NLRP3炎性小體與婦科疾病相關(guān)性研究進(jìn)展

丁杰 倪喆鑫 俞超芹

研究表明，多種婦科疾病均和炎癥反應(yīng)以及先天性免疫有關(guān)。炎性小體是細(xì)胞內(nèi)多種蛋白質(zhì)所組成的蛋白復(fù)合體，通過(guò)對(duì)炎癥因子IL-1β、IL-18的活化，參與多種炎癥反應(yīng)[1]。其中Nod樣受體蛋白3(Nod-like receptor protein 3，NLRP3)炎性小體是當(dāng)下探究的較為深入的小體之一，能夠參與調(diào)控多方面、多類型的疾病。最近的系列探究表明，多種婦科相關(guān)疾病和NLRP3炎性小體間有著密切的聯(lián)系，調(diào)控 NLRP3炎性小體的產(chǎn)生與激活有可能成為治療系列婦科相關(guān)疾病的新方向。

一、NLRP3炎性小體及其激活機(jī)制

1.NLRP3炎性小體：炎性小體這一概念由 Fabio Martinon團(tuán)隊(duì)在2002年提出，由胞漿型模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor,PRR)、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD，ASC)和效應(yīng)蛋白半胱天冬酶-1(caspase-1)三部份構(gòu)成[2]。根據(jù)結(jié)構(gòu)上的差異，炎性小體主要可分成下列四種，即NLRP1、NLRP3、NLRP4以及AIM2炎性小體。研究的較為深入的是NLRP3炎性小體，NLRP3炎性小體由NLRP3、ASC以及pro-caspase-1構(gòu)成，其中NLRP3是模式識(shí)別胞內(nèi)受體Nod樣受體(Nod-like receptors，NLRs)蛋白家族的成員，可識(shí)別病原體。ASC在變形為絲狀結(jié)構(gòu)后，可促使pro-caspase-1的寡聚化，并通過(guò)自身的活化來(lái)產(chǎn)生caspase-1，從而促進(jìn)成熟的炎性因子IL-18、IL-1β的產(chǎn)生[3]。炎性因子可誘導(dǎo)免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)，使得對(duì)應(yīng)的組織或器官產(chǎn)生相應(yīng)炎癥反應(yīng)，由此可知，NLRP3炎性小體在先天固有免疫和機(jī)體的炎癥反應(yīng)中有著不可忽視的作用[4]。同時(shí)，活化的炎性小體還可以誘導(dǎo)促炎細(xì)胞的程序性死亡-細(xì)胞焦亡。細(xì)胞焦亡，是一種依賴caspase-1的細(xì)胞死亡，和固有炎癥反應(yīng)息息相關(guān)，可由多種病理刺激誘導(dǎo)產(chǎn)生，在抑制微生物感染方面作用突出[5]。

