NLRP3炎癥小體與銀屑病相關(guān)性的研究進(jìn)展

劉 然 栗玉珍

NLRP3炎癥小體與銀屑病相關(guān)性的研究進(jìn)展

劉 然 栗玉珍

NLRP3炎癥小體是固有免疫系統(tǒng)識別受體家族主要成員，最新研究發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體在銀屑病皮損處高表達(dá)。炎癥小體激活后可活化caspase－1(含半胱氨酸的天冬氨酸水解酶)及分泌大量炎癥細(xì)胞因子，促進(jìn)銀屑病炎癥的病理反應(yīng)。NLRP3炎癥小體可能參與銀屑病的炎癥反應(yīng)過程。

銀屑??； NLRP3炎癥小體； 細(xì)胞免疫

銀屑病是一種常見慢性皮膚疾病，目前認(rèn)為是一種涉及先天獲得炎癥性免疫性疾病。固有免疫系統(tǒng)是用來識別各種危險信號如病原微生物或細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)的宿主來源信號，它包含一系列的模式識別受體(PRRs)，NLRPs是近年來在炎癥反應(yīng)中的一個蛋白家族，與其他配體共同形成炎癥小體，是固有免疫系統(tǒng)的一類重要感受器，1廣泛參與病原體相關(guān)分子模式。而NLRP3炎癥小體作為其重要受體在銀屑病皮損處高表達(dá)，提示NLRP3炎癥小體可能參與銀屑病炎癥反應(yīng)，本文就NLRP3炎癥小體與銀屑病相關(guān)聯(lián)系做一綜述。

1 NLRP3炎癥小體

1.1 NLRP3炎癥小體的結(jié)構(gòu)組成和分布 在固有免疫分子模式識別受體(PRR)中，NLRPs是NOD樣受體家族成員之一，由不同NLRPs蛋白參與形成炎癥小體，其中NLRP3炎癥小體作為NLRPs蛋白家族的典型代表，是一種胞內(nèi)PRR。其最初由Martinon等2發(fā)現(xiàn)，經(jīng)近幾年的深入研究表明是由NLRP3、適配蛋白ASC及caspase－1構(gòu)成的多蛋白復(fù)合體，因該復(fù)合體對caspase的激活非常重要，故命名為“炎癥小體”。

1.1.1 NLRP3(胞質(zhì)型模式識別受體)NLRP3是胞質(zhì)型模式識別受體NOD樣受體家族的典型代表，近年來證實(shí)可被多種刺激物激活形成NLRP3炎癥小體，其有著共同的結(jié)構(gòu)域:(1)中央的核苷酸結(jié)合寡聚化區(qū)域(NACHT):是NOD樣受體家族共同擁有的結(jié)構(gòu)；(2)效應(yīng)結(jié)合區(qū)域:位于NLRPs分子N端的一個熱蛋白結(jié)構(gòu)域(pyrin domain，PYD)，如半胱氨酸蛋白酶激活和募集結(jié)構(gòu)域(CARD)；(3)C末端區(qū)域:富含亮氨酸的重復(fù)序列(LRR)，可通過病原或細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)之間蛋白－蛋白或蛋白－糖/脂的相互作用識別病原體。1，2NLRP3主要分布在于免疫細(xì)胞和上皮細(xì)胞等多種細(xì)胞質(zhì)中。在機(jī)體先天免疫中發(fā)揮著重要作用。1

1.1.2 ASC(凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白) ASC是細(xì)胞內(nèi)的一種重要連接蛋白，通過caspase－1活化途徑的上游分子調(diào)節(jié)發(fā)揮活化因子作用。ASC與NLRs及pro－caspase結(jié)合，轉(zhuǎn)化為下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在未活化的單核細(xì)胞中ASC分布于細(xì)胞核，受病原體感染后ASC快速進(jìn)入胞漿參與炎癥體組裝。ASC參與了NLRP1、NLRP2、NLRP3和NLRC4炎癥體的組成并在其中起著重要作用。3

