龔雅慧，蘇 州綜述，梁志海審校

0 引 言

急性胰腺炎（acute pancreatitis，AP）是臨床的常見病，是由于胰腺內(nèi)腺泡細(xì)胞損傷引起的胰腺炎癥性疾病；其發(fā)病率逐年增加，對于約80%的患者，該疾病是自限性的，而其余患者可能發(fā)展為重癥急性胰腺炎（server acute pancreatitis，SAP），導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征和多器官功能衰竭，死亡率可達(dá)到15%～30%［1-2］，其發(fā)病機制與腺泡細(xì)胞死亡有關(guān)，其機制包括壞死、凋亡、焦亡等，目前尚未完全闡明。有研究證據(jù)表明在AP 的發(fā)生發(fā)展中，胰腺腺泡細(xì)胞（pancreatic acinar cells，PACs）中的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞可識別受損胰腺中的損傷相關(guān)分子模式和病原體相關(guān)分子模式［3］，從而誘導(dǎo)核轉(zhuǎn)錄因子NFκB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）活化以及炎性小體的組裝激活及其效應(yīng)產(chǎn)物的表達(dá)，最終導(dǎo)致胰腺組織損傷［4-5］。因此，炎性小體可能與AP 發(fā)病后的炎癥級聯(lián)擴大反應(yīng)有關(guān)，本文就炎性小體在AP發(fā)病機制中的作用作一綜述。

1 炎性小體的結(jié)構(gòu)與功能

炎性小體是由核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor，NLR）、凋亡相關(guān)的斑點樣蛋白（apoptosis-associated speck-like protein，ASC）和依賴天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶1（cysteinyl aspartate specific proteinase 1，caspase-1）組成的大分子多蛋白復(fù)合體［6］。作為機體先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，主要依靠免疫細(xì)胞的模式識別受體識別損傷相關(guān)分子模式或病原體相關(guān)分子模式，進而激活caspase-1，導(dǎo)致caspase-1 依賴性的白細(xì)胞介素1β（Interleukin 1β，IL-1β）前體、IL-18 前體被分解成活性的IL-1β、IL-18，隨后從細(xì)胞中釋放出來［7］。目前NLRP1、NLRP3、NLRC4 和黑色素瘤缺乏因子2（absent in melanoma 2 ，AIM2）是研究較多的炎性小體，其中NLRP3、AIM2 炎性小體與AP 有關(guān)，可能是AP 發(fā)病機制中的關(guān)鍵，其過度激活可導(dǎo)致機體損傷［8-9］。

2 AIM2炎性小體在AP發(fā)病機制中的作用

AIM2 是造血干擾素誘導(dǎo)核蛋白HIN-200 家族成員，主要位于胞質(zhì)，可識別任何來源的雙鏈DNA，激活后可促進炎性小體的裝配。有臨床數(shù)據(jù)顯示AP 患者在發(fā)病早期外周血單核細(xì)胞中AIM2 過表達(dá)，其激活可能影響全身炎癥和器官衰竭；同時，胰腺損傷后導(dǎo)致核小體釋放，活化后的核小體激活晚期糖基化終產(chǎn)物受體，使雙鏈RNA 依賴蛋白激酶（Double-stranded RNA-dependent protein kinase，

PKR）磷酸化，促進巨噬細(xì)胞中AIM2炎性小體激活，最終導(dǎo)致高遷移率組蛋白1（high mobility group box1，HMGB1）、IL-1β、IL-18 的釋放［10-11］。其中的PKR 是一種新發(fā)現(xiàn)的炎癥物質(zhì)，通過自身磷酸化作用直接與NLRP3、NLRP1 或AIM2 結(jié)合［12］。因此，AIM2 的激活可能與AP 的全身炎癥反應(yīng)發(fā)病機制有關(guān)。

