炎癥復(fù)合體與流感病毒感染

趙京霞 郭玉紅 劉衛(wèi)紅 劉清泉

(1 中醫(yī)感染性疾病基礎(chǔ)研究北京市重點實驗室，北京，100010；2 北京市中醫(yī)研究所，北京，100010；3 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京中醫(yī)醫(yī)院，北京，100010)

炎癥復(fù)合體與流感病毒感染

趙京霞1,2,3郭玉紅1,3劉衛(wèi)紅1,2,3劉清泉1,2,3

(1 中醫(yī)感染性疾病基礎(chǔ)研究北京市重點實驗室，北京，100010；2 北京市中醫(yī)研究所，北京，100010；3 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京中醫(yī)醫(yī)院，北京，100010)

炎癥復(fù)合體可識別和感受多種微生物產(chǎn)物及細(xì)胞內(nèi)自身代謝性應(yīng)激而活化胱天蛋白酶，誘導(dǎo)白介素-1β、白介素-18、白介素-33等促炎性反應(yīng)細(xì)胞因子的分泌及多種炎癥遞質(zhì)的釋放，在抗流感病毒感染過程中發(fā)揮著重要作用。這可能為調(diào)控流感病毒介導(dǎo)的免疫反應(yīng)提供新的作用靶點。

炎癥復(fù)合體；流感

流行性感冒病毒(Influenza Virus)，簡稱為流感病毒，屬于正粘病毒科，其遺傳物質(zhì)為分節(jié)段的單股負(fù)鏈RNA。依據(jù)核蛋白及基質(zhì)蛋白抗原性的不同分為A型、B型和C型。最為常見的流感病毒為A型流感病毒，根據(jù)HA及NA抗原性的不同，A型流感病毒又分為不同的亞型，如H1N1、H7N9等。每種亞型的基因組都處于不斷的漂變和變換之中，使得機體曾經(jīng)產(chǎn)生的特異性抗體的效果減弱，引起季節(jié)性的流感或世界大流行。

流感病毒通過呼吸道進入肺部后，如果能順利突破黏膜分泌的黏液，則肺上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞就會受到入侵[1]。流感病毒的感染和復(fù)制主要發(fā)生在機體這些細(xì)胞，從而引起機體局部炎癥和全身性反應(yīng)。在流感病毒入侵及復(fù)制過程中，機體細(xì)胞能識別流感病毒，誘導(dǎo)天然免疫和適應(yīng)性免疫以清除病毒。天然免疫系統(tǒng)作為機體的第一道保護屏障，能夠通過模式識別受體(PRRs)識別病原相關(guān)分子模式(PAMP)和損傷相關(guān)分子模式(DAMP)，進而激活下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，引起炎性反應(yīng)及誘導(dǎo)機體產(chǎn)生有效的適應(yīng)性免疫應(yīng)答，實現(xiàn)對病毒的控制和快速清除[2]。其中炎癥復(fù)合體作為重要的模式識別受體在天然免疫反應(yīng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，本文重點介紹炎癥復(fù)合體在流感病毒感染過程中的作用。

1 炎癥復(fù)合體簡介

炎癥復(fù)合體(Inflammasome)是一種多蛋白復(fù)合體，分子量約700 kD，此概念由Tschopp研究小組于2002年首次提出[3]。炎癥復(fù)合體可識別和感受多種微生物產(chǎn)物及細(xì)胞內(nèi)自身代謝性應(yīng)激，各種信號的刺激均能活化胱天蛋白酶(cysteinylaspartate-specific protease，caspase)，誘導(dǎo)白介素(interleukin，IL)-1β、IL-18、IL-33等促炎性反應(yīng)細(xì)胞因子的分泌及多種炎癥遞質(zhì)的釋放[4]。炎癥復(fù)合體不僅作為天然免疫的主要成員快速識別病原體，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎性反應(yīng)，其活化對機體獲得性免疫反應(yīng)也具有重要調(diào)控作用，與IL-6、IL-12的分泌相關(guān)，影響輔助性T細(xì)胞(T helper cell，Th)1、Th17及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的活性[5]，對多種臨床疾病的發(fā)生、發(fā)展具有重要意義。

