NLRP3在抗寄生蟲感染中的作用研究現狀

王安琪，孔 琳

(延邊大學農學院動物醫學系，吉林 延吉 133002)

炎癥小體(inflammasome)存在于細胞內，是種由很多蛋白質組成的復合物，分子量很大，約為700 KDa。在機體免疫系統中，炎癥小體是一個天然的保護屏障，功能與眾不同，當有危險信號或病原微生物進入機體時，炎癥小體都可以對其進行識別。炎癥小體有其獨特的功能，能夠識別病原相關分子，還可以識別來源于宿主的危險信號分子。蛋白酶-Caspase-1被炎癥小體激活，活化的Caspase-1切割IL-1β和IL-18的前體，并生成相對應的成熟細胞因子。被活化的炎癥小體能夠誘導細胞焦亡(pyroptosis)。研究表明[1]，炎癥小體參與了機體的防御反應，其中的核苷酸結合寡聚化結構域樣受體3炎癥小體，參與多種抗寄生蟲感染的作用及調控機制過程。

1 炎癥小體NLRP3的功能

炎癥反應是由多種炎癥小體誘導而引發的。炎性小體能夠調節胱冬肽酶-1(caspase-1)的活化，在天然免疫防御過程中促進細胞因子前體pro-IL-1β和pro-IL-18的成熟和分泌。炎癥小體NLRP3是固有的免疫重要組分，當機體有病原體入侵或危險信號傳入時，炎癥小體NLRP3會被激活。相關報道顯示，2型糖尿病、家族性周期性自身炎癥反應、動脈粥樣硬化癥和阿爾茲海默癥等都與炎癥小體NLRP3有密切關聯[2]。在機體免疫反應和疾病發生過程中，炎癥小體NLRP3具有非常重要的作用。炎癥小體NLRP3已經成為各種炎癥性疾病治療的新靶點。

炎癥反應具有雙重作用[3]。一方面，當機體受到外界侵害和環境壓力下產生應激反應時，可以清除體內受損或死亡細胞，保護身體免受病原體感染，使機體維持健康；另一方面，當機體長期患有慢性疾病時，因炎癥引發的其他并發癥是導致許多疾病的根源。

2 炎癥小體NLRP3的組成

炎癥小體NLRP3由三部分組成：一是感受器，即NOD樣受體蛋白3(NLRP3)；二是適配器，即接頭分子凋亡相關蛋白(ASC)；三是效應器，即胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase-1)[4]。其中，NLRP3三種同源性結構域互相貫穿形成了感受器。這三種同源性結構域為熱蛋白結構域(pyrindomain，PYD)、核苷酸結合寡聚結構域(NACHT)和亮氨酸重復序列(leucinrichrepeat，LRR)[5]，分別位于結構域的N端、中心和C端。外界的危險信號和病原微生物刺激機體之后，通過PYDPYD的相互作用，組裝ASC，在ASC的紐帶作用下，使受體蛋白和效應蛋白相連，受體蛋白在一系列作用之后，可以激活caspase-1，誘導其自身進行切割并活化。

3 炎癥小體NLRP3在抗寄生蟲感染中調控機制的研究

研究表明，ATP、RNA等許多物質都可以活化caspase-1，這些活化過程均依賴于NLRP3。例如，腺病毒DNA存在于巨噬細胞中，在激活NLRP3炎癥小體后促進胱氨酸天冬氨酸蛋白酶誘導IL-1β成熟；與其相反，NLRP3基因缺失小鼠和ASC基因缺失小鼠體內感染腺病毒后，小鼠的自然防御能力明顯減弱[6]。由此可以說明，炎癥小體NLRP3可以促進caspase-1的活化。Mariathasan等[7]報道，如果caspase-1被誘導后，再用革蘭氏陽性桿菌L.monocytogenes和S.aureus去感染caspase-1，caspase-1是可以被活化的。試驗結果顯示，只要caspase-1被激活，一定會有NLRP3炎癥小體的介入。空氣污染物中含有一些顆粒，如石棉、硅塵等，這些污染物被存在于肺部組織中的巨噬細胞占據之后，NAPDH氧化酶引發NLRP3炎癥小體的活化，進一步促進IL-1β的大量分泌，NLRP3基因缺失小鼠吸入石棉后發現，存在于肺部組織的細胞因子與正常情況相比明顯減少[8]。說明這些致病性塵埃可以誘發慢性炎癥的產生，而炎癥小體NLRP3是可以對其進行識別的。

NLRP3不在機體有真菌、病毒、細菌和各種寄生蟲等病原體入侵時，誘導機體免疫應答同樣發揮著重要作用。當機體受到瘧原蟲感染后，機體中紅細胞的血紅蛋白會破裂，產生瘧原蟲色素，瘧原蟲色素是一種無機亞鐵血紅素晶體，產生的色素最終將釋放到血漿中。巨噬細胞和樹突狀細胞受到瘧原蟲色素的刺激后，誘導caspase-1 活化，進而依賴 NLRP3和ASC介導IL-1β和IL-18的釋放，產生促炎細胞因子。由此說明，炎癥小體NLRP3參與宿主的抗瘧原蟲感染。Shio MT[9]的研究中，將NLRP3，ASC，caspase-1或IL-1β缺陷小鼠感染瘧原蟲，發現瘧原蟲激活炎癥小體NLRP3會導致免疫病理反應[10]。在Ataide MA[11]的研究中，將小鼠同時感染瘧原蟲與細菌，除了炎癥小體NLRP3之外，NLRP12也會引起大量IL-1β的釋放，導致免疫病理反應。

除了瘧原蟲，炎癥小體NLRP3在抗弓形蟲感染中也發揮了關鍵性作用。當NLRP3和caspase-1基因缺失小鼠模型建立后，用弓形蟲進行感染，對其巨噬細胞進行檢測可以發現，IL-1β的含量明顯降低，即機體感染了弓形蟲后，可激活炎癥小體NLRP3。Gorfu G等人[12]的研究中，將NLRP3和 caspase-1/11缺陷小鼠感染弓形蟲，小鼠體內荷蟲量明顯升高，同時，小鼠的死亡率顯著增加，且IL-18分泌顯著降低，說明NLRP3炎癥小體對清除弓形蟲的應答起到了重要作用[12]。

當機體被新孢子蟲感染后，機體中的免疫系統會自動產生免疫應答，以抵抗新孢子蟲的入侵。先天免疫細胞可以啟動相應的應答活動，此活動依賴于其自身表達的模式識別受體，在整個應答過程中，一方面，機體中的某一種通路可以使宿主控制并清除新孢子蟲的感染；另一方面，某一通路也會促進新孢子蟲的發生和發展，加重宿主的疾病[13]。炎癥小體NLRP3在宿主對抗病原體感染中發揮了重要作用[14]。了解炎癥小體NLRP3的調節機制，對于藥物的研制、佐劑的開發及疫苗的制造都具有非常重要的指導意義。