胡景昱 ，吳 昊，劉利軍

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學第四附屬醫(yī)院口腔科，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

牙髓炎是一種發(fā)生在牙體髓腔內(nèi)的炎癥性疾病，主要由感染、化學刺激、物理損傷等因素引起，常表現(xiàn)為一種劇烈的、難以忍受的疼痛，夜間加重，受到溫度刺激時疼痛也會加劇。由于髓腔具有特殊的生理結(jié)構(gòu)特點，其處于四壁堅硬的牙髓腔中，只能通過細小的根尖孔進行血液循環(huán)，因此牙髓自愈能力較差，一旦發(fā)生感染，滲出物不易引流，常常以慢性炎癥狀態(tài)持續(xù)存在，炎癥不易治愈，進而導致牙髓組織發(fā)生壞死或退行性變，甚至引發(fā)根尖周炎繼發(fā)病變、牙齒缺失或牙槽骨缺損等，因此有效控制髓腔內(nèi)的感染和炎癥反應至關重要。牙髓炎的發(fā)病機制非常復雜，在其發(fā)病過程中，多種細胞因子、細胞黏附分子均參與其中[1]。核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關蛋白3（NLRP3）是一種多聚體蛋白，位于細胞質(zhì)內(nèi)，是炎癥小體的組成成分之一[2]。NLRP3 炎癥小體是一種能夠誘導細胞凋亡和促炎癥反應的分子復合體，它的激活會引起促炎因子的產(chǎn)生，如白細胞介素-1β（IL-1β）、白細胞介素-18（IL-18）等[3]。NLRP3 炎癥小體與風濕性疾病、腸道性疾病等多種炎性疾病有關，但對牙髓組織中的NLRP3 的研究則相對較少。有研究表明，在牙髓炎組織中，NLRP3 炎癥小體被激活，其表達水平明顯增加，與牙髓炎的發(fā)病和炎癥反應密切相關[4]。因此，研究NLRP3炎癥小體在牙髓炎中的作用及其調(diào)節(jié)機制，對于揭示牙髓炎的發(fā)病機制和尋找治療牙髓炎的新靶點具有重要意義。現(xiàn)就牙髓炎的病理生理機制、 NLRP3 的基本概念和生物學功能、NLRP3 與牙髓炎的炎癥反應關系、NLRP3 在牙髓炎中的細胞信號傳遞機制、NLRP3 在牙髓炎治療中的應用作如下綜述。

1 牙髓炎的病理生理機制

牙齒具有獨特的結(jié)構(gòu)特征，牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)及牙骨質(zhì)等3 種鈣化的硬組織構(gòu)成牙齒堅硬的外殼，牙齒內(nèi)部的牙髓腔內(nèi)則容納牙髓組織，牙髓組織是疏松的結(jié)締組織，由神經(jīng)、細胞、血管以及豐富的膠原纖維組成?？谇粸槎喾N微生物提供棲息地，形成口腔微生態(tài)系統(tǒng)，生理狀態(tài)下口腔常駐微生物保持動態(tài)平衡。而內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡則可導致牙髓炎的發(fā)生、發(fā)展，細菌及其代謝產(chǎn)物滲透至牙髓，則引起炎癥反應，其發(fā)病機制和病理生理學特性較為復雜[5]。牙髓炎的發(fā)生多由細菌感染牙髓引起，牙髓感染通常繼發(fā)于齲病、牙體手術操作或創(chuàng)傷等，當牙釉質(zhì)遭到破壞，牙本質(zhì)暴露于口腔內(nèi)的多種細菌中，一旦細菌侵入至牙髓，將激活牙髓的免疫并誘導牙髓和根尖周炎癥反應[6]。在細菌感染過程中，宿主細胞釋放細胞因子和趨化因子，這些因子會吸引單核細胞、中性粒細胞、淋巴細胞等免疫細胞進入感染部位，并啟動炎癥反應[7]。此外，牙髓細胞在感染或刺激后也會釋放炎癥介質(zhì)，如白細胞介素-6（IL-6）、IL-1β、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等，這些介質(zhì)會促進炎癥反應的發(fā)生，并參與調(diào)節(jié)細胞凋亡、增殖和分化等生理過程[8]。同時，炎癥反應會引起細胞和分子的損傷和改變，從而導致牙髓細胞凋亡和功能障礙。隨著炎癥的發(fā)展，牙髓組織的細胞凋亡和壞死會加劇，導致組織壞死和分解[9]。在壞死組織周圍，常常會有成纖維細胞增生和骨質(zhì)破壞的表現(xiàn)。在近年來的研究中，人們發(fā)現(xiàn)NLRP3 炎癥小體在牙髓炎中也起著重要作用[10]。因此探究NLRP3 炎癥小體在牙髓炎發(fā)生發(fā)展過程的作用及其機制，有利于為拓展牙髓炎的干預提供新的思路。