2.NLRP3炎性小體的的激活機(jī)制：NLRP3炎性小體可被兩種方式所激活，一類為病原體相關(guān)模式，如細(xì)菌、真菌、寄生蟲、病毒等一系列病原微生物相關(guān)抗原；一類為危險(xiǎn)/損傷相關(guān)分子模式，包括三磷酸腺苷，尿酸晶體、膽固醇晶體以及外界吸入的二氧化硅、石棉等。NLRP3炎性小體的激活需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段，有兩個(gè)信號(hào)參與其中。第一個(gè)階段為起始階段，Toll樣受體(toll-like receptor,TLR)作為第一信號(hào)，激活核轉(zhuǎn)錄因子NF-kB，上調(diào) NLRP3的表達(dá)，從而誘導(dǎo)炎癥因子前體如IL-1β前體、IL-18前體的轉(zhuǎn)錄合成[6]。而在第二階段中，當(dāng)NLRP3受體接受到上一階段所激活的激活劑作為第二信號(hào)后，NLRP3開(kāi)始進(jìn)行自身寡聚化，經(jīng)由衍接蛋白ASC招募pro-caspase-1,通過(guò)pro-caspase-1自身剪切作用，產(chǎn)生具有活性的caspase-1,來(lái)處理由第一階段產(chǎn)生的 IL-1β、IL-18前體,從而使得下游生成更多的促炎因子IL-18、IL-1β，誘發(fā)炎癥反應(yīng)[7]。NLRP3炎性小體激活的具體機(jī)制目前仍然不是很清晰，但有如下三種假說(shuō)，即離子通道模式假說(shuō)、線粒體與活性氧假說(shuō)以及溶酶體破裂假說(shuō)。(1)離子通道模式。包括K+與Ca2+。研究表明，大多數(shù)對(duì)于NLRP3刺激都可促使K+外流，而后續(xù)細(xì)胞內(nèi)低濃度的K+可促進(jìn)NLRP3炎性小體的激活。因此，細(xì)胞內(nèi)K+的外流即濃度的下降被認(rèn)定為是NLRP3炎性小體激活的最為常見(jiàn)的觸發(fā)方式[8]。除了K+外，一些研究發(fā)現(xiàn)在NLRP3激活過(guò)程中Ca2+信號(hào)的調(diào)節(jié)也很關(guān)鍵。NLRP3刺激物包括ATP、病原微生物和微粒物質(zhì)在NLRP3炎性小體激活過(guò)程中都可以觸發(fā)Ca2+動(dòng)員。阻斷Ca2+信號(hào)后可以抑制NLRP3炎性小體的激活，但對(duì)AIM2和NLRC4炎性小體的激活卻沒(méi)有抑制作用[7]。(2)活性氧(ROS)以及線粒體。ROS可由許多已知的NLRP3炎性小體激活物產(chǎn)生，被證明是NLRP3炎性小體形成和激活的關(guān)鍵機(jī)制，可應(yīng)對(duì)多種外源性刺激以及受損細(xì)胞所產(chǎn)生的分子[9]。在NLRP3炎性小體激活過(guò)程中，Elliott等[10]發(fā)現(xiàn)小鼠NLRP3和caspase-1與線粒體脂質(zhì)心磷脂相互作用，后者在活性氧刺激下外化到線粒體外膜。在 NLRP3激活信號(hào)刺激下，ASC與線粒體表面的NLRP3產(chǎn)生鈣依賴性關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致炎性小體的組裝和激活。確認(rèn)了線粒體在NLRP3炎性小體的組裝以及激活中不可或缺的作用。(3)溶酶體破裂假說(shuō)。溶酶體破裂引起巨噬細(xì)胞NLRP3炎性小體活化，TAK1-JNK通路是一種MAPK信號(hào)通路，在溶酶體破裂時(shí)激活，通過(guò)凋亡相關(guān)斑點(diǎn)狀蛋白的寡聚作用激活NLRP3炎性小體。TAK1-JNK通路是由Ca2+離子維持的，II型鈣依賴性蛋白激酶在TAK1-JNK通路上游起作用，特異性地調(diào)節(jié)溶酶體破裂誘導(dǎo)的NLRP3炎性小體激活[11]。

二、NLRP3炎性小體與婦科良性疾病

部分婦科良性疾病如子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis，EM)、多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)等，都存在著一定程度的慢性炎癥反應(yīng)。IL-1β是已知最為重要的促炎因子之一，與疾病炎癥狀態(tài)密切相關(guān)[12]。IL-1βmRNA的合成以及IL-1β前體蛋白的成熟在IL-1β的產(chǎn)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用。而NLRP3中的caspase-1在促進(jìn)proIL-1β蛋白成熟過(guò)程中發(fā)揮剪切作用，以此生成并釋放成熟的IL-1β，促進(jìn)炎癥反應(yīng)[13]。

