線粒體自噬調節(jié)NLRP3炎癥小體活性改善動物健康的作用機制

李菲菲,張晨淼,童津津,蔣林樹

(北京農學院動物科學技術學院 奶牛營養(yǎng)學北京市重點實驗室,北京 102206)

受損的線粒體能夠生成大量的活性氧(reactive oxygen species, ROS),當畜禽機體內ROS生成與清除的動態(tài)平衡被打破,會導致脂類、蛋白質或DNA等生物分子過氧化損傷,對畜禽健康造成危害[1]。線粒體是動物機體真核細胞中的一種重要細胞器,可不斷地產生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP),在細胞內多個生物合成過程中起著重要的作用,維持Ca2+穩(wěn)態(tài)和ROS產生,參與調控細胞生長、代謝和死亡[2]。線粒體自噬(mitophagy)作為線粒體質量控制系統(tǒng)的核心機制之一,在維持細胞穩(wěn)態(tài)與平衡中發(fā)揮著重要的調控作用[3]。過多的ROS造成細胞受損的同時誘發(fā)機體炎癥反應,NLRP3炎癥小體是一種胞內模式識別受體,可在多種內外刺激信號下啟動并激活,NLRP3炎癥小體與多種疾病的發(fā)病及進展等有關,如乳腺炎、子宮內膜炎和神經退行性疾病等[4]。線粒體自噬通過清除受損線粒體,防止線粒體來源的ATP、ROS和線粒體DNA等的釋放,抑制NLRP3炎癥小體的激活,從而緩解炎癥性疾病的損傷[5]。本文圍繞線粒體自噬對NLRP3炎癥小體調節(jié)作用機制并結合近幾年國內外研究進展進行綜述,以期為動物疾病的防治提供新的研究方向。

1 線粒體自噬的分子機制

1.1 線粒體自噬(mitophagy)

自噬是一種依賴溶酶體降解途徑的免疫機制,具有多方面的免疫生物學功能。根據其對底物的運輸方式和底物類型的差異主要分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導性自噬[6]。隨著研究的不斷深入,除了常見的幾種自噬類別外,還存在一些對底物降解選擇專一的形式,如線粒體自噬,在動物機體發(fā)揮正常生理功能和提供能量、控制線粒體質量等方面發(fā)揮重要作用[3];內質網自噬,可恢復內質網穩(wěn)態(tài),促進細胞存活[7];核糖體自噬,通過清除無功能或錯誤組裝的核糖體以確保蛋白質的準確翻譯等[8-9]。細胞凋亡、自噬活性降低和內源性脂質等刺激可造成線粒體損傷,提高線粒體活性氧(mtROS)表達水平,從而氧化線粒體DNA(mtDNA),隨后被氧化的mtDNA釋放至細胞質,促進NLRP3炎癥小體的組裝及激活[10]。因此,線粒體來源的ROS是NLRP3炎癥小體活化的主要激活因素之一[11]。線粒體自噬可調節(jié)線粒體的融合和裂變,清除受損的線粒體,減少ROS刺激,恢復線粒體正常功能,從而負調控NLRP3炎癥小體的激活[12]。

為了維持動物機體線粒體和細胞穩(wěn)態(tài),防止受損的線粒體損傷細胞,細胞會通過線粒體自噬選擇性包裹和降解功能障礙的線粒體[13]。線粒體是雙膜結構的真核生物動態(tài)細胞器,可通過磷酸化產生細胞的能量ATP,并參與鈣穩(wěn)態(tài)、細胞生長和分化、凋亡激活和細胞死亡,是維持細胞新陳代謝和整體功能的重要細胞器,是維持細胞正常生長的基礎[14]。然而,當動物機體在活性氧(ROS)脅迫、外界因素刺激等應激作用下,過多的ROS導致氧化與抗氧化平衡失調,發(fā)生氧化應激,導致線粒體蛋白和結構的氧化損傷,抑制線粒體ATP合成并導致電子傳遞鏈(ETC)功能障礙,同時抑制呼吸鏈中的復合物I活性并導致通過ETC的電子流減慢,最終導致線粒體呼吸減少和ATP耗盡,造成線粒體功能障礙,甚至引發(fā)細胞死亡[14]。此時,線粒體自噬作為其質量控制程序啟動,降解非正常的線粒體,防止其損傷細胞[15]。

