核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(NLRP3)炎性小體是由核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體(NLR)家族成員NLRP3、銜接蛋白凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(ASC)和效應(yīng)蛋白胱天蛋白酶(caspase)-1組成的大分子多蛋白復(fù)合體，廣泛存在于人體的各種免疫細(xì)胞及非免疫細(xì)胞，參與體內(nèi)炎性反應(yīng)[1]。其中caspase-1的作用是把無活性的促炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(IL)-1β前體和IL-18前體水解成為有活性的IL-1β和IL-18，從而在免疫應(yīng)答中發(fā)揮作用[2]。NLRP3炎性小體的激活與K+外流[3]、組織蛋白酶釋放[4]、活性氧(ROS)形成[5]、細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度[6]以及硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)[7]關(guān)系密切。雙鏈核糖核酸依賴性蛋白激酶(PKR)[8]、鳥苷酸結(jié)合蛋白5(GBP5)[9]和NIMA相關(guān)激酶7 (Nek7)[10]對NLRP3炎性小體激活有調(diào)節(jié)作用。

1 NLRP3炎性小體與心血管疾病

研究表明，NLRP3炎性小體在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

1.1 NLRP3炎性小體與心力衰竭

心力衰竭(心衰)是神經(jīng)激素及壓力應(yīng)激等多因素持續(xù)共同作用引起心室重構(gòu)，導(dǎo)致心臟功能衰竭的過程。炎性反應(yīng)參與心室重構(gòu)的病理生理過程[11]。在慢性心衰的發(fā)展過程中，激活的NLRP3炎性小體可刺激IL-1β和IL-18的表達(dá)、釋放，促進(jìn)慢性心衰的發(fā)生發(fā)展[12]。研究表明，IL-18水平與慢性心衰的基礎(chǔ)病因無明顯相關(guān)性，但與慢性心衰的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，IL-18可能通過促進(jìn)心肌纖維化參與心衰的發(fā)生發(fā)展[13]。有學(xué)者在小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，注射組織蛋白酶B抑制劑抑制NLRP3通路，實(shí)驗(yàn)組小鼠的心臟功能較對照組明顯改善[14]。臨床試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，心衰患者在接受2周IL-1拮抗劑阿那白滯素治療后，體內(nèi)IL-1β水平明顯下降[15]。

1.2 NLRP3炎性小體與心律失常

心房顫動(dòng)(房顫)是臨床常見的心律失常，Harada等[16]發(fā)現(xiàn)，陣發(fā)性房顫的進(jìn)展與患者體內(nèi)IL-1β和IL-18水平升高呈正相關(guān)。也有研究表明，陣發(fā)性房顫和長程持續(xù)性房顫患者心肌細(xì)胞中的NLRP3炎性小體活性增加[17]。Haque等[18]研究表明，IL-1β可引起糖尿病小鼠心肌動(dòng)作電位時(shí)程(APD)延長、K+電流減少和鈣活化增加,進(jìn)而通過鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶(CaMK)Ⅱ的氧化和磷酸化促進(jìn)心肌細(xì)胞自發(fā)收縮；而抑制NLRP3炎性小體或使用IL-1β受體拮抗劑可減少糖尿病誘發(fā)的心律失常。NLRP3炎性小體激活后的產(chǎn)物IL-1β和IL-18能夠誘導(dǎo)心肌重構(gòu)及心肌纖維化，纖維化的心肌可導(dǎo)致不均一性電傳導(dǎo)，易引起心律失常。由此可見，NLRP3炎性小體直接或間接參與了心律失常的發(fā)生發(fā)展，但具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

