1、中 国 组 织 化 学 与 细 胞 化 学 杂 志CHINESE JOURNAL OF HISTOCHEMISTRY AND CYTOCHEMISTRY第 31 卷第 6 期2022 年 12 月Vol.31.No.6December.2022收稿日期2022-04-15 修回日期2022-12-08基金项目国家自然科学基金（82160129）；国家自然科学基金（81670594）；甘肃省基础研究创新群体项目（1606RJIA328）；兰州大学国家级大学生创新创业训练计划（202110730203）作者简介张瀚月，女（2000 年），汉族，本科在读*通讯作者(To whom correspon
2、dence should be addressed)：NLRP3 炎症体与肠道疾病张瀚月1，谷保红1，高磊1，蒲唯高1，许钟明1，陈昊2*（1兰州大学第二临床医学院，2兰州大学第二医院肿瘤外科，兰州 730000）摘要Nod 样受体蛋白 3（Nod-like receptor protein 3，NLRP3）炎症体是机体先天免疫的重要感受器，通过诱导炎症反应和细胞焦亡参与宿主免疫防御，并在维持肠道稳态方面发挥重要作用。近年来，NLRP3 炎症体在放射性肠炎、炎症性肠病、结直肠癌和其他肠道疾病中的作用引起临床医生与科研人员的广泛关注。本文就 NLRP3 炎症体的激活机制和其在肠道疾病中的作用机制
3、进行综述，旨在为临床治疗提供新的靶点与思路。关键词NLRP3 炎症体；肠道疾病；细胞焦亡；炎症中图分类号R363 文献标识码A DOI：10.16705/ki.1004-1850.2022.06.015NLRP3 inflammasome and intestinal diseasesZhang Hanyue1,Gu Baohong1,Gao Lei1,Pu Weigao1,Xu Zhongming1,Chen Hao2*（1Second Clinical Medical College of Lanzhou University,2Department of Tumor Surgery,La
4、nzhou University Second Hospital,Lanzhou 73000,China）AbstractNod-like receptor protein 3(NLRP3)inflammasome is an important sensor of host innate immunity.It participates in the immune defense by inducing pyroptosis and plays a critical part in maintaining intestinal homeostasis.In recent years,the
5、role of NLRP3 inflammasome in radiation enteritis,inflammatory bowel disease(IBD),colorectal cancer(CRC)and other intestinal diseases has attracted wide attention from clinicians and researchers.This article reviews the activation mechanism of NLRP3 inflammasome and its role in intestinal diseases,a
6、iming to provide new targets and ideas for clinical treatment.KeywordsNLRP3 inflammasome;intestinal diseases;pyroptosis;inflammation宿主通过模式识别受体（pattern-recognition receptors,PRRs）识别体内的损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns,DAMPs）或病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns,PAMPs），进而诱导一系列免
7、疫防御反应。炎症体是机体先天免疫防御系统的重要组成成分，由 PRRs、适应器蛋白与效应器共同组成，对多种“危险”产生免疫应答。Nod 样受体蛋白 3（Nod-like receptor protein 3,NLRP3）是一种经典的PRR，与凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase-recruitment domain,ASC）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶原（pro-caspase）-1 共同组成 NLRP3 炎症体。当受到细胞内外的刺激时，NLRP3 炎症体被激活，pro-caspase-1 活化为
8、caspase-1，后者激活炎症因子白介素IL-1和IL-18，并切割 Gasdermin D（GSDMD），最终引起炎症和细胞焦亡1。生理情况下，NLRP3 炎症体参与维持肠道内环境的稳态，当其被异常激活时，可引起或促进各种肠道疾病的发生发展，如放射性肠炎、炎症性肠病、结直肠癌等2。了解 NLRP3 炎症体的激活机制可能为明确疾病的发生机制提供重要依据。本文就 NLRP3 炎症体的激活机制及其在多种肠道疾病中的研究进展进行综述。1 NLRP3 炎症体的激活机制NLRP3 炎症体的激活机制十分复杂，尚未完全阐明。现有研究表明，NLRP3 炎症体可通过 3 种不同的途径被激活：NLRP3 炎症体
