炎癥小體在血液系統(tǒng)腫瘤中作用的研究進(jìn)展

吳雅珣，徐小紅，周 穎

江蘇省南通市腫瘤醫(yī)院(南通大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院)，江蘇南通 226361 1病理科；2 血液腫瘤科

炎癥小體是一組胞質(zhì)蛋白復(fù)合物，能夠識(shí)別細(xì)胞內(nèi)多種與免疫及死亡相關(guān)的信號(hào)，通過典型或非典型活化途徑激活其下游效應(yīng)分子，參與細(xì)胞功能的調(diào)控。既往研究已證實(shí)，炎癥小體除啟動(dòng)炎癥反應(yīng)外，也在腫瘤發(fā)生和抗腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用。炎癥小體幾乎涉及腫瘤發(fā)展的所有環(huán)節(jié)，既可發(fā)揮抑癌功能，也可起到促癌作用。炎癥小體與血液系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系是近年來的研究熱點(diǎn)之一。本文主要對(duì)炎癥小體在常見的血液系統(tǒng)腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制，尤其是炎癥小體信號(hào)作為治療靶點(diǎn)應(yīng)用于血液系統(tǒng)腫瘤的潛在價(jià)值和研究進(jìn)展做一綜述。

1 炎癥小體的種類和激活機(jī)制

目前已發(fā)現(xiàn)的炎癥小體主要包括NLRP3炎癥小體、NLRP1a炎癥小體、IPAF炎癥小體和AIM2炎癥小體，其中研究最廣泛、最深入的是NLRP3炎癥小體。大部分炎癥小體的基本結(jié)構(gòu)包括受體分子、接頭分子和效應(yīng)分子三部分[1]。受體分子可分為核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域樣受體(nucleotidebinding domain-like receptors，NLRs)、黑色素瘤缺乏因子 2 樣受體 (absent in melanoma 2-like receptors，ALRs)和熱蛋白。接頭分子，即凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白 (apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC)，能夠激活半胱氨酸蛋白酶激活和募集 結(jié) 構(gòu)域 (caspase activation and recruitmentdomain，CARD)。效應(yīng)分子包括Caspase-1等。

炎癥小體形成的第一步是激活炎癥小體受體分子，隨后形成寡聚物并募集接頭分子ASC。一旦將ASC募集到炎癥小體受體分子上，這些炎癥小體受體-ASC復(fù)合物可充當(dāng)核骨架，形成較大的ASC多聚體，即ASC斑點(diǎn)。隨后ASC斑點(diǎn)募集非活化的Caspase-1前體，使前體Caspase-1發(fā)生裂解和活化?；罨腃aspase-1作為蛋白水解酶可對(duì)促炎因子白細(xì)胞介素1β前體(pro-IL-1β)和白細(xì)胞介素18前體(pro-IL-18)進(jìn)行加工，將其裂解為有生物活性的成熟IL-1β和IL-18[2-6]。成熟的IL-1β是一種重要的促炎介質(zhì)，可將固有免疫細(xì)胞募集到感染部位，并對(duì)適應(yīng)性免疫細(xì)胞進(jìn)行調(diào)節(jié)；而成熟的IL-18對(duì)于干擾素γ的產(chǎn)生以及增強(qiáng)NK細(xì)胞、T細(xì)胞的活性非常重要[7-8]。炎癥小體的形成和Caspase-1的激活不僅可以裂解并激活這些前體，還可介導(dǎo)消皮素D的裂解和激活。消皮素D是Gasdermin家族的分子，可在細(xì)胞膜上形成小孔從而釋放炎癥小體激活的細(xì)胞因子，并引發(fā)炎癥小體/Caspase-1依賴的、高度促炎的細(xì)胞死亡形式，即細(xì)胞焦亡[9-10]。

