NLRP3炎性小體與皮膚病

陸豪杰 宋秀祖

浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬杭州市第三醫(yī)院皮膚科 310009

固有免疫系統(tǒng)是機(jī)體抵御病原體入侵的第一道防線，免疫細(xì)胞通過Toll樣受體、NOD樣受體（NOD?like receptors，NLR）等固有免疫模式識(shí)別受體、病原微生物及內(nèi)源性危險(xiǎn)信號(hào)，發(fā)揮保護(hù)作用［1］。NLRP3 炎性小體是由 NOD 樣受體蛋白3（NOD?like receptor protein 3，NLRP3）、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白（apoptosis?associated speck?like protein containing CARD，ASC）以及含胱天蛋白酶1 前體（cysteinyl aspartate specific proteinase?1 precurosor，pro?caspase?1）等參與構(gòu)成的一類多蛋白復(fù)合體，是目前研究最廣泛的炎性小體［2］。NLRP3 炎性小體通過活化分泌效應(yīng)分子白細(xì)胞介素（IL）1β、IL?18，參與多種宿主免疫和炎癥反應(yīng)［3?4］，本文綜述NLRP3炎性小體在皮膚病中的研究進(jìn)展。

一、NLRP3炎癥小體

1.結(jié)構(gòu)與功能：NLRP3 炎性小體是由固有免疫受體NLRP3、ASC 和 pro?caspase?1 作為核心組成的多蛋白復(fù)合物。NLRP3 主要包含3 部分，即①C 端的亮氨酸重復(fù)序列，主要識(shí)別和結(jié)合病原相關(guān)分子模式和危險(xiǎn)相關(guān)分子模式；②中心的核苷酸結(jié)合寡聚化區(qū)域，主要介導(dǎo)NLR 寡聚化并形成炎性小體的核心結(jié)構(gòu)；③N 端的效應(yīng)結(jié)構(gòu)域，主要由熱蛋白結(jié)構(gòu)域、胱天蛋白酶募集結(jié)構(gòu)域組成。ASC 是細(xì)胞內(nèi)重要聯(lián)接蛋白，激活的 NLRP3 通過 ASC 招募 pro?caspase?1，形成炎性小體并激活 caspase?1［2］?；罨蟮?caspase?1 對(duì)pro?IL?1β 等底物進(jìn)行切割，促進(jìn)IL?1β 和IL?18 的成熟及分泌，誘導(dǎo)caspase?1依賴的細(xì)胞凋亡［5］。

2.激活機(jī)制：激活NLRP3炎性小體的物質(zhì)非常廣泛，細(xì)菌、病毒、真菌、寄生蟲及纖維狀β 淀粉樣蛋白、尿酸結(jié)晶、膽固醇結(jié)晶等顆粒性物質(zhì)都會(huì)導(dǎo)致NLRP3的激活［6?10］，目前研究發(fā)現(xiàn)，其激活機(jī)制主要包括以下幾點(diǎn)。

（1）活性氧（ROS）：硫氧還蛋白相互作用蛋白是一種NLRP3 結(jié)合蛋白，對(duì)NLRP3 炎性小體的激活至關(guān)重要。細(xì)胞靜息狀態(tài)時(shí)，硫氧還蛋白相互作用蛋白與硫氧還蛋白相互作用，不會(huì)激活NLRP3 炎性小體；當(dāng)ROS 產(chǎn)生增加時(shí)，硫氧還蛋白相互作用蛋白與氧化的硫氧還蛋白分離，進(jìn)而激活NLRP3 炎性小體［11］。此外，NIMA 相關(guān)蛋白激酶 7（never in mitosis gene related kinase 7，NEK7）參與了NLRP3?ASC復(fù)合物的形成，在線粒體ROS 誘導(dǎo)下，NEK7 以激酶活性非依賴方式與 NLRP3 結(jié)合［12］，從而進(jìn)一步激活下游 caspase?1，引起細(xì)胞凋亡。