炎癥復(fù)合體主要由模式識別受體(即核心蛋白)、接頭分子ASC(Apoptosis Associated Speck-like Protein Containing，CARD)和效應(yīng)分子Caspase-1組成。根據(jù)模式識別受體(即核心蛋白)的不同，炎癥復(fù)合體主要分為3大類：1)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)家族成員，包括NALPs(NACHT，LRR and PYD Containing Proteins)、白介素轉(zhuǎn)化酶(Interleukin-converting Enzyme，ICE)激活因子(ICE Protease-activating Factor，IPAF)、神經(jīng)元凋亡抑制蛋白(Neuronal Apoptosis Inhibitorprotein，NAIP)等。2)AIM2炎癥復(fù)合體，與含有NLR家族成員的其他炎癥復(fù)合體不同，其含有HIN200家族的AIM2蛋白，由AIM2、ASC和caspase-1組成。3)新近發(fā)現(xiàn)的RIG-1炎癥復(fù)合體屬于RIG-1樣受體家族[6]。目前已發(fā)現(xiàn)的炎癥復(fù)合體有NLRP1、AIM-2、NLRP3、NLRC4、NLRP6、NLRP7、NLRP12和RIG-1等[7]。

炎癥復(fù)合體核心蛋白在受到外源性和內(nèi)源性危險信號刺激后，通過招募ASC和pro-caspase-1，完成炎癥復(fù)合物的裝配和寡聚化[8]，寡聚化使pro-caspase-1實現(xiàn)空間距離的接近，進而自身切割形成成熟的caspase-1[9]，caspase-1負(fù)責(zé)將無活性IL-1β前體剪切為成熟IL-1β，并且caspase-1也能水解pro-IL-18和pro-IL-33等促炎性反應(yīng)細(xì)胞因子，使其成為有活性的IL-18和IL-33，從而引起炎性反應(yīng)，介導(dǎo)多種感染性疾病的病生理過程[10]。

2 炎癥復(fù)合體與流感病毒感染

流感病毒被認(rèn)為是最具代表性的NLRP3炎癥復(fù)合體激活劑。研究表明，流感病毒可誘導(dǎo)野生型小鼠來源的骨髓巨噬細(xì)胞或樹突細(xì)胞caspase-1的成熟、IL-1β的分泌以及肺泡灌洗液中IL-1β顯著升高，而在Nalp3-/-、ASC-/-、caspase-1-/-小鼠中未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的變化[11-13]。并且，小鼠通過滴鼻感染流感病毒后，肺組織中NLRP3炎癥復(fù)合體所有組成部分的表達(dá)均顯著升高[14]。流感病毒可能主要通過其病毒的RNA及非結(jié)構(gòu)蛋白PB1-F2激活NLRP3炎癥復(fù)合體。流感病毒RNA轉(zhuǎn)染野生型小鼠骨髓巨噬細(xì)胞可顯著上調(diào)IL-1β的表達(dá)，而來源于Nalp3-/-、ASC-/-、caspase-1-/-3種基因缺失小鼠的巨噬細(xì)胞在受到相應(yīng)刺激時，IL-1β分泌水平未見明顯波動[6]。PB1-F2缺失的突變病毒感染小鼠后，肺泡灌洗液IL-1β含量與正常病毒感染相比顯著降低[15]。以上研究提示，流感病毒感染后，病毒非結(jié)構(gòu)蛋白PB1-F2在吞噬體內(nèi)的聚集可進一步激活NLRP3炎癥復(fù)合體，促進IL-1β的分泌及釋放。

