杜 清，孫經(jīng)武，蔣雙強(qiáng)，王文玉

（濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心內(nèi)科，山東 濱州 256600）

1 NLRP3炎性小體的概述

1.1 NLRP3炎性小體的構(gòu)成

NLRP炎癥小體亞家族有NLRP1-NLRP14共計14個成員。主要有NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2和BIG-I等炎癥小體。NLRP3作為NLR家族的核心小體，它由NOD樣受體蛋白3（Nod-likereceptor protein，NLRP3）凋亡相關(guān)微粒蛋白（Apoptosis-associat speck-like protein containing CARD，ASC）和caspase-1組成的高分子蛋白復(fù)合物[2]。其結(jié)構(gòu)主要由三部分構(gòu)成：（1）C端亮氨酸重復(fù)結(jié)構(gòu)域（leucine-rich repeats，LRRs），其作用是識別PAMP（病原相關(guān)分子模式）和DAMP（危險相關(guān)分子模式），其為NLRP3的功能調(diào)節(jié)發(fā)揮重要作用。（2）N端熱蛋白結(jié)構(gòu)域（包括PYD、CARD、BIR），其能夠介導(dǎo)下游信號傳導(dǎo)；（3）中心核苷酸寡聚結(jié)構(gòu)域（nucleoside triphosphatase domain，NACHT），此為NLR家族的核心結(jié)構(gòu)域[3]。

1.2 NLRP3的激活途徑

NLRP3在正常靜息狀態(tài)具有自我調(diào)節(jié)功能。當(dāng)機(jī)體受到細(xì)菌、病毒及真菌核酸，膽固醇、尿酸鹽等晶體物質(zhì)，ATP及β-淀粉樣蛋白等多種內(nèi)源性及外源性的信號刺激時，此時NLRP3可被激活，激活后的NLRP3氨基端熱蛋白結(jié)構(gòu)域與ASC互相作用，ASC的CARD募集形成Caspase-1的前體[4]。這些相互作用可使caspase-1的前體剪切和活化，變成有活性的Caspase-1，Caspase-1又被稱作白介素細(xì)胞轉(zhuǎn)化酶（interleukin converting enzyme，ICE），隨之即可酶解IL-1β等促炎細(xì)胞因子轉(zhuǎn)化為有活性的炎癥細(xì)胞因子，引起機(jī)體炎癥反應(yīng)[5]。

目前公認(rèn)的NLRP3激活途徑有3種：（1）鉀離子流出機(jī)制：胞外ATP與細(xì)胞膜的P2X7嘌呤受體結(jié)合后，引起鉀離子外流、pannexin-1膜孔聚集，使相關(guān)NLRP3激動劑進(jìn)入胞內(nèi)，從而激活NLRP3[6]。（2）溶酶體損傷機(jī)制：晶體或顆粒物質(zhì)等被細(xì)胞吞噬后可導(dǎo)致溶酶體的破裂，從而釋放caphepsin-β，導(dǎo)致NLRP3炎性小體的活化[7]。（3）活性氧基團(tuán)產(chǎn)物模型：NLRP3炎性小體的激活過程需要激動劑的參與，其激活過程均可產(chǎn)生活性氧，并參與NLRP3炎性小體的激活過程，目前機(jī)制尚不明確[8]。

NLRP3炎性體具體激活機(jī)制目前尚不清楚。有證據(jù)表明，腫瘤、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)、多發(fā)性硬化、慢性阻塞性肺疾病、哮喘、腎病綜合征、肝纖維化和肝硬化、2型糖尿病等多種疾病均與NLRP3炎性體與有關(guān)。且有報道指出，膽固醇結(jié)晶可以激活NLRP3從而促進(jìn)IL-1b的釋放，導(dǎo)致血管炎性反應(yīng)，最終導(dǎo)致動脈粥樣硬化的發(fā)生。因此，NLRP3炎性體在AS及相關(guān)疾病研究中引起廣泛關(guān)注。

