炎癥小體在惡性血液病發病中的作用

王金霞 劉愛飛 李方林 陳懿建

(贛南醫學院，江西 贛州 341000)

炎癥小體在惡性血液病發病中的作用

王金霞1劉愛飛1李方林1陳懿建1

(贛南醫學院，江西 贛州 341000)

炎癥小體；白血病；骨髓增生異常綜合征；多發性骨髓瘤

炎癥小體是一類胞質內多蛋白復合體，組裝后活化半胱氨酸天氰冬氨酸蛋白酶(caspase)-1，進而介導白細胞介素(IL)-1β、IL-18等細胞因子的成熟和釋放。隨著對炎癥小體的深入研究，炎癥小體除啟動炎癥反應外，也參與惡性腫瘤的發生、發展、轉移及預后。炎癥小體組分及其誘導產生細胞因子IL-1β、IL-18在不同惡性血液病中表達、作用及機制各異。本文就炎癥小體與白血病、骨髓增生異常綜合征(MDS)、多發性骨髓瘤(MM)的關系及其研究進展作一綜述。

1 炎癥小體

炎癥小體是一組多蛋白復合體，由識別分子、接頭分子及效應分子組成，其中識別分子主要包括NOD樣家族分子(NLR)及AIM2樣受體家族分子(AIM)；接頭分子是凋亡相關斑點樣蛋白(ASC)，能夠激活caspase及招募結構域(CARD)；效應分子包括caspase-1等。炎癥小體識別病原相關分子模式(PAMP)或損傷相關分子模式(DAMP)后，識別分子招募 ASC，后者結合pro-caspase-1，pro-caspase-1 自剪切為成熟的caspase-1，隨后分泌促炎細胞因子IL-1β、IL-18〔1〕。炎癥小體通過識別細胞內多種與免疫及死亡相關的信號參與細胞功能調控。大量臨床和實驗數據表明炎癥小體在動脈粥樣硬化〔2〕、腫瘤〔3～6〕等疾病中起著重要作用，如急性心肌梗死〔7〕、腦卒中〔8〕、結腸癌〔9〕及肝癌〔10〕等，而不同炎癥小體在不同疾病中作用各異。

2 炎癥小體與白血病

白血病是造血干細胞的惡性克隆性疾病，其遺傳表達規律、細胞間信號交流途徑及基因突變位點仍不甚清楚。近年來研究發現炎癥小體作為免疫系統的組成與白血病發病有關聯。Salaro等〔11〕利用Western印跡、PCR及轉染技術研究發現慢性淋巴細胞白血病(CLL)患者外周血的淋巴細胞中ASC表達量增加，而NLRP3表達量明顯減少。并且NLRP3下調能促進細胞生長，NLRP3過表達可抑制細胞增殖并誘導細胞凋亡。表明NLRP3在CLL中起負性調節作用。但是NLRP3和ASC均屬于NLRP3炎癥小體組分，但是在此研究中表達水平呈相反的趨勢，其中機制不明。此外，鄭永亮等〔12〕研究發現NLRP3、AIM2、ASC在急性白血病(AL)初治及復發病人中表達降低，而在治療后病情緩解病人中表達升高，并且對病人的總生存期無明顯影響，表明NLRP3、AIM2炎癥小體與AL病情發展呈負相關，提示NLRP3、AIM2炎癥小體低表達可能是白血病發病及發展可能的促進因素。因此，炎癥小體可能是早期診斷對白血病及對白血病的療效進行評估的潛在有效指標，也可能為白血病的治療提供新的靶點，但是炎癥小體在白血病中的作用機制仍需進一步研究。

此外，有研究表明CASP1及其激動分子表達高低與ALL的糖皮質激素抵抗相關〔13〕。Paugh等〔14〕對初診的急性淋巴細胞白血病(ALL)患者的白血病細胞進行檢測發現，CASP1(包含caspase-1)及NLRP3在糖皮質激素抵抗白血病細胞中表達高于對糖皮質激素敏感的白血病細胞，且認為其高表達的原因為CASP1和NLRP3啟動子區域的低甲基化，通過去除CASP1的裂解位點以及應用CASP1抑制劑均能減輕糖皮質激素抵抗，表明CASP1通過裂解糖皮質激素受體引起白血病細胞糖皮質激素抵抗。研究還發現，在復發性白血病細胞中CASP1、NLRP3表達升高，可能是白血病復發時對潑尼松耐藥性比初診時更強的機制。另有研究發現在耐藥的成人T細胞白血病的病人外周血淋巴細胞中caspase-1水平升高〔15〕。因此，NLRP3炎癥小體可能為評價白血病病人耐藥性及制定有效的治療方案提供依據。

