李冬冬，周敏杰，朱晓光，仲伟喜，封启明

(上海交通大学附属第六人民医院急诊医学科，上海 200233)

·综 述·

NLRP3炎症小体调节创伤后炎症反应的作用

李冬冬，周敏杰，朱晓光，仲伟喜，封启明

(上海交通大学附属第六人民医院急诊医学科，上海 200233)

创伤在造成机体原发损伤的同时，诱发炎症反应，对机体产生继发性损伤。炎症小体通过影响促炎细胞因子的裂解及其成熟、释放来调节炎症反应。NLRP3炎症小体能活化半胱氨酸天冬氨酸酶-1(Caspase-1)，并引起白细胞介素(IL-1β、IL-18)等促炎细胞因子的分泌，参与机体抵抗病原体的免疫应答。本文就NLRP3炎症小体在创伤诱发的炎症反应中的作用的研究进展做一综述。

NLRP3；炎症小体；创伤

创伤是45岁以下人群的首要死因。WHO报告2000年创伤造成的死亡人数约500万，约占全球死亡总人口的9%[1]。创伤诱发机体释放多种炎症介质，引起炎症反应[2]。正常的炎症反应有利于组织修复，过度的炎症反应可导致器官衰竭、组织损伤和全身灌注不足。过度的炎症反应通过释放大量的活性氧、趋化因子和促炎因子(IL-6、IL-12、IL-18等)引起机体继发性损伤[3]。

2002年，Martinon发现了能够影响炎症反应状态的蛋白复合体，并命名为炎症小体[4]。炎症小体由受体蛋白、凋亡相关斑点样蛋白ASC和效应分子前半胱氨酸天冬氨酸特异蛋白酶1(pro-caspase-1)三部分构成。炎症小体的受体蛋白包括NOD样受体家族的NLRP1、NLRP3、IPAF及HIN-200家族的细胞质DNA传感器黑色素瘤缺乏因子2(AIM2)。NLRP3炎症小体是NOD样受体家族中的一种炎症小体，NLRP3炎症小体是目前研究最热的炎症小体。

1 NLRP3炎症小体的组成

NLRP3炎症小体由NOD样受体家族中的NLRP3受体蛋白、凋亡相关斑点样蛋白ASC和效应分子前半胱氨酸天冬氨酸特异蛋白酶1(pro-caspase-1)三部分构成[5]。NLRs是位于细胞质中的一种模式识别受体(PRRs)，能够识别微生物保守序列即病原相关分子模式(PAMPs)[6]。NOD样受体蛋白(NLRPs)在人类中已发现22种分子，然而小鼠的受体蛋白种类比人类还要多，小鼠中至少有34种分子[7]。NLRPs的结构由三部分组成，C端富含亮氨酸重复序列(LRRs结构)，在配体识别中起重要作用。中间是NOD结构域，在受体蛋白激活过程中介导自身寡聚化；N末端是效应结构域，已知主要存在四种N端结构域，即CARD结构域、PYD结构域、BIR结构域和转录激活结构域[8]。

2 NLRP3炎症小体的激活

NLRP3炎症小体在许多疾病中发挥着重要作用,例如Ⅱ型糖尿病、动脉粥样硬化症、阿尔海默茨病等。IL-1β是NLRP3炎症小体介导的Ⅱ型糖尿病的重要致病因子。糖尿病患者NLRP3炎症小体的激活以及循环系统中炎症因子IL-1β、IL-18升高，提示NLRP3炎症小体是Ⅱ型糖尿病发生发展的危险因素[9-10]。虽然动脉粥样硬化症[11]和阿尔海默茨等[12]疾病分属于不同的病种，但是NLRP3炎症小体导致这些疾病的共同通路就是炎症反应。目前已经明确NLRP3炎症小体的激活需要两类信号：第一类信号是通过相互作用的各种损伤相关分子模式/病原相关分子模式和细胞因子，如TNF-α的Toll样受体，导致IL-1β和IL-18前体和炎性组件转录上调，并形成正反馈[13]；第二类信号可以由大量高度多样化的分子提供，并导致炎性组件的组装，其中包括细胞内蛋白质凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis associated speck Eke protein，ASC)、caspase-1和NALP[14]。通过激活多个信号通路活化NLRP3炎症小体。NLRP3炎症小体的激活导致了蛋白酶Caspase1的裂解和激活，随后IL-1β和IL-18前体裂解为成熟的IL-1β和IL-18并分泌出细胞。这些细胞因子在炎症级联反应的相对早期，导致干扰素α(TNFα)和干扰素γ(IFNγ)的产生。因此，作为炎症反应的核心，NLRP3炎症小体可能为多种炎症性疾病的治疗提供新的靶点。