1.2 線粒體自噬的發(fā)生機制

線粒體自噬調控線粒體質量和動態(tài)平衡[16]。其發(fā)生主要分為4個步驟:首先,受損的線粒體膜電位降低;其次,自噬體將受損線粒體包裹形成線粒體自噬體;再次,形成線粒體溶酶體;最后,線粒體內容物被降解。其發(fā)生的相關機制通常分為兩類:泛素依賴性途徑和非泛素依賴性途徑(圖1)。

1.2.1 泛素依賴性途徑 通過泛素化線粒體表面蛋白來激活線粒體自噬,研究最廣泛的是PTEN 介導的假定激酶 1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)/Parkin RBR E3泛素連接酶(Parkin RBR E3 ubiquitin protein ligase,Parkin)通路[18]。PTEN介導的PINK1是線粒體健康的傳感器,不斷監(jiān)測線粒體的動態(tài)[19]。據報道,當線粒體處于健康狀態(tài)時,PINK1通常是檢測不到的,直接從內膜轉位酶(translocase of the inner mitochondrial membrane,TIM)進入線粒體內膜,其N端跨膜區(qū)插入到線粒體內膜,被早老素相關菱形樣(PARL)蛋白所修飾,隨后被泛素-蛋白酶體系統(tǒng)切割并迅速降解,被降解的PINK1片段直接與Parkin相互作用以抑制Parkin蛋白易位到線粒體[17]。然而,當線粒體受到損傷時,其膜電位下降,PINK1不能經過TIM進入線粒體內膜。同時,錯誤折疊蛋白過度表達以及裂解PINK1的特定蛋白酶活性受抑制,導致PINK1留在線粒體外膜,并招募Parkin到線粒體被泛素和磷酸化,啟動線粒體自噬。磷酸化后的Parkin被大量激活,使線粒體內部的各種蛋白泛素化,招募和激活更多的Parkin。磷酸化的Parkin結合選擇性自噬接頭蛋白(sequestosome1,P62)和微管相關蛋白 1 輕鏈 3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3),將泛素化線粒體轉運至自噬小體,利用自噬機制將其降解,以維持線粒體和細胞的穩(wěn)態(tài),保證細胞的正常生長發(fā)育[20]。

1.2.2 非泛素依賴性途徑 線粒體外膜上有許多蛋白,它們可以不經過泛素化直接與LC3相結合,進一步將自噬體募集到線粒體,從而通過非泛素依賴性途徑啟動線粒體自噬。這些蛋白主要有:Bcl-2/腺病毒 E1B-19 ku 互作蛋白 3(BNIP3)、Nip3樣蛋白X (Nip3-like protein X,NIX)、Fun14 結構相關蛋白 1(FUNDC1)等,它們是自噬的受體,也是線粒體駐留蛋白[21]。

