核苷酸結合寡聚結構域樣受體蛋白3炎癥小體在婦科疾病中的研究進展

馮曉玲 朱娣 張楊

固有免疫系統(tǒng)是機體抵御病原微生物等有害物質(zhì)入侵的首要保護性屏障，當機體受到病原感染和外傷等刺激后可產(chǎn)生一系列病理生理反應，被稱為炎癥反應。一般情況下，炎癥反應是固有免疫系統(tǒng)為清除機體內(nèi)有害刺激和進行組織修復時所產(chǎn)生的一種保護性免疫應答。然而，不適當?shù)幕蚵缘难装Y體的激活會導致過度的炎癥，并加重組織損傷，進而引起炎癥相關疾病的發(fā)生。據(jù)報道，核苷酸結合寡聚結構域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)炎癥小體在許多疾病如消化系統(tǒng)疾病[1-2]、呼吸系統(tǒng)疾病[3]、泌尿系統(tǒng)疾病[4]、循環(huán)系統(tǒng)疾病[5]、代謝性疾病[6]以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)[7]等疾病中均發(fā)揮著重要作用。近年來，有研究發(fā)現(xiàn)[8]，NLRP3炎癥小體及其相關的炎癥介質(zhì)(IL-1β和IL-18)與一些婦科疾病的發(fā)病機制有一定相關性。本文總結了NLRP3炎癥小體的活化和調(diào)節(jié)機制及其在婦科疾病中的研究進展并進行了綜述。

一、NLRP3炎癥小體的概述

NLRP3炎癥小體是一種大分子量的細胞多蛋白復合物，能夠介導炎癥過程，是固有免疫系統(tǒng)中重要的參與者[9]。NLRP3炎癥小體能夠識別病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)和損傷相關分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs),繼而激活半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶-1(caspase-1)，而被活化的Caspase-1進一步促進炎癥介質(zhì)IL-1β和IL-18的成熟和分泌，并能抑制吞噬功能，誘導炎癥性固有免疫反應，在宿主防御感染性物質(zhì)中發(fā)揮關鍵作用[10]。炎癥細胞因子的過度分泌會致使細胞凋亡，從而誘發(fā)相關疾病的發(fā)生。目前已有多種炎癥小體如NLRP1、NLRP3、 NLRP4、NLRP6、NLRP7 和NLRP12等被報道，其中NLRP3作為NLR家族中的典型代表，是當前被研究最廣泛和最為深透的一種炎癥小體。

NLRP3炎癥小體由識別分子NLRP3、凋亡相關的小斑點狀蛋白(apoptosis-associated speck-like protein,ASC)和效應分子Caspase-1共同組裝而成[11]。NLRP3炎癥小體主要包括3個結構域，第一種是羧基端的富含亮氨酸重復序列(leucine-rich repeat,LRR)結構域，它能識別相應病原體或危險信號進而啟動NLRP3炎癥復合體的組裝，在配體識別中起重要作用；第二種是核苷酸結合寡聚化結構域(nucleo-tide-binding and oligomerization domain,NACHT)，它在受體蛋白激活過程中具有重要作用；第三種是氨基端的熱蛋白結構域(pyrin domain,PYD)，它能夠介導下游信號的傳輸[12]。

相關科學研究普遍認為，NLRP3炎癥小體可能有三種激活途徑,第一種為鉀離子外流激活途徑，當細胞內(nèi)的鉀離子外流至細胞外時，細胞膜上會形成孔隙，NLRP3炎癥小體的活化物質(zhì)可通過這些孔隙進入細胞內(nèi)，從而使NLRP3炎癥小體被激活；第二種為溶酶體損傷激活途徑，當細胞吞噬掉一些源于細胞外的大顆粒物質(zhì)后，會損傷細胞內(nèi)的溶酶體，致使大量溶酶體內(nèi)容物被釋放出來，導致NLRP3炎癥小體以直接或間接的方式被激活；第三種為線粒體來源的活性氧(reactive oxygen species,ROS) 激活途徑，細胞內(nèi)ROS可隨著PAMPs或DAMPs的侵入而被刺激生成，產(chǎn)生的ROS和硫氧還蛋白互作蛋白(thioredoxin-interacting protein,TXNIP)發(fā)生反應,然后從硫氧還蛋白(thioredoxin,TRX)釋放,并使得NLRP3炎癥小體被激活[13]。還有研究發(fā)現(xiàn)，鈣離子介導的線粒體損傷也可觸發(fā)NLRP3炎癥細胞的激活[14]，但與鉀離子相似，它們的濃度變化是如何活化NLRP3炎癥小體的機制尚不清楚，還有待深入研究和鑒定。

