炎癥體NLRP3發(fā)揮作用的相關(guān)調(diào)控機(jī)制的論文
炎癥體的概念最早由 Martinon 等[1]提出，其來源主要是模式識別受體 （ pattern recognition receptors,PRRs） 中的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域 （ nucleotide-binding oligomerization domain,NOD） 樣受體 （ NOD-like receptors,NLRs） 在活化含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白酶 1 （ caspase-1） 過程中形成的大分子蛋白復(fù)合體，而該過程對白細(xì)胞介素 （ interleukin,IL） -1β 等促炎因子的成熟、分泌起到重要作用。目前發(fā)現(xiàn)的炎癥體包括 NLRP1、NLRP3、細(xì)胞質(zhì) DNA 傳感器黑色素瘤缺乏因子 （ absent in melanoma,AIM） 、白細(xì)胞介素轉(zhuǎn)換酶激活因子 （ interleukin-1β converting enzyme pro-tease-activating factor,IPAF） 等，其中以 NLRP3 研究最為深入。
NLRP3 炎癥體的組成與激活
NLRP3 炎癥體的組成 NLRP3 炎癥體主要由 NL-RP3 蛋白、caspase-1、凋亡相關(guān)點(diǎn)樣蛋白 （ apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC ）組成。NLRP3 蛋白的主要結(jié)構(gòu)為核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域 （ nucleotide-binding oligomerization domain,NOD/NACHT） 及其 C-端的亮氨酸重復(fù)序列 （ leucine richrepeat,LRR ） 和 N-端 的 胱 天 蛋 白 酶 募 集 結(jié) 構(gòu) 域（ caspase-activating and recruitment domain,CARD） 或熱蛋白結(jié)構(gòu)域 （ pyrin domain,PYD）[2].caspase 家族主要與細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)相關(guān)，作為 caspase 家族的一員，caspase-1 主要參與炎癥反應(yīng)，其與促炎細(xì)胞因子 IL-1β 和 IL-18 前體的成熟、分泌密切相關(guān)，在NLRP3炎癥體促炎作用中發(fā)揮核心作用。ASC 主要結(jié)構(gòu)包括與 NLRP3 蛋白連接的 PYD 和與 caspase-1 連接的 CARD.作為銜接蛋白的 ASC,其磷酸化在炎癥體激活過程中尤為重要，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） 能上調(diào) ASC 的磷酸化[3].
NLRP3 炎癥體的激活 與 Toll 樣受體 （ Toll-likereceptor,TLR） 不同，NLRP3 主要在細(xì)胞內(nèi)感受刺激呈遞信號[4].研究發(fā)現(xiàn)，多種外源性和內(nèi)源性刺激物可激活 NLRP3 炎癥體，如脂多糖 （ lipopolysaccharide,LPS）[1]、尿 酸 結(jié) 晶 （ monosodium urate,MSU）[5]、ATP[6]、膽固醇結(jié)晶[7]、氧化低密度脂蛋白 （ oxidizedlow-density lipoprotein,ox-LDL）[8]等。關(guān)于其激活過程，目前認(rèn)為可能與鉀離子流出機(jī)制[6]、活性氧 （ re-active oxygen species,ROS） 產(chǎn)生機(jī)制[9]和溶酶體損傷機(jī)制[10]有關(guān)。此外，NLRP3 炎癥體的激活還涉及TLRs 和核因子 κB （ nuclear factor-κB,NF-κB） 的相關(guān)通路[11].
NLRP3 炎癥體發(fā)揮作用的相關(guān)調(diào)控機(jī)制
氧化應(yīng)激反應(yīng)與 NLRP3 炎癥體的激活 氧化應(yīng)激是指機(jī)體遭受各種刺激時(shí)體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，大量氧化產(chǎn)物堆積，導(dǎo)致機(jī)體損傷的一種病理過程，其中線粒體產(chǎn)生的 ROS 在氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用。近來研究發(fā)現(xiàn)，線粒體與 NLRP3 炎癥體的激活關(guān)系密切。多數(shù)研究認(rèn)為，NLRP3 炎癥體激活是由線粒體與溶酶體相關(guān)作用介導(dǎo)的，且該過程主要與 ROS 的產(chǎn)生有關(guān)[12].如 ox-LDL 不僅在動(dòng)脈粥樣硬化 （ ather-osclerosis,AS） 的發(fā)病過程中起到重要作用，而且能夠刺 激 NLRP3 炎 癥 體 的 激 活，該 過 程 需 依 賴ROS[13-14].在高半胱氨酸存在的腎小球損傷及硬化過程中，內(nèi)源性的超氧化物 （ O2-） 、過氧化氫 （ H2O2）在 NLRP3 炎癥體的形成和激活中有重要作用[15].
