核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3炎癥小體與高血壓病的研究進展

馬秀英 戴晨 綜述 張源明 審校

(新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心臟中心,新疆 烏魯木齊 830000)

高血壓是影響全球健康的一種疾病，且是全球兩大死因——缺血性心臟病和卒中的主要危險因素。血管系統(tǒng)、腎臟和交感神經系統(tǒng)的功能對于控制和維持血壓至關重要，血管阻力、彈性以及內皮功能障礙是高血壓的標志。除了血管系統(tǒng)，腎臟和中樞神經系統(tǒng)的作用外，最近也有越來越多的證據(jù)表明炎癥在高血壓的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，所有與炎癥相關機制，如黏附分子及趨化因子的表達，免疫細胞的活化，細胞因子的釋放和氧化應激作用的增強都起到一定的作用[1]。然而，與高血壓相關的具體炎癥反應機制仍然不是非常明確。核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(NLRP3)炎癥小體與許多炎癥性疾病相關，如類風濕性關節(jié)炎及痛風等。最新研究顯示NLRP3炎癥小體與高血壓的關系也非常密切。一些研究發(fā)現(xiàn)，高血壓人群中炎癥因子水平增加，且高血壓的發(fā)生可用炎癥因子水平的高低來預測[2]。亦有報道指出，NLRP3炎癥小體可能成為一種高血壓早期預測的潛在生物標志物和治療靶點[3]。

1 NLRP3炎癥小體簡介

NOD樣受體(NLR)是PRR家族的成員之一，NLR各個成員是根據(jù)其三個結構域的同源性進行分類的。 N末端效應結構域可以包括吡啶結構域、胱天蛋白酶(Caspase)募集結構域或桿狀病毒抑制性重鏈結構域，并且是NLR可進一步分類的基礎。核苷酸結合寡聚化結構域是所有NLR蛋白質的共同特征，其后是C末端富含亮氨酸的重復結構域[4]。其中最具特征的NLR是NLRP3炎癥小體。近年來，已對NLRP3炎癥小體與外源性病原體相關分子模式及內源性損傷相關分子模式的關系獲得多樣認知，其由NLRP3、凋亡相關斑點樣蛋白(ASC)及Caspase-1組成。當受到內源性或外源性介質的刺激時，這些細胞內組分聚集成大分子復合物并啟動級聯(lián)反應導致白介素(IL)-1β、IL-18的成熟及釋放，這些明顯的促炎細胞因子可引發(fā)炎癥級聯(lián)反應，在先天性免疫細胞及適應性免疫應答中起作用，對組織及靶器官起到損傷作用[5]。

2 IL-1β與高血壓

IL-1β可上調血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)受體的表達，使AngⅡ的作用增強，促進鈉離子在血管及腎臟中的潴留，進而引起血管的收縮及重建，導致高血壓的發(fā)生發(fā)展[6]。有實驗研究顯示，當給大鼠體內靜脈輸注IL-1β時，可使血管收縮反應呈劑量依賴性，并導致血壓升高，提示IL-1β可能對血壓調節(jié)有直接作用[7]。IL-1β是NLRP3炎癥細胞活化的產物，與許多免疫相關的促炎細胞因子有聯(lián)系，其釋放通常與先天免疫系統(tǒng)的細胞相關。然而，目前尚不清楚這種細胞因子是否涉及特異性高血壓增強或者只是疾病進展的生物標志物[8]。有趣的是，許多研究已經證明IL-1β抑制或IL-1受體阻斷具有抗高血壓作用。紫癜前期的特征是高血壓和蛋白尿，而全身炎癥反應是紫癜前期的一個重要發(fā)病機制，在紫癜前期的孕婦中，IL -1家族的細胞因子明顯升高，其中包括IL-1β[9]。Qi等[10]研究發(fā)現(xiàn)，使用IL-1β受體抑制劑可使鹽敏感性高血壓的血壓降低。說明IL-1β的活化在鹽敏感性高血壓中起了較大作用，而抑制IL-1β可能是鹽敏感性高血壓的有效輔助治療方法。有研究發(fā)現(xiàn)：在血壓高期間，腎素-血管緊張素系統(tǒng)激活可使腎臟中IL-1β的表達水平升高，IL-1β在腎單位中通過促進Na-K-2Cl共同轉運蛋白介導的鈉轉運來增強腎素-血管緊張素系統(tǒng)依賴性高血壓的嚴重性[11]。這些研究是令人興奮的，因為IL-1阻斷劑和受體拮抗劑已在臨床上被批準用于治療類風濕性關節(jié)炎。