1.3 NLRP3炎性小體與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)

有研究表明，冠心病患者血NLRP3水平較正常人明顯升高，且NLRP3水平與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[19]；也有研究指出，NLRP3在皮下脂肪組織中的表達(dá)可獨(dú)立預(yù)測冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度[20]。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊成分如膽固醇結(jié)晶和氧化低密度脂蛋白(oxLDL)可以激活NLRP3炎性小體，介導(dǎo)動(dòng)脈粥樣硬化早期炎性反應(yīng)[21]。Duewell等[22]使用膽固醇結(jié)晶刺激人外周血單核細(xì)胞和小鼠巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)NLRP3炎性小體可被激活，且IL-1β大量釋放，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的形成。低密度脂蛋白(LDL)是重要的致動(dòng)脈粥樣硬化因子，而氧化修飾后的oxLDL致動(dòng)脈粥樣硬化作用更強(qiáng)；在巨噬細(xì)胞中，oxLDL能夠通過ROS依賴途徑激活NLRP3炎性小體[23]。在ApoE-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型中，敲除IL-1β基因可使動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的面積減少30%[24]。

1.4 NLRP3炎性小體與高血壓

黃叢富等[25]研究發(fā)現(xiàn)，血清IL-1β水平在原發(fā)性高血壓患者中顯著升高，提示IL-1β與高血壓有相關(guān)性。有文獻(xiàn)指出，高鹽誘發(fā)的高血壓患者的NLRP3與IL-1β水平都較對照組明顯升高[26]，這提示高血壓的發(fā)生發(fā)展過程中有NLRP3炎性小體的參與。在高血壓動(dòng)物模型中，IL-1β能夠隨NLRP3炎性小體各成分表達(dá)水平的升高而成熟且分泌增加，敲除ASC基因后上述改變受抑[27]，該通路可能是潛在的治療高血壓靶點(diǎn)。

1.5 NLRP3炎性小體與心肌病

Bracey等[28]在小鼠模型中觀察到NLRP3 mRNA水平升高以及心臟肥大、炎性反應(yīng)和心室擴(kuò)張，敲除NLRP3基因或使用IL-1受體拮抗劑可以減輕心臟炎性反應(yīng)，改善心臟收縮功能。有研究表明，NLRP3炎性小體可以抑制心臟收縮[29]，促進(jìn)促纖維化基因的表達(dá)[13]。病毒性心肌炎是擴(kuò)張性心肌病的常見病因，由ROS和K+外流激活的NLRP3炎性小體在柯薩奇病毒B3誘導(dǎo)的病毒性心肌炎模型中可能發(fā)揮重要作用[30]。敲除NOD2可減少NLRP3的生成，使下游相關(guān)產(chǎn)物表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而抑制心肌細(xì)胞凋亡和間質(zhì)纖維化[31]。

2 與NLRP3炎性小體相關(guān)的心血管疾病治療策略

敲除小鼠NLRP3炎性小體的基因可預(yù)防心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和代謝性疾病，并可減緩與年齡相關(guān)的功能退化[32]。因此，NLRP3拮抗劑有望用于心血管疾病的治療。

2.1 IL-1β拮抗劑

目前，與NLRP3炎性小體相關(guān)的治療主要使用IL-1受體拮抗劑阿那白滯素和相關(guān)化合物，這些藥物直接靶向IL-1β信號(hào)以抑制炎癥性疾病進(jìn)展[33]。IL-1β拮抗劑已經(jīng)在臨床上用于治療痛風(fēng)等疾病和遺傳相關(guān)綜合征，如Muckle-Wells綜合征(NLRP3基因突變導(dǎo)致異常炎性反應(yīng))。CANTOS研究[34]的目的是為了探討卡那津單抗(選擇性抑制IL-1β的抗體)減少斑塊炎性反應(yīng)和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的效果，同時(shí)也將提供減少NLRP3炎性小體形成使患者獲益的間接證據(jù)。此外，由于卡那津單抗不影響血脂參數(shù)，該研究將證明靶向炎性反應(yīng)對冠心病的益處。然而，IL-1β拮抗劑并不直接靶向NLRP3分子或炎性小體，故不能抑制IL-18的激活與表達(dá)。