迄今為止,有關NLPR3炎癥小體的研究取得了較多進展,但其激活及調(diào)節(jié)的具體機制仍未得到透徹了解，還需要進一步綜合利用多種科學方法深入探究其活化進展,以期發(fā)現(xiàn)并探索出新的相關蛋白分子和信號通路。同時對于靶向NLRP3炎癥小體治療的臨床藥物也相對缺乏，因此，在深入探究NLRP3炎癥小體激活和調(diào)控的同時，根據(jù)相應信號通路和關鍵蛋白分子研發(fā)靶向NLRP3炎癥小體的小分子藥物有可能為婦科疾病以及其他相關疾病提供新的干預治療策略。

二、NLRP3炎癥小體與婦科疾病

1.NLRP3炎癥小體與復發(fā)性流產(chǎn)(recurrent spontaneous abortion,RSA)：RSA為在28個孕周內(nèi)與同一性伙伴發(fā)生3次或3次以上胎兒丟失[15]。RSA的發(fā)生病因復雜多樣，其中被明確的因素包括感染因素、免疫因子異常、染色體異常、子宮結構異常、內(nèi)分泌疾病、生活方式等因素，但其中約50%的RSA的原因仍然無法解釋，稱為不明原因復發(fā)性自然流產(chǎn)(unexplained recurrent spontaneous abortion,URSA)[16]。最近幾年，伴隨國內(nèi)二孩政策的實施與發(fā)展，高齡妊娠者明顯增多，RSA的發(fā)病率也在逐步增加，多次妊娠失敗使患者的精神壓力、身體傷害和經(jīng)濟負擔倍增，嚴重影響了家庭幸福，所以RSA的診療必然成為當今生殖學的熱點問題。

研究表明，免疫調(diào)節(jié)失調(diào)和炎癥反應與女性生殖系統(tǒng)的發(fā)病有關，可導致RSA等疾病的發(fā)生[17]。炎癥小體作為固有免疫的重要參與者促進了炎癥反應的發(fā)展過程，在免疫應答和疾病發(fā)生中起著關鍵作用。NLRP3炎癥小體被激活后，能夠促進IL-1β的分泌，從而參與后續(xù)的炎癥反應。炎癥小體的異常激活可能會導致子宮內(nèi)膜失活，從而導致妊娠早期自然流產(chǎn)。妊娠被認為是一個復雜的過程，而成功的妊娠取決于母體-胎兒界面的免疫耐受是否達到平衡。眾所周知IL-1β是存在于母體-胎兒界面的一種重要炎癥調(diào)控因子，因此 IL-1β可能是調(diào)控正常妊娠的一個關鍵治療靶點。有研究發(fā)現(xiàn)，在有RSA病史的女性患者子宮內(nèi)膜組織中，NLRP3和ASC蛋白表達水平顯著增加，同時，與健康對照組相比，RSA婦女子宮內(nèi)膜組織中caspase-1活性、IL- 1β和IL-18的分泌均明顯增加，這些結果表明NLRP3炎癥小體和ASC釋放的促炎因子IL- 1β等影響了子宮內(nèi)膜促炎與抗炎介質(zhì)之間的動態(tài)平衡，從而導致了RSA的發(fā)生[18]。高鵬等[19]也發(fā)現(xiàn)，RSA女性絨毛和蛻膜組織中NLRP3炎癥小體及其下游促炎因子IL-1β的表達均顯著增多，但在絨毛組織中二者增加更為顯著，表明絨毛滋養(yǎng)細胞可能通過NLRP3炎癥小體觸發(fā)母體炎癥反應，從而參與了RSA的發(fā)生與發(fā)展。最近有研究表明，與健康對照組相比，RSA患者血清caspase-1活性、IL-1β和IL-18活性均顯著升高，同時，通過建立RSA小鼠模型，證明了抑制NLRP3炎癥小體可以降低流產(chǎn)率，此研究還證實了活化的NLRP3炎癥小體可能通過調(diào)節(jié)輔助性T細胞17(T helper cell 17,Th17)和調(diào)節(jié)T細胞失衡參與RSA的發(fā)生[20]。目前的這些研究結果提示NLRP3炎癥小體可能成為治療RSA的潛在靶點，并為不明原因RSA的病因研究和診治提供了新思路。