在流感病毒感染研究中，NLRP3炎癥復(fù)合體對小鼠生存率的影響不一致。亞致死劑量流感病毒PR8感染W(wǎng)T、Nalp3-/-、ASC-/-、caspase-1-/-小鼠，生存率分別為70%、20%、40%和30%[13-14];研究證實尼日利亞菌素(nigericin)具有增強NLRP3活性的作用，流感病毒感染時，尼日利亞菌素的處理對15～16個月齡的BALB/c小鼠有保護作用[16]。但也有研究表明，在抗流感病毒感染的保護性免疫中并不需要NLRP3，而需要ASC、Caspase-1和IL-1R1[12]。

Thomas PG研究團隊發(fā)現(xiàn)，流感病毒感染小鼠后第3天，Nalp3-/-小鼠呈現(xiàn)局部細(xì)支氣管上皮細(xì)胞壞死及嗜中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤，而WT小鼠的細(xì)支氣管幾乎不受影響；感染后第11天，Nalp3-/-小鼠及caspase-1-/-小鼠肺泡壁內(nèi)側(cè)及肺間質(zhì)中出現(xiàn)大量的膠原蛋白沉積甚至阻塞肺泡，而WT小鼠只是在肺泡壁內(nèi)側(cè)出現(xiàn)少量的膠原蛋白沉積[13]。本研究證實，NLRP3在病毒引起肺損傷后的修復(fù)中起著重要的作用。

另有研究表明，流感病毒可引起RIG-I炎癥復(fù)合體的激活及下游Caspase-3和IL-18的分泌[17]。而來源于Rig-I-/-小鼠細(xì)胞感染流感病毒后，I型IFN的分泌能力下降[18]。Pothlichet等[19]發(fā)現(xiàn)，在肺支氣管上皮細(xì)胞中，流感病毒通過RIG-I/線粒體抗病毒途徑誘導(dǎo)I型IFN的分泌，而I型IFN又可上調(diào)RIG-I炎癥復(fù)合體的表達(dá)。由此可見，RIG-I炎癥復(fù)合體主要通過I型IFN的分泌及合成環(huán)路調(diào)節(jié)機體流感病毒感染后的免疫反應(yīng)。

3 總結(jié)

目前對NLRP3炎癥復(fù)合體和流感病毒感染的研究較多，其余炎癥復(fù)合體在流感病毒感染過程中的作用尚有待明確。雖然炎癥復(fù)合體在抗流感病毒感染中的角色是有爭議的，但更傾向于具有保護作用[20]，這可能為調(diào)控流感病毒介導(dǎo)的免疫反應(yīng)提供新的治療靶點。

[1]Owen DM，Gale M Jr.Fighting the flu with inflammasomesignaling[J].Immunity，2009，30(4): 476-478.

[2]Thomas R，Madani R，Worthington T，et al.The usefulness of P-POS-SUM score in patients undergoing elective liver resection for benign disease，metastatic colorectal cancer and non-colorectal cancer [J].Hepatogastroenterology，2012,59(120):2421-2427.

[3]Martinon F，Burns K，Tschopp J.The inflammasome: a molecular platform triggering activation of inflammatory caspases and processing of proIL-beta[J].Mol Cell，2002，10(2):417-426.

[4]Guo H，Callaway JB，Ting JP.Inflammasomes： mechanism of action，role in disease，and therapeutics[J].Nat Med，2015，21(7)：677-687.

[5]Watanabe H，Gehrke S，Contassot E，et al.Danger signaling through the inflammasome acts as a master switch between tolerance and sensitization[J].J Immunol，2008，180(9): 5826-5832.

[6]I-Yin Chen，Takeshi Ichinohe.Response of host inflammasomes to viral infection[J].Trends mcrobiol，2015，23(1):55-63.

[7]Broderick L，de Nardo D，F(xiàn)ranklin BS,et al.The inflammasome and autoinflammatorysyndromes[J].Annu Rev Pathol,2015,10: 395-424.

[8]Wu Y，Ren J，Zhou B，et al.Gene silencing of non-obese diabetic receptor family (NLRP3) protects against the sepsis-induced hyper-bile acidaemia in a rat model[J].Clin ExpImmunol，2015，179(2)：277-293.