BNIP3是Bcl-2蛋白家族的成員,具有雙重作用,既屬于促凋亡蛋白,又促進細胞自噬。BNIP3基序上的蛋白Ser17和Ser24磷酸化后可以促進其與LC3的結合,促進哺乳動物細胞中線粒體自噬,防止過量線粒體在肝中積累,破壞肝實質內的代謝分區(qū),維持肝中的代謝穩(wěn)態(tài)[22]。順鉑(CDDP)通常用于治療多種腫瘤,包括肉瘤、卵巢癌和宮頸癌,但在人卵巢癌和骨肉瘤癌細胞系中,逐漸衍生出抗性發(fā)展的分子機制。然而,研究證明當沉默或藥理學抑制線粒體自噬受體BNIP3可以使這些細胞對CDDP重新敏感,作為抵消卵巢癌和骨肉瘤中CDDP耐藥性的潛在治療策略[23]。一項研究顯示,在小鼠體內分離出的原代肝細胞經過饑餓處理或以2.9×1010個HA-BNIP 3-WT或HA-BNIP 3-W18 A的腺病毒顆粒加入1 mL培養(yǎng)基中孵育或病毒培養(yǎng)基孵育過夜后發(fā)現(xiàn),胰高血糖素(GCG)誘導BNIP3通過線粒體自噬促進自噬-溶酶體標記基因微管相關蛋白輕鏈3(LC3Bantibody, LC3B)的胞漿定位和周轉,維持小鼠肝中的代謝穩(wěn)態(tài)[22]。另有研究報道,宮頸癌細胞系和永生化胚腎細胞系在缺氧條件下JNK1/2(c-Jun N 末端激酶 1/2)在Ser 60/Thr 66磷酸化BNIP3,進而抑制BNIP3的蛋白酶體降解,同時促進BNIP3與LC3的結合來激活線粒體自噬;而PP1/2A(蛋白磷酸酶 1/2A)使BNIP3去磷酸化并誘導其蛋白酶體降解從而抑制線粒體自噬,揭示了JNK1/2-BNIP3信號通路與線粒體自噬和缺氧密切相關,可能為動物缺氧相關疾病提供治療靶點[24]。綜上所述,BNIP3蛋白在調節(jié)線粒體自噬過程中起著重要的作用。

NIX是一種由LIR、BH3和跨膜結構域等組成的高度保守的單通道線粒體外膜蛋白[25]。NIX可利用跨膜結構域,與存活蛋白 Bcl-2相互作用,引發(fā)細胞死亡[26]。同時,NIX在介導線粒體自噬過程中起著重要的作用,在哺乳動物的網織紅細胞成熟過程中線粒體的清除至關重要[27]。研究發(fā)現(xiàn),腦出血的大鼠模型減輕其損傷機制是通過提升NIX的表達量激活線粒體自噬。值得注意的是,添加自噬抑制劑3-MA負調控NIX蛋白表達水平,則使腦出血惡化,加重細胞凋亡[28]。可見,NIX蛋白具有雙重作用。

FUNDC1是另一種線粒體外膜受體蛋白,在健康狀態(tài)下,依賴于Ser13和Tyr18的磷酸化修飾,將FUNDC1的Atg8家族相互作用模體(Atg8-Jamily interacting motif, AIM),在哺乳動物中為LC3 interacting region LIR第18位氨基酸磷酸化,使FUNDC1保持高度磷酸化狀態(tài),其與LC3的相互作用減弱,從而抑制線粒體自噬。在低氧條件下或者用解偶聯(lián)劑處理時,Ser13和Tyr18去磷酸化,FUNDC1隨之被去磷酸化,進而誘發(fā)線粒體自噬[29]。此外,通過對8周齡小鼠(幼齡動物組)和18月齡小鼠(老齡動物組)中FUNDC1水平以及線粒體自噬水平的研究中發(fā)現(xiàn),其在老年小鼠的心肌微血管內皮細胞(CMECs)中顯著降低。在衰老過程中FUNDC1下調時線粒體ROS積累和內皮功能缺陷,從而觸發(fā)細胞衰老和功能障礙,并導致冠狀動脈功能障礙和心肌缺血再灌注(MI/R)損傷加重[30]。綜上所述,FUNDC1在線粒體自噬激活過程中具有重要的作用,但目前關于其研究還較少,可能會成為今后研究的新熱點。