2.NLRP3炎癥小體與外陰陰道念珠菌病(vulvovaginal candidiasis,VVC)：VVC是一種主要由念珠菌引起且常見于育齡婦女生殖道的真菌感染性疾病，臨床表現(xiàn)為分泌物增多，外陰及陰道灼熱、紅腫、疼痛且伴有嚴重的瘙癢，嚴重時坐臥不安以及性交痛等。其高危因素包括妊娠、糖尿病、糖皮質(zhì)激素治療、抗生素治療以及不潔性生活史等[21]。VVC的高危因素增加了其感染幾率。據(jù)報道，近年來VVC的發(fā)病率正逐年增加[22]，且其失治會出現(xiàn)盆腔炎、不孕癥、異位妊娠、自然流產(chǎn)及月經(jīng)不調(diào)等并發(fā)癥，嚴重影響著女性日常的生活和健康，因此對于VVC的診治臨床需要有效的措施來應對。

NLRP3炎癥小體被認為是具有最廣泛激活劑的炎癥小體，可以被真菌等多種病原體激活[23]，從而促進陰道細胞中炎癥細胞因子IL-1β的分泌，導致VVC的發(fā)生與發(fā)展。有研究表明，NLRP3廣泛表達于VVC婦女的陰道分泌物中，且感染癥狀明顯者陰道分泌物中NLRP3的表達顯著高于無癥狀攜帶者，提示NLRP3炎癥小體可能是引起VVC的關鍵因素[24]。VVC的誘發(fā)因素除真菌外，還被認為與機體的固有免疫和適應性免疫有關，而NLRP3炎癥小體作為宿主免疫的重要分子機制可能參與了VVC的發(fā)生與發(fā)展。黃月娜等[25]研究發(fā)現(xiàn)，VVC患者血清及陰道灌洗液中IL-1β和IL-18表達顯著高于健康對照組，提示VVC的發(fā)病可能與NLRP3的促炎細胞因子IL-1β和IL-18有關，且IL - 1β 作為早期產(chǎn)生的促炎細胞因子，能夠促進局部血管擴張，使陰道的免疫屏障受到破壞，從而參與VVC的形成。近年來，有研究通過對VVC小鼠模型進行轉(zhuǎn)錄分析發(fā)現(xiàn)，NLPR3是介導陰道黏膜對白色念珠菌免疫病理反應的關鍵信號蛋白[26]，且段強軍等[27]也通過實驗發(fā)現(xiàn)，與正常組相比，VVC模型小組陰道組織中IL-1β、IL-18、NLRP3、ASC、Caspase-1的mRNA表達均明顯增加，而經(jīng)白頭翁湯提取物作用后，再與正常組對照，上述物質(zhì)表達均明顯下降，提示NLRP3炎癥小體可以成為藥物干預VVC的一個潛在靶點，但是其作用機制需要進一步的研究。

3.NLRP3炎癥小體與子宮內(nèi)膜癌(endometrial cancer,EC)：EC是婦科最常見的惡性腫瘤之一，可分為兩種不同的亞型，Ⅰ型腫瘤起源于增生的子宮內(nèi)膜，通常在絕經(jīng)前后影響婦女，而II型腫瘤發(fā)生在絕經(jīng)后婦女的萎縮性子宮內(nèi)膜中[28]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活方式的改變，EC的發(fā)病率呈上升趨勢，且更趨向于年輕女性，嚴重威脅了婦女的健康。