Zhou 等[16]通過阻斷呼吸鏈上的關(guān)鍵酶 Complex I 和Complex Ⅲ的方法促進(jìn) ROS 的生成，并在人單核細(xì)胞型淋巴瘤 THP1 細(xì)胞培養(yǎng)上清液中觀察到 ROS 的產(chǎn)生與 IL-1β 的生成相關(guān)，而在敲除 NLRP3 或 caspase-1 基因的 THP1 細(xì)胞中應(yīng)用呼吸鏈酶抑制劑后并未觀測到IL-1β 的分泌。為了更直接地確定線粒體在 NLRP3 炎癥體激活中的作用，其在隨后的'研究中采用阻斷與ROS 產(chǎn)生關(guān)系更為密切的電壓依賴型陰離子通道（ voltage-dependent anion channels,VDAC） 的方式，通過短 發(fā) 夾 RNA （ short hairpin RNA,shRNA） 沉 默VDAC 基因，再應(yīng)用 MSU 等刺激物后，炎癥體的激活受到明顯抑制。在人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 （ human mar-row mesenchymal stem cells,hMSCs） 與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的過程中，應(yīng)用 LPS 或者 ATP 刺激巨噬細(xì)胞觀察NLRP3 炎癥體的激活情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn) hMSCs 可以分泌一種被稱為斯鈣素 （ stanniocalcin,STC） -1 的抗凋亡蛋白，它可以通過抑制 ROS 產(chǎn)生來阻止 NLRP3 炎癥體激活及 IL-1β 分泌[17].此外，吞噬細(xì)胞表達(dá)的兩種蛋白 S100A8 和 S100A9 可以通過 ROS 產(chǎn)生過程參與NLRP3 蛋白和 IL-1β 前體的表達(dá)[18].
另有不同觀點(diǎn)認(rèn)為，NLRP3 炎癥體的激活并不一定依賴 ROS 的產(chǎn)生。惡唑烷酮類抗生素利奈唑胺可以不依賴 ROS 而激活 NLRP3 炎癥體，ROS 可能并不是直接在 NLRP3 炎癥體激活中發(fā)揮作用，而是對成熟后的 IL-1β 的外排過程起作用。但無論是否依賴 ROS,激活 NLRP3 的通路都與線粒體功能障礙相關(guān)，特別是與線粒體脂質(zhì)雙磷脂酰甘油相關(guān)，其可能機(jī)制為線粒體脂質(zhì)雙磷脂酰甘油可以直接與 NLRP3 結(jié)合組成聚合物來抑制 NLRP3 炎癥體的激活[19-20].因而有學(xué)者提出，線粒體參與 NLRP3 炎癥體激活的過程不僅是從ROS 產(chǎn)生途徑，還依賴于線粒體的整體功能[21].
