炎症体NLRP3发挥作用的相关调控机制

　　炎症体的概念最早由 Martinon 等[1]提出，其来源主要是模式识别受体 （ pattern recognition receptors,PRRs） 中的核苷酸结合寡聚化结构域 （ nucleotide-binding oligomerization domain,NOD） 样受体 （ NOD-like receptors,NLRs） 在活化含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白酶 1 （ caspase-1） 过程中形成的大分子蛋白复合体，而该过程对白细胞介素 （ interleukin,IL） -1β 等促炎因子的成熟、分泌起到重要作用。目前发现的炎症体包括 NLRP1、NLRP3、细胞质 DNA 传感器黑色素瘤缺乏因子 （ absent in melanoma,AIM） 、白细胞介素转换酶激活因子 （ interleukin-1β converting enzyme pro-tease-activating factor,IPAF） 等，其中以 NLRP3 研究最为深入。

　　NLRP3 炎症体的组成与激活

　　NLRP3 炎症体的组成 NLRP3 炎症体主要由 NL-RP3 蛋白、caspase-1、凋亡相关点样蛋白 （ apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC ）组成。NLRP3 蛋白的主要结构为核苷酸结合寡聚化结构域 （ nucleotide-binding oligomerization domain,NOD/NACHT） 及其 C-端的亮氨酸重复序列 （ leucine richrepeat,LRR ） 和 N-端 的 胱 天 蛋 白 酶 募 集 结 构 域（ caspase-activating and recruitment domain,CARD） 或热蛋白结构域 （ pyrin domain,PYD）[2].caspase 家族主要与细胞凋亡和炎症反应相关，作为 caspase 家族的一员，caspase-1 主要参与炎症反应，其与促炎细胞因子 IL-1β 和 IL-18 前体的成熟、分泌密切相关，在NLRP3炎症体促炎作用中发挥核心作用。ASC 主要结构包括与 NLRP3 蛋白连接的 PYD 和与 caspase-1 连接的 CARD.作为衔接蛋白的 ASC,其磷酸化在炎症体激活过程中尤为重要，并且酪氨酸激酶 （ spleen tyro-sine kinase,SYK） 、c-Jun 氨基末端激酶 （ c-Jun N-ter-minal kinase,JNK） 能上调 ASC 的磷酸化[3].

　　NLRP3 炎症体的激活 与 Toll 样受体 （ Toll-likereceptor,TLR） 不同，NLRP3 主要在细胞内感受刺激呈递信号[4].研究发现，多种外源性和内源性刺激物可激活 NLRP3 炎症体，如脂多糖 （ lipopolysaccharide,LPS）[1]、尿 酸 结 晶 （ monosodium urate,MSU）[5]、ATP[6]、胆固醇结晶[7]、氧化低密度脂蛋白 （ oxidizedlow-density lipoprotein,ox-LDL）[8]等。关于其激活过程，目前认为可能与钾离子流出机制[6]、活性氧 （ re-active oxygen species,ROS） 产生机制[9]和溶酶体损伤机制[10]有关。此外，NLRP3 炎症体的激活还涉及TLRs 和核因子 κB （ nuclear factor-κB,NF-κB） 的相关通路[11].

　　NLRP3 炎症体发挥作用的相关调控机制

    氧化应激反应与 NLRP3 炎症体的激活 氧化应激是指机体遭受各种刺激时体内氧化与抗氧化作用失衡，大量氧化产物堆积，导致机体损伤的一种病理过程，其中线粒体产生的 ROS 在氧化应激中发挥重要作用。近来研究发现，线粒体与 NLRP3 炎症体的激活关系密切。多数研究认为，NLRP3 炎症体激活是由线粒体与溶酶体相关作用介导的，且该过程主要与 ROS 的产生有关[12].如 ox-LDL 不仅在动脉粥样硬化 （ ather-osclerosis,AS） 的发病过程中起到重要作用，而且能够刺 激 NLRP3 炎 症 体 的 激 活，该 过 程 需 依 赖ROS[13-14].在高半胱氨酸存在的肾小球损伤及硬化过程中，内源性的超氧化物 （ O2-） 、过氧化氢 （ H2O2）在 NLRP3 炎症体的形成和激活中有重要作用[15].

　　Zhou 等[16]通过阻断呼吸链上的关键酶 Complex I 和Complex Ⅲ的方法促进 ROS 的生成，并在人单核细胞型淋巴瘤 THP1 细胞培养上清液中观察到 ROS 的产生与 IL-1β 的生成相关，而在敲除 NLRP3 或 caspase-1 基因的 THP1 细胞中应用呼吸链酶抑制剂后并未观测到IL-1β 的分泌。为了更直接地确定线粒体在 NLRP3 炎症体激活中的作用，其在随后的研究中采用阻断与ROS 产生关系更为密切的电压依赖型阴离子通道（ voltage-dependent anion channels,VDAC） 的方式，通过短 发 夹 RNA （ short hairpin RNA,shRNA） 沉 默VDAC 基因，再应用 MSU 等刺激物后，炎症体的激活受到明显抑制。在人骨髓间充质干细胞 （ human mar-row mesenchymal stem cells,hMSCs） 与巨噬细胞共培养的过程中，应用 LPS 或者 ATP 刺激巨噬细胞观察NLRP3 炎症体的激活情况，结果发现 hMSCs 可以分泌一种被称为斯钙素 （ stanniocalcin,STC） -1 的抗凋亡蛋白，它可以通过抑制 ROS 产生来阻止 NLRP3 炎症体激活及 IL-1β 分泌[17].此外，吞噬细胞表达的两种蛋白 S100A8 和 S100A9 可以通过 ROS 产生过程参与NLRP3 蛋白和 IL-1β 前体的表达[18].

　　另有不同观点认为，NLRP3 炎症体的激活并不一定依赖 ROS 的产生。恶唑烷酮类抗生素利奈唑胺可以不依赖 ROS 而激活 NLRP3 炎症体，ROS 可能并不是直接在 NLRP3 炎症体激活中发挥作用，而是对成熟后的 IL-1β 的外排过程起作用。但无论是否依赖 ROS,激活 NLRP3 的通路都与线粒体功能障碍相关，特别是与线粒体脂质双磷脂酰甘油相关，其可能机制为线粒体脂质双磷脂酰甘油可以直接与 NLRP3 结合组成聚合物来抑制 NLRP3 炎症体的激活[19-20].因而有学者提出，线粒体参与 NLRP3 炎症体激活的过程不仅是从ROS 产生途径，还依赖于线粒体的整体功能[21].