黃亞曉，何新雨，曾小娟，胡世嬌，喬文偉，張錦

作者單位：1蘭州大學第一臨床醫(yī)學院，甘肅 蘭州 730000；

2蘭州大學第一醫(yī)院心內科，甘肅 蘭州730000

手術、放化療、靶向治療、免疫治療等治療方式使惡性腫瘤治療取得了長足的進步，腫瘤病人的生存期也得到大幅延長。多柔比星（doxorubicin，DOX）是一種廣譜的蒽環(huán)類抗生素。在抗腫瘤的同時也可導致劑量依賴性的心臟毒性，最終可能發(fā)展為充血性心力衰竭和死亡［1］。此外，DOX 使用周期長和年齡（如兒童）、糖尿病或心血管疾病（如高血壓、高血脂或動脈粥樣硬化）等更易導致這些并發(fā)癥，吸煙、肥胖或不運動也會增加心臟毒性風險［2］。因此，仍然迫切需要確定新的藥理靶點，以減輕多柔比星誘導心臟毒性（doxorubicin-induced cardiotoxicity， DIC）作用。作為感染和外部刺激的傳感器，含有NOD 樣受體蛋白3（NOD-like receptor protein 3， NLRP3）炎癥小體的核苷酸結合寡聚化結構域（NOD）樣受體家族pyrin 結構域在各種疾病的病理過程中起著關鍵作用。有趣的是，降低NLRP3 炎癥小體的活性可減輕DIC。因此，針對這一發(fā)現(xiàn)，我們回顧并梳理了目前關于NLRP3 炎癥小體在DIC 中潛在意義的研究。

1 NLRP3炎癥小體結構與功能

NLRP3 是一種模式識別受體（pattern recognition receptor， PRR），識別細菌和病毒性病原體相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），但也識別與組織和細胞損傷有關的多種危險相關分子模式（damage-associated molecular patterns， DAMPs）。PAMP 或DAMP，或細胞因子如腫瘤壞死因子（tumournecrosis factor，TNF）和白細胞介素-1β（interleukin-1β， IL-1β）可識別PRR 如Toll 樣受體（toll-like receptor，TLR）、白細胞介素-1受體（interleukin-1 receptor， IL-1R）激活炎癥小體［3］。NLPR3 炎癥小體的激活需要兩個階段，首先，DAMPs 或PAMPs 識別TLR，激活核因子κB （nuclear factor kappa-B， NF-κB） 通路，導致NLRP3 和白細胞介素-1β 前體 （pro-Interleukin-1β， pro-IL-1β）和pro-IL-18 的產(chǎn)生。其次，由NLRP3 蛋白、凋亡相關斑點樣蛋白（apoptosis- associated speck- like protein containing a CARD，ASC），和胱天蛋白酶-1 的前體（pro-caspase-1）組成 NLRP3 炎癥小體，使pro-caspase-1 切割成活性形式的caspase-1， 進而pro-IL-1β 和pro-IL-18 形成生物活性IL-1β 和IL-18，誘導炎癥反應［4］。激活的Caspase-1 識別和切割引起GSDMD 激活并在細胞膜中形成GSDMD 通道，引起細胞凋亡［5］。線粒體功能障礙及活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生，胞質鈣超載、鉀外流、氧化應激（oxidative stress，OS）和溶酶體損傷等均可誘導NLRP3炎癥小體的激活和組裝［6］。

2 NLRP3炎癥小體在DIC中的作用

DOX 是一類抗癌藥物，用于白血病、淋巴瘤、膀胱癌、乳腺癌、小細胞肺癌和其他實體瘤等多種癌癥的治療。DOX 可插入DNA 雙螺旋的堿基抑制DNA 和RNA 的合成，也可與DNA 反應并引發(fā)細胞凋亡。目前，研究人員認為DIC 的原因主要與線粒體功能障礙、ROS 產(chǎn)生、OS、炎癥反應、細胞焦亡等相關［7-8］。因心肌細胞富含線粒體，缺乏抗氧化酶，可產(chǎn)生大量ROS，ROS 可激活NLRP3 及后續(xù)因子的釋放，更易使心臟產(chǎn)生毒副作用。另一些研究證明，15 mg/kg 的DOX 足以建立心臟毒性小鼠模型［9］。NLRP3 炎癥小體的活性被抑制改善了DOX 誘導小鼠或大鼠的左心室收縮功能障礙和心肌細胞死亡［10-11］。強調了NLRP3 炎癥小體在DIC 中的重要作用。