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)與 NLRP3 炎癥體的激活 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 （ endoplasmic reticulum stress,ERS） 在慢性炎癥類疾病的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，而其與炎癥相關(guān)性的具體機(jī)制仍不清楚。多種 ERS 誘導(dǎo)劑可以引起IL-1β 的分泌，其主要機(jī)制可能是 ERS 通過作用于NF-κB 信號通路，促進(jìn) IL-1β 前體物質(zhì)的釋放并激活NLRP3 實(shí)現(xiàn)的[22].有研究顯示，在燙傷小鼠模型中注射 LPS 后，其肝臟組織中 NLRP3 炎癥體相關(guān)基因和ERS 相關(guān)基因蛋白表達(dá)量明顯增加[23].應(yīng)用牛血清白蛋白刺激腎臟上皮細(xì)胞 （ NRK-52E） 可導(dǎo)致 NLRP3炎癥體的激活，同時(shí)表達(dá)的還有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)標(biāo)志物鈣網(wǎng)蛋白，而應(yīng)用牛磺熊去氧膽酸 （ taurine-conjugated ur-sodeoxycholic acid,TUDCA） 使細(xì)胞對 ERS 適應(yīng)性增加后可以抑制炎癥體激活，表明 ERS 在炎癥體的激活過程中發(fā)揮作用，增強(qiáng)細(xì)胞對 ERS 的適應(yīng)性可以抑制炎癥體的激活，進(jìn)而改善蛋白尿?qū)δI上皮細(xì)胞的炎性損傷[24].X 盒結(jié)合蛋白 1 （ X-box-binding protein 1,XBP1） 是 ERS 反應(yīng)的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，是多種疾病的潛在治療靶點(diǎn)，相關(guān)研究顯示其可能通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)瞬時(shí)感受器電位鈣離子通道蛋白 1 （ transient re-ceptor potential calcium channel protein 1,TRPC1） 分泌的一種新的信號肽參與 NLRP3 炎癥體調(diào)節(jié)的 IL-1β/IL-18 的成熟及下游免疫反應(yīng)過程[25].未折疊蛋白反應(yīng) （ unfolded protein response,UPR） 是 ERS 中的一條重要信號通路。有研究認(rèn)為，硫氧還原蛋白相互作用蛋白 （ thioredoxin-interacting protein,TXNIP） 在 UPR中起重要作用，且 TXNIP 的產(chǎn)生依賴需肌醇酶 1α（ inositol requiring kinase1α，IRE1α） ,上調(diào) TXNIP 表達(dá)水平有助于 NLRP3 炎癥體的激活[26].ERS 之所以能夠引起 NLRP3 炎癥體激活并促進(jìn)促炎因子 IL-1β 釋放，可能與通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)起作用的促炎信號和 NLRP3 炎癥體激活的相關(guān)機(jī)制如 ROS 產(chǎn)生、鉀離子外流等過程關(guān)系密切，在發(fā)生 ERS 的細(xì)胞內(nèi)，NLRP3 炎癥體可以感知并響應(yīng) ERS 下游信號，最終通過不同于 UPR 的不典型 ERS 反應(yīng)，使得 ERS 與慢性炎癥相聯(lián)系[27].
另有相反的觀點(diǎn)認(rèn)為，促炎因子 IL-1β 的成熟、分泌與 ERS 相關(guān)，但與 NLRP3 炎癥體無關(guān)。應(yīng)用 LPS刺激巨噬細(xì)胞使其發(fā)生 ERS,發(fā)現(xiàn) IL-1β 前體物質(zhì)的成熟 在 ASC 蛋 白 缺 失 的 情 況 下 發(fā) 生，該 過 程 中caspase-8 起到重要作用，而 caspase-8 的激活又依賴TLR4 及其招募的 β 干擾 素 TIR 結(jié)構(gòu)域銜接蛋白（ TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF） 信號分子，故認(rèn)為 IL-1β 的成熟分泌與 NLRP3無關(guān)，而是通過 TLR4-ERS 相關(guān)通路調(diào)控[28].
自噬反應(yīng)與炎癥體激活的相互調(diào)控 自噬在疾病中的作用越來越受到人們的關(guān)注，新近研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3 炎癥體與自噬能夠相互調(diào)控。自噬可以雙向調(diào)控 NLRP3 炎癥體的激活。在大鼠胰島瘤細(xì)胞系 （ insu-linoma cell line,INS-1 ） 中，棕櫚酸 （ palmitic acid,PA） 可以誘導(dǎo)自噬，將含有自噬相關(guān)基因 7 （ autoph-agy-related 7,Atg7） 片段的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染入 INS-1 后，與對照組相比組織蛋白酶 B （ cathepsin B,CTSB） 、促炎因子表達(dá)均明顯增加； 在應(yīng)用 siRNA 沉默 CTSB 后，IL-1β 等促炎因子表達(dá)減少； 沉默 NLRP3 基因后，與對照組相比 IL-1β 等促炎因子明顯減少，表明在 INS-1內(nèi)自噬反應(yīng)可以促進(jìn) NLRP3 炎癥體的激活，且該過程是通過過表達(dá) CTSB 實(shí)現(xiàn)的[29].與此相反，在巨噬細(xì)胞離體實(shí)驗(yàn)中，抑制自噬蛋白 LC3B 和 Beclin1 的表達(dá)后，在 LPS 或 ATP 刺激下 caspase-1、IL-1β/IL-18 的表達(dá)反而增加，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明適度自噬反應(yīng)可以維持線粒體的完整性，進(jìn)而抑制 NLRP3 炎癥體的激活[30].以上研究表明，自噬反應(yīng)發(fā)生后對炎癥體激活是促進(jìn)還是抑制似乎與自噬程度相關(guān)。此外，炎癥體激活后也可以促進(jìn)或抑制自噬反應(yīng)，但這種雙向調(diào)控的具體機(jī)制還不明確。通過激活炎癥體，尤其是NLRP3炎癥體，可以抑制線粒體自噬，影響線粒體的自我清除，進(jìn)而對 AS 等疾病進(jìn)展起到促進(jìn)作用[31].