2 NLRP3 的基本概念和生物學功能

2.1 NLRP3 的結(jié)構(gòu)和功能特點模式識別受體是啟動固有免疫應答的關鍵，其可識別病原微生物表面的病原相關分子模式，傳遞感染信號，從而激活機體的免疫反應，進而對機體內(nèi)病原微生物進行清除，并誘導程序性細胞死亡，是天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分[11]。 NLRP3炎癥小體是一種模式識別受體，與多種炎性疾病以及自身免疫性疾病相關。 NLRP3 是目前研究最廣泛的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域（NOD）樣受體（NLR）家族成員之一，由核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域（NACHT）、羧基端的富含亮氨酸的重復序列（LRR）和氨基端的熱蛋白結(jié)構(gòu)域（PYD）3 個結(jié)構(gòu)域組成，其中NACHT 負責介導信號轉(zhuǎn)導和炎癥體形成；LRR 主要負責識別配體；PYD 通過與程序性細胞死亡相關斑點樣蛋白（ASC）中的PYD 相關作用，參與炎癥小體的裝配形成[12]。 NLRP3 的功能是調(diào)控炎癥和免疫反應，其主要作用是在細胞內(nèi)感知外界的病原體、細胞損傷、代謝產(chǎn)物等多種刺激因子，進而引發(fā)炎癥反應[13]。當NLRP3 感知到刺激因子時，其結(jié)構(gòu)域會發(fā)生構(gòu)象變化， NLRP3 依次經(jīng)歷LRR 結(jié)構(gòu)域識別配體和NACHT 結(jié)構(gòu)域依賴腺苷三磷酸（ATP）寡聚化，然后通過PYD 與ASC 的PYD 的相互作用而結(jié)合，之后ASC 通過其羧基端的半胱氨酸蛋白酶(caspase)活化募集結(jié)構(gòu)域（CARD）募集半胱氨酸蛋白酶-1 前體蛋白（pro-caspase-1）進而聚集成NLRP3 炎癥小體[14]。

2.2 NLRP3 與炎癥反應的關系炎癥反應是人體一種重要的免疫防御機制，當組織受到毒素或細菌的破壞或感染，或其他原因的傷害時，就會進入正常的自我保護和損傷修復狀態(tài)，機體會釋放出一系列的細胞因子，將免疫細胞吸引到感染位點并引起炎癥，但當炎癥反應過度或長期持續(xù)時，會引發(fā)多種炎癥性疾病[15]。 NLRP3 炎癥小體是識別危險信號的多蛋白復合物，其能被各種類型的分子、細菌或病毒所激活，激活的NLRP3 炎癥小體將激活半胱氨酸蛋白酶-1（caspase-1），繼而促使IL-1β、IL-18 等炎癥因子分泌，以及介導特殊的程序性細胞死亡[16]。這些炎癥因子將引發(fā)炎癥反應，包括血管擴張、滲透性增加、白細胞浸潤等一系列生理反應，以清除病原體，避免組織的結(jié)構(gòu)和功能受到損傷[17]。其中IL-1β 在炎癥發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用，其產(chǎn)生于損傷或免疫應激部位，刺激炎癥和引起自身免疫性疾病相關基因的表達，誘導干擾素γ、環(huán)氧化酶2 及黏附分子等效應蛋白的表達，促進炎癥進程[18]。

3 NLRP3 與牙髓炎的關系及其作用機制

3.1 NLRP3 在牙髓炎中的分布和表達牙髓腔是一種相對封閉的解剖結(jié)構(gòu)，僅通過根尖孔與外界相通。牙髓組織中的成牙本質(zhì)細胞及成纖維細胞參與牙髓組織的免疫防御反應，前者位于牙髓組織最外層，最早接觸侵入牙本質(zhì)小管中的細菌、細菌分解產(chǎn)物，而成纖維細胞是牙髓中的主要細胞，表面有多種Toll 樣受體（TLRs）表達，可對病原體進行識別，同時分泌促炎因子[19]。 NLRP3 表達于牙齦成纖維細胞、成骨細胞、淋巴細胞、單核 - 巨噬細胞、粒細胞等，在先天免疫和炎癥相關的疾病發(fā)生過程中具有重要作用。NLRP3 在牙髓炎中的表達方式有兩種，一種是在發(fā)生炎癥的牙髓細胞內(nèi)部表達，損害牙髓內(nèi)部組織，加劇炎癥反應；另一種是游離至細胞外表達后，侵襲損害牙髓周圍組織[20]。SONG 等[21]的免疫組織化學染色結(jié)果證明，NLRP3 在正常人牙髓組織中有所表達，正常牙髓組織中NLRP3 在成牙本質(zhì)細胞中強陽性，牙髓血管內(nèi)皮細胞中可見NLRP3 染色，牙髓成纖維細胞中未見明顯染色；而發(fā)生牙髓炎時， NLRP3 強表達，且牙髓成纖維細胞中可見NLRP3 染色，提示NLRP3 可能參與了牙髓炎的炎癥反應。

