NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路在子宮內(nèi)膜異位癥中的研究進(jìn)展

王詩(shī)瑤，孫贇

子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）是一種婦科的常見(jiàn)疾病，組織學(xué)上表現(xiàn)為子宮內(nèi)膜組織的腺體和間質(zhì)存在于子宮以外的部位，絕大多數(shù)位于盆腔，也可能影響盆腔外組織[1]。其主要臨床癥狀表現(xiàn)為疼痛（痛經(jīng)、性交痛、慢性盆腔疼痛和尿痛等）和不孕。據(jù)報(bào)道，育齡期婦女中約有10%患有EMs[2]，EMs通過(guò)影響女性的生育能力、社會(huì)生活和情緒健康對(duì)女性的生活質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。目前主要認(rèn)為EMs是一類(lèi)慢性、炎癥性和雌激素依賴(lài)性的疾病，多種因素促成其發(fā)生發(fā)展[4-5]。其中，炎癥反應(yīng)是EMs 發(fā)病機(jī)制中的主要病理生理過(guò)程[6]。炎癥反應(yīng)主要通過(guò)調(diào)控免疫細(xì)胞的功能和增加體液中促炎細(xì)胞因子的水平來(lái)介導(dǎo)EMs 異位病灶的黏附、增殖、分化和侵襲[7]。研究表明，在EMs 中存在雌、孕激素受體表達(dá)失衡會(huì)導(dǎo)致雌激素依賴(lài)以及孕激素抵抗，而這種激素失衡可刺激炎癥反應(yīng)的加劇[8]。NLR 家族Pyrin 域蛋白3（NOD-like receptor family，pyrin domain containing protein 3，NLRP3）是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)重要的模式識(shí)別受體（pattern-recognition receptors，PRRs），參與炎癥小體的組裝，是機(jī)體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，介導(dǎo)免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)的發(fā)生和發(fā)展。近年有研究顯示，EMs 的發(fā)病機(jī)制中可能涉及NLRP3 炎癥小體的激活，從而增加白細(xì)胞介素1β（interleukin 1β，IL-1β）的產(chǎn)生，增強(qiáng)異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的黏附和增殖特性[9]。這為理解EMs 的發(fā)病機(jī)制提供了新的思路，同時(shí)也為EMs 的診斷和治療提供了新的策略?，F(xiàn)對(duì)近年NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路在EMs 中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路概述

1.1 NLRP3 炎癥小體結(jié)構(gòu)及功能炎癥小體是一種位于胞質(zhì)中的多聚蛋白復(fù)合物，其自2002年被Martinon 等[10]發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已成為哺乳動(dòng)物固有免疫研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。多個(gè)家族的PRRs 被證實(shí)參與了炎癥小體的組裝，包括NOD 樣受體（nucleotide binding oligomerization domain like receptors，NLRs）家族、黑色素瘤缺乏因子2 樣受體（absent in melanoma 2-like receptors，ALRs）家族和熱蛋白（Pyrin）家族[11]。而NLRP3 則屬于NLRs 家族的一員，作為炎癥小體的感受器（sensor）參與其裝配過(guò)程。NLRP3 作為一種PRR，可以識(shí)別病原體相關(guān)分子模式（pathogenassociated molecular patterns，PAMPs）、危險(xiǎn)相關(guān)分子模式（danger-associated molecular patterns，DAMPs）以及改變穩(wěn)態(tài)的分子過(guò)程（homeostasis-altering molecular processes，HAMPs），進(jìn)而招募適配器（adaptor）凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）以及效應(yīng)器（effector）半胱氨酸天冬蛋白酶前體（pro-caspase-1）組成NLRP3 炎癥小體[12]。Pro-caspase-1 可以通過(guò)自剪切活化為具有酶活性的caspase-1，活化的caspase-1 則可以進(jìn)一步切割促炎細(xì)胞因子pro-IL-1β 以及pro-IL-18，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒煨螒B(tài)的IL-1β及IL-18 并釋放至細(xì)胞外。此外，活化的caspase-1還可以切割并激活焦孔素D（gasdermin D，GSDMD），釋放其具有活性的氨基（N）末端結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)可插入到細(xì)胞膜中形成膜孔，導(dǎo)致細(xì)胞腫脹破裂、細(xì)胞內(nèi)容物釋放進(jìn)而引起強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，這一過(guò)程又稱(chēng)為細(xì)胞焦亡（pyroptosis），是一種程序性細(xì)胞死亡（programmed cell death，PCD），在機(jī)體固有免疫反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。