2 NLRP3與AS的關(guān)系

2018年世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計結(jié)果表明，全球主要的致死病為心血管疾病，而動脈粥樣硬化已成為心血管疾病最大的原因[9]。動脈粥樣硬化（atheroscrosis，AS）實質(zhì)上為血管受損后發(fā)生的一種炎癥過程[10]，變質(zhì)、滲出和增生等作為炎癥的基本特征，在脂質(zhì)條紋、粥樣斑塊、纖維斑塊、不穩(wěn)定性斑塊破裂和血栓形成過程中都有大量炎性細(xì)胞和炎性因子的參與[11]。其主要的危險因素有高血脂、高血壓、糖尿病、吸煙、感染、自身免疫病等[12-14]。有研究表明NLRP3炎性小體參與了AS的病理進(jìn)程。有研究表明，通過抽取冠心病患者的血液與正常人患者的血液，測血液中NLRP3的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)冠心病患者血液中的NLRP3含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常人血液中NLRP3的含量[15]，且血液中NLRP3的含量與冠狀動脈的嚴(yán)重程度程正相關(guān)[16]。Zheng[17]等收集患有冠狀動脈粥樣硬化（需冠脈搭橋）患者的升主動脈及與/腎臟捐贈的健康者的腎動脈分別作為實驗組和對照組，測得在冠狀動脈粥樣硬化（需冠脈搭橋）患者中NLRP3的表達(dá)量很高，相反，在腎臟捐贈的健康者的腎動脈組中出現(xiàn)低表達(dá)。并且發(fā)現(xiàn)升主動脈的狹窄程度及患者的危險因素與NLRP3的表達(dá)量的多少有密切的關(guān)系。

最近研究發(fā)現(xiàn)，動脈病變早期即有膽固醇結(jié)晶的出現(xiàn)，且與炎性細(xì)胞的聚集幾乎同時出現(xiàn)。內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞通過攝取膽固醇形成微小膽固醇結(jié)晶，并猜測其參與了動脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展，在此過程中炎性體的介導(dǎo)起重要作用[18]。Duewell[19]等發(fā)現(xiàn)，用膽固醇結(jié)晶刺激人外周血單核細(xì)胞或注射入小鼠巨噬細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎性小體可被膽固醇激活，并且促進(jìn)IL-1β的大量釋放，促進(jìn)動脈粥樣硬化的形成。

3 NLRP3與心力衰竭的關(guān)系

心力衰竭（heart failere，HF）是在持續(xù)異常神經(jīng)激素、壓力應(yīng)激等多種因素作用下導(dǎo)致心臟功能衰竭的過程，其主要機(jī)制就是心肌在氧化應(yīng)激等多種因素下發(fā)生心肌重構(gòu)，主要是從基因、細(xì)胞、分子、組織器官等多個層面發(fā)生改變。有研究表明，心力衰竭的病理生理過程與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)[20]。目前NLRP3炎性小體主要通過對IL-1β、IL-18介導(dǎo)從而影響心力衰竭的發(fā)展。在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，IL-1Rα注射及IL-1β基因敲除對Apo-E基因敲除動脈粥樣硬化易感小鼠具有保護(hù)作用；相反，IL-1Rα基因敲除具有促進(jìn)動脈粥樣斑塊形成的作用[21]。人體試驗中亦發(fā)現(xiàn)，給予心力衰竭患者為期2周的阿那白滯素（IL-1拮抗劑）的注射治療，患者的IL-1β水平明顯下降[22]。

有證據(jù)表明，心力衰竭后，可由于強(qiáng)烈的炎性反應(yīng)使心臟出現(xiàn)進(jìn)一步損傷和心臟收縮及擴(kuò)張功能障礙。組織損傷期間的細(xì)胞碎片（如細(xì)胞外ATP）釋放對NLRP3炎性小體的構(gòu)想有重要意義。