1.1.3 Caspase－1(含半胱氨酸的天冬氨酸水解酶) caspase家族是一組與細(xì)胞因子成熟和凋亡相關(guān)蛋白酶，其中caspase－1、－4、－5主要參與炎癥介導(dǎo)反應(yīng)，caspase－1、－5參與炎癥體的組成，caspase－1是以無活性的酶原形式分布于細(xì)胞質(zhì)中，4當(dāng)細(xì)胞受到各種胞外病原體或胞內(nèi)危險信號刺激時，細(xì)胞內(nèi)會裝配形成炎癥小體，此時，酶原發(fā)生自體水解，產(chǎn)生異四聚體，最終成為有活性的caspase－1。

1.2 NLRP3炎癥小體的功能 NLRP3炎癥小體作為NOD樣家族的代表，參與病原體的多種免疫和炎癥反應(yīng)過程。在激活之前NLRP3通過其LRR結(jié)構(gòu)域與SGT1和分子伴侶HS90結(jié)合處于抑制狀態(tài)，但這是一種易于活化的狀態(tài)。當(dāng)多種病原微生物分子模

式(PAMPs)、危險相關(guān)分子模式(DAMPs)刺激物可激活NLRP3炎癥小體。5隨后，炎癥小體活化caspase－1，最后caspase－1自活化，裂解前炎癥因子IL－1B和IL－18，6誘導(dǎo)機(jī)體炎癥反應(yīng)。除此之外，NLRP3炎癥小體還可以通過LRR結(jié)合識別尿酸、ATP、內(nèi)毒素和細(xì)胞裂解產(chǎn)物等炎癥反應(yīng)。5

1.3 NLRP3炎癥小體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

1.3.1 NLRPs信號通路是由不同的NLRPs蛋白組成的炎癥體作為載體來控制的通路，當(dāng)NLRP3識別的配體直接或間接結(jié)合于LRR時，NLRP3被活化發(fā)生構(gòu)象上的變化，暴露出NACHT結(jié)構(gòu)域，通過三磷酸腺苷(ATP)聚合形成有序的NLRP3蛋白寡聚體，隨后通過其效應(yīng)結(jié)構(gòu)域PYD募集ASC和caspase－1形成復(fù)雜炎癥小體通路。7此外，ASC與 caspase－1的CARD相互作用形成活化的caspase－1(也稱IL－1B轉(zhuǎn)化酶)?；罨腸aspase－1作用于IL－1B前體，形成成熟的IL－1B分泌到胞外。4，5

1.3.2 在典型的 NOD(NLRs)樣受體通路途徑中NOD1和NOD2均是NOD樣受體研究比較明確的倆配體，其識別相應(yīng)配體后，以CARD結(jié)構(gòu)募集具有同樣結(jié)構(gòu)的RICK分子，活化的RICK能夠直接結(jié)合IKKr，激活的IKKr使IKKa和IKKb激活，進(jìn)而形成活化的IKK，而IKK能夠使NF－κB抑制因子IKKb磷酸化，最后導(dǎo)致NF－κB的激活，進(jìn)入到胞核中，啟動相應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄。8相應(yīng)的NLRP3炎癥小體可激活NF－kB信號通路。其途徑同經(jīng)典的NOD樣受體轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相似，由NLRP3介導(dǎo)，募集共同的CARD結(jié)構(gòu)的RICK分子，最后激活NF－κB途徑。研究證實(shí)經(jīng)炎癥小體活化的caspase－1也可以激活NF－κB，并發(fā)現(xiàn)NF－κB的激活與IL－1B的成熟同時發(fā)生。9

