NLRP3 炎癥小體在非酒精性脂肪性肝病中作用的研究進(jìn)展

王子媛，鄭濤，陳黎，郝新才

1 湖北醫(yī)藥學(xué)院藥學(xué)院，湖北十堰442000；2 湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院

非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）是一種無過量飲酒史，以肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞脂肪變性和脂肪貯積為特征的臨床病理綜合征，其疾病譜包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、脂肪性肝纖維化、肝硬化等。目前，NAFLD 已成為全球最常見的慢性肝病［1］。NAFLD 的發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，普遍認(rèn)為是“多重打擊”所致［2］?！岸嘀卮驌簟睂W(xué)說認(rèn)為，NAFLD是在機(jī)體發(fā)生胰島素抵抗（IR）的情況下，由細(xì)胞氧化應(yīng)激、肝脂毒性、細(xì)胞因子大量釋放等多種因素介導(dǎo)，進(jìn)而引發(fā)廣泛的炎癥反應(yīng)，最終引起肝細(xì)胞壞死和凋亡［3］。因此，炎癥反應(yīng)在NAFLD 的發(fā)生、發(fā)展過程中具有重要作用。核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NLRP3）炎癥小體是胞質(zhì)內(nèi)由多種蛋白構(gòu)成的一種蛋白復(fù)合體，可被多種病原體或危險(xiǎn)信號激活，引起半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶1（Caspase-1）的自我剪切、活化，進(jìn)而促使IL-1β、IL-18 水解成熟，從而發(fā)揮炎癥效應(yīng)［4］。目前認(rèn)為，NLRP3 炎癥小體通過介導(dǎo)炎癥反應(yīng)參與NAFLD 的發(fā)生、發(fā)展，但其具體機(jī)制仍未完全闡明，尚需進(jìn)一步探索。本文結(jié)合文獻(xiàn)就NLRP3 炎癥小體在NAFLD中的作用作一綜述。

1 NLRP3炎癥小體概述

NLRP3 炎癥小體是一種存在于細(xì)胞內(nèi)的多蛋白復(fù)合物，由NLRP3 受體蛋白、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白（ASC）和效應(yīng)分子前半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶1（pro-Caspase-1）三部分組成。ASC 作為一種接頭蛋白，能夠連接上游的NLRP3 受體蛋白和下游的pro-Caspase-1，三種蛋白緊密連接從而保證了NLRP3 炎癥小體的免疫活性和生物學(xué)功能。NLRP3 炎癥小體的激活依賴于兩種啟動(dòng)信號：第一種啟動(dòng)信號主要由Toll 樣受體（TLR）/核因子κB（NF-κB）通路所誘導(dǎo)［5］；第二種啟動(dòng)信號是由一系列病原相關(guān)分子模式和損傷相關(guān)分子模式所激活。目前，關(guān)于第一種啟動(dòng)信號的激活途徑研究較多，其作用機(jī)制相對清楚。第二種啟動(dòng)信號的作用途徑如下：①細(xì)胞外ATP 結(jié)合至細(xì)胞表面的P2X7 受體，打開其控制的離子通道，激活下游的NLRP3 炎癥小體，同時(shí)細(xì)菌毒素所引起的膜孔形成，也能觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)K+外流［6］；②線粒體來源的活性氧（ROS）是NLRP3 炎癥小體激活的關(guān)鍵分子，加入ROS 抑制劑后，細(xì)胞內(nèi)Caspase-1 活化水平明顯降低，炎癥因子IL-1β 生成亦明顯減少［7］；③吞噬刺激物，如淀粉樣蛋白β，可形成晶體或微粒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致溶酶體破裂和組織蛋白酶B 釋放，從而激活NLRP3 炎癥小體［4］。NLRP3炎癥小體被激活后，可招募ASC和Caspase-1，促使自身寡聚化，引起Caspase-1自我剪切、活化，進(jìn)而 裂 解pro-IL-1β、pro-IL-18 形 成 成 熟 的IL-1β、IL-18，從而發(fā)揮炎癥效應(yīng)［7］。盡管適度的炎癥反應(yīng)有助于抵抗病原微生物入侵，但NLRP3 炎癥小體如果被過度激活，過量釋放的IL-1β、IL-18等細(xì)胞因子以及所產(chǎn)生的炎癥瀑布式反應(yīng)將會對機(jī)體產(chǎn)生致命性損害。因此，NLRP3 炎癥小體的激活必須準(zhǔn)確地控制和調(diào)節(jié)［8］。有研究發(fā)現(xiàn)，NASH 患者NLRP3 及其組分表達(dá)明顯增加，使用藥物抑制NLRP3 表達(dá)會減輕肝臟脂肪變性、肝細(xì)胞炎癥和肝纖維化［9］。結(jié)果表明，NLRP3炎性小體可能在NASH 的發(fā)生、發(fā)展過程中具有重要作用，并有可能成為其分子治療靶點(diǎn)。因此，針對NLRP3 炎癥小體過度激活的靶向調(diào)控將會成為治療NAFLD新的方向。