2 炎癥小體與骨髓增生異常綜合征的關(guān)系

骨髓增生異常綜合征(myelodysplastic syndromes，MDS)是一組起源于造血干細(xì)胞/造血祖細(xì)胞(hematopoietic stem and progenitor cells，HSPCs)的克隆性干細(xì)胞腫瘤，以無效造血、骨髓發(fā)育異常和易于向急性髓細(xì)胞白血病 (acute myeloid leukemia，AML)轉(zhuǎn)化為主要特征[11-12]。過去認(rèn)為細(xì)胞凋亡和自噬是MDS中細(xì)胞死亡的主要機(jī)制。然而，僅用細(xì)胞凋亡并不能很好地解釋MDS中的細(xì)胞死亡。MDS患者Caspase-3多表達(dá)正常，而Caspase-1表達(dá)升高。Caspase-1不參與細(xì)胞凋亡，其通過細(xì)胞焦亡在MDS中起作用[13]。焦亡性細(xì)胞死亡以細(xì)胞質(zhì)膜陽離子通道的活化為特征，繼而觸發(fā)線粒體去極化和細(xì)胞腫脹[13]。據(jù)報(bào)道，多個(gè)炎癥小體成員在MDS中表達(dá)增加。NLRP3炎癥小體的激活可增強(qiáng)骨髓炎癥，并導(dǎo)致造血細(xì)胞損傷、染色體異常、髓系來源抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)擴(kuò)增并誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡[14-15]。Frame等[16]發(fā)現(xiàn)了炎癥小體活化對(duì)于造血的影響。嚴(yán)重感染時(shí)內(nèi)毒素可激活NLRP1a炎癥小體，致HSPCs發(fā)生焦亡，繼而表現(xiàn)為血細(xì)胞減少。此外，細(xì)胞內(nèi)S100A8/A9異二聚體可通過調(diào)控活性氧 (reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生引起 NF-κB活化和炎癥小體聚集，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子生成[14]。同時(shí)，ROS也可流入Wnt/β-catenin通路，引起β-catenin活化，促進(jìn)干細(xì)胞的增殖，從而為MDS克隆性增殖創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)條件[13]。與正常骨髓單個(gè)核細(xì)胞相比，MDS骨髓單個(gè)核細(xì)胞對(duì)陽離子染料溴化乙錠的攝取快速且持久，證實(shí)了焦亡過程中陽離子通道的活化。MDS骨髓表現(xiàn)為原因不明的紅細(xì)胞體積增大，可能與瞬時(shí)受體電位M2(transient receptor potential melastatin-2，TRPM2) 的激活相關(guān)。TRPM2是造血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的陽離子通道，活化后可引導(dǎo)鈣離子內(nèi)流，使細(xì)胞體積增大。TRPM2與NLRP3活化相關(guān)，進(jìn)一步證明炎癥小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡在MDS中發(fā)揮作用[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，阻斷S100A9/NLRP3/β-catenin通路或使用ROS抑制劑均可恢復(fù)MDS骨髓的有效造血[11]。近期有研究發(fā)現(xiàn)亞甲藍(lán)可抑制NLRP3炎癥小體功能，有望作為一種安全有效的輔助治療手段延緩MDS進(jìn)展[17]。綜上所述，炎癥小體介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡是MDS中細(xì)胞死亡的機(jī)制之一，炎癥小體NLRP3及其下游Caspase-1的活化通過誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡促進(jìn)了MDS的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程，通過抑制炎癥小體NLRP3的活化或許能恢復(fù)MDS的有效造血并延緩MDS的進(jìn)展。

3 炎癥小體與白血病的關(guān)系

白血病是一類源于造血干細(xì)胞的惡性克隆性疾病。已有一系列研究探索了炎癥小體及其下游分子IL-1β、IL-18在白血病中的表達(dá)情況。Jia等[18]研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎癥小體在初診AML患者骨髓單個(gè)核細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著高于完全緩解的AML患者。NLRP3炎癥小體在AML患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中亦表達(dá)異常，同時(shí)伴有外周血IL-18異常表達(dá)。初診患者獲得完全緩解后，IL-18 mRNA表達(dá)水平?；謴?fù)正常。上述研究提示NLRP3炎癥小體在AML的發(fā)生發(fā)展中可能發(fā)揮重要作用。Zhang等[19]研究發(fā)現(xiàn)，與健康人群相比，慢性粒細(xì)胞性白血病患者IL-1β、NLRP3 mRNA表達(dá)顯著降低，而IL-18表達(dá)顯著增加。此外，有研究還發(fā)現(xiàn)NLRP3-CASP1(編碼Caspase-1)炎癥小體可以調(diào)節(jié)急性淋巴細(xì)胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)細(xì)胞內(nèi)的糖皮質(zhì)激素受體表達(dá)水平，從而降低ALL細(xì)胞對(duì)糖皮質(zhì)激素的敏感度[20]。近期的研究發(fā)現(xiàn)，絲氨酸二肽酶DPP8和DPP9(DPP8/9)的小分子抑制劑可誘導(dǎo)鼠和人的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞發(fā)生焦亡。在小鼠粒細(xì)胞中，DPP8/9抑制劑可通過活化炎癥小體NLRP1b激活Caspase-1前體，誘導(dǎo)炎癥小體依賴的細(xì)胞焦亡[21-23]。Johnson等[24]研究發(fā)現(xiàn)人粒細(xì)胞中CARD8可調(diào)控DPP8/9抑制劑誘導(dǎo)的依賴炎癥小體/Caspase-1的焦亡過程。在絕大部分人源AML細(xì)胞系和原代AML細(xì)胞中，DPP8/9抑制劑可誘導(dǎo)焦亡，而在多種其他細(xì)胞中則無此作用。在小鼠模型中已證實(shí)DPP8/9抑制劑可抑制AML的進(jìn)展。因此，炎癥小體在不同疾病中發(fā)揮的作用不盡相同，與MDS中的研究結(jié)果相反，在AML中誘導(dǎo)依賴炎癥小體/Caspase-1的細(xì)胞焦亡可能是一種新的治療策略。