3 NLRP3炎癥小體在AP發(fā)病機制中的作用

NLRP3 是細(xì)胞質(zhì)識別受體類NOD 受體家族的成員之一，是目前研究范圍最廣的炎性小體之一，與許多復(fù)雜疾病的發(fā)病機制有關(guān)，特別是代謝性疾病，如2 型糖尿病、動脈粥樣硬化和肥胖等［13］。NLRP3 作為核心蛋白，在形成炎性小體中起著重要作用。活化的NLRP3 招募下游蛋白ASC 和caspase-1形成NLRP3炎性小體［14］，將非活性caspase-1前體激活為caspase-1，促進非活性IL-1β 和IL-18 的分裂、成熟和釋放［15］，從而導(dǎo)致IL-1β、IL-18 和HMGB1 的釋放，誘導(dǎo)炎癥級聯(lián)反應(yīng)［4-5］。NLRP3 炎性小體在AP的發(fā)生發(fā)展中起重要作用；當(dāng)缺乏NLRP3和ASC時，雨蛙肽誘導(dǎo)的大鼠胰腺水腫和炎癥明顯減輕［1］。同時，NLRP3 炎癥效應(yīng)物IL-1β、IL-18 和HMGB1 是AP中胰腺炎癥、實質(zhì)細(xì)胞損傷和疾病緩解的主要決定因素。但到目前為止，NLRP3炎性小體活化在AP發(fā)病過程的確切作用機制尚未完全闡明。

3.1 NLRP3 炎性小體與PACs 壞死的關(guān)系PACs壞死和炎癥反應(yīng)是AP 的兩個關(guān)鍵病理過程，決定了疾病的嚴(yán)重程度和預(yù)后［16］。PACs壞死與AP的全身炎癥反應(yīng)和胰腺組織感染有關(guān)，可明顯提高SAP的發(fā)病率和死亡率，如何有效地減輕壞死已成為臨床治療中的一個關(guān)鍵問題。當(dāng)PACs 受損，腺泡細(xì)胞會釋放大量炎性介質(zhì)（如細(xì)胞因子和趨化因子），并誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的募集，釋放IL-1β、TNF-α 和IL-18 等。這些細(xì)胞因子與受損胰腺細(xì)胞分泌的活性氧（oxygen species，ROS）以及其他物質(zhì)一起，進一步加劇胰腺損傷［17］。因此，通過降低AP早期的PACs 損傷和炎癥反應(yīng)，對預(yù)防AP 進展具有重要意義［1］。最近的研究表明受體相互作用蛋白激酶1（receptor-interacting protein kinase 1，RIP1）/RIP3/混合譜系蛋白激酶樣結(jié)構(gòu)域（mixed lineage kinase domain-likeprotein，MLKL）信號通路與NLRP3炎性小體激活有關(guān)，并參與AP的發(fā)病。活化后的RIP3 使MLKL 磷酸化為p-MLKL，導(dǎo)致胞膜通透性改變，并釋放大量DAPMs、細(xì)胞因子及趨化因子，激活NLRP3 炎性小體，促進炎癥反應(yīng)的發(fā)生。另外，RIP3 和p-MLKL 的表達(dá)與胰腺壞死程度呈正相關(guān)，抑制RIP3的表達(dá)炎性小體的激活有部分抑制作用［18］。因此，壞死性腺泡細(xì)胞的持續(xù)存在可促進AP強烈的無菌炎癥反應(yīng)。壞死細(xì)胞釋放的腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD）、HMGB1 和核酸激活或誘導(dǎo)NLRP3 炎性小體，這些相互作用將在下文進一步討論。

3.2 NLRP3炎性小體激活途徑AP的發(fā)病機制研究認(rèn)為酶原異常激活后胰腺自身消化、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等發(fā)揮重要作用，盡管機制不同，PACs 損傷是共同的致病環(huán)節(jié)；而NLRP3 主要在細(xì)胞內(nèi)感受刺激并傳遞信號，多種內(nèi)源性或外源性的刺激物可以激活NLRP3 炎性小體，如ATP、NAD、游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FAs）等［19］。使其激活的確切機制尚不明確。