2 NLRP3炎癥小體在NAFLD中的作用機(jī)制

NAFLD 是一種成因復(fù)雜的慢性肝臟疾病，其病理過程包括脂質(zhì)積累、IR、氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、炎癥反應(yīng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等多個(gè)方面［10］。近年研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3 炎癥小體所介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)、IR 均參與了NAFLD 的發(fā)生、發(fā)展過程［9］。目前，NLRP3 炎癥小體激活的復(fù)雜性及其調(diào)控的多樣性在NAFLD發(fā)病中作用的研究尚處于初級階段。因此，深入探索NLRP3 炎癥小體在NAFLD 發(fā)生、發(fā)展中的作用，將有助于NAFLD的臨床治療。

2.1 NLRP3 炎癥小體過度激活促進(jìn)NAFLD 炎癥反應(yīng)是NAFLD 發(fā)病的核心環(huán)節(jié)，而NLRP3 炎癥小體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)可能參與了NAFLD 的整個(gè)病理過程。有研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3 炎癥小體及其效應(yīng)蛋白IL-18可通過調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，減輕肝細(xì)胞壞死或凋亡［11］。LIU 等［12］研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)典D-（+）-氨基半乳糖和脂多糖聯(lián)合誘導(dǎo)的急性肝衰竭模型中，NLRP3炎癥小體的過度激活及IL-6、IL-1β 所介導(dǎo)的“炎癥風(fēng)暴”可加重肝細(xì)胞損傷；靶向抑制硫氧還蛋白互作蛋白與NLRP3 的相互作用可改善小鼠肝功能及肝細(xì)胞壞死或凋亡。有研究還發(fā)現(xiàn)，NLRP3-/-和野生型小鼠在長期高脂飼養(yǎng)后，與野生型小鼠比較，NLRP3-/-小鼠血清和肝臟組織TNF-α、IL-18含量明顯降低，肝損傷和肝纖維化程度亦有所改善［13］。在蛋氨酸—膽堿缺乏（MCD）飲食和高脂飲食誘發(fā)的NASH 小鼠模型中，IL-1β 蛋白和NLRP3 mRNA 表達(dá)均明顯升高，而在IL-1β 敲除小鼠中肝臟脂肪貯積減少，血液ALT、AST 含量降低，表明IL-1β可促進(jìn)肝臟脂肪貯積并加劇肝功能惡化［14］。以上研究表明，炎癥相關(guān)肝臟疾病的整個(gè)病理生理過程與NLRP3炎癥小體的激活密切相關(guān)，故積極探索NLRP3 炎癥小體激活的相關(guān)信號分子并靶向抑制NLRP3炎癥小體的激活將為靶向治療NAFLD提供一個(gè)新的方向。

2.2 NLRP3 炎癥小體影響IR 促進(jìn)NAFLD IR 主要是指機(jī)體對內(nèi)源性分泌或外源性注射的胰島素反應(yīng)下降的一種異常生理狀態(tài)，在2 型糖尿病的病理生理過程中起重要作用。IR 的影響因素眾多，如糖脂代謝異常、缺氧、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等，它們的共同途徑最終是由炎癥反應(yīng)介導(dǎo)的［15-16］。NAFLD 是一種內(nèi)分泌代謝反應(yīng)異常所致的應(yīng)激性肝損傷，與IR 和遺傳易感性密切相關(guān)，以往“雙重打擊”學(xué)說認(rèn)為，第一重打擊是IR 引起的肝臟脂肪浸潤，脂肪組織中的脂肪酸過多地轉(zhuǎn)移至肝臟，從而引起機(jī)體IR［17］。有研究發(fā)現(xiàn)，與野生型脂肪前體細(xì)胞相比，缺乏Caspase-1的脂肪前體細(xì)胞能更高效地分化為具有較高氧化水平的成熟脂肪細(xì)胞，同時(shí)其表面的胰島素受體表達(dá)增加，而NLRP3 炎癥小體的激活會產(chǎn)生大量的Caspase-1，這表明NLRP3 炎癥小體對脂肪細(xì)胞的發(fā)育可能具有直接調(diào)控作用［18］。本研究還發(fā)現(xiàn)，較高氧化水平的成熟脂肪細(xì)胞比例及總脂肪量百分比降低均與NLRP3表達(dá)變化密切相關(guān)［18］。在肥胖或2型糖尿病模型中，有效抑制NLRP3 炎癥小體的激活可減輕脂肪β細(xì)胞自身的炎癥反應(yīng)并改善肝細(xì)胞對胰島素的敏感性，從而改善IR，其作用機(jī)制可能是通過AMPK 依賴的AMPK/NLRP3/HMGB-1 信號通路實(shí)現(xiàn)的［19］。此外，在NAFLD的發(fā)生、發(fā)展過程中，內(nèi)脂素能夠使促炎癥細(xì)胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α水平升高，并通過抑制STAT3/NF-κB信號通路加劇IR［20］。