2 NLRP3炎癥小體與銀屑病的關(guān)系

2.1 NLRP3炎癥小體與銀屑病的相關(guān)性 研究表明NLRP3炎癥小體可能參與了銀屑病的發(fā)生發(fā)展。Salakov－Iversen和Johansen等發(fā)現(xiàn)斑塊狀銀屑病皮損與非皮損處皮膚相比，ASC、caspase－1、caspase－5在mRNA水平以及蛋白含量增高。10，11Carlstrom等12發(fā)現(xiàn)NLRP3基因與銀屑病的遺傳易感性相關(guān)。通過NLRP3在銀屑病皮損的免疫組化顯示:NLRP3在角質(zhì)層和真皮乳頭層高度表達(dá)。而Jiang等13通過給予C57BL－6小鼠背部或耳部內(nèi)注射IL－23誘導(dǎo)銀屑病皮損，使用TLR7、8、9拮抗劑可抑制NLRP3炎癥小體的表達(dá)。以上結(jié)論說明NLRP3炎癥小體與銀屑病的發(fā)病相關(guān)。

2.2 NLRP3炎癥小體在銀屑病炎癥反應(yīng)中的作用NLRP3炎癥小體作為固有免疫系統(tǒng)的典型蛋白在銀屑病皮損處高度表達(dá)，可能與銀屑病相關(guān)免疫細(xì)胞介導(dǎo)有內(nèi)在聯(lián)系，并共同參與銀屑病的炎癥介質(zhì)釋放。其重要機(jī)制尚不明確，可能與以下機(jī)制相關(guān):

2.2.1 T細(xì)胞 在銀屑病發(fā)病機(jī)制中T細(xì)胞相關(guān)亞群發(fā)揮著不可或缺的作用，近年來Th17作為T細(xì)胞的新型子集在銀屑病中的重要作用引起關(guān)注。14有關(guān)T細(xì)胞介導(dǎo)免疫原性疾病模型，提示NLRP3炎性小體同樣在T細(xì)胞介導(dǎo)免疫應(yīng)答中起一定作用，Meng等15建立可產(chǎn)生自發(fā)性皮膚炎癥的NLRP3基因突變型小鼠，并分別在NLRP3基因型小鼠和野生型小鼠表皮中檢測一些已確定的細(xì)胞促炎因子如:IL－1B、TNF－α、IL－17A、RORrt、IL－23均在基因型小鼠高表達(dá)，且部分是Th17相關(guān)細(xì)胞因子，其表達(dá)量明顯高于對照組的野生型小鼠。此外，從NLRP3基因型小鼠淋巴細(xì)胞中分離出的CD＋T細(xì)胞，并生成大量IL－17，與野生型小鼠相比，在沒有Th17抗原細(xì)胞刺激條件下，NLRP3基因型小鼠仍分泌大量IL－17、IFN－γ細(xì)胞因子。上述研究表明Th17在NLRP3基因突變皮膚炎癥小鼠中占主導(dǎo)作用，很可能作為抗原提呈細(xì)胞，參與免疫應(yīng)答反應(yīng)。同樣，Guarda等16進(jìn)一步在小鼠模型實(shí)驗中證實(shí)T細(xì)胞能通過抑制NLRP3炎性體，從而削弱炎癥反應(yīng)。進(jìn)一步說明NLRP3炎癥小體與銀屑病存在密切關(guān)聯(lián)。另外，活化后的NLRP3炎癥小體可分泌IL－1，IL－1家族細(xì)胞因子包括IL－1B和IL－18在銀屑病的調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫應(yīng)答中發(fā)揮了重要作用。17其中IL－1B在調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞的早期分化中起了非常重要的作用，IL－1信號誘導(dǎo)IFN－γ應(yīng)答因子RORrt的表達(dá)，這是兩個參與Th17細(xì)胞分化的至關(guān)重要轉(zhuǎn)錄因子。這些細(xì)胞因子都在銀屑病發(fā)病中起著各自的作用。