9、的经典激活途径、NLRP3 炎症体的非经典激活途径与替代性 NLRP3炎症体激活途径3。1.1 NLRP3 炎症体的经典激活途径目前普遍认为 NLRP3 炎症体激活的经典途径张瀚月等.NLRP3 炎症体与肠道疾病第 6 期 631需要两个信号，即启动信号和激活信号4。启动信号由机体 PRRs 识别 PAMPs 与 DAMPs或细胞因子受体触发，如肿瘤坏死因子-（TNF-）受体、IL-1 受体5。目前研究表明，启动信号至少具有两个功能。第一个功能是活化核转录因子-B（NF-B）通路，进而诱导 NLRP3、IL-1 前体（pro-IL-1）的转录。第二个功能是诱导 NLRP3 的翻译后修饰，包括
10、NLRP3 不同结构域中的泛素化/去泛素化、磷酸化/去磷酸化等，将 NLRP3 稳定在一种自动抑制的非活性但有信号能力的状态6。启动 NLRP3 炎症体后，三磷酸腺苷（ATP）、成孔毒素、病毒核糖核酸等诱导炎症体的激活信号，促进炎症体组装，响应各种外源性或内源性“危险”信号6。目前认为，NLRP3 炎症体由多种上游信号事件激活，包括 K+外流、活性氧（ROS）的产生、线粒体功能障碍、溶酶体损伤等，它们可能串联或者独立发挥作用。除少数情况下，K+外流被认为是NLRP3激活的必要步骤，K+外流能够激活炎症体，而细胞外高 K+则抑制其激活7。线粒体和 ROS 在NLRP3 炎症体激活中的作用仍有争议
11、。大量研究表明，线粒体功能障碍可能是通过引起线粒体 ROS 的过量生成、线粒体 DNA（mtDNA）的细胞质移位、线粒体与 NLRP3 炎症体共定位等事件，从而激活炎症体8。明矾、二氧化硅等颗粒物质被巨噬细胞吞噬后可破坏溶酶体膜，溶酶体内容物漏到细胞质内，进而引起炎症体的激活。近来有研究表明，溶酶体酸化与组织蛋白酶家族可能是激活炎症体的关键因素9。新的研究发现，代谢改变、嘌呤受体信号、坏死和ZBP1途径等事件也参与炎症体的激活过程5，但详细机制尚不明确。1.2 NLRP3 炎症体的非经典激活途径NLRP3 炎症体非经典途径的激活依赖于人类的 caspase-4、caspase-5 和小鼠的 c
12、aspase-11。由于非经典途径仅可被革兰阴性细菌而非革兰阳性细菌激活，故研究认为革兰阴性细菌细胞膜上的脂多糖（LPS）是非经典炎症体激活的关键物质。进一步的研究表明，LPS 的保守结构脂质 A 与非经典炎症体激活密切相关10。由于 caspase-11 的基础表达低，故其激活需要启动信号。在巨噬细胞中，caspase-11的激活有赖于 Toll 样受体 4（TLR4）与 TRIF 共同依赖的干扰素（IFN）-/的生成，后者同时参与提高 pro-caspase-11 的表达11。与 caspase-11 不同，caspase-4 在人类细胞中呈高水平表达，故其激活无需启动步骤10。caspa
13、se-4/5/11切割GSDMD，释放其N 端肽段，引起细胞孔洞形成，后者促进 K+外流，进而激活 NLRP3 炎症体，导致炎症因子 IL-1、IL-18 的释放12。1.3 替代性 NLRP3 炎症体激活途径新的研究发现，在人和猪的单核细胞中，仅TLR4 信号通路，无需第二激活因子的参与，就可激活 caspase-1 并诱导 IL-1 的成熟与分泌，将其命名为替代性 NLRP3 炎症体激活途径13。与上述激活途径不同，该途径不依赖 K+外流、不形成 ASC 斑点，也不引起细胞焦亡，是通过 TLR4-TRIF-RIPK1-FADD-caspase-8 途径促进 NLRP3 炎症体的激活13。但
14、目前 caspase-8 介导 NLRP3 炎症体的激活机制仍然未知，需要更多的研究确定二者之间的联系。2 NLRP3 炎症体与肠道疾病NLRP3 炎症体在肠道免疫中扮演重要角色，大量研究发现其异常表达可影响多种肠道疾病的发生发展与预后。近年来，随着对 NLRP3 炎症体的深入研究，NLRP3炎症体及其下游分子已成为治疗多种肠道疾病的潜在靶点1。2.1 放射性肠病放疗是治疗癌症的重要手段之一，放射引起的肠道损伤是临床常见的问题，具体机制尚不清楚。研究表明，NLRP3 炎症体在放射性肠病（radiation-induced enteropathy,RIE）中发挥重要作用。在接受辐射的小鼠及人小肠
15、上皮细胞中，NLRP3、ASC、caspase-1表达上调。在敲除NLRP3基因后，RIE小鼠caspase-1、GSDMD-N 蛋白表达显著降低，体重减轻、肠粘膜损伤情况均有明显改善14。体内实验发现，RIE 小鼠血清中游离的 IL-18 表达上调，其拮抗剂 IL-18 结合蛋白（IL-18BP）表达显著降低，且这种表达与辐射引起的死亡率相关。当使用重组 IL-18BP 后，抑制 IL-18/IFN-和 IL-18/ROS 炎症通路被抑制，肠道保护剂瓜氨酸的表达增加，器官损伤减轻，小鼠生存率相应提高15。上述研究提示，NLRP3 炎症体及下游 IL-18 因子可能成为治疗 RIE 的潜在靶点
16、。2.2 炎症性肠病炎症性肠病（inflammatory bowel disease,IBD）是一种病因不明的慢性非特异性炎症性疾病，主要中国组织化学与细胞化学杂志632第 31 卷包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn s disease,CD)，是结直肠癌发病的高危因素。研究表明，NLRP3、IL-1 在 IBD 患者结肠粘膜中的表达增加，且其表达与疾病的活动度相关16。使用 NLRP3 抑制剂后，成熟的 caspase-1、IL-1 蛋白水平降低，DSS诱导的小鼠体重下降、炎性细胞浸润等结肠炎情况得以明显改善17。目前，多项研究在 IBD 动物模型中研究 NLRP3 炎症体的作用机制。当给予 NF-B 抑制剂后，DSS 诱导的小鼠结肠炎症减轻，该作用与抑制 NLRP3 炎症体激活有关。这表明 NF-B 信号通路参与调节 IBD 中 NLRP3 炎症体的激活18。之后的研究发现，TLR4/NF-B 信号通路通过作用 NEK7 的启动子区域以及调节 NEK7 与NLRP3 的相互作用，调控 NLRP3 炎症体的激活，进而影响 IBD 的发