總之，NLRP3 炎癥小體的過度激活可促進(jìn)NAFLD 的發(fā)生、發(fā)展，抑制NLRP3 炎癥小體的激活將為防治NAFLD提供新的思路。

3 NLRP3炎癥小體在NAFLD治療中的作用

3.1 藥物干預(yù)NLRP3炎癥小體治療NAFLD 迄今為止，尚未開發(fā)出直接靶向NLRP3 炎癥小體的治療藥物。然而，針對NLRP3 炎癥小體的研究已經(jīng)展現(xiàn)出其有可能成為臨床治療NAFLD 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。MRIDHA 等［21］研究發(fā)現(xiàn)，MCC950 作為一種NLRP3高效特異性抑制劑，能夠抑制肝細(xì)胞凋亡蛋白酶1和IL-1β 表達(dá)，顯著降低肝臟中巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)量，改善肝纖維化和肝損傷。

有研究發(fā)現(xiàn)，水飛薊素可抑制高脂飲食喂養(yǎng)小鼠肝臟和體外培養(yǎng)肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激以及NLRP3炎癥小體激活，減輕高脂飲食或磷脂酸所引起的炎癥反應(yīng)，其作用機(jī)制可能是通過NAD+/SIRT2 信號通路來實(shí)現(xiàn)的。因此，水飛薊素可能是一種針對NLRP3炎癥小體治療NAFLD的藥物［22］。

有研究發(fā)現(xiàn)，與普通飲食喂養(yǎng)小鼠比較，白藜蘆醇能夠明顯降低高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的肝臟和血清IL-1β、IL-6、TNF-α、脂聯(lián)素含量；給予10 周白藜蘆醇干預(yù)，可明顯降低高脂飲食喂養(yǎng)小鼠體質(zhì)量，減輕肝臟脂肪變性和NLRP3 炎癥小體激活，其作用機(jī)制可能是通過下調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子Sirt2 表達(dá)，從而抑制肝細(xì)胞壞死或凋亡［23］。因此，白藜蘆醇有可能成為NAFLD的特效治療藥物。

TNF-α、IL-17、IL-1β被認(rèn)為是NLRP3炎癥小體激活介導(dǎo)肝損傷和肝纖維化的關(guān)鍵細(xì)胞因子。有研究發(fā)現(xiàn)，在髓樣來源的細(xì)胞中組成型表達(dá)NLRP3后，成年小鼠肝臟表現(xiàn)出較重的炎癥細(xì)胞浸潤及纖維化，血清和肝組織TNF-α、IL-17含量明顯升高，提示TNF-α和IL-17在誘導(dǎo)NLRP3炎癥小體激活引起的肝臟炎癥反應(yīng)和肝纖維化過程中起關(guān)鍵作用［24］。因此，各種靶向TNF-α的分子（如己酮可可堿、依那西普）和抗TNF-α單克隆抗體被認(rèn)為是治療NAFLD的潛在藥物［25］。

3.2 飲食和其他方式干預(yù)NLRP3 炎癥小體治療NAFLD MARTINEZ-MICAELO 等［26］研究發(fā)現(xiàn)，小鼠經(jīng)過一段時(shí)間的omega-3多不飽和脂肪酸（omega-3 PUFA）喂養(yǎng)后，與正常喂養(yǎng)小鼠比較，其肝細(xì)胞脂肪變性減輕，肝細(xì)胞對胰島素的敏感性增強(qiáng)，這可能與omega-3 PUFA 能夠通過影響TLR4/NF-κB 信號通路，抑制NLRP3 炎癥小體激活，從而減輕肝臟脂肪過度貯積。此外，食物中脂肪酸組成改變可通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)或先天免疫反應(yīng)來減輕炎癥反應(yīng)，最終阻止或延緩NAFLD進(jìn)展。

有研究發(fā)現(xiàn)，在MCD 飲食誘導(dǎo)的NASH 小鼠模型中，TIR/BB 環(huán)擬似物羥甲基乙酰-L-戊基吡咯（AS-1）可預(yù)防脂肪性肝炎，同時(shí)AS-1還能減輕MCD飲食喂養(yǎng)的db/db 小鼠脂肪性肝炎相關(guān)的炎癥反應(yīng)，其作用機(jī)制可能與減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)和抑制NLRP3 炎癥小體的激活有關(guān)［27］。因此，AS-1 有可能成為防治NASH的潛在策略。

綜上所述，NLRP3 炎癥小體能夠通過介導(dǎo)炎癥反應(yīng)參與NAFLD 的發(fā)生、發(fā)展，其作用機(jī)制尚未完全闡明，可能與NLRP3 炎癥小體過度激活及其介導(dǎo)的IR 有關(guān)。因此，靶向NLRP3 炎癥小體將為NAFLD 治療提供新的思路，但目前相關(guān)的靶向藥物研究較少，相信隨著動(dòng)物模型進(jìn)一步完善和大規(guī)模的臨床試驗(yàn)，在不久的將來一定能夠研發(fā)出針對NLRP3炎癥小體的靶向藥物。