2.2.2 角質(zhì)形成細(xì)胞 角質(zhì)形成細(xì)胞是銀屑病炎癥激活的重要組成元件。研究表明角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)NLRP3炎性小體，經(jīng)活化后的caspase－1和ASC蛋白均存在于角質(zhì)細(xì)胞溶胞產(chǎn)物中，以特異性方式分泌。使用人角質(zhì)形成細(xì)胞與茴香霉素共同培養(yǎng)，利用茴香霉素誘導(dǎo)caspase－1可以激活P38MAPK通路。運(yùn)用同樣方法激活I(lǐng)L－18前體形成有活性的IL－18及其他趨化因子，參與銀屑病局部皮損的炎癥反應(yīng)。12而在銀屑病角質(zhì)細(xì)胞功能異常方面，IL－18與IFN－γ存在協(xié)同作用。一方面IFN－γ可增加角質(zhì)形成細(xì)胞中IL－18R的表達(dá)；另一方面IL－18可通過信號通路NF－κB作用，加強(qiáng)IFN－γ誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子CXCL9、CXCL10，最后趨化因子結(jié)合Th1細(xì)胞表達(dá)配體CXCR3，誘導(dǎo)其從真皮遷移至表皮，從而使炎癥細(xì)胞大量浸潤。同時，IFN－γ刺激角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)TNF－α、IL－18等細(xì)胞因子。18而這些趨化因子對于炎癥細(xì)胞游走并浸潤到皮損區(qū)域起到重要作用，是炎癥起始的重要環(huán)節(jié)。

2.2.3 樹突狀細(xì)胞(DC) 在銀屑病的皮損組織中

DC不僅是抗原提呈細(xì)胞，可活化T細(xì)胞，且在銀屑病的炎癥反應(yīng)中是一些細(xì)胞因子的主要來源，例如IL－23，但在正常皮膚中DC不具備這樣的功能。同樣，NLRs家族在DC中占有獨(dú)特作用－啟動幼稚T細(xì)胞作用。實(shí)驗顯示DC在選擇性激活初始T細(xì)胞形成Th17效應(yīng)細(xì)胞進(jìn)程中需要NLRP3的參與。NLR對于DC抗原提呈經(jīng)典例子是MHC分子的轉(zhuǎn)錄，CIITA是MHCII類抗原提呈途徑中的關(guān)鍵輔助因子來調(diào)節(jié)其表達(dá)。DC作為CIITA的一種特殊變異體，可增強(qiáng)其在MHCII類表達(dá)調(diào)節(jié)中的活性。MHC作為銀屑病遺傳基因的相關(guān)基因組，與銀屑病的易感性密切相關(guān)。19另外，研究表明樹突細(xì)胞中ASC的表達(dá)對抗原特異性T細(xì)胞激活是必須的。20

3 結(jié)語

銀屑病的發(fā)病率及并發(fā)癥呈逐年上升趨勢，不同程度影響了患者的生活質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，對銀屑病的發(fā)病機(jī)制已有深入了解。NLRP3炎癥小體作為胞內(nèi)識別受體，已初步確認(rèn)其在銀屑病炎癥反應(yīng)中的介導(dǎo)作用，但其具體的發(fā)病機(jī)制仍不明確。深入研究NLRP3炎癥小體及其與銀屑病炎癥反應(yīng)的關(guān)系，可能為銀屑病的治療、預(yù)防提供新靶點(diǎn)。

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(收稿:2014－08－04 修回:2014－09－12)

Relationship between NLRP3 inflammasomes and psoriasis

LIU Ran，LIYu-zhen.Department ofDermatology，the Second Affiliated Hospital ofHarbin Medical University，Harbin，150086

NLRP3 inflammasomes is one of the recognition receptor family members of the innate immune systems.The expression of NLRP3 inflammasomes is high in the lesions of psoriasis.Caspase－1(Cysteinecontaining aspartate hydrolase)is activated and the secretion of inflammatory cytokines is promoted after the inflammasome activated.NLRP3 inflammasmesmay be involved in the inflammation process of psoriasis.

psoriasis；NLRP3 inflammasomes；cell－mediated immunity

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬二院皮膚科，哈爾濱，150086