1.2 NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路激活途徑NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路激活有經(jīng)典和非經(jīng)典2 條途徑[11]。經(jīng)典途徑需要2 條信號(hào)通路激活和調(diào)控，第1 條為預(yù)激活信號(hào)通路（priming signal）：細(xì)胞膜上的Toll 樣受體（toll-like receptor，TLR）通過(guò)識(shí)別相應(yīng)配體激活下游核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）通路，使NLRP3 和pro-IL-1β 轉(zhuǎn)錄增加；第2 條為激活信號(hào)通路（activation signal）：NLRP3 識(shí)別各種各樣的PAMPs、DAMPs 和HAMPs，招募ASC、pro-caspase-1 組裝成炎癥小體，活化的caspase-1 切割pro-IL-1β、pro-IL-18 和GSDMD，促進(jìn)細(xì)胞因子的成熟和釋放以及細(xì)胞焦亡的發(fā)生[12]。非經(jīng)典途徑則可由細(xì)胞質(zhì)中的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）直接激活人caspase-4/5 或鼠caspase-11，切割GSDMD 產(chǎn)生的N 末端在細(xì)胞膜成孔，引起K+外流，從而觸發(fā)NLRP3 炎癥小體的組裝和下游一系列細(xì)胞因子的成熟和釋放[13]。

NLRP3 炎癥小體可以識(shí)別多種上游分子信號(hào)，包括K+或Cl-外流、Ca2+動(dòng)員（Ca2+mobilization）、溶酶體損傷破裂、線(xiàn)粒體功能障礙、代謝改變以及分散的反式高爾基體網(wǎng)絡(luò)（dispersed trans-Golgi network，dTGN）[14]。雖然有許多研究描述了NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路激活的上游信號(hào)途徑，但這些途徑中有許多是相互關(guān)聯(lián)和重疊的，甚至是相互沖突的。因此，目前還沒(méi)有關(guān)于NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路激活的統(tǒng)一模型。

2 NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路介導(dǎo)EMs 的發(fā)病機(jī)制

2.1 NLRP3 炎癥小體結(jié)合雌激素受體β（estrogen receptor β，ERβ）促進(jìn)EMs 發(fā)生發(fā)展Han 等[9]2015年發(fā)表在《Cell》上的文章首次揭示了NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路與EMs 發(fā)病機(jī)制的關(guān)系，通過(guò)利用子宮內(nèi)膜自體移植得到的EMs 小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，EMs 小鼠原位子宮內(nèi)膜和子宮內(nèi)膜異位病灶中ERβ 的水平升高，且ERβ 過(guò)表達(dá)（ERβ:OE）小鼠經(jīng)EMs 造模后的子宮內(nèi)膜異位病灶體積顯著大于普通EMs 造模小鼠。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)ERβ:OE 小鼠的子宮內(nèi)膜異位病灶組織中，NLRP3 及caspase-1 可以與ERβ 發(fā)生免疫共沉淀（co-immunoprecipitation，co-IP），且與普通EMs 造模小鼠相比，ERβ:OE 小鼠子宮內(nèi)膜異位病灶組織中活化的caspase-1 水平以及成熟的IL-1β 水平均顯著升高，說(shuō)明ERβ 可與NLRP3 炎癥小體結(jié)合并激活下游促炎細(xì)胞因子的成熟和釋放。該研究還利用NLRP3 基因敲除（NLRP3-/-）小鼠建造EMs 模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與野生型（wild type，WT）小鼠相比，NLRP3-/-小鼠的子宮內(nèi)膜異位病灶體積顯著減小，說(shuō)明NLRP3 炎癥小體在EMs 的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用。