3 NLRP3炎症小体在创伤诱发的炎症反应中的作用

在急诊急救中，机械通气是最常应用的抢救措施。由此导致的肺创伤依然存在。研究发现实验鼠基因表达的改变与NLRP3炎症小体具有相关性。在体外模型中，IL-1α、IL-1的受体在基因表达上发生显著改变。并且在体内模型中，IL-18、IL-1的受体以及IL-1β都发现有显著性改变[15]。这些基因表达的改变证实了NLRP3炎症小体在肺创伤导致的炎症反应中发挥作用。此外，有研究已经证实机械通气能激活NLRP3炎症小体，依靠Caspase-1和TLR4机制引起小鼠肺泡中巨噬细胞增加并释放IL-1β，在巨噬细胞中NLRP3炎症小体能促进IL-18成熟和分泌。肺泡中巨噬细胞的增加和IL-1β、IL-18的成熟和分泌，进一步说明了NLRP3炎症小体在机械通气性肺创伤导致的炎症反应中发挥重要作用[16]。与此同时Xiang等[17]研究发现创伤后的缺血性休克可致肺血管内皮细胞损伤。HMGB1作用于TLR4和TLR2以及RAGE受体激活内皮细胞NAD(P)H氧化酶，产生活性氧，致使肺血管内皮细胞产生炎症反应。通过反馈调节作用，活性氧可促进硫氧还蛋白相互作用蛋白(TXNIP)与NLRP3相互作用，从而激活炎症小体和促进IL-1的释放。因此NLRP3炎症小体可能在肺创伤的炎症反应中起着至关重要的作用。

肝脏遭受创伤后，不可避免的导致肝组织缺血再灌注。缺血再灌注导致肝损伤包含两个阶段。首先缺血引起氧化应激反应导致肝细胞处于亚致死状态，其次炎症反应的扩散能加剧肝组织再灌注导致的损伤。研究人员敲除了小鼠的NLRP3和Caspase-1基因，实验组小鼠IL-1β的表达较对照组明显减少，并且肝组织得到了显著的保护[18]。肝组织缺血再灌注后，激活了NLRP3炎症小体，NLRP3炎症小体的活化导致了Caspase-1的激活从而促进IL-1β和IL-18的成熟和释放。另一项研究也发现NLRP3、Caspase-1缺乏的小鼠和应用了Caspase-1抑制剂的小鼠中IL-1β和 IL-18的水平低于对照组。与此同时在实验鼠中通过RNA发夹沉默NLRP3基因，沉默NLRP3基因后NLRP3炎症小体无法被激活，从而减少IL-1β、IL-18、TNF-α、IL-6的释放，对肝组织起到保护作用[19]。然而Sun等[20]研究发现缺血性休克复苏时，Caspase-1的激活对肝脏起保护作用，并通过调节beclin 1抑制剂的表达来控制氧化应激反应。笔者认为可能由于创伤后检测时间上的差异，导致实验结果的不同。