2 NLRP3炎癥小體的生物學特性

2.1 NLRP3炎癥小體的結構與功能

炎癥小體是一類多蛋白組成的復合物,包括胞漿內模式識別受體(pattern recognition receptor, PRR)、凋亡相關斑點樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD, ASC)和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1(caspase-1),是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分[31]。目前已發(fā)現(xiàn)的炎性小體主要有:黑色素瘤 2 缺失受體(absent in melanoma 2, AIM2)、NLRP3、NLRP6等,其中NLRP3炎癥小體是目前研究最為廣泛、機制最為復雜的一類炎癥小體[32]。異常激活的NLRP3炎癥小體可介導炎性細胞因子在代謝組織的各種細胞中以自分泌和旁分泌的方式發(fā)揮作用,導致代謝紊亂,引起如乳腺炎、子宮內膜炎和神經退行性等多種疾病[33]。

NLRP3炎癥小體是由 ASC、NLRP3蛋白和半胱天冬酶-1前體(pro-cysteinyl aspartate specific proteinase-1, pro-caspase-1)組成[34]。其中,NLRP3蛋白屬于NLRP蛋白家族,它的C末端為富含亮氨酸重復結構域(leucine-rich repeat, LRR),用以識別相關刺激。研究表明,使用缺乏LRR結構域的NLRP3突變體重構的NLRP3缺陷型巨噬細胞,LRR結構域的缺失抑制了NLRP3自締合、寡聚化以及與必需調節(jié)因子NIMA相關蛋白激酶7(NEK7)的相互作用從而抑制NLRP3炎癥小體的活化。可見,LRR結構域在NLRP3炎癥小體活化中的關鍵作用[35]。N末端為熱蛋白結構域(pyrin domain, PYD),其參與介導下游蛋白的活化;二者之間的NACHT結構域具有ATP酶活性,是NLRP3活化后寡聚化所需要的,可介導自身寡聚化[36]。ASC蛋白由氨基末端(N-端)的吡啶結構域(pyrin domain, PYD)和CARD結構域組成[37]。研究表明,ASC與裝載著β-淀粉樣肽(Aβ)形成聚集體復合物,其可促進小鼠小膠質細胞中的炎癥和焦亡[38]。通常情況下,LRR與相關蛋白相互作用,使NLRP3蛋白失去活性。當相應配體激活NLRP3蛋白后,其結構N端的PYD與ASC結合,募集caspase-1前體,從而導致炎癥小體活化,釋放炎癥因子導致炎癥反應。適度激活NLRP3炎癥小體對動物機體抵御病原體入侵和維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)至關重要;然而,過度活化NLRP3炎癥小體與動物多種慢性疾病如炎癥性疾病、自身免疫性疾病和神經退行性疾病等的發(fā)病機制相關[39]。

2.2 NLRP3炎癥小體的活化機制

NLRP3炎癥小體活化需要“雙信號”,即啟動和激活[34]。第一信號通過凋亡信號分子caspase-8和Fas相關死亡域蛋白、NLRs配體以及Toll樣受體(toll-like receptor, TLR)識別內源性病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)、外源性損傷相關分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs)或腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)、白細胞介素1β(IL-1β)等細胞因子,激活NF-κB信號通路并轉錄相關基因,促進NLRP3炎癥小體的激活[40]。外界刺激激活細胞產生第二信號,NLRP3炎癥小體的活化觸發(fā)無活性pro-caspase-1聚集與剪切,并招募caspase-1蛋白,促使IL-1β前體和白細胞介素18(IL-18)前體轉化為成熟且具有活性的IL-1β和IL-18,參與免疫反應;同時促使消皮素D(GSDMD)裂解并在細胞膜上形成漏隙,誘導細胞死亡,從而使病原體暴露,引發(fā)免疫因子將其清除,進而維持動物機體內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)[41](圖2)。NLRP3炎癥小體激活的機制呈多樣化,其中典型途徑的主要機制有:線粒體受損介導的激活調節(jié)機制(線粒體受到損傷導致mtROS生成持續(xù)增加,mtDNA釋放到細胞質中激活炎癥小體)、離子通道調控機制(K+外排是NLRP3炎癥小體激活的常見因素之一,也是上游信號,誘導巨噬細胞和單核細胞的IL-1β成熟和釋放。同時,K+外流還會引發(fā)Ca2+非依賴性磷脂酶A2的激活,從而促進IL-1β的成熟)和溶酶體介導的激活調節(jié)機制(溶酶體膜受損,組織蛋白酶進入到細胞質中,活化炎癥小體)等[42]。