2.2 NLRP3 炎癥小體可能調(diào)控EMs 子宮內(nèi)膜容受性上述研究還利用ERβ 過(guò)表達(dá)的人子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞系（immortalized human endometrial stromal cells，iHESCs）誘導(dǎo)蛻膜化（decidualization），發(fā)現(xiàn)蛻膜化標(biāo)志物胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白1（insulinlike growth factor-binding protein 1，IGFBP1）和催乳素（prolactin，PRL）顯著下降，說(shuō)明ERβ 過(guò)表達(dá)的子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞蛻膜化過(guò)程受阻，推測(cè)NLRP3 炎癥小體可能也參與其中，但并未對(duì)此做出進(jìn)一步的研究[9]。而Grasso 等[15]研究發(fā)現(xiàn)正常蛻膜化的子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞中NLRP3 炎癥小體相關(guān)蛋白的表達(dá)水平升高，而反復(fù)種植失?。╮ecurrent implantation failure，RIF）患者的子宮內(nèi)膜組織中NLRP3 的表達(dá)下降。D′Ippolito 等[16]則在反復(fù)妊娠丟失（recurrent pregnancy loss，RPL）患者的子宮內(nèi)膜組織中檢測(cè)到顯著升高的NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β 及IL-18 水平。以上研究說(shuō)明NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路可能與子宮內(nèi)膜容受性的調(diào)控有關(guān)，這也可能與EMs 相關(guān)不孕的發(fā)病機(jī)制有著不容忽視的關(guān)系。

2.3 NLRP3 炎癥小體介導(dǎo)EMs 的其他可能機(jī)制2019年Zhao 等[17]利用EMs 小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞升高基因1（astrocyte elevated gene-1，AEG-1）可以通過(guò)降低細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子1（suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1）激活EMs細(xì)胞中NLRP3 炎癥小體，從而加重下游一系列炎癥反應(yīng)。Hang 等[18]則發(fā)現(xiàn)E3 泛素連接酶TRIM24（tripartite motif-containing 24）可與NLRP3 炎癥小體結(jié)合，促進(jìn)NLRP3 的泛素化降解，TRIM24 缺乏可增加NLRP3 炎癥小體的激活，從而增強(qiáng)異位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞的遷移侵襲能力。此外，NLRP3 炎癥小體相關(guān)基因還被發(fā)現(xiàn)與EMs 惡變?yōu)镋Ms 相關(guān)性卵巢癌（endometriosis-associated ovarian cancers，EAOCs）以及EAOCs 的不良預(yù)后有關(guān)[19]。

2.4 NLRP3 炎癥小體下游IL-1β 介導(dǎo)EMs 的相關(guān)機(jī)制IL-1β 是NLRP3 炎癥小體下游被激活和分泌的重要促炎細(xì)胞因子，目前已有不少基于IL-1β 介導(dǎo)EMs 發(fā)病的相關(guān)研究。最初有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，相比不明原因不孕但無(wú)EMs 及盆腔炎證據(jù)的婦女，患EMs 婦女的腹水中IL-1β 和caspase-1 的水平升高，但I(xiàn)L-18 的水平降低[20]。關(guān)于EMs 中升高的IL-1β是如何介導(dǎo)EMs 發(fā)生發(fā)展，有研究顯示，IL-1β 參與了ESCs 環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的激活，后者催化前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的合成，PGE2可通過(guò)增加甾體化因子-1（steroidogenic factor-1，SF-1）與芳香化酶基因啟動(dòng)子的結(jié)合，促進(jìn)芳香化酶的表達(dá)，從而增加雌激素合成，介導(dǎo)雌激素依賴(lài)的EMs 發(fā)病過(guò)程[21]。Kato 等[22]利用IL-1 受體1（IL-1 receptor 1，IL-1R1）敲除小鼠構(gòu)建EMs 模型，發(fā)現(xiàn)Il1r1-/-小鼠的異位病灶體積明顯小于WT 小鼠，從而首次在體內(nèi)證實(shí)了IL-1β 參與EMs 病灶形成的過(guò)程。近年有研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β 還通過(guò)c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）通路和NF-κB 通路調(diào)節(jié)趨化因子C-C 基序配體5/調(diào)節(jié)活化的正常T 細(xì)胞表達(dá)和分泌因子（C-C motif ligand 5/regulated upon activation normal T cell expressed and secreted factor，CCL5/RANTES）和促進(jìn)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的產(chǎn)生，有助于子宮內(nèi)膜異位病灶及原位子宮內(nèi)膜局部巨噬細(xì)胞的招募和神經(jīng)血管生成[23]。IL-1β 還可誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞中神經(jīng)損傷誘導(dǎo)蛋白1（nerve injury-induced protein 1，Ninj1）的表達(dá)，促進(jìn)病灶局部神經(jīng)生成[24]。炎癥介質(zhì)可以促進(jìn)血管生成并與感覺(jué)神經(jīng)元相互作用，從而誘導(dǎo)疼痛信號(hào)，因此IL-1β 的這種作用可能與EMs 慢性盆腔痛發(fā)生的生物學(xué)機(jī)制有關(guān)。