目前，關于EC的發(fā)病機制尚未得到清楚的闡述。據(jù)報道，子宮內(nèi)膜細胞惡性轉(zhuǎn)化的主要原因可能是長期受雌激素作用并缺乏孕激素的拮抗，而肥胖、糖尿病、絕經(jīng)后雌激素替代治療、未生育、不孕癥、卵巢功能障礙、高血壓等是EC的高危因素[29]。這些因素使子宮內(nèi)膜受雌激素刺激的時間增加，在沒有孕酮或合成孕激素的情況下接觸雌激素，會使子宮內(nèi)膜細胞的有絲分裂活性增加和DNA復制錯誤，從而誘發(fā)體細胞惡性突變，導致EC的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)[30]，EC的發(fā)生可能與炎癥有一定的相關性。當機體內(nèi)炎癥呈持續(xù)狀態(tài)時，會促進子宮內(nèi)膜黏附和增殖，使細胞異型增生，從而導致EC的發(fā)生。劉雙格等[31]研究表明，NLRP3炎癥小體及其活化物(ASC、caspase-l、IL-1β)在EC中的表達均顯著增加，下調(diào)NLRP3會使子宮內(nèi)膜癌細胞的增值受到抑制；NLRP3表達水平隨其效應分子caspase-1與IL-1β的改變而變化，提示NLRP3可能在EC中發(fā)揮作用，且在EC中雌二醇(E2)可能通過雌激素受體β(ERβ)上調(diào)組織細胞中NLRP3表達，并增加炎性因子的表達水平，促進細胞增殖，增強子宮內(nèi)膜組織惡性侵襲。但雌激素誘導的子宮內(nèi)膜惡變的機制還有待深入研究。近年來有研究顯示[32]，雌激素能增加炎癥因子NLRP1和NLRP3的轉(zhuǎn)錄，且這種增加與caspase-l、IL-33、IL-18的變化以及炎癥小體激活所需的分子有關,這可能為EC的診療提供新思路。

4.NLRP3炎癥小體與其他疾?。貉装Y和持續(xù)感染可能導致人類多種惡性腫瘤，除EC外，有證據(jù)表明NLRP3炎癥小體參與了宮頸癌的發(fā)生與發(fā)展[33]。人乳頭瘤病毒(HPV)能夠通過炎癥在子宮頸內(nèi)觸發(fā)異常的細胞生長，據(jù)Pontillo等[34]報道NLRP3基因的一個變異體rs10754558與HPV耐藥相關，表明rs10754558與宮頸癌發(fā)生有關聯(lián)。另有報道稱[35]，CD200(一種屬于免疫球蛋白超家族的膜糖蛋白)可抑制NLRP3和TLR4-NF-κB通路在脂多糖誘導的人宮頸癌細胞株中的表達，提示NLRP3炎癥小體對宮頸癌的潛在作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體與急性盆腔炎(APID)相關，且通過抑制NLRP3炎癥小體通路，可發(fā)揮金剛藤顆粒對APID的治療作用[36]。

三、結語與展望

綜上所述，NLRP3炎癥小體作為固有免疫不可分割的部分，能夠誘導免疫應答，并參與了婦科疾病如復發(fā)性流產(chǎn)、外陰陰道念珠菌病、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌及慢性盆腔炎等疾病的發(fā)生與發(fā)展，因此，研發(fā)相關生物制劑并阻斷NALP3炎性小體激活可能成為防治這些疾病的一個新靶標，但其作用機制還有待深究。此外，為未來臨床治療婦科疾病策略的發(fā)展提供新的見解，對解除女性身心痛苦具有重要的意義。近十年來,越來越多的文獻報道了關于炎癥小體方面的研究，并已取得較大進展，但是有關NLRP3炎癥小體在婦科相關疾病中的研究不甚廣泛，因此鼓勵更多與此相關的研究。