1.EM：EM是一種常見(jiàn)的慢性婦科疾病，以慢性的盆腔疼痛、不孕作為主要的臨床癥狀，給患者帶來(lái)了巨大的生理及心理痛苦[14]。EM的發(fā)展過(guò)程中始終伴隨著慢性炎癥反應(yīng)，與正常女性相比，EM患者靜脈血中IL-1β濃度顯著增高[15]。不僅僅是IL-1β，研究顯示，IL-1β前體蛋白(proIL-1β)也可以加重炎癥反應(yīng)，EM患者腹腔液中IL-1β、proIL-1β水平均高于健康女性[16]。IL-1家族細(xì)胞因子的損傷，導(dǎo)致EM患者腹腔免疫機(jī)制的紊亂，局部以及全身IL-1β、IL-18調(diào)控機(jī)制的缺陷，使得內(nèi)膜組織的侵襲性以及生長(zhǎng)性大幅增加，從而導(dǎo)致EM[17]。Han等[18]發(fā)現(xiàn)，與未處理EM小鼠對(duì)比，NALP3表達(dá)被抑制的EM小鼠的異位病灶體積顯著縮小。進(jìn)一步研究顯示，ER-β可以與NLRP3炎性小體相互影響，活化的ER-β通過(guò)激活caspase-1來(lái)活化NLRP3，而激活的炎性小體可增強(qiáng)IL-1β信號(hào)，最終增強(qiáng)異位組織的粘附性以及子宮內(nèi)膜細(xì)胞的增殖能力。進(jìn)一步探析NLRP3炎性小體在EM中的具體作用以及具體的調(diào)節(jié)通路，并針對(duì)此靶點(diǎn)的治療可成為新的研究方向。

2.PCOS：PCOS是常見(jiàn)的女性內(nèi)分泌疾病之一，育齡期婦女最為高發(fā)[19]。近些年研究發(fā)現(xiàn)，PCOS存在慢性炎癥的病理生理過(guò)程，邵揮戈等[20]檢測(cè)87例PCOS患者組以及85例年齡和體重指數(shù)相匹配的健康對(duì)照組血清IL-1Ra、IL-1β、IL-18等指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，PCOS組血清的IL-1Ra、IL-1β和IL-18水平均顯著高于健康對(duì)照組，且IL-1Ra/IL-1β比值顯著低于健康對(duì)照組。提示炎性 PCOS患者體內(nèi)炎癥因子水平增高、調(diào)控失衡。胰島素抵抗(insulin resistance，IR)在PCOS中的病理生理作用顯著，過(guò)量分泌的胰島素可以誘發(fā)高雄激素血癥，女性體內(nèi)過(guò)量的雄激素可使得卵泡難以發(fā)育成熟，大量的竇卵泡積聚形成獨(dú)特的多囊卵巢形態(tài)，且卵巢體積增大程度與IR分級(jí)呈正相關(guān)[21]。肥胖同樣是PCOS的重要臨床特征之一，研究表明，脂肪組織在PCOS的發(fā)生和進(jìn)展中有著重要的影響，肥胖會(huì)進(jìn)一步加重IR以及導(dǎo)致更嚴(yán)重的高雄激素血癥與相關(guān)臨床特征，如多毛、月經(jīng)異常和無(wú)排卵等[22]。Rheinheimer等[23]對(duì)NLRP3與肥胖和IR關(guān)系的研究結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)綜述，納入19項(xiàng)研究，最后得出結(jié)論，即NLRP3與肥胖以及IR存在密切關(guān)聯(lián)。Davis等[24]通過(guò)對(duì)高脂肪誘導(dǎo)的小鼠模型的研究，證實(shí)了NLRP3、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白和caspase-1缺陷的小鼠對(duì)高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖的發(fā)展具有抵抗性，并發(fā)現(xiàn)在敲除NLRP3和caspase-1基因后，脂肪組織炎癥明顯減輕，高脂誘導(dǎo)的胰島素抵抗也有所下降。肥胖、IR、PCOS三者之間有著密切的聯(lián)系，NLRP3與IR、肥胖也有所關(guān)聯(lián)。IL-1β、IL-18的成熟釋放也和NLRP3密切相關(guān)。基于上述聯(lián)系，有理由推測(cè)PCOS和NLRP3之間也可能存在相應(yīng)的聯(lián)系，值得后續(xù)深入的研究。

