炎癥反應(yīng)是機體在應(yīng)對各種有害刺激的一種自然保護機制,適度的炎癥反應(yīng)利于機體對抗外界病原微生物的感染,但過度炎癥反應(yīng)反而會對細胞功能產(chǎn)生不利影響,導(dǎo)致局部及全身系統(tǒng)炎癥性病變。
Martinon等在2002年首次提出炎性小體的概念,揭示細胞組織損傷、免疫過程及促炎因子之間的關(guān)系,即 炎癥小體作為基本蛋白復(fù)合體,可引導(dǎo)免疫系統(tǒng)對致病刺激反應(yīng),引起促炎因子裂解和釋放 。因此控制炎癥小體的形成及信號傳遞在機體防御疾病方面至關(guān)重要。
NLRP3炎癥小體屬于核苷酸寡聚化結(jié)構(gòu)域(NOD)樣受體(NLR)家族,是一種胞內(nèi)模式識別受體,主要存在于巨噬細胞和樹突狀細胞,在機體免疫炎癥中發(fā)揮關(guān)鍵作用。NLRP3炎癥小體可識別許多危險信號,參與多種疾病病理過程中的炎癥反應(yīng),包括 自身免疫性疾病、Ⅱ型糖尿病、腦缺血和動脈粥樣硬化癥等,成為探索疾病形成和進展的焦點。
NLRP3炎癥小體與自身免疫性疾病
自身免疫性疾?。ˋutoimmune Disease,AID)是當機體免疫系統(tǒng)針對自身抗原產(chǎn)生過強或持續(xù)時間過長的免疫應(yīng)答、以致破壞自身正常組織結(jié)構(gòu)并引起相應(yīng)臨床癥狀時引起的疾病,包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、Ⅰ型糖尿病等。絕大多數(shù)AID的病因及發(fā)病機制尚未研究清楚,但有證據(jù)支持異?;罨腘LRP3炎癥小體在AID的發(fā)病中起著重要作用,多種AID的發(fā)生與NLRP3炎癥小體及其激活的產(chǎn)物白介素(IL)-18和IL-1β有關(guān)。IL-18和IL-1β可以被多種刺激激活,包括細菌、病毒和損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)等,是促進各種與感染、炎癥和自身免疫相關(guān)的先天免疫過程的有效的炎性細胞因子。
NLRP3炎癥小體與痛風(fēng)
痛風(fēng)(gout) 是一種特殊的關(guān)節(jié)炎,由大量嘌呤代謝的終產(chǎn)物尿酸在局部組織積累而引起。尿酸主要通過以下兩種機制激活NLRP3炎癥小體: ①大量的尿酸晶體可致線粒體活性氧 (reactive oxygen species, ROS)大量產(chǎn)生,其可使 硫氧還蛋白相互作用蛋白(Thioredoxin-interacting protein, TXNIP) 從硫氧還蛋白(thioredoxin, TRX)上解離下來,從而使得NLRP3炎癥小體組裝形成;②當局部組織中的單鈉尿鹽( monosodium urate,MSU)過多,誘導(dǎo)巨噬細胞對其吞噬,激活NLRP3炎癥小體,IL-1β釋放,刺激非造血細胞產(chǎn)生IL-6和趨化因子(CXCL1和CXCL8)招募嗜中性粒細胞聚集,引起炎癥及組織損傷。Martinon等研究也發(fā)現(xiàn) NLRP3-/-小鼠與正常小鼠相比,中性粒細胞引起的炎癥細胞浸潤明顯改善?;谶@些基礎(chǔ)研究,臨床上使用IL-1β靶向藥物對治療慢性關(guān)節(jié)炎有明顯的效果。
NLRP3炎癥小體與心血管疾病
炎癥在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中有重要作用。而越來越多的研究表明NLRP3炎癥小體與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。NLRP3通過活化天冬氨酸蛋白水解酶-1(Caspase-1)和焦亡蛋白(GSDMD),釋放大量炎癥因子并且開啟一種新的、可控的、有序的細胞死亡模式——細胞焦亡, 加速心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。NLRP3作為研究比較深入的炎癥小體,參與多種心血管疾病的過程。
NLRP3炎癥小體與Ⅱ型糖尿病
Ⅱ型糖尿病又稱成年型糖尿病或非胰島素依賴型糖尿病,其發(fā)病機制目前認為有以下兩種: ①高血糖可以促使β細胞釋放大量的ROS,其可使TXNIP從TRX上解離下來,促使NLRP3的活化;②高糖往往和胰島淀粉多肽( islet amyloid polypeptide,IAPP) 沉積量聯(lián)系在一起,通過在小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)入人IAPP基因,可導(dǎo)致巨噬細胞分泌更多的IL-1β。高血糖可導(dǎo)致IL-1β分泌增加,胰島素分泌紊亂和誘導(dǎo)胰島細胞凋亡,有大量研究表明,采用IL-1β靶向治療的方法能使血糖降低、改善β細胞的功能和減輕炎癥癥狀。
通過抗炎藥物治療炎癥方面的疾病,可能會導(dǎo)致宿主防御能力下降,或者由于代償性反應(yīng)而進一步放大炎癥過程,此時如果特異性的針對炎癥信號通路,如NLRP3活化,可能會提供一種更為精確的降低炎癥損害的方法。
目前已經(jīng)明確NLRP3炎癥小體的激活由兩個關(guān)鍵步驟介導(dǎo):初始化(Priming)和激活組裝(Triggering)。在初始化過程中,IL-1β和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)結(jié)合其相應(yīng)的受體,從而啟動信號通路并激活NF-κB,NF-κB的核定位引起促炎基因反式激活。
大量研究表明水蛭素具有抗炎作用。 天然水蛭素可作用于凝血酶,抑制炎性細胞的增殖,也可通過降低核因子κB(NF-κB), MMP -2( 基質(zhì)金屬蛋白酶2 ), MMP -9的表達,從而抑制炎癥的發(fā)生。也就是說,水蛭素可以阻斷NLRP3的活化通路,從而抑制炎癥的發(fā)生。
發(fā)表在《國際免疫藥理學(xué)》雜志上的研究報道 水蛭素通過抑制NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥緩解急性缺血性中風(fēng):體內(nèi)和體外顯示,研究團隊通過動物實驗中進一步證明天然水蛭素可以通過抑制NLRP3炎癥途徑發(fā)揮抗炎作用。