NLRP3 炎癥小體激活的兩個階段：（1）DAMPs或PAMPs 結合細胞膜上TLR，激活NF-κB 通路，導致NLRP3、pro-IL-1 和pro-IL-18 的產(chǎn)生或激活。（2）組裝（NLRP3、ASC、pro-caspase-1）成NLRP3 炎癥小體，進而pro-caspase-1 轉化成生物活性形式的caspase-1，促進pro-IL-1β 和pro-IL-18，形成成熟體IL-1β和IL-18，誘導炎癥反應。激活：線粒體功能障礙及ROS的產(chǎn)生、胞質鈣超載、鉀外流、OS和溶酶體損傷、DAMPs或PAMPs、IL-1β等。

NLRP3 炎癥小體是一個復雜的調節(jié)蛋白網(wǎng)絡，可啟動炎癥反應，越來越多的證據(jù)表明，在DIC的發(fā)展中，NLRP3 炎癥小體的激活及后續(xù)炎癥細胞因子的分泌起著核心作用。例如，Zhu 等［12］對小鼠腹腔注射DOX 后發(fā)現(xiàn)，空泡化心肌細胞顯著增多及肌原纖維紊亂，這兩者都是心臟損傷的標志。同時，檢測血清和心臟組織中IL-1β 水平顯著增加，并呈劑量依賴性，推測IL-1信號可能部分參與DOX 誘導的急性心臟損傷［12］。同樣，Sauter等［13］在ASC、caspase-1 或NLRP3 缺陷的小鼠骨髓源性巨噬細胞中，DOX未能誘導IL-1β 的釋放，這表明DOX 誘導的炎癥是由NLRP3炎癥小體介導的。另外研究表明，DOX 還可通過誘導TINCR（terminal differentiation-induced lnc RNA，TINCR）基因啟動子區(qū)的H3K27 乙?；⒓せ钚募〖毎械霓D錄，增加了TINCR 的表達。通過胰島素樣生長因子ⅡmRNA 結合蛋白1（IGF2BP 1）增加mRNA 的穩(wěn)定性，增強TINCR 上調NLRP3 的表達的作用，激活caspase-1 和GSDMD 途徑［14］。MCC950（NLRP3 抑制劑）可使DOX 誘導小鼠和H9c2 細胞中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18 和GSDMD的表達水平降低，進而抑制細胞凋亡［15］。因此，DOX 誘導的心臟損傷與NLRP3炎癥小體活化存在相關性。

機制上，ROS 可激活NLRP3 炎癥小體。線粒體功能障礙可使ROS 產(chǎn)生增加，Catanzaro 等［16］發(fā)現(xiàn)，線粒體內DOX 的濃度達到50～100 μmol/L 時，可使ROS 產(chǎn)生增加。同樣，在DOX 誘導的擴張性心肌病模型小鼠中，經(jīng)DOX 治療可激活調控動力相關蛋白1 進而上調NOX1［煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶1］和NOX4 的表達，誘導線粒體分裂，ROS 積聚，導致NLRP3 炎癥小體通過caspase-1依賴性方式介導心肌細胞焦亡［17］。另一項研究也表明，DOX 誘導小鼠心肌和心肌細胞凋亡，同時ROS 過度產(chǎn)生，NLRP3、ASC 和caspase-1 p20 表達上調，以及心肌細胞中IL-1β分泌增加［18］。 此外，核因子紅細胞2 相關因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2， Nrf2）是參與細胞對ROS 反應的重要信號分子。DOX 可以通過激活Nrf2 信號通路以上調P-gp 表達來增加ROS［19］。并在DOX 誘導急性心臟毒性的心肌細胞觀察到Nrf2 mRNA 和Nrf2 蛋白表達水平降低［20］。因此，NOX1、NOX4、Nrf2 可通過ROS-NLRP3在DIC中發(fā)揮一定的作用。