也有相反的研究顯示，NLRP3 炎癥體的激活可以促進(jìn)自噬，應(yīng)用 MSU 刺激骨母細(xì)胞 （ osteoblasts,OBs） 可以激活 NLRP3 炎癥體并誘導(dǎo) NLRP3 依賴的自噬反應(yīng)，同時(shí) NLRP3 炎癥體還參與調(diào)控 OBs 內(nèi)尿酸結(jié)晶-自噬體 （ MSU-autophagosomes） 的形成[32].
總結(jié)與展望
模式識別受體在先天性免疫中發(fā)揮重要作用，其參與的無菌炎癥等反應(yīng)在多種代謝性疾病中的作用越來越受到人們的重視。AS 等代謝性疾病的發(fā)生是以炎癥反應(yīng)為主要改變的復(fù)雜病理過程，而炎癥體作為紐帶將炎癥與氧化應(yīng)激、ERS、自噬等病理過程相聯(lián)系，為更深入研究相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制并發(fā)現(xiàn)可能的有效治療靶點(diǎn)提供了方向。但目前相關(guān)研究還有很大局限性，如線粒體與 NLRP3 炎癥體的激活關(guān)系是否通過 ROS 產(chǎn)生過程實(shí)現(xiàn)有待證實(shí)； 雖然多數(shù)研究肯定NLRP3炎癥體的激活與自噬作用相關(guān)，但炎癥體激活與自噬反應(yīng)之間的雙向調(diào)控作用還有待進(jìn)一步探討�？傊装Y體相關(guān)調(diào)控機(jī)制可能為AS、糖尿病等代謝性疾病的防治提供新的方向，需要更為深入的研究。
參考文獻(xiàn)
[1] Martinon F,Burns K,Tschop PJ. The inflammasome: a mo-lecular platform triggering activation of inflammatory caspasesand processing of pro IL-β [J]. Mol Cell,2002,10 （ 2） :417-446.
[2] Schroder K,Tschop PJ. The inflammasomes [J]. Cell,2010,140（ 6） : 821-832.
[3] Hara H,Tsuchiya K,Kawamura I,et al. Phosphorylationof the adaptor ASC acts as a molecular switch that controls theformation of speck-like aggregates and inflammasome activity[J]. Nat Immunol,2013,14（ 12） : 1247-1255.
[4] Franchi L,McDonald C,Kanneganti TD,et al. Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors: intracellularpattern recognition molecules for pathogen detection and hostdefense [J]. J Immunol,2006,177（ 6） : 3507-3513.
[5] Shi Y,Evans JE,Rock KL. Molecular identification of adanger signal that alerts the immune system to dying cells[J]. Nature,2003,425（ 6957） : 516-521.
【炎癥體NLRP3發(fā)揮作用的相關(guān)調(diào)控機(jī)制的論文】相關(guān)文章：
教學(xué)語言調(diào)控的論文06-05
淺談高校體育教學(xué)中學(xué)生心理障礙成因及調(diào)控機(jī)制論文01-24
聲樂學(xué)習(xí)的心理調(diào)控論文06-17
連鎖經(jīng)營完善商業(yè)經(jīng)營機(jī)制增強(qiáng)競爭的相關(guān)論文04-27
與行政相關(guān)的論文03-08
投資相關(guān)論文05-04
機(jī)械相關(guān)論文03-19
燕子相關(guān)論文07-14