目前AP 的主要病因包括膽石癥、乙醇、高血脂、藥物等。其中，高甘油三酯性胰腺炎（Hypertriglyceride pancreatitis，HTGP）是繼乙醇和膽結(jié)石后AP 的第三大常見病因，三酰甘油（triglyceridemia，TG）可直接導(dǎo)致胰腺組織損傷。胰腺及胰腺周圍高濃度的TG 可被胰脂肪酶分解為FFAs，可直接損傷胰腺細(xì)胞及毛細(xì)血管，并激活胰蛋白酶致使胰腺自身消化。但FFAs 如何損傷胰腺組織卻尚未闡明。研究表明應(yīng)用脂肪酶抑制劑奧利司他可降低飽和FFAs 的產(chǎn)生，從而減輕實驗性AP 的損傷［20］；FFAs可激活NF-κB 通路［20］，活化后的NF-κB 能增加NLRP3的表達(dá)，從而導(dǎo)致caspase-1、IL-1β釋放，促進炎癥反應(yīng)發(fā)生［21］。與此同時，F(xiàn)FAs 可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞線粒體功能障礙，導(dǎo)致氮氧化物-4（Nitrogen oxide-4，NOX-4）的表達(dá)增加，從而介導(dǎo)ROS 的產(chǎn)生，最終調(diào)控NLRP3炎性小體的活化［22］；抑制NOX-4表達(dá)可阻止NLRP3炎性小體的激活，降低caspase-1的切割以及IL-1β 和IL-18 的產(chǎn)生［23］；同時，F(xiàn)AAs 誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞后使腺苷一磷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）的磷酸化水平降低，抑制ROS 產(chǎn)生，是NLRP3 炎性小體激活的負(fù)調(diào)控因子，但AMPK 在抑制胰腺無菌炎癥中的直接作用仍有待確定［24］。

在胰腺組織損傷早期，酶原顆粒和溶酶體同時出現(xiàn)在腺泡細(xì)胞，溶酶體結(jié)構(gòu)破壞后體內(nèi)的溶酶體組織蛋白酶B 使胰蛋白酶原裂解為胰蛋白酶，導(dǎo)致胰蛋白酶過早活化。有研究表明FFAs 處理肝細(xì)胞后導(dǎo)致溶酶體失穩(wěn)，溶酶體組織蛋白酶B 釋放到胞質(zhì)，從而可能導(dǎo)致線粒體功能障礙和ROS 產(chǎn)生，激活NLRP3 炎性小體；棕櫚酸處理微血管內(nèi)皮細(xì)胞后，可通過溶酶體組織蛋白酶B 信號通路招募NLRP3 炎性小體組裝，導(dǎo)致caspase-1 活化及IL-1β 表達(dá)增加，同時釋放大量的HMGB1 損傷內(nèi)皮細(xì)胞的緊密連接［25-26］。因此，NLRP3 炎性小體在FFAs 導(dǎo)致HTGP的發(fā)病機制中可能扮演重角色。

在AP 發(fā)生發(fā)展中，PACs 內(nèi)胰蛋白酶過度激活導(dǎo)致胰腺組織自身消化，損傷的胰腺組織釋放出ATP、NAD 等DAPMs。目前，有研究表明壞死細(xì)胞釋放的ATP 和NAD 通過刺激細(xì)胞表面嘌呤能P2X7受體，促進免疫細(xì)胞中NLRP3 炎性小體的激活。沉默P2X7 基因表達(dá)可能減輕實驗性AP 的胰腺損傷［27］。P2X7是ATP門控陽離子通道P2X家族成員，其受體（P2X7R）表達(dá)于胰腺中的導(dǎo)管細(xì)胞，可調(diào)節(jié)鈣信號傳導(dǎo)和離子轉(zhuǎn)運［28-29］；在較高水平ATP 刺激下，配體門控陽離子通道快速打開，導(dǎo)致K+流出和細(xì)胞內(nèi)K+的耗盡。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)K+水平降低到90 mM以下時，NLRP3 炎性小體的裝配和激活開始，從而激活caspase-1，引起細(xì)胞因子的釋放［30］。另外，有研究表明胞外ATP、NAD 等可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)使機體ROS的產(chǎn)生增加，ROS是活化NLRP3 炎性小體的關(guān)鍵調(diào)控信號；ROS/NLRP3 信號通路在AP 的發(fā)展中起重要作用，ROS 的產(chǎn)生引起腺泡細(xì)胞壞死加劇，應(yīng)用ROS 抑制劑可減輕胰腺損傷以及多器官功能損傷［31］。

