

NLRP3炎癥小體參與了女性生殖系統(tǒng)炎癥性疾病、生殖系統(tǒng)腫瘤、內(nèi)分泌和生殖系統(tǒng)疾病、妊娠相關(guān)性疾病的發(fā)生發(fā)展,但其具體的激活和調(diào)控機(jī)制尚不明確,仍需進(jìn)一步的深入研究。隨著對(duì)NLRP3炎癥小體活化機(jī)制的研究和探索,將有可能進(jìn)一步明確NLRP3炎癥小體與女性生殖系統(tǒng)疾病發(fā)病機(jī)制以及特異性NLRP3分子靶點(diǎn)藥物,從而為治療女性生殖系統(tǒng)疾病提供參考。