4 NLRP3與心臟缺血再灌注損傷的關(guān)系

在缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后組織損傷反而加重，甚至發(fā)生不可逆性損傷的現(xiàn)象稱為缺血再灌注損傷（ischaemiareperfusion injury，I/R）。其是一個炎癥反應(yīng)的級聯(lián)過程，包括血管微循環(huán)的破壞、炎性細(xì)胞的激活、活性氧及有關(guān)炎癥介質(zhì)（如IL-1β、IL-18）的釋放，最終導(dǎo)致細(xì)胞的壞死凋亡及器官功能障礙。因此及時有效的血運(yùn)重建，可以挽救心肌，減少心肌的梗死面積。心臟的I/R損傷過程存在無菌炎癥反應(yīng)，且由NLRP3炎性小體介導(dǎo)。Sandanger[23]等以小鼠和大鼠為例建立永久性心肌梗死模型，發(fā)現(xiàn)NLRP3、IL-1β、IL-18表達(dá)量在心肌缺血處冠狀動脈血管明顯增加。而在NLRP3缺陷的小鼠和大鼠中，其心臟的功能、缺氧程度在心臟缺血再灌注后都明顯改善。Liu[24]等在小鼠身上建立心臟缺血再灌注模型，將 NLRP3炎性體抑制劑注射入冠心病小鼠心肌或腹腔內(nèi)，發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞中巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的浸潤明顯減少，同時發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞的凋亡和梗死面積與NLRP3有關(guān)。Marchetti[25]等通過建立小鼠心肌缺血再灌注模型，發(fā)現(xiàn)缺血再灌注小鼠的心臟梗死面積顯著減少，血清心肌肌鈣蛋白I水平下降。說明在一定程度上小鼠心肌細(xì)胞死亡可被NLRP3炎性小體抑制劑阻止。此外，體外實驗證明心肌成纖維細(xì)胞主要介導(dǎo)炎癥的活化，占心肌組織細(xì)胞的2/3，剩余1/3為心肌細(xì)胞。心肌缺血再灌注后心肌成纖維細(xì)胞表達(dá)明顯上調(diào)，IL-1β、IL-18表達(dá)明顯增高[26]，NLRP3炎性小體可被受損的心肌細(xì)胞通過釋放ATP激活，進(jìn)而釋放IL-1β、IL-18，引發(fā)炎癥反應(yīng)[27]。炎癥反應(yīng)進(jìn)一步誘發(fā)其他相關(guān)細(xì)胞因子的釋放，從而導(dǎo)致缺血心肌炎性細(xì)胞的浸潤，加重心肌損傷。此外，參與心肌損傷的過程也包括死亡的炎性細(xì)胞。

越來越多的研究表明，天然免疫在缺血再灌注的炎性損傷中發(fā)揮關(guān)鍵作用，先天免疫通過模式識別受體（pathogen-recog-nition receptors，PRRs）識別在缺血再灌注損傷中受損細(xì)胞釋放的損傷相關(guān)分子模式（damageassociated molecular patterns，DAMPs）從而引發(fā)炎癥趨化及損傷。其中 NLRP3在缺血再灌注損傷中發(fā)揮重要作用，并且是重要的模式識別受體。

5 結(jié)語

NLRP3炎性小體作為目前研究最多的炎性小體，與多種炎性疾病的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，在激發(fā)和調(diào)節(jié)固有免疫及炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。盡管研究證實NLRP3 炎性小體被激活，隨之即可產(chǎn)生IL-1β 等細(xì)胞因子，在促動脈粥樣硬化、心力衰竭、心臟缺血再灌注損傷中發(fā)揮作用。故阻斷或抑制NLRP3的活化可能成為新的靶點。但NLRP3炎性小體在不同生理條件下的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制尚不清楚。要想充分了解炎癥疾病的發(fā)生發(fā)展過程及對炎癥疾病進(jìn)行有針對性的治療，對于炎性小體的研究必將成為不可缺少的一部分。可以預(yù)計，NLRP3 炎性小體在體內(nèi)的表達(dá)水平及其在人體不同疾病狀態(tài)中的研究將可能成為國內(nèi)外關(guān)注的熱點。