（2）鉀離子外流：研究發(fā)現(xiàn)［13］，在 NLRP3 激活時(shí)細(xì)胞內(nèi)鉀離子明顯減少，鉀離子外流被認(rèn)為是NLRP3 激活的必要條件。在巨噬細(xì)胞中，鉀離子通過雙孔道結(jié)構(gòu)域通道流出，可激活 ATP 誘導(dǎo)的 NLRP3 炎性小體［14］。在激活過程中，鉀外流促進(jìn)NLRP3?NEK7 結(jié)合；如果用50 mmol/L KCl處理，則可顯著抑制NLRP3 與NEK7 結(jié)合以及ATP 觸發(fā)的caspase?1激活［15］。

（3）鈣離子：Lee等［16］發(fā)現(xiàn)，小鼠鈣敏感受體可通過介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鈣離子增加，從而激活NLRP3 炎性小體。其機(jī)制主要為鈣敏感受體可通過磷脂酶C 誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)貯存的鈣離子釋放，增加的細(xì)胞質(zhì)鈣離子促進(jìn)NLRP3炎性小體的組裝；此外，鈣敏感受體還導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）降低，cAMP 直接與NLRP3 結(jié)合抑制炎性小體組裝，cAMP 下調(diào)可減輕這種抑制作用；通過小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）敲除小鼠鈣敏感受體基因，IL?1β 分泌顯著減少，進(jìn)一步證實(shí)了鈣離子在NLRP3炎性小體激活中的作用。

（4）核因子κB（NF?κB）：NF?κB是NLRP3炎性小體激活的必要條件。NF?κB 不但可以誘導(dǎo)炎性趨化因子及細(xì)胞因子（包括pro?IL?1β）表達(dá)增多，也可誘導(dǎo)NLRP3 活化，對(duì)炎性小體的激活和組裝發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，從而誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。但是，NF?κB 激活也可以發(fā)揮抗炎功能，抑制巨噬細(xì)胞中NLRP3 炎性小體過早和過度激活，從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。推測其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)自噬相關(guān)蛋白P62表達(dá)有關(guān)［17］。

（5）溶酶體：細(xì)胞在吞噬尿酸結(jié)晶等顆粒性物質(zhì)過程中，伴隨著溶酶體酸化以及隨后的溶酶體破裂，其對(duì)NLRP3炎性小體的活化具有重要調(diào)節(jié)作用。溶酶體中的組織蛋白酶，特別是組織蛋白酶B參與了NLRP3炎性小體活化；使用組織蛋白酶B 抑制劑處理后，NLRP3 炎性小體活化受到抑制，IL?1β含量下降［18］。

二、NLRP3炎性小體與皮膚病

1.痤瘡：對(duì)上海地區(qū)428 例痤瘡患者及384 例健康人NLRP3 基因 rs10754558 和 rs4612666 位點(diǎn)進(jìn)行檢測，痤瘡患者 NLRP3 基因 rs10754558 位點(diǎn) G 等位基因的頻率增高［19］。既往研究發(fā)現(xiàn)［20?21］，在毛囊皮脂腺周圍可檢測到 NLRP3 和caspase?1 表達(dá)。在丘疹膿皰型痤瘡患者皮損中NLRP3 及IL?1β mRNA 表達(dá)均顯著增加，且 NLRP3 mRNA 水平與IL?1β mRNA 水平顯著相關(guān)。將人單核細(xì)胞體外暴露于痤瘡丙酸桿菌24 h 后，蛋白印跡檢測細(xì)胞裂解物和培養(yǎng)上清液發(fā)現(xiàn)，前 IL?1β 合成及成熟 IL?1β 分泌均顯著增加；通過siRNA 沉默NLRP3 表達(dá)，則能顯著減弱痤瘡丙酸桿菌誘導(dǎo)的IL?1β分泌。