三、NLEP3炎性小體與婦科惡性疾病

過(guò)往的證據(jù)表明，當(dāng)惡性細(xì)胞抑制免疫監(jiān)測(cè)時(shí)，慢性炎癥可導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。因此，癌變和腫瘤進(jìn)展分別受到炎癥和免疫過(guò)程的刺激或抑制。炎性小體和炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，炎性小體可參與組織穩(wěn)態(tài)、細(xì)胞焦亡和免疫反應(yīng)，從而影響癌癥的形成、進(jìn)展和治療。NLRP3炎性小體對(duì)于多種婦科惡性腫瘤，如子宮內(nèi)膜癌(endometrial cancer，EC)、宮頸癌(cervical and endocervical cancers,CESC)、卵巢癌(ovarian cancer，OC)均有影響。

1.EC：EC是極為常見(jiàn)的女性惡性腫瘤，近些年來(lái)發(fā)病率逐漸上升，大多數(shù)患者都有早期表現(xiàn)，晚期患者預(yù)后極差[25]。EC的確切病因尚不明確，內(nèi)外源性雌激素、遺傳因素、癌基因等因素均在此病的發(fā)生中起著一定作用，最近的研究顯示，炎癥反應(yīng)在EC的發(fā)生機(jī)制中起著重要的作用[26]。而正如上文所提到的，在炎癥反應(yīng)中炎性小體扮演著重要角色。劉雙格[27]通過(guò)免疫組化、定量 PCR、Western blotting等技術(shù)測(cè)定健康女性子宮內(nèi)膜與EC患者內(nèi)膜中各種炎性小體的表達(dá)后，發(fā)現(xiàn)NLRP3炎性小體在EC中表達(dá)明顯增高，且增高程度與臨床分期以及病理分期成正相關(guān)。而在下調(diào)子宮內(nèi)膜癌LSHIKAWA細(xì)胞和Hec-1A細(xì)胞內(nèi)NLRP3表達(dá)后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖、遷移、侵襲能力均明顯下降，證實(shí)了NLRP3炎性小體可以進(jìn)一步增強(qiáng)內(nèi)膜癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為，而阻制NLRP3炎性小體的表達(dá)可有效抑制內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖、遷移。同時(shí)，在小鼠實(shí)驗(yàn)中沉默NLRP3后，子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞成瘤能力有了較為顯著的下降。

2.CESC：CESC是最常見(jiàn)的婦科惡性腫瘤之一，原位癌高發(fā)年齡為30～35歲，浸潤(rùn)癌為45～55歲，近年來(lái)，其發(fā)病有年輕化的趨勢(shì)。高危型HPV持續(xù)感染是CESC發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素。90%以上的CESC伴有高危型HPV感染[28]。在清除HPV感染方面，免疫應(yīng)答有著重要的作用，導(dǎo)致免疫應(yīng)答缺陷的宿主基因變異與病毒持久性以及宮頸癌息息相關(guān)。聯(lián)系炎性小體在病毒感染和癌癥發(fā)展方面的作用，Pontillo等[29]通過(guò)病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3可抑制HPV感染的持續(xù)性作用，并顯著降低感染高危HPV的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低CESC的發(fā)生率。慢性炎癥在CESC的發(fā)生中起著重要的作用，He等[30]研究CD200Fc在lps誘導(dǎo)的人SiHa細(xì)胞和Caski細(xì)胞中的抗炎作用發(fā)現(xiàn)，CD200Fc通過(guò)抑制TLR4-NF-κB和NLRP3炎性小體LPS誘導(dǎo)SiHa細(xì)胞和Caski細(xì)胞中的通路而抑制炎癥活動(dòng)，進(jìn)而抑制CESC的發(fā)展，為治療提供新的思路。

