NLRP3炎性小體與皮膚病

陸豪杰 宋秀祖

浙江中醫藥大學附屬杭州市第三醫院皮膚科 310009

固有免疫系統是機體抵御病原體入侵的第一道防線，免疫細胞通過Toll樣受體、NOD樣受體（NOD?like receptors，NLR）等固有免疫模式識別受體、病原微生物及內源性危險信號，發揮保護作用［1］。NLRP3 炎性小體是由 NOD 樣受體蛋白3（NOD?like receptor protein 3，NLRP3）、凋亡相關斑點樣蛋白（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）等參與構成的一類多蛋白復合體，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分子白細胞介素（IL）1β、IL?18，參與多種宿主免疫和炎癥反應［3?4］，本文綜述NLRP3炎性小體在皮膚病中的研究進展。

一、NLRP3炎癥小體

1.結構與功能：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合物。NLRP3 主要包含3 部分，即①C 端的亮氨酸重復序列，主要識別和結合病原相關分子模式和危險相關分子模式；②中心的核苷酸結合寡聚化區域，主要介導NLR 寡聚化并形成炎性小體的核心結構；③N 端的效應結構域，主要由熱蛋白結構域、胱天蛋白酶募集結構域組成。ASC 是細胞內重要聯接蛋白，激活的 NLRP3 通過 ASC 招募 pro?caspase?1，形成炎性小體并激活 caspase?1［2］。活化后的 caspase?1 對pro?IL?1β 等底物進行切割，促進IL?1β 和IL?18 的成熟及分泌，誘導caspase?1依賴的細胞凋亡［5］。

2.激活機制：激活NLRP3炎性小體的物質非常廣泛，細菌、病毒、真菌、寄生蟲及纖維狀β 淀粉樣蛋白、尿酸結晶、膽固醇結晶等顆粒性物質都會導致NLRP3的激活［6?10］，目前研究發現，其激活機制主要包括以下幾點。

（1）活性氧（ROS）：硫氧還蛋白相互作用蛋白是一種NLRP3 結合蛋白，對NLRP3 炎性小體的激活至關重要。細胞靜息狀態時，硫氧還蛋白相互作用蛋白與硫氧還蛋白相互作用，不會激活NLRP3 炎性小體；當ROS 產生增加時，硫氧還蛋白相互作用蛋白與氧化的硫氧還蛋白分離，進而激活NLRP3 炎性小體［11］。此外，NIMA 相關蛋白激酶 7（never in mitosis gene related kinase 7，NEK7）參與了NLRP3?ASC復合物的形成，在線粒體ROS 誘導下，NEK7 以激酶活性非依賴方式與 NLRP3 結合［12］，從而進一步激活下游 caspase?1，引起細胞凋亡。

（2）鉀離子外流：研究發現［13］，在 NLRP3 激活時細胞內鉀離子明顯減少，鉀離子外流被認為是NLRP3 激活的必要條件。在巨噬細胞中，鉀離子通過雙孔道結構域通道流出，可激活 ATP 誘導的 NLRP3 炎性小體［14］。在激活過程中，鉀外流促進NLRP3?NEK7 結合；如果用50 mmol/L KCl處理，則可顯著抑制NLRP3 與NEK7 結合以及ATP 觸發的caspase?1激活［15］。

（3）鈣離子：Lee等［16］發現，小鼠鈣敏感受體可通過介導細胞內鈣離子增加，從而激活NLRP3 炎性小體。其機制主要為鈣敏感受體可通過磷脂酶C 誘導內質網貯存的鈣離子釋放，增加的細胞質鈣離子促進NLRP3炎性小體的組裝；此外，鈣敏感受體還導致細胞內環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）降低，cAMP 直接與NLRP3 結合抑制炎性小體組裝，cAMP 下調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，進一步證實了鈣離子在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 不但可以誘導炎性趨化因子及細胞因子（包括pro?IL?1β）表達增多，也可誘導NLRP3 活化，對炎性小體的激活和組裝發揮調節作用，從而誘導炎癥反應。但是，NF?κB 激活也可以發揮抗炎功能，抑制巨噬細胞中NLRP3 炎性小體過早和過度激活，從而維持細胞穩態。推測其機制可能與調節自噬相關蛋白P62表達有關［17］。

（5）溶酶體：細胞在吞噬尿酸結晶等顆粒性物質過程中，伴隨著溶酶體酸化以及隨后的溶酶體破裂，其對NLRP3炎性小體的活化具有重要調節作用。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：對上海地區428 例痤瘡患者及384 例健康人NLRP3 基因 rs10754558 和 rs4612666 位點進行檢測，痤瘡患者 NLRP3 基因 rs10754558 位點 G 等位基因的頻率增高［19］。既往研究發現［20?21］，在毛囊皮脂腺周圍可檢測到 NLRP3 和caspase?1 表達。在丘疹膿皰型痤瘡患者皮損中NLRP3 及IL?1β mRNA 表達均顯著增加，且 NLRP3 mRNA 水平與IL?1β mRNA 水平顯著相關。將人單核細胞體外暴露于痤瘡丙酸桿菌24 h 后，蛋白印跡檢測細胞裂解物和培養上清液發現，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，則能顯著減弱痤瘡丙酸桿菌誘導的IL?1β分泌。

2.銀屑病：銀屑病患者皮損處角質形成細胞中可觀察到大量的NLRP3 表達，但在銀屑病角化不全的細胞中則發現NLRP3表達缺失［22］。慢性增生性小鼠皮炎是一種自發性多器官炎癥性疾病，其病理特征類似于人類的特應性皮炎和銀屑病。Douglas 等［23］發現，caspase?1 在慢性增生性皮炎小鼠皮膚中高度表達，caspase?1 和NLRP3 基因缺失可顯著減輕皮膚炎癥并延遲疾病發作。Irrera 等［24］用咪喹莫特處理NLRP3缺陷小鼠，發現缺陷小鼠皮膚病變輕微，僅有非常輕微的棘皮癥；咪喹莫特誘導正常小鼠產生銀屑病皮損后，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NLRP3炎性小體參與了銀屑病發病。

3.多發性肌炎/皮肌炎：多發性肌炎/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 表達亦顯著升高，且蛋白印跡結果顯示，NLRP3 和caspase?1 的蛋白表達均顯著增高，提示NLRP3在多發性肌炎/皮肌炎發病中發揮重要作用［25］。

4.大皰性類天皰瘡：Fang等［26］研究發現，在大皰性類天皰瘡患者外周血單個核細胞中 NLRP3、pro?caspase?1 和 pro?IL?18 mRNA 表達顯著上調，并且與BP180 自身抗體滴度呈正相關；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 表達水平和血清中IL?18水平顯著下降，證實NLRP3炎性小體參與了大皰性類天皰瘡的發病。

5.壞疽性膿皮病：Marzano 等［27］研究發現，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明顯增加，推測壞疽性膿皮病可能通過激活NLRP3產生IL?1β 導致炎癥發生。Kolios 等［28］對5例壞疽性膿皮病患者皮損進行實時定量PCR檢測，發現IL?1β mRNA表達顯著增加；經 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量。

三、小結

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

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突