研究發現，NLRP1參與白血病的發生與發展〔16〕。Sanz等〔17〕檢測AL患者骨髓祖細胞發現NLRP1表達明顯升高，并且在AML、 ALL中表達量各異。另有研究表明，NLRP1介導白血病細胞產生的細胞因子IL-1β通過自分泌和旁分泌的方式誘導白血病細胞增殖〔18〕。因此，NLRP1可能在白血病細胞的發生與發展發揮了一定促進促用。

有文獻報道炎癥小體活化誘導產生的細胞因子IL-1β、IL-18的基因多態性與白血病的預后及存活有關聯〔11〕。Wang等〔19〕利用Taqman等位基因鑒別法對NLRP3 (rs35829419)，CARD8(rs2043211)，IL-1β (rs16944)及IL-18 (rs1946518)進行基因分型，抽取部分AML患者DNA樣本，應用多元Logic回歸分析發現，NLRP3、CARD8、IL-1β及IL-18的基因多態性與AML易感性無關。對AML患者細胞遺傳學危險分層中基因多態性的基因型分布分析發現，IL-1β的基因多態性存在不同風險分組中，差異有統計學意義。骨髓原始細胞攜帶IL-18(rs1946518)GG、GT基因型的AML患者多于TT基因型的患者。IL-18GG、GT基因型患者血漿IL-18水平高于TT基因型的患者。以上表明IL-1β、IL-18基因多態性與AML臨床特征有關并可能導致AML患者生存較差。IL-1β (rs16944) 、IL-18 (rs1946518)可能是AML的潛在預后指標。

3 炎癥小體與MDS

MDS是一類異質性造血干細胞克隆性疾病，以無效造血及高風險向急性髓系白血病(AML) 轉化為特征，可導致外周血細胞減少和遺傳不穩定性。MDS除存在病態造血外，還存在骨髓多系細胞過度凋亡，異常的細胞凋亡及增殖在MDS發生和發展中發揮著重要作用。

目前已有研究證實炎癥小體在MDS中表達升高。Basiorka等〔20〕利用共聚焦熒光顯微鏡發現NLRP3炎癥小體在MDS病人中表達升高，其中MDS中的基因突變、S100A9的分泌等多種因素能夠誘導NLRP3炎癥小體激活，并且敲除NLRP3或caspase-1或藥物抑制NLRP3后MDS小鼠的有效造血功能得到明顯恢復，提示MDS中的多種因素進一步激活NLRP3炎癥小體，使其高表達在MDS發病中可能起著促進的作用。此外，Sallman等〔21〕研究發現在MDS中CASP1、NLRP1、NLRP3、IL-1β、IL-18編碼基因表達上調，并利用CASP1 shRNA轉染MDS-BMMNC發現，與對照組相比細胞凋亡分數下降約47%，提示CASP1參與MDS的細胞凋亡。此外還發現，MDS中炎癥小體激活還能誘導細胞增多和增強細胞的自我更新。表明炎癥小體可能通過調控MDS中的異常細胞增殖及凋亡途徑促進MDS的發病。

此外，有研究〔22〕利用Taqman探針對MDS患者及對照組進行PCR擴增，用SDS2.3軟件對NLRP3、IL-18、CARD8-10X、NF-κB-94 ins/del及IL-1β進行基因分型研究，分別比較基因型的差異，發現兩組間IL-1β(rs16944)-GG差異有統計學意義，表明IL-1β(rs16944)-GG基因多態性與MDS易感性密切相關，IL-1β在rs16944G/A純合多態性可作為判斷MDS易感性的一個遺傳學候選標志，且IL-1β(rs16944)-GG基因型更多發生在MDS中，提示此基因型可能參與了MDS的發生發展，IL-1β(rs16944)-GG基因型的患者具有更低的血紅蛋白濃度及更高的IPSS評分，因此IL-1β(rs16944)-GG多態性可能作為一個新的MDS患者的預后標記。

4 炎癥小體與MM

MM是骨髓中的漿細胞異常增生導致的惡性腫瘤，是臨床常見B淋巴細胞淋巴瘤之一〔23〕。細胞因子的異常分泌〔24〕、骨髓微環境〔25〕等是MM的重要病理機制，其中IL-6是骨髓瘤細胞的關鍵細胞因子，能促進MM細胞的生長、增殖、存活，并參與瘤細胞的耐藥，與MM發病、病情進展有關〔26〕。caspase-1、IL-1β在瘤細胞與其骨髓微環境相互作用中發揮重要作用〔27〕。近年來陸續有文獻報道NLRP3炎癥小體及其誘導產生的細胞因子IL-1β、IL-18與MM的發生、發展相關〔28〕。