3.OC：OC是女性生殖系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，其分型-卵巢上皮癌居于婦科腫瘤死亡率的首位，對(duì)女性生命造成嚴(yán)重威脅。且由于卵巢深居盆腔，體積小，缺乏典型癥狀以及前期檢測(cè)指標(biāo)，更是難以早期發(fā)現(xiàn)[31]。關(guān)于OC致癌機(jī)制目前仍不是很清晰，Li等[32]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA GAS5在卵巢癌細(xì)胞人卵巢癌組織中表達(dá)降低，提示GAS5可能具有抑癌作用，而在后續(xù)的過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn) GAS5可能通過(guò)誘導(dǎo)炎性小體的形成起到抑制腫瘤進(jìn)展的作用，進(jìn)而激活炎癥過(guò)程，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。表明炎癥小體同樣存在限制癌癥進(jìn)展的重要作用。

四、總結(jié)與展望

綜上所述，相關(guān)婦科良性疾病均存在著一定程度的炎癥反應(yīng)，NLRP3炎性小體是炎癥反應(yīng)發(fā)生發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，參與IL-1β、IL-18的成熟以及釋放，加重機(jī)體炎癥反應(yīng)。NLRP3炎性小體與EM、PCOS發(fā)展過(guò)程中的持續(xù)的慢性炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。并與ER-β、IR、肥胖存在著密切關(guān)聯(lián)。而在相關(guān)婦科惡性疾病中，炎性小體影響癌癥的形成、進(jìn)展和治療反應(yīng)，NLRP3炎性小體可增強(qiáng)EC細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為，也可通過(guò)抑制NLRP3炎性小體抑制炎性活動(dòng)，從而抑制CESC的發(fā)展。但與此同時(shí)，在OC中，通過(guò)誘導(dǎo)NLRP3炎性小體的形成來(lái)激活炎癥過(guò)程，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，可抑制腫瘤的進(jìn)展，可發(fā)現(xiàn)NLRP3在婦科腫瘤的發(fā)生進(jìn)展過(guò)程中，作用是多樣且復(fù)雜的。但應(yīng)該注意到EC、CESC在腫瘤發(fā)生前機(jī)體已存在明顯炎癥狀態(tài)，糖尿病以及肥胖女性患EC幾率明顯高于正常女性，而伴隨肥胖以及糖尿病的往往是長(zhǎng)期慢性炎癥反應(yīng)，OC本身的HPV感染也會(huì)導(dǎo)致局部的長(zhǎng)期炎癥，故而通過(guò)抑制NLRP3炎性小體抑制炎癥反應(yīng)后對(duì)于腫瘤本身也起到抑制作用；而關(guān)于OC的研究中，目前很少看到關(guān)于發(fā)病前存在長(zhǎng)期炎癥反應(yīng)的報(bào)道，對(duì)于OC則可以通過(guò)誘導(dǎo)NLRP3炎性小體的表達(dá)從而激活炎癥過(guò)程，抑制腫瘤進(jìn)展。提示婦科腫瘤發(fā)生前機(jī)體的炎癥狀態(tài)，可能是決定NLRP3炎性小體在腫瘤疾病中的抑制或促進(jìn)作用關(guān)鍵，值得進(jìn)一步研究與思索。

與此同時(shí)，關(guān)于NLRP3與婦科相關(guān)疾病的研究仍不夠深入，婦科相關(guān)疾病中NLRP3炎性小體的激活機(jī)制仍不是很明確，caspase-1活化及 IL-1β和 IL-18等炎性因子生成的機(jī)制的探析亦不明朗，還需要繼續(xù)挖掘，為下一步研究提供理論依據(jù)，為臨床治療提供具體靶點(diǎn)方向。