DOX還被證明通過抑制sirtuin家族的成員來干擾線粒體功能，sirtuiin 家族催化組蛋白和非組蛋白賴氨酸殘基的脫乙酰化。DOX 治療可以抑制小鼠心臟以及H9c2 和原代心肌細胞中SIRT3 的表達［21］。SIRT3 的過度表達減少了ROS 水平，保護了線粒體功能，并保護線粒體DNA 免受DOX 治療的損傷［［22］。SIRT1 是另一個sirtuin 家族成員，一種煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴性的Ⅲ類組蛋白去乙?；?，通過增強自噬和減少因缺氧誘導的細胞凋亡，對心肌細胞發(fā)揮保護作用［23］。DOX 抑制SIRT1 的表達。SIRT1 缺失會加重DOX 誘導的細胞毒性，并破壞線粒體功能［24］。而SIRT1 的過度表達抑制DOX 誘發(fā)的細胞凋亡和ROS 產(chǎn)生［25］。DOX 下調H9c2 細胞和小鼠心臟組織中的SIRT1 表達并激活NLRP3 炎癥小體和增加硫氧還蛋白相互作用蛋白（thioredoxin interacting protein， TXNIP）水平，促進心肌細胞凋亡［26］。此外，DOX 誘導的H9c2 心肌細胞衰老依賴于硫氧還蛋白相互作用蛋白（TXNIP）/NLRP3 炎癥小體途徑［27］?？傊瑂irtuins 可以調節(jié)線粒體功能，從而促進心肌細胞存活。這些實驗確定了sirtuin作為DOX誘導的心臟毒性的潛在治療靶點。

絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）具有調節(jié)細胞增殖、分化、凋亡等作用，由p38 MAPK 絲裂原活化蛋白激酶（p38 Mitogen-activated protein kinases， p38 MAPK）、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase， JNK）和細胞外調節(jié)蛋白激酶（extracellular signal regulated kinase， ERK）組成。DOX 治療顯著增加了小鼠TLR4、NLRP3、caspase-1、IL-1β、IL-18、TNF-α 和細胞信號蛋白（MyD88、p-P38 和p-JNK）的心臟表達［28］。在髓樣分化蛋白1（MD-1）基因敲除小鼠中，Zhang 等［29］觀察到，DOX 可加速心功能障礙和心肌損傷、促進細胞凋亡，可能通過激活TLR4/MAPKs/NF-κB 途徑實現(xiàn)的。因此，DOX 還可作用于TLR4/MAPKs 進而導致NLRP3 激活致心臟損傷。盡管有令人信服的證據(jù)表明，在DOX 處理的小鼠中，抑制NLRP3 炎癥小體的激活具有心臟保護作用，但獨立于炎癥小體NLRP3 活性也可能是對DOX 的保護作用的原因［30］。

總之，NLRP3 炎癥小體通過誘導心肌細胞凋亡、焦亡和心肌炎癥反應參與DIC的發(fā)生和發(fā)展，但具體機制目前尚不清楚。

3 抑制NLRP3對DIC防治的作用研究

近年來，有很多研究者發(fā)現(xiàn)使用某些天然化合物、藥物、其他等可通過靶向多種途徑中的一種或多種途徑抑制NLRP3 炎癥小體的激活，減輕DIC。見表1。

表1 關于天然化合物、藥物、其他等通過抑制NLRP3炎癥小體激活治療DIC的總結

綜上所述，大量研究證實了NLRP3 炎癥小體在DOX 治療引起細胞死亡和炎癥反應中所起的核心作用。DOX 誘導的心臟炎癥涉及多種途徑，NLRP3的過度表達加重了DOX 誘導的心臟損傷。同時，NLRP3 炎癥小體的下調有效地預防了DOX 引發(fā)的心臟毒性。因此，抑制NLRP3 炎癥小體激活可能是防止DIC 的有效方法。然而，上述研究大多在細胞和動物模型上開展，缺少在人體內的研究，更缺乏臨床隨機對照試驗的研究加以支持。此外，天然化合物、藥物、其他等雖可改善DIC，但是我們期待臨床試驗進一步證實臨床效果，尋找可為臨床使用的易于獲取的能抑制NLRP3 炎癥小體的抗炎藥物，從而改善DIC病人的預后。