3.2 NLRP3 與牙髓炎的炎癥反應關系當機體受到外來微生物感染或來自本身的損傷信號刺激時，便會啟動先天性免疫系統(tǒng)，借助種系編碼的模式識別受體能夠有效識別內(nèi)源性和外源性危險信號。 NLRP3 炎癥小體活化可介導促炎因子產(chǎn)生與細胞凋亡，從而抵御病原微生物感染、維持自身穩(wěn)態(tài)，這是機體的一種自我保護性措施，而炎癥細胞因子過度分泌會致使細胞凋亡，使組織損傷加重，使得炎癥相關性疾病發(fā)生、發(fā)展[22]。病原微生物感染、牙本質(zhì)缺損、蛋白質(zhì)酶水解產(chǎn)物及氧化應激等刺激能夠激活NLRP3 炎癥小體，NLRP3 炎癥小體的激活能夠引發(fā)細胞內(nèi)的炎癥反應，促進炎性細胞因子釋放，從而促進炎癥反應的發(fā)生和發(fā)展，導致細胞凋亡和壞死，加劇牙髓組織的損傷[23]。 ZHANG 等[24]的研究表明，發(fā)生牙髓炎時，牙髓成纖維細胞和成牙本質(zhì)細胞中NLRP3 的表達量明顯升高，表明NLRP3 介導的信號通路在牙髓成牙本質(zhì)復合體免疫防御中起重要作用。胡樂等[25]的研究也表明，牙髓炎組NLRP3 表達明顯強于正常組，且牙髓炎組IL-1β 信使核糖核酸（mRNA）和蛋白相對表達量均明顯高于正常組，表明NLRP3 在牙髓炎組織中高表達，參與了牙髓的炎癥反應。此外，NLRP3 的激活還可影響一系列與炎癥反應相關的信號通路，包括核因子-κB（NF-κB）通路和線粒體通路等。NLRP3 通路的激活可以引起NF-κB 的激活和線粒體功能的紊亂，進而導致炎癥反應的進一步加劇[26]。

3.3 NLRP3 在牙髓炎中的細胞信號傳遞機制NLRP3 在牙髓炎中的作用是通過多種信號通路參與炎癥反應的調(diào)控，影響炎癥介質(zhì)的釋放、細胞凋亡、神經(jīng)元的活動等多個方面，進一步促進炎癥反應的發(fā)生和發(fā)展，NLRP3 在牙髓炎中的細胞信號傳遞機制主要包括以下幾個方面。

3.3.1 激活NLRP3 炎癥小體的信號通路 在牙髓炎的炎癥反應過程中，一些刺激物質(zhì)可以激活細胞內(nèi)的NLRP3炎癥小體，從而引發(fā)炎癥反應。這一過程主要包括兩個步驟：第一步是NLRP3 激活，需要與刺激物結(jié)合；第二步是ASC 和前炎癥因子，如白細胞介素-1β 前體（pro-IL-1β）和白細胞介素-18 前體（pro-IL-18）聚合成炎癥小體。在這一過程中，NLRP3 的激活與多種細胞信號通路密切相關，第一種激活途徑為鉀離子外流，當細胞內(nèi)的鉀離子外流至細胞外時，細胞膜上會形成孔隙，NLRP3炎癥小體的活化物質(zhì)可通過這些孔隙進入細胞內(nèi)，從而使NLRP3 炎癥小體被激活；第二種為線粒體來源的活性氧（ROS），細胞內(nèi)ROS 可隨著病原體相關的分子模式（PAMPs）或損傷相關的分子模式（DAMPs）的侵入而被刺激生成，產(chǎn)生的ROS 和硫氧還蛋白互作蛋白（TXNIP）發(fā)生反應，然后從硫氧還蛋白（TRX）釋放，進而激活NLRP3 炎癥小體；第三種為溶酶體損傷，當一些源于細胞外的大顆粒物質(zhì)被細胞吞噬掉后，會損傷細胞內(nèi)的溶酶體，致使大量溶酶體內(nèi)容物被釋放出來，導致NLRP3 炎癥小體以直接或間接的方式被激活[27]。此外，細胞內(nèi)鈣離子增加可誘導線粒體損傷，引起線粒體功能紊亂，從而激活NLRP3 炎癥小體[28]。