LPS. 脂多糖(lipopolysaccharides);TLR4. Toll樣受體4(Toll-like receptor 4);Myd88. 髓樣分化因子(myeloiddifferentiationfactor88);NF-κB. NF-κB信號通路是指哺乳動物的轉錄因子NF-κB家族;K+ efflux. 鉀離子外流;Cl- efflux. 氯離子外流;Mitochondria. 線粒體;ROS. 活性氧;mtDNA. 線粒體DNA;Lysosome. 溶酶體;Cathepsin B. 組織蛋白酶B;NLRP3. NLRP3蛋白;ASC. 凋亡相關點狀蛋白(apoptosis-associated speck-like protein contain a CARD);Pro-caspase-1. 半胱天冬酶-1前體(pro-cysteinyl aspartate specific proteinase-1);Caspase-1. 含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1;Pro-IL-1β. 白介素1β前體;IL-1β. 白介素1β;GSDMD. 介導細胞炎性死亡的關鍵效應分子;Pyroptosis. 細胞焦亡,又稱細胞炎性壞死圖2 NLRP3炎癥小體的活化機制[43]Fig.2 Mechanisms of NLRP3 inflammasome activation[43]

NLRP3炎癥小體與動物機體健康之間存在著密切的關系,在對膿腫型肉芽腫性乳腺炎的研究中發(fā)現(xiàn),膿腫型肉芽腫性乳腺炎乳腺組織NLRP3、ASC、caspase-1和IL-1β被活化,表達水平均較非膿腫型肉芽腫性乳腺炎呈現(xiàn)出明顯升高趨勢,說明NLRP3炎癥小體及IL-1β信號表達增強可能是膿腫型小組體內炎癥反應升高的原因,可為臨床準確診治提供可靠依據[44]。此外有研究表明,NLRP3炎癥小體的活化會誘導細胞死亡,如凋亡、壞死性凋亡和鐵凋亡等。同時,細胞死亡的各種效應物又調節(jié)NLRP3炎癥小體的活化,表明細胞死亡與NLRP3炎癥小體的活化密切相關[43]。試驗證明,用柴胡、當歸、白芍等中藥組成的溫陽解郁方可能通過調節(jié)NLRP3炎癥通路,降低IL-1β、IL-18等炎癥因子的釋放,減輕小膠質細胞誘導的神經炎癥,提高海馬神經遞質含量,緩解突觸可塑性,緩解由于母嬰分離造成的小鼠抑郁行為[45]。綜上所述,可見NLRP3炎癥小體在調節(jié)動物機體健康中起著重要的作用。

3 線粒體自噬調節(jié)NLRP3炎癥小體活化改善動物健康的作用機制

線粒體是炎癥小體組裝的關鍵節(jié)點,線粒體自噬能清除損傷的線粒體及其產物,因此,線粒體自噬能夠阻斷線粒體功能障礙介導的NLRP3炎癥小體活化及炎癥因子釋放,對應激狀態(tài)下的細胞發(fā)揮保護作用具有重要意義。因此,線粒體自噬對NLRP3炎癥小體活化存在負向調控作用,緩解其異常活化給機體帶來的損傷[1]。