2.銀屑病：銀屑病患者皮損處角質(zhì)形成細(xì)胞中可觀察到大量的NLRP3 表達(dá)，但在銀屑病角化不全的細(xì)胞中則發(fā)現(xiàn)NLRP3表達(dá)缺失［22］。慢性增生性小鼠皮炎是一種自發(fā)性多器官炎癥性疾病，其病理特征類似于人類的特應(yīng)性皮炎和銀屑病。Douglas 等［23］發(fā)現(xiàn)，caspase?1 在慢性增生性皮炎小鼠皮膚中高度表達(dá)，caspase?1 和NLRP3 基因缺失可顯著減輕皮膚炎癥并延遲疾病發(fā)作。Irrera 等［24］用咪喹莫特處理NLRP3缺陷小鼠，發(fā)現(xiàn)缺陷小鼠皮膚病變輕微，僅有非常輕微的棘皮癥；咪喹莫特誘導(dǎo)正常小鼠產(chǎn)生銀屑病皮損后，使用NF?κB 抑制劑BAY 11?7082 可顯著降低IL?1β 水平，改善皮膚病變，證實(shí)NLRP3炎性小體參與了銀屑病發(fā)病。

3.多發(fā)性肌炎/皮肌炎：多發(fā)性肌炎/皮肌炎患者血清中IL?1β 和IL?18水平較健康人顯著增加，qRT?PCR 顯示，患者肌肉中的 IL?1β，IL?18 和 NLRP3 的 RNA 表達(dá)亦顯著升高，且蛋白印跡結(jié)果顯示，NLRP3 和caspase?1 的蛋白表達(dá)均顯著增高，提示NLRP3在多發(fā)性肌炎/皮肌炎發(fā)病中發(fā)揮重要作用［25］。

4.大皰性類天皰瘡：Fang等［26］研究發(fā)現(xiàn)，在大皰性類天皰瘡患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中 NLRP3、pro?caspase?1 和 pro?IL?18 mRNA 表達(dá)顯著上調(diào)，并且與BP180 自身抗體滴度呈正相關(guān)；此外，患者的皰液和血清中IL?18水平顯著升高；在有效治療后，NLRP3、caspase?1 和 IL?18 mRNA 表達(dá)水平和血清中IL?18水平顯著下降，證實(shí)NLRP3炎性小體參與了大皰性類天皰瘡的發(fā)病。

5.壞疽性膿皮病：Marzano 等［27］研究發(fā)現(xiàn)，IL?1β 及其可溶性受體sIL?1RⅠ和sIL?1RⅡ在壞疽性膿皮病患者皮損中的表達(dá)明顯增加，推測壞疽性膿皮病可能通過激活NLRP3產(chǎn)生IL?1β 導(dǎo)致炎癥發(fā)生。Kolios 等［28］對(duì)5例壞疽性膿皮病患者皮損進(jìn)行實(shí)時(shí)定量PCR檢測，發(fā)現(xiàn)IL?1β mRNA表達(dá)顯著增加；經(jīng) IL?1β 單抗藥物治療 16 周后，5 例患者中有 4 例病灶較前縮小，3例完全緩解，顯著提高了患者的生活質(zhì)量。

三、小結(jié)

近年來，研究者對(duì)固有免疫中NLRP3 炎性小體的認(rèn)識(shí)逐步增加。NLRP3 炎性小體不但與多種皮膚病有關(guān)，也與許多系統(tǒng)性疾病相關(guān)，如糖尿病、痛風(fēng)等。NLRP3活化可激活下游caspase?1，誘導(dǎo)炎癥因子IL?1β和IL?18表達(dá)增多，引起細(xì)胞凋亡，參與多種宿主免疫和炎癥反應(yīng)。但NLRP3 炎性小體具體作用機(jī)制尚未完全闡明，尤其在皮膚病中研究尚屬于起步階段，需要更深入探討。預(yù)期以NLRP3 炎性小體為治療靶點(diǎn)，抑制固有免疫的過度活化，可以在相關(guān)皮膚病中發(fā)揮重要治療作用。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突