3.3.2 促炎癥因子的表達和分泌 被激活的NLRP3 炎癥小體可促使ASC 將pro-caspase-1 切割成具有活性的caspase-1， caspase-1 被激活后，會將無活性的促炎細胞因子pro-IL-1β 和pro-IL-18 切割成成熟的IL-1β 和IL-18，從而誘導炎癥，進一步加劇了牙髓炎的炎癥反應導致疾病嚴重程度加重[29]。

3.3.3 誘導細胞凋亡 NLRP3 炎癥小體的激活還能夠誘導細胞凋亡，這可能是牙髓炎病變組織中細胞死亡的重要機制之一。研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3 炎癥小體激活后會導致細胞內(nèi)ROS 的產(chǎn)生， ROS 進一步激活caspase-1 家族酶的級聯(lián)反應，引發(fā)牙髓細胞凋亡，導致牙髓組織壞死，進一步促使疾病進展[30]。

4 NLRP3 在牙髓炎治療中的應用

根管治療是牙髓炎的首選治療方法，分成清除牙髓、根管塑形預備、根管充填3 個步驟，其通過機械清創(chuàng)和化學消毒制備根管，徹底清除髓腔中的感染性物質(zhì)，并將其緊密填充以防止再感染。此外，小范圍、可逆的根尖周病可考慮藥物治療，主要針對是感染、疼痛癥狀的治療。深入理解炎癥反應的生理、病理過程，并根據(jù)其激活途徑探尋新靶點、高選擇性的抑制劑可為治療牙髓炎提供全新的干預思路。近年來，隨著對NLRP3 的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)針對NLRP3 的治療策略可能成為牙髓炎的一種新的治療手段。

4.1 抗炎藥物非甾體類抗炎藥、激素、解熱鎮(zhèn)痛劑等藥物可以通過抑制炎癥反應和抑制細胞凋亡等方式來減輕牙髓炎的癥狀。同時，這些藥物也可以通過抑制NLRP3炎癥小體的形成和功能，減少炎癥反應和細胞損傷。有研究表明，非甾體類抗炎藥物，如阿司匹林，可以通過抑制NLRP3 炎癥小體的形成和促炎因子IL-1β 的分泌，減輕炎癥反應和疼痛程度[31]。

4.2 NLRP3 炎癥小體抑制劑NLRP3 的激活因子多種多樣，該通路與眾多疑難疾病發(fā)生、發(fā)展密切相關，探索新型的NLRP3 抑制劑已成為前沿熱點，也具有廣泛的應用前景，可為治療重大炎癥相關疾病提供全新的思路，如抑制NLRP3 炎癥小體活性可顯著減輕急性肺損傷[32]。小分子抑制劑MCC950 證實可直接抑制NLRP3 炎癥小體的信號通路，受到重點關注[33]。有研究表明，針對NLRP3 信號通路的干擾劑可能具有治療牙髓炎的潛力，微小RNA-22（miR-22）作為一種協(xié)同負調(diào)控因子，可通過靶向NLRP3 和低氧誘導因子-1（HIF-1α），參與控制NLRP3/caspase-1 炎癥小體途徑介導的促炎細胞因子的分泌[34]。這些結(jié)果提供了miR-22-HIF-1α-NLRP3 信號傳導在控制促炎細胞因子分泌中的新功能和機制，從而為未來的牙髓炎靶向治療藥物的開發(fā)提供了新的治療策略。

5 小結(jié)與展望

NLRP3 炎癥小體活化可導致caspase-1 自身裂解和活化，從而促進IL-1β 和IL-18 成熟和分泌，介導免疫炎癥反應。但炎癥因子過度分泌可導致過度的炎癥反應，對宿主組織造成損傷。NLRP3 在牙髓炎的發(fā)病機制和炎癥反應中發(fā)揮著重要作用，因此深入研究NLRP3 在牙髓炎中的作用機制將有助于揭示牙髓炎的發(fā)病機制，并且針對NLRP3 信號通路的干擾劑可能具有治療牙髓炎的潛力。但是，目前關于NLRP3在牙髓防御和炎癥中的激活機制及激活后的信號轉(zhuǎn)導通路和相互作用的分子的研究尚不充分，NLRP3 炎癥小體抑制劑治療牙髓炎的相關研究還比較少，關于NLRP3在牙髓炎治療中的應用還需要進一步研究和探索。