4 炎癥小體與淋巴瘤的關(guān)系

有研究發(fā)現(xiàn)，B細(xì)胞活化因子(B cell-activating factor，BAFF)與BAFF受體的結(jié)合可觸發(fā)初級(jí)B細(xì)胞和B淋巴瘤細(xì)胞系中NLRP3炎癥小體的活化，引起NLRP3和IL-1β表達(dá)增加、Caspase-1激活、IL-1β分泌和細(xì)胞焦亡。其機(jī)制可能是BAFF通過促進(jìn)cIAP-TRAF2與NLRP3炎癥小體的結(jié)合、誘導(dǎo)Src活性依賴性ROS的產(chǎn)生和鉀離子外流從而激活NLRP3炎癥小體[25]。Zhao等[26]研究發(fā)現(xiàn)淋巴瘤細(xì)胞中的NLRP3炎癥小體可被ATP聯(lián)合脂多糖激活，NLRP3相關(guān)基因表達(dá)增加。NLRP3炎癥小體的活化可加速細(xì)胞周期G1/S期轉(zhuǎn)換，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞進(jìn)入S期，從而減少地塞米松誘導(dǎo)的增殖抑制效應(yīng)，導(dǎo)致淋巴瘤細(xì)胞對(duì)地塞米松敏感度下降。此外，NLRP3炎癥小體的活化還可通過上調(diào)c-myc和Bcl-2、下調(diào)TP53和Bax促進(jìn)淋巴瘤細(xì)胞增殖，并抑制細(xì)胞凋亡，下調(diào)了地塞米松對(duì)淋巴瘤細(xì)胞的增殖抑制作用。Zhao等[26]發(fā)現(xiàn)，與NLRP3相似，IL-18同樣可通過打破c-myc/TP53和Bcl-2/Bax的平衡，促進(jìn)淋巴瘤細(xì)胞增殖、抑制凋亡并調(diào)節(jié)耐藥。提示NLRP3炎癥小體可能通過其效應(yīng)細(xì)胞因子IL-18影響淋巴瘤的發(fā)生發(fā)展。近期Huanosta-Murillo等[27]報(bào)道，在皮膚T細(xì)胞淋巴瘤CD4+T細(xì)胞中，NLRP3可以結(jié)合IL-4啟動(dòng)子并調(diào)節(jié)IL-4的表達(dá)。Lu等[28]發(fā)現(xiàn)，DLBCL細(xì)胞系中NLRP3炎癥小體的激活可上調(diào)PD-L1的表達(dá)并降低細(xì)胞毒性T細(xì)胞的比例。阻斷NLRP3炎癥小體的活化，可下調(diào)腫瘤微環(huán)境中的PD-L1表達(dá)，表達(dá)PD-1/TIM-3T的細(xì)胞、骨髓源性抑制細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的比例下降，從而抑制淋巴瘤生長(zhǎng)并改善抗腫瘤免疫。