NLRP3炎癥小體活化和線粒體自噬之間的平衡對于穩(wěn)態(tài)和細胞健康是必不可少的。據報道,泌乳期湖羊隨機分為低精料組、高精料組和添加富馬酸二鈉(DF)高濃縮飼料組,結果發(fā)現(xiàn),高精料組肝中IL-1β、IL-18、caspase-1的含量升高,且引發(fā)亞急性瘤胃酸中毒(SARA)。添加DF可通過調節(jié)線粒體自噬-NLRP3炎性體通路和 NF-κB信號通路減輕肝組織炎性細胞浸潤,降低肝靜脈中IL-1β、IL-18、caspase-1的含量,減少炎性體相關蛋白和基因(NLRP3、ASC)的表達,從而抑制肝細胞焦亡,減輕 SARA 誘導的湖羊肝損傷[46]。將小鼠腹腔中巨噬細胞的白細胞介素-1α(IL-1α)敲除后,可降低caspase-1活性并減少IL-1β釋放,同時減少線粒體損傷,表明IL-1α在調節(jié)NLRP3炎癥小體活化和線粒體自噬之間的平衡作用。值得注意的是,用LPS刺激小鼠巨噬細胞后引發(fā)pro-IL-1α易位到線粒體,直接與線粒體心磷脂(CL)相互作用,從而抑制CL-LC3b依賴性線粒體自噬的發(fā)生,導致NLRP3炎性小體活化增強和上調IL-1β產生[47]。同時,有研究表明,盲腸結扎穿刺術(CLP)構建小鼠膿毒癥肺損傷模型中敲除小鼠NLRP3-/-、CASPASE-1-/-基因,阻斷NLRP3/CASPASE-1信號通路,從而可增強線粒體自噬,清除受損線粒體,減少mtDNA的釋放,緩解膿毒癥肺損傷[48]。綜上所述,NLRP3炎癥小體與線粒體自噬之間存在著密切關系。

PINK-1/Parkin途徑在調節(jié)NLRP3炎性小體活化和線粒體自噬之間發(fā)揮了重要作用。Liu等[49]用線粒體自噬抑制劑Mdivi-1(10 μmol·L-1)預處理奶牛乳腺上皮細胞(MAC-Ts)2 h抑制其線粒體自噬,將細胞與金黃色葡萄球菌以10的感染復數(shù)(MOI)共培養(yǎng)90 min后,NLRP 3、Caspase-1和IL-1β的蛋白表達量顯著增加。而未添加抑制劑組中,PINK 1表達可降低金黃色葡萄球菌誘導細胞產生線粒體ROS,從而阻止NLRP 3炎性小體組裝,降低NF-κB活性。同時研究發(fā)現(xiàn),用鼠李糖乳桿菌(LactobacillusrhamnosusGR-1,LGR-1)預處理MAC-Ts(MOI=1)3 h,再與大腸桿菌(Escherichiacoli,E.coli)(MOI=66),共培養(yǎng)8 h,LGR-1可通過激活線粒體自噬清除E.coli誘導的ROS,進而抑制NLRP 3炎癥小體活化,抑制發(fā)生奶牛乳腺炎的細胞凋亡。而使用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3-methylade nine,3-MA)預處理細胞12 h,則阻斷了這一作用[50]。此外,Ji等[51]建立大鼠大腦中動脈閉塞再灌注(MCAO/R)模型,每天1次給予9 g·kg-1的桃紅四物湯(THSWD),結果表明,其可通過PINK 1-Parkin通路激活線粒體自噬,降低小膠質細胞激活率和受損線粒體數(shù)量,抑制ROS產生和NLRP3炎性小體活化,減輕腦梗死和神經功能缺損。因此,PINK-1/Parkin途徑是線粒體自噬最常見的通路,也是調節(jié)NLRP3炎癥小體的重要機制。

在使用盲腸結扎穿刺術(CLP)誘導的小鼠膿毒癥模型中,SESN2蛋白敲除的小鼠模型血清中的IL-1β和IL-18的表達量明顯高于正常小鼠。原因是增加SESN2蛋白表達量可介導SQSTM1蛋白的聚集及其與Lys63泛素化線粒體的結合來誘導線粒體啟動,并激活特異性自噬機制,誘導的線粒體自噬激活,從而抑制NLRP3炎性小體激活,緩解膿毒癥的損傷[52]。