李寧等〔29〕檢測MM患者骨髓單個核細胞NLPR3、caspase-1的表達水平在初診MM患者較健康對照組降低，而治療有效組較治療前表達升高。NLRP3 mRNA的表達水平與β2微球蛋白(判斷預后的臨床指標，降低提示預后不良)呈顯著負相關，與外周血IL-1β表達呈正相關。表明NLRP3炎癥小體可能參與MM的發生、發展中的抗腫瘤免疫反應，并且NLRP3 mRNA可能用于判斷MM預后及評估腫瘤負荷。

研究發現由惡性瘤細胞分泌的IL-1β能觸發腫瘤微環境內IL-6的釋放，提示腫瘤細胞來源的IL-1β能激活旁分泌信號通路，使間質細胞為癌細胞提供營養支持從而促進骨髓瘤細胞的生長〔30～32〕。此外，有大量數據證明骨髓基質細胞分泌IL-6與NF-κB激活有關，抑制KF-κB的活性不但可以抑制 IL-6 的分泌，還能夠抑制骨髓瘤細胞的生長并導致其凋亡。史珂慧等〔33〕給 SCID 小鼠皮下注射骨髓瘤細胞建立MM小鼠移植瘤模型，實驗組和對照組分別尾靜脈及瘤體周圍多點注射脂質體-NF-κB誘殺性寡脫氧核甘酸(ODN)及脂質體-NF-κB無關ODN復合物發現，NF-κB誘殺性ODN通過特異性抑制NF-κB轉錄活性抑制瘤細胞生長，延長小鼠生存時間。也支持這一觀點。表明機體可能通過下調NLRP3炎癥小體減少IL-1β分泌，抑制NK-κB的活性，減少IL-6的釋放，發揮抗腫瘤的作用。

炎癥小體活化是IL-1β、IL-18成熟的關鍵環節，而在MM中IL-18表達與NLRP3表達水平并不一致，有研究發現初診未治療MM患者IL-18表達升高，且與骨髓中骨髓瘤細胞數呈正相關，經治療后IL-18水平下降，當疾病進展時其表達值又升高，提示IL-18可能在MM發生、發展中起促進作用，這與NLRP3、IL-1β在MM中的表達及作用相反。MM中IL-18高表達，有人推測一方面IL-18可能通過自分泌或旁分泌的方式刺激骨髓瘤細胞增殖，另一方面IL-18通過增強穿孔素和Fas/Fasl細胞毒效應直接或間接抑制或殺傷腫瘤細胞，但具體的相互作用機制尚不清楚。此外，IL-18是IFN-γ誘生因子，IFN-γ又能介導IL-6的產生，然而IFN-γ對炎癥小體有抑制作用，既能夠在轉錄水平抑制 IL-1β 前體的產生，又能通過NO依賴的方式特異性抑制NLRP3炎癥小體的活化，從而抑制 IL-1β 的成熟〔34〕。而如前所述炎癥小體低表達發揮抗腫瘤的作用，因此IL-18在MM發病中作用仍需進一步研究明確。

綜上所述，隨著對炎癥小體的深入研究發現，炎癥小體各組分及其誘導產生的細胞因子IL-1β、IL-18在不同惡性血液中表達量及作用不盡相同。NLRP3、AIM2白血病中低表達可能促進腫瘤的發生，ASC在CLL升高，而在AL中表達降低，NLRP1在AL高表達促進腫瘤的發生，CASP1與白血病的耐藥性有關，高表達細胞耐藥。NLRP1、NLRP3炎癥小體、IL-18、IL-1β(基因多態性)在MDS中高表達，可能促進發病，并與預后相關。NLRP3、caspase-1、IL-1β在MM低表達發揮抗腫瘤的作用，而IL-18表達量升高與腫瘤發生、發展相關。然而，炎癥小體及其誘導產生的細胞因子在惡性血液病中的表達、作用及機制并不完全明確，仍需進一步的深入研究。炎癥小體的研究可能為臨床血液疾病的診斷、耐藥性發現新的標志物，為白血病、MDS、MM的治療提供新的靶點及預后的新指標，因而具有重要意義。

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〔2017-04-28修回〕

(編輯 曲 莉)

國家自然科學基金資助項目(81060047，81160073)，江西省自然科學基金資助項目(20132BAB205053)；江西省衛生廳重大項目基金資助項目(20114011)，江西省教育廳科技落地計劃資助項目(KJLD14085)

陳懿建(1971-)，男，博士，主任醫師，教授，碩士生導師，主要從事白血病、血栓與止血的研究。

王金霞(1991-)，女，在讀碩士，主要從事血液系統疾病研究。

R733

A

1005-9202(2017)16-4154-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2017.16.109

1 贛南醫學院第一附屬醫院血液科