[9]李青，汪昌寧，宋亞玲.NALP3炎性體與相關(guān)疾病的研究進展[J].牙體牙髓牙周病學(xué)雜志，2011，21(6)：355-359.

[10]Negash AA，Ramos HJ，Crochet N，et al.IL-1beta production through the NLRP3 inflammasome by hepatic macrophages links hepatitis C virus infection with liver inflammation and disease[J].PLoSPathog，2013，9：e1003330.

[11]Kanneganti TD，Body-Malapel M，Amer A,et al.Critical role for cryopyrin/Nalp3 in activation of caspase-1 in response to viral infection and double-stranded RNA[J].J.Biol.Chem,2006,281(48)： 36560-36568.

[12]Ichinohe T，Lee HK，Ogura Y,et al.Inflammasome recognition of influenza virus is essential for adaptive immune responses[J].J.Exp.Med,2009,206(1)：79-87.

[13]Thomas PG，Dash P，Aldridge JR Jr，et al.The intracellular sensor NLRP3 mediates key innate and healing responses to influenza A virus via the regulation of caspase-1[J].Immunity，2009,30(4)： 566-575.

[14]Allen IC，Scull MA，Moore CB，et al.The NLRP3 inflammasome mediates in vivo innate immunity to influenza A virus through recognition of viral RNA[J].Immunity，2009,30(4)：556-565.

[15]McAuley JL，Tate MD，MacKenzie-Kludas CJ，et al.Activation of the NLRP3 inflammasome by IAV virulence protein PB1-F2 contributes to severe pathophysiology and disease[J].PLoSPathog，2013,9(5)： e1003392.

[16]Stout-Delgado HW，Vaughan SE，ShiraliAC,etal.Impaired NLRP3 inflammasome function in elderly mice during influenza infection is rescued by treatment with nigericin[J].J Immunol,2012,188(6): 2815-2824.

[17]Kato H，Takeuchi O，Sato S，et al.Differential roles of MDA5 and RIG-I helicases in the recognition of RNA viruses[J].Nature,2006,441(7089)：101-105.

[18]Rintahaka J，Wiik D，Kovanen PE，et al.Cytosolic antiviral RNA recognition pathway activates caspases 1 and 3[J].J.Immunol,2008,180： 1749-1757.

[19]Pothlichet J，Meunier I，Davis BK,et al.Type I IFN triggers RIG-I/TLR3/NLRP3-dependent inflammasome activation in influenza A virus infected cells[J].PLoS Pathog,2013，9(4)： e1003256.

[20]牛俊領(lǐng),陳明寬,吳淑嫻,等.NLRP3炎癥小體在流感病毒感染中的作用[J].中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報，2015，37(4): 547-552.

(2015-10-08收稿 責(zé)任編輯：洪志強)

Inflammasome and Influenza Virus Infection

Zhao Jingxia1,2,3，Guo Yuhong1,3,Liu Weihong1,2,3,Liu Qingquan1,2,3

(1BeijingKeyLaboratoryofbasicresearchwithTraditionalChineseMedicineoninfectiousdiseases，Beijing100010,China; 2BeijingInstituteofTraditionalChineseMedicine，Beijing100010,China; 3BeijingHospitalofTraditionalChineseMedicine，affiliatedwithCapitalMedicalUniversity,Beijing100010,China)

Inflammasome is activated by a diversity of pathogens and endogenous danger signals，which results in Caspase-1 activation and secretion of pro-inflammatory cytokines such as IL-1β，IL-18 and IL-33.The activation of inflammasome has being recognized as a key player and potential therapeutic target in fighting influenza virus infections.

Inflammasome；Influenza virus infections

北京市科委綠色通道專項項目(編號：Z141100006014056)

劉清泉(1956—)，男，主任醫(yī)師，教授，E-mail：liuqingquan2003@126.com

R392.32

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2015.10.004