3 NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路與EMs 的治療

3.1 EMs 的傳統(tǒng)治療手段當(dāng)前EMs 的治療手段包括手術(shù)治療、藥物治療以及輔助生殖技術(shù)（assisted reproductive technology，ART）[5]。EMs 伴疼痛的對(duì)癥治療主要采用非甾體類(lèi)抗炎藥（non-steroid antiinflammatory drugs，NSAIDs），如布洛芬（Ibuprofen）和萘普生（Naproxen）等，但NSAIDs 并不能阻止病情進(jìn)展，且易發(fā)生骨質(zhì)減少、骨質(zhì)疏松、骨折和胃腸道反應(yīng)等不良反應(yīng)[1]。采用孕激素、口服避孕藥和促性腺激素釋放激素類(lèi)似物（gonadotropin -releasing hormone analogs，GnRHa）等性激素治療可以抑制排卵、創(chuàng)造低雌激素環(huán)境、造成人工閉經(jīng)，還可以直接作用于子宮內(nèi)膜異位病灶，導(dǎo)致異位子宮內(nèi)膜萎縮，但該療法并不適用于有生育要求的患者。目前，有生育要求的患者仍采用手術(shù)治療為主，但因EMs 病變多呈彌漫性發(fā)展，單純病灶切除難以消除全部病灶，且術(shù)后復(fù)發(fā)率較高，而以卵巢內(nèi)膜樣囊腫為表現(xiàn)的EMs 術(shù)后易并發(fā)卵巢功能低下，損害女性的生育能力[25]。而ART 治療費(fèi)用昂貴，成功率因人而異，故不作為EMs 相關(guān)性不孕的首選治療。因此，亟需針對(duì)EMs 發(fā)病過(guò)程中特定的靶點(diǎn)制定新的治療策略，以能夠在滿(mǎn)足生育要求的情況下，從源頭上阻斷EMs的發(fā)生發(fā)展，并能讓患者免于疼痛的折磨以及不必要的有創(chuàng)治療。