3 NLRP3炎癥小體與高血壓

3.1 NLRP3與醛固酮的關系

近年來有研究顯示鉀離子水平的降低可能是NLRP3炎癥小體激活的主要機制之一[12]。NLRP3炎癥小體在醛固酮誘導的血管功能障礙中起核心作用。長期在小鼠體內輸注醛固酮可導致血漿IL-1β水平升高和血管損傷。缺乏IL-1受體、NLRP3及Caspase-1可保護小鼠免受醛固酮誘導的血管損傷。在體外，醛固酮通過激活核因子κB(NF-κB)信號傳導和活性氧的生成，刺激骨髓來源的巨噬細胞分泌NLRP3依賴性IL-1β。此外，在NLRP3缺陷小鼠模型中，免疫細胞中的NLRP3可介導醛固酮誘導的血管損傷。此外，醛固酮的增加可促進外周血單核細胞中的NLRP3、Caspase-1和成熟IL-1β的表達。醛固酮增高的高血壓患者表現(xiàn)出NLRP3炎癥細胞活性的增加。這些數(shù)據(jù)表明NLRP3炎癥細胞通過激活IL-1受體參與醛固酮的血管損傷作用，而NLRP3炎癥小體可能成為高醛固酮水平相關疾病的潛在治療靶標[13]。Wang等[14]報道，在兩腎一夾小鼠模型中( 2K1C小鼠——即在動物雙腎中，鉗夾一側腎臟的腎動脈導致高血壓的發(fā)生)，小鼠血壓升高，以及NLRP3、IL-1β和IL-1α的腎臟表達增加。然而，NLRP3和ASC敲除后2K1C小鼠則不會發(fā)生高血壓。抗IL-1β抗體可降低2K1C小鼠的腎素活性和血壓。此外，NLRP3敲除小鼠不會發(fā)展成鹽敏感性高血壓。更重要的是，NLRP3敲除小鼠腎臟及心臟的增大也會明顯減輕，這表明NLRP3炎癥小體不僅有助于高血壓發(fā)展，也與高血壓終末期器官肥大相關,在高血壓小鼠模型中，研究已經證明抑制炎癥小體對雙腎有保護作用，其中NLRP3或ASC缺陷可防止血壓升高并降低血漿腎素活性。

3.2 NLRP3與鹽敏感性高血壓

研究顯示鹽敏感性高血壓大鼠下丘腦室旁核(PVN)中NLRP3、Caspase-1和IL-1β的表達增加。此外，抑制PVN中NF-κB后這些變化被減弱了，血壓也降低，而IL-1β對NLRP3炎癥小體預激過程的調控是依賴于NF-κB，其中促炎細胞因子引起的交感神經激活及其相互作用有助于高血壓的發(fā)生發(fā)展[15]，然而，NF-κB在PVN中如何觸發(fā)NLRP3炎癥細胞激活是未知的。腎臟中的NLRP3表達主要位于腎髓質中。此外，高鹽飲食增加了鹽敏感性大鼠腎髓質中的NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β和單核細胞趨化蛋白-1表達。更重要的是，用Caspase-1抑制劑治療鹽敏感性大鼠后，血壓升高變緩，Caspase-1和IL-1β的表達水平也開始正?；痆16]。此外，腎小管上皮內注射尿酸鈉(NLRP3激動劑)會減少腎髓質血流量、鈉和水排泄量，提示NLRP3會影響到腎髓質血管收縮以及腎小管再吸收。這些作用在NLRP3和ASC敲除小鼠以及使用Caspase-1抑制劑時可被消除[17-18]。因此，NLRP3可能在鈉排泄中發(fā)揮重要作用，從而在血壓升高方面起作用，特別是在炎癥或腎髓質損傷相關疾病中。在采用醋酸脫氧皮質酮-鹽處理及輸注AngⅡ的ASC敲除小鼠中腎NLRP3、Caspase-1和IL-1β蛋白表達增加。此外，腎臟炎癥反應在ASC敲除小鼠中減弱以及腎巨噬細胞浸潤和纖維化降低[19]。高鹽飲食后，在給大鼠輸注醛固酮后發(fā)現(xiàn)類似的結果,這些大鼠的腎巨噬細胞和T細胞浸潤增加，這與NLRP3和Caspase-1表達增加相關，與細胞因子和趨化因子如腫瘤壞死因子-α、IL-1β、γ-干擾素和單核細胞趨化蛋白-1表達增加也有相關性。治療后，醛固酮-高鹽引起的高血壓減輕。咪唑立賓的抗高血壓作用與NLRP3和Caspase-1蛋白表達減弱和細胞因子表達的正?；嘘P[20]?？傊?，這些數(shù)據(jù)表明NLRP3在高血壓的發(fā)生發(fā)展中的作用，NLRP3調節(jié)劑被用作高血壓治療靶點的可能性。

3.3 NLRP3基因多態(tài)性與高血壓

NLRP3基因多態(tài)性與高血壓的研究也越來越受到關注。NLRP3基因位于1q44，NLRP3基因的SNPs位點有一千多個。突變主要發(fā)生在神經元凋亡抑制蛋白結構域，其結果是造成NLRP3結構改變，使其在靜息狀態(tài)下不能進行自我抑制，始終處于激活狀態(tài)，引起持續(xù)性的NF-κB、Caspase-1途徑激活，最終導致自發(fā)性IL-1β和IL-18的分泌[21]。Omi等[22]進行的一項研究首次證明CIAS1基因(編碼NLRP3)與人類原發(fā)性高血壓的易感性之間存在相關性。與12例非重復等位基因的純合子相比，特定12例重復等位基因純合子平均動脈血壓明顯升高。此外，12例重復等位基因的健康年輕患者的外周白細胞CIAS1表達增加。同樣地，Kunnas等[23]報道NLRP3基因多態(tài)性與50歲以上患者的收縮壓和舒張壓相關，但與高血壓診斷無相關性。高血壓也是卒中的危險因素，NLRP3基因多態(tài)性也增加了中國人群缺血性卒中的風險[24]。一項來自西方6個中心的研究發(fā)現(xiàn)NLRP3基因rs1539019多態(tài)性與心血管疾病的發(fā)生密切相關[25]。這些研究結果表明NLRP3基因多態(tài)性與高血壓的關系也非常密切。

4 結語

在過去的十年里，已經做了大量NLRP3在心血管疾病中作用的研究，如參與動脈粥樣硬化、心肌損傷、冠狀動脈疾病、血管炎癥和動脈高血壓等。NLRP3與高血壓關系的研究也有了一些進展。然而，介導這些炎癥反應的具體機制、NLRP3調控血壓升高的具體途徑及其他途徑與炎癥小體的相互關系仍然不明確。炎癥小體的進一步研究也使炎癥小體成為高血壓的治療靶點成為可能。

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