綜上所述，F(xiàn)FAs 與組織損傷釋放的ATP、NAD可作為NLRP3 炎性小體的激活劑，具體的調(diào)控機制包括：ROS表達(dá)增加、K+外流增加以及溶酶體穩(wěn)定性破壞等。

3.3 NLRP3 效應(yīng)產(chǎn)物對AP 炎癥反應(yīng)的作用機制NLRP3 效應(yīng)產(chǎn)物包括HMGB1、IL-1β、IL-18 等，隨著炎性小體的激活，這些效應(yīng)產(chǎn)物相應(yīng)增加，可能造成AP的靶器官和遠(yuǎn)隔器官損傷，其機制如下：

NLRP3 炎性小體裝配和caspase-1 激活可引起HMGB1的分泌增加。HMGB1是真核細(xì)胞中的一種非組蛋白染色體結(jié)合蛋白，通常與染色質(zhì)緊密結(jié)合，只有在細(xì)胞分裂的間期和分裂期與細(xì)胞核松散。當(dāng)細(xì)胞發(fā)生壞死時，細(xì)胞膜通透性增加，胞膜完整性破壞，大量的HMGB1 釋放后通過介導(dǎo)TLR4/NF-κB 激活以增強炎癥反應(yīng)［2，32-33］。同時，釋放的HMGB1是一種新型前炎癥因子，通過誘導(dǎo)細(xì)胞因子釋放和招募白細(xì)胞來觸發(fā)和維持炎癥反應(yīng)，在延長和維持炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用［34-35］。有臨床數(shù)據(jù)表明血清HMGB1 水平在AP 患者發(fā)病初期72 h 明顯升高，與AP 的嚴(yán)重程度、感染及器官功能障礙有關(guān)［36-37］。因此，HMBG1 可以作為臨床預(yù)測疾病炎癥程度的指標(biāo)。

IL-1β是AP無菌炎癥和損傷反應(yīng)的主要決定因素，其表達(dá)水平與疾病嚴(yán)重程度正相關(guān)［13］。成熟的IL-1β 與其受體結(jié)合可調(diào)節(jié)其他促炎細(xì)胞因子的修飾和活化，如TNF-α、IL-8 和IL-17 等。IL1R 基因缺陷或IL-1R 拮抗劑注射減輕實驗性AP 的損傷反應(yīng)［16］；當(dāng)PACs 中IL-1β 的過度表達(dá)可導(dǎo)致胰腺組織纖維化。因此，阻斷炎性小體或IL-1β 信號可能是有效治療AP的策略。

IL-18是一種新型促炎細(xì)胞因子，其結(jié)構(gòu)和功能與IL-1β 相似［38-39］。IL-18 具有直接抑菌作用，是維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定所必需的［40］；在AP 的早期，腸道通透性增加導(dǎo)致胰腺無菌炎癥的增強，最終可能導(dǎo)致胰腺遠(yuǎn)隔器官的損傷。IL-18 的表達(dá)可在其他促炎細(xì)胞因子（如IL-12）存在的情況下進一步促進炎癥反應(yīng)。使用IL-18與IL-12共同刺激可誘導(dǎo)遺傳性肥胖小鼠或高脂飲食小鼠的AP，然而在這些模型中，單獨使用IL-18 并不能促進胰腺炎癥［41］。有研究發(fā)現(xiàn)血清IL-18 的升高與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，IL-18可能通過調(diào)節(jié)IL-1β、TNF-α和其他趨化因子的分泌影響免疫細(xì)胞對AP 的病理生理學(xué)的改變，并且通過增加粘附分子的表達(dá)影響中性粒細(xì)胞活化，從而持續(xù)炎癥反應(yīng)的發(fā)生，導(dǎo)致多器官衰竭［17］。

4 結(jié) 語

近年來，NLRP3 炎性小體在包括AP 在內(nèi)的許多炎癥性疾病中起重要作用。NLRP3 炎性小體的激活可促進下游炎癥因子的釋放，激活機體的炎癥反應(yīng)，從而介導(dǎo)疾病的發(fā)生發(fā)展。目前炎性小體成分和效應(yīng)產(chǎn)物的作用仍有待廣泛研究。深入研究炎性小體在AP 中的分子機制，可為治療AP 提供新的思路和手段。