5 炎癥小體與多發(fā)性骨髓瘤的關(guān)系

多發(fā)性骨髓瘤 (multiple myeloma，MM)以骨髓中惡性漿細(xì)胞的克隆性增殖、M蛋白血癥以及貧血、骨破壞、腎損傷等臨床表現(xiàn)為特征。炎癥小體可通過調(diào)控其下游的IL-1、IL-18分子在與MM發(fā)生發(fā)展相關(guān)的炎癥中發(fā)揮作用。研究表明，由免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子組成的炎癥微環(huán)境在調(diào)控MM的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。促炎細(xì)胞因子 IL-6、IL-1β、腫瘤壞死因子 α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和抗炎細(xì)胞因子 IL-10 均在其中起重要作用。在這一過程中，IL-1β、TNF-α主要通過激活NF-κB信號(hào)通路，而IL-6、IL-10則通過JAK/STAT、MAPK和PI3K/AKT信號(hào)通路發(fā)揮作用。既往IL-6一直被認(rèn)為是影響MM增殖和耐藥的主要細(xì)胞因子。然而，近期一些臨床試驗(yàn)顯示IL-6單克隆抗體Siltuximab抗骨髓瘤效果有限。有研究顯示，IL-1家族細(xì)胞因子參與了MM的病理生理過程，并且IL-1受體拮抗劑應(yīng)用于MM早期治療的Ⅱ期臨床研究顯示其可改善患者的總生存期和無進(jìn)展生存期[29]。因此，炎癥小體作為IL-1家族細(xì)胞因子的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，可能在驅(qū)動(dòng)MM相關(guān)炎癥中起關(guān)鍵作用。有研究報(bào)道，與健康人相比，MM患者NLRP3和Caspase-1表達(dá)下調(diào)[30]。NLRP3炎性復(fù)合體組分的異常表達(dá)參與MM的發(fā)生發(fā)展，其中NLRP3的表達(dá)可用于評(píng)估MM的預(yù)后。Zhao等[31]研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎癥小體基因多態(tài)性與MM易感性相關(guān)。Nakamura等[32]發(fā)現(xiàn)由NLRP1炎癥小體驅(qū)動(dòng)的IL-18在MM的發(fā)展中起關(guān)鍵作用。MM微環(huán)境來源的IL-18驅(qū)動(dòng)了MDSCs的生成，導(dǎo)致疾病進(jìn)展加速。IL-18高表達(dá)MM患者預(yù)后差，其可能成為MM的一個(gè)潛在治療靶點(diǎn)。近期Hofbauer等[30]報(bào)道，β2-微球蛋白是引發(fā)骨髓瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞炎癥的驅(qū)動(dòng)因素。吞噬β2-微球蛋白的溶酶體累積后可促進(jìn)骨髓瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞中β2-微球蛋白淀粉樣蛋白的聚集，導(dǎo)致溶酶體破裂并最終產(chǎn)生活性IL-1β和IL-18。這一過程依賴于β2-微球蛋白積累后對(duì)NLRP3炎癥小體的激活。在小鼠MM模型中，MM細(xì)胞中β2-微球蛋白的缺失或沉默可消除炎癥小體的激活，破壞NLRP3或IL-18可減少腫瘤生長(zhǎng)和由β2-微球蛋白誘導(dǎo)的炎癥小體信號(hào)介導(dǎo)的溶骨性骨破壞。上述研究結(jié)果初步提示炎癥小體NLRP1、NLRP3及其下游IL-1、IL-18有望成為MM的預(yù)后指標(biāo)和治療靶點(diǎn)。

6 結(jié)語

機(jī)體在感受細(xì)胞內(nèi)各種刺激時(shí)形成炎癥小體，通過典型或非典型活化途徑激活其效應(yīng)分子Caspase-1等，進(jìn)一步激活其下游IL-1、IL-18、消皮素D等靶分子，參與調(diào)控多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。迄今為止，在血液系統(tǒng)腫瘤中研究較多、較深入的炎癥小體主要是NLRP1和NLRP3。炎癥小體在不同血液系統(tǒng)腫瘤中的表達(dá)和作用機(jī)制不盡相同，是一把“雙刃劍”。研究發(fā)現(xiàn)，在MDS、MM和部分類型的淋巴瘤中，抑制炎癥小體的活化或許能有效控制疾病的進(jìn)展，而在AML中誘導(dǎo)炎癥小體的活化可能是一種新的治療策略。進(jìn)一步深入探索炎癥小體在各血液系統(tǒng)腫瘤發(fā)生發(fā)展各階段中的作用機(jī)制，研發(fā)炎癥小體信號(hào)通路的特異性調(diào)節(jié)劑，并應(yīng)用于血液系統(tǒng)腫瘤的靶向治療，有望成為未來研究的方向和熱點(diǎn)。