活化的NLRP3炎癥小體會增加ROS的產生,而mtROS是激活NLRP3炎性小體的重要刺激。因此,抑制NLRP3炎癥小體的活化,首先應清除受損的線粒體。線粒體自噬可以阻止mtROS和mtDNA釋放至胞漿中,是負向調控NLRP3炎癥小體的關鍵[5]。使用無綠藻屬(Protothecaspp.)以5∶1的感染復數(shù)感染奶牛乳腺上皮細胞(bMECs)12 h,導致bMECs線粒體損傷,mtROS積累,從而誘導TNF-α、IL-1β和IL-18的表達增加,促進NLRP3炎性小體活化。清除mtROS可降低感染后細胞NLRP 3炎癥體通路蛋白的表達和IL-1β的產生。可見,mtROS的積累可能在Protothecaspp.誘發(fā)的炎癥反應中起重要作用[53]。在小檗堿(BBR)抑制流感病毒的試驗中,每天于小鼠腹膜內注射BBR(10 mg·kg-1)并連續(xù)灌胃BBR 6 d,可增加自噬相關蛋白表達量,增強LC3和線粒體的共定位以及自噬體的形成。同時增加了線粒體膜電位(MMP),并減少了mtROS產生,誘導有規(guī)律的線粒體自噬,顯著限制了流感病毒感染的巨噬細胞中的NLRP3炎性體活化。該報道同時顯示,遠志皂苷(PSS)通過上調包含Src同源2結構域的蛋白酪氨酸磷酸酶2(Src homology region 2-containing protein tyrosine phosphatase 2,SHP2)激活單磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase,AMPK)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)和PINK 1/parkin信號通路介導線粒體自噬,進而抑制NLRP3炎性小體介導的神經炎癥[54]。另有研究報道,接頭蛋白適配蛋白磷酸酪氨酸作用含PH域和轉接蛋白APPL1與其相互作用伙伴RAB5在早期內體通過誘導巨噬細胞中的線粒體自噬負調節(jié)NLRP3炎性小體激活,緩解炎癥損傷[55]。

綜上所述,NLRP3炎癥小體的活化與線粒體自噬之間存在著密切的關系,可以通過多種途徑激活線粒體自噬,以調控NLRP3炎癥小體的活化。同時,NLRP3炎癥小體的激活又誘導了線粒體自噬的發(fā)生,緩解其異常活化引發(fā)的動物機體病變,線粒體自噬在調控NLRP3炎癥小體活化過程中具有非常重要的作用。

4 總結與展望

線粒體是炎癥小體組裝的重要節(jié)點,線粒體自噬能夠阻斷線粒體功能障礙介導的NLRP3炎癥小體活化,緩解NLRP3炎癥小體異常活化而引發(fā)動物機體一系列慢性疾病。近年來,線粒體自噬機制研究雖然逐漸深入,但諸多可介導線粒體自噬的線粒體蛋白單體發(fā)生機制尚不清楚。同時,NLRP3炎癥小體異常活化是多種炎癥性疾病的誘發(fā)因素之一,而線粒體自噬對NLRP3炎癥小體活化的作用機制研究還不全面,如線粒體自噬如何調控線粒體DNA釋放到細胞質中,這或許將成為新的研究熱點與難點,對于動物機體健康和疾病防治具有重要意義,有利于促進動物綠色健康養(yǎng)殖。更重要的是,目前關于機體對于線粒體自噬調節(jié)NLRP3炎癥小體的研究大多集中在人類醫(yī)學研究領域,在其他動物機體上的研究較少,期望本文能引起相關研究人員在動物機體上通過調節(jié)線粒體自噬功能緩解NLRP3炎癥小體異常活化的疾病的關注,使線粒體自噬治療靶點在畜牧獸醫(yī)領域受到重視并推廣。