3.2 靶向NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路可能治療EMsEMs 發(fā)病過(guò)程中NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路作用的闡明，有望為治療EMs 新藥物的開(kāi)發(fā)提供新的思路。2017年有個(gè)案報(bào)道利用IL-1β中和抗體治療Muckle-Wells 綜合征（Muckle-Wells syndrome，MWS）（NLRP3 基因突變導(dǎo)致的遺傳性周期性發(fā)熱綜合征）合并EMs 的45 歲女性患者，發(fā)現(xiàn)IL-1β 中和抗體不僅緩解了由MWS 引起的發(fā)熱和皮疹，還能顯著緩解由EMs 引起的盆腔疼痛[26]。Stocks 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β 在EMs 患者中的表達(dá)增強(qiáng)是導(dǎo)致其術(shù)后粘連易感性增加的潛在原因，用IL-1 受體拮抗劑（IL-1 receptor antagonist，IL-1Ra）處理的小鼠發(fā)生EMs 術(shù)后粘連的概率大大降低。Kato等[22]給予小鼠腹腔注射IL-1R1 的特異性抗體，發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜異位病灶生長(zhǎng)受限，IL-1R 相關(guān)激酶4（IL-1R-associated kinase 4，IRAK4）的抑制劑灌胃給藥也能抑制病變的生長(zhǎng)。此外，一種從柑橘皮中分離出的川皮苷（nobiletin）被發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)靶向IκB 激酶（IκB kinases，IKKs）活性抑制NF-κB 通路，從而抑制IL-1β 及其他炎癥因子的產(chǎn)生，減小EMs 小鼠子宮內(nèi)膜異位病灶體積和緩解疼痛癥狀[28]。而α-硫辛酸（α-lipoic acid）則被發(fā)現(xiàn)可以顯著降低異位子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞系（12Z）和異位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞系（22B）中ERβ 和NLRP3 的蛋白水平以及IL-1β 與IL-18 的產(chǎn)生，并可減少異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的黏附與侵襲[29]。與前述不同的是，蟾毒靈（Bufalin）被發(fā)現(xiàn)可以使EMs 小鼠子宮內(nèi)膜異位病灶間質(zhì)細(xì)胞中活性caspase-1 和IL-1β 的水平升高，因此可能通過(guò)誘導(dǎo)異位病灶中間質(zhì)細(xì)胞的焦亡抑制EMs 的發(fā)展[30]。目前雖已有不少針對(duì)NLRP3 炎癥小體下游IL-1β 治療EMs 的報(bào)道，但鮮有直接靶向NLRP3 炎癥小體本身治療EMs 的相關(guān)研究，由于IL-1β 并非僅由NLRP3 炎癥小體誘導(dǎo)產(chǎn)生，NLRP3 炎癥小體下游也可能存在如IL-18 等其他細(xì)胞因子的產(chǎn)生，若能精準(zhǔn)靶向NLRP3 炎癥小體，抑制其功能，則可以達(dá)到更佳的EMs 治療效果，減少不良反應(yīng)的發(fā)生，故這一領(lǐng)域亟需更多、更深入的探索與挖掘。

4 結(jié)語(yǔ)

EMs 的發(fā)病機(jī)制以經(jīng)血逆流學(xué)說(shuō)為主導(dǎo)，涉及炎癥、免疫、內(nèi)分泌、遺傳和環(huán)境等多方面的因素，但其中促進(jìn)EMs 發(fā)生發(fā)展的具體機(jī)制尚不清楚。根據(jù)現(xiàn)有的研究證據(jù)，可以推測(cè)EMs 中針對(duì)NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路激活的相關(guān)機(jī)制：隨經(jīng)血逆流至腹腔的子宮內(nèi)膜組織過(guò)表達(dá)ERβ，后者與NLRP3炎癥小體結(jié)合并激活caspase-1，從而促進(jìn)下游IL-1β、IL-18 等細(xì)胞因子的成熟和釋放。而IL-1β 則可以通過(guò)招募巨噬細(xì)胞、促進(jìn)神經(jīng)血管生成，擴(kuò)大局部炎癥反應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo)，進(jìn)一步介導(dǎo)子宮內(nèi)膜細(xì)胞的黏附、增殖與侵襲，最終導(dǎo)致EMs 在宮腔外的發(fā)生與發(fā)展。另一方面，IL-1β 還可以通過(guò)激活COX-2增加PGE2的水平，后者通過(guò)促進(jìn)芳香化酶的表達(dá)增加雌激素的合成，升高的雌激素又可以結(jié)合ERβ 促進(jìn)炎癥相關(guān)細(xì)胞因子如IL-1β、IL-6 等的表達(dá)，從而在子宮內(nèi)膜異位病灶局部形成炎癥反應(yīng)的惡性循環(huán)，造成進(jìn)一步的組織損傷，加劇EMs 的病變進(jìn)展。近年已有許多研究報(bào)道特異性阻斷NLRP3 炎癥小體活性可以治療生殖領(lǐng)域相關(guān)的疾病，如早產(chǎn)、子癇前期等[31]。但針對(duì)NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路治療EMs 的研究仍是屈指可數(shù)。為了進(jìn)一步闡明EMs 確切的發(fā)病機(jī)制及NLRP3 炎癥小體/IL-1β 信號(hào)通路在其中的具體作用，仍需要進(jìn)行更多、更全面、更細(xì)致的研究，致力于將動(dòng)物模型和體外模型轉(zhuǎn)化為基于EMs 患者的臨床模型，將抑制劑轉(zhuǎn)化為臨床藥物，為EMs 的臨床診療提供新的思路。