脑是机体生命活动的控制中心，颅脑创伤对机体的损伤更为严重。实验发现颅脑损伤后可激活NLRP3炎症小体，从而增加IL-1的表达，加剧了颅脑损伤后的炎症反应[21]。同样地Liu等[22]检测到在颅脑创伤模型兔中，随着时间推移，ASC和Caspase 1以及IL-1β、IL-18表达逐渐增加，这些数据进一步证实了颅脑创伤后，有NLRP3炎症小体的表达，促进了颅脑创伤后的炎症反应。颅脑损伤后不可控的炎症反应可造成脑缺血，进而发生脑坏死。

4 NLRP3炎症小体在创伤后继发性炎症反应中的作用

随着急救系统的大幅度完善，创伤后死亡率得到了明显的降低，然而入院后创伤并发症如血栓、脓毒血症、多器官功能衰竭(MODS)等，已成为创伤患者中最常见和最严重的并发症[23]。

Gao等[24]研究发现机体创伤后发生脓毒血症时，Sirt1可以抑制NLRP3炎症小体激活，抑制肺组织和肾组织产生炎症，从而减轻机体的炎症反应，避免发生多器官功能衰竭。Wang等[25]研究证实通过CORM-2释放的CO能抑制NLRP3炎症小体的激活，从而减轻脓毒血症导致的急性肾损伤。但是CO抑制创伤后炎症小体活性的机制有待于进一步研究。在创伤小鼠模型中，NO可以抑制NLRP3炎症小体的激活，避免发生脓毒血症和感染性休克，从而减轻炎症反应。Mao等[23]证实NO不但抑制小鼠巨噬细胞中NLRP3炎症小体的激活，而且人外周血巨噬细胞和单核细胞中的NLRP3炎症小体也可以被抑制。机体创伤后组蛋白显著增加，细胞外的组蛋白能够激活T样受体和NLRP3炎症小体从而促进血栓的形成[26]。

综上所述，炎症小体在机体创伤后的原发损伤及其继发性损伤的炎症反应中起着重要作用。同时这也为我们在创伤后控制炎症反应开启了一条新思路。尽管NLRP3炎症小体的聚集和激活机制还不是十分的完善，但是已经有充分的证据表明NLRP3炎症小体在机体创伤后的原发损伤及其继发性损伤的炎症反应中发挥着重要的作用。如果能准确把握时机给予正确的处理措施，阻断NLRP3炎症小体激活，从而避免过量细胞因子的产生，将可达到减轻炎症反应、遏制恶性循环的目的，有望为机体创伤后的治疗提供新方法。虽然我们对NLRP3炎症小体已经有了初步的理解和认识，但是未来的研究和学习方向更应该着重于三个方面：NLRP3炎症小体的聚集和激活机制，NLRP3炎症小体在炎症反应中的作用以及机体创伤后原发损伤及其继发性损伤的治疗和预后。

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Role of NLRP3 inflammasome in regulating inflammation after injury.

LI Dong-dong,ZHOU Min-jie,ZHU Xiao-guang,ZHONG Wei-xi,FENG Qi-ming.Department of Emergency Medicine,Shanghai Jiao Tong University Affiliated Sixth People's Hospital,Shanghai200233,CHINA

Trauma can notonly cause primary damage to the injured body,but also resultin the secondary damnification to the same body by inducing the inflammatory response.The inflammasome can regulate inflammation by influencing the lysis and releases of proinflammatory cytokines.The NOD-,LRR,and pyrin domain-containing 3(NLRP3)inflammasome activates the cysteine aspartase-1(Caspase-1),causes the secretion of proinflammatory cytokines, such as interleukin(IL-1β,and IL-18),which involved in the immune response to resist pathogens in the body.Here we review the role of the NLRP3 inflammasome in inflammation after injury.

NOD-,LRR,and pyrin domain-containing 3(NLRP3);Inflammasome;Trauma

R641

A

1003—6350（2017）09—1455—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.09.028

2016-07-29)

国家临床重点专科建设项目基金（编号：2013-554）

封启明。E-mail：fengqiming04@126.com