2.2 抑制caspase-1

在動(dòng)物模型中，caspase-1抑制抗動(dòng)脈粥樣硬化的效果尚不清楚。Ramaj?等[35]比較了高脂肪飲食下ApoE-/-/Nlrp3-/-、ApoE-/-/Pycard-/-、ApoE-/-/Casp1-/-雙敲除小鼠與ApoE-/-小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展情況和斑塊表型，發(fā)現(xiàn)它們在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展、巨噬細(xì)胞浸潤或斑塊穩(wěn)定性等方面沒有差異。然而，Gage等[36]在血脂水平相當(dāng)?shù)腸aspase-1-/-/ApoE-/-雙敲除小鼠與ApoE-/-小鼠的比較中觀察到前者動(dòng)脈粥樣硬化的減少。這些研究的差異可能歸因于飲食組成不同。

盡管胞內(nèi)IL-1β前體的裂解主要與caspase-1有關(guān)，但是其他蛋白酶如中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶也能夠?qū)⑵浼庸こ苫钚约?xì)胞因子[37]。相關(guān)研究表明，頸動(dòng)脈結(jié)扎小鼠與野生型小鼠相比，caspase-1缺乏小鼠的循環(huán)中有活性的IL-1β水平有所降低，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，新內(nèi)膜發(fā)育也沒有顯著差異[38]。因此，抑制caspase-1對動(dòng)脈粥樣硬化的作用尚未明確，仍需進(jìn)一步研究。

2.3 抑制NLRP3

在ApoE缺陷小鼠中沉默NLRP3能夠抑制動(dòng)脈粥樣硬化，穩(wěn)定斑塊進(jìn)展[39]。NLRP3炎性小體抑制劑小白菊內(nèi)脂衍生物(arglabin)已被證實(shí)能減輕ApoE-/-小鼠的炎性反應(yīng)和動(dòng)脈粥樣硬化[40]?；衔颩CC950能特異性抑制NLRP3炎性小體的有效分子，抑制與NLRP3炎性小體激活相關(guān)的疾病進(jìn)展，如MCC950可顯著減少ApoE-/-小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化病變[41]。體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了MCC950在心臟損傷中具有較高的保護(hù)作用，這可能與MCC950改善自體吞噬的通量有關(guān)[42]。

ω-3脂肪酸可通過抑制NLRP3炎性小體發(fā)揮抗炎作用，ω-3 脂肪酸可以通過阻斷核因子κB(NF-κB)、Toll樣受體信號(hào)(TLR)以及ROS，抑制NLRP3炎性小體在不同階段的激活[43]。Yan等[44]發(fā)現(xiàn)神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺通過多巴胺D1受體激活E3連接酶，抑制NLRP3炎性小體，該激活途徑通過蛋白酶體降解NLRP3。不同的研究指出環(huán)磷酸腺苷(cAMP)在多巴胺D1受體下游發(fā)揮抑制作用[45]。酮代謝物β-羥基丁酸鹽是NLRP3炎性小體的特異性抑制劑，其通過抑制K+外流和減少ASC寡聚化發(fā)揮作用[46]。臨床上使用的抗過敏藥物曲尼司特能夠抑制NLRP3的寡聚化，從而避免NLRP3炎性小體組裝，對NLRP3炎性小體相關(guān)的人類疾病(包括痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎、深冷蛋白相關(guān)的自身炎性綜合征和2型糖尿病)的小鼠模型具有顯著預(yù)防或治療作用[47]。CY-09能夠與NLRP3結(jié)構(gòu)域中的三磷酸腺苷結(jié)合基序結(jié)合，抑制NLRP3三磷酸腺苷酶(ATPase)活性，從而抑制NLRP3炎性小體的組裝[48]。另有研究表明，二甲雙胍、白藜蘆醇、雷帕霉素也可通過間接途徑抑制NLRP3[49]。

3 小結(jié)

NLRP3炎性小體與心血管疾病關(guān)系密切，NLRP3炎性小體及其激活產(chǎn)物促進(jìn)心衰、心律失常、冠心病、高血壓及心肌病等疾病的發(fā)生與發(fā)展。NLRP3炎性小體激活與調(diào)控的機(jī)制尚不明確，仍需進(jìn)一步探索。對NLRP3炎性小體與心血管疾病的研究有望為心血管疾病的預(yù)防、診斷、治療提供新的靶點(diǎn)。