吴小寒，刘长乐

心房颤动（atrial fibrillation，AF）是临床上最常见的心律失常之一，与脑卒中和心力衰竭风险增加密切相关，其发病率呈逐年上升趋势［1］。临床上对AF的预防和治疗手段仍存在很大的局限性，其根本原因是AF 发生的确切分子机制尚未完全阐明。有研究表明，心房炎症反应增强与心房重构导致AF发生的病理生理过程相关［2-3］。核苷酸结合寡聚化结构域受体蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3）炎症小体能够识别内源性危险信号，激活半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶（caspase）-1，继而活化白细胞介素（interleukin，IL）-1β 和IL-18 等细胞因子，参与糖尿病等诸多慢性疾病的非感染性炎性反应。目前国内外对NLRP3 炎症小体和AF 相关性的研究报道鲜见，本文就两者的最新研究进展综述如下。

1 NLRP3炎症小体概述

2002年Tschopp 团队首次提出炎症小体的概念，将其定义为caspase 的激活复合物［4］。caspase-1通常以无活性的pro-caspase-l形式存在。炎症小体激活时，通过衔接蛋白凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）招募效应蛋白pro-caspase-1，装配形成炎症小体。炎症小体自我激活使pro-caspase-1（45 ku）发生水解（生成10、20 ku片段），成为具有活性的caspase-1。caspase-1 再进一步切割pro-IL-1β 和pro-IL-18，生成具有活性的IL-1β 和IL-18 等促进炎症反应［5］。此外，炎症小体激活还能介导一种程序性细胞死亡——细胞焦亡（pyroptosis）［6］。细胞焦亡是一种高炎症状态的细胞死亡，细胞发生焦亡后会释放出更多的炎症小体，进一步加深机体的炎症程度。有研究证明焦亡依赖于caspase-1的活性［7］，包括细胞焦亡的经典途径及非经典途径，因此炎症小体在机体固有免疫应答和炎症反应中均发挥着重要作用。Liu 等［8］通过建立小鼠心肌炎模型研究发现，1，25-二羟基维生素D3能抑制心肌细胞焦亡信号通路，从而阻止心肌细胞的死亡。Jeyabal 等［9］研究发现，高血糖环境下miRNA-9 可直接作用于ELAV 样蛋白1（ELAV-like protein 1，ELAVL-1），抑制ELAVL-1 的表达，继而抑制NLRP3、caspase-1 及IL-1β 在心脏及心肌细胞中的表达，阻遏高糖诱导的心肌细胞焦亡。

NLRP3炎症小体是最具特征且目前研究最为广泛的炎症小体，是由NLRP3、ASC 以及caspase-1 组成的高分子量蛋白复合物［10］。在外界刺激条件下，NLRP3炎症小体的3个部分组装成稳定复合体激活下游分子，再剪切激活相应炎症因子最终引发炎症反应。

2 NLRP3炎症小体的信号转导途径

Jo 等［11］的研究发现NLRP3 炎症小体的激活与多种自身炎症、自身免疫性疾病和代谢疾病的发病相关。NLRP3炎症小体的激活被认为是在转录和翻译后的水平上调节的，主要需要2 个信号：第1 个信号是由Toll 样受体（toll-like receptor，TLR）/核因子（nuclear factor，NF）-κB 通路诱导的启动信号，通过启动编码炎症小体形成的基因或脱辅基酶（deubiquitinating enzyme） BRCC3 激活来上调NLRP3 的表达［12］；第2 个信号由多种病原体相关的分子模式和损伤相关分子模式（pathogen/damageassociated molecular patterns，PAMP/DAMP）介导，通过启动由NLRP3、适配蛋白ASC和pro-caspase-1组成的多蛋白复合物来激活炎症反应［13］。目前有许多机制被认为与NLRP3的激活相关，主要有：（1）离子通道模式。 胞外的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）激活细胞表面的ATP 门控的离子通道 P2X7（modulating purinergic receptor P2X ligand-gated ion channel 7）引起钾离子外流，活化的P2X7R 激活NLRP3。（2）活性氧（Reactive oxygen species，ROS）模式。ROS 水平升高，诱导硫氧还蛋白（thioredoxin，TXN）解离出硫氧还蛋白作用蛋白（thioredoxin-interacting protein，TXNIP），TXNIP 激活NLRP3。（3）溶酶体机制。巨噬细胞中的溶酶体失稳，释放蛋白酶以激活NLRP3［14］。以上机制可单独或共同作用激活NLRP3炎症小体，最终诱发炎症的生成。其中线粒体产生ROS在巨噬细胞内被脂多糖（LPS）刺激是触发激活NLRP3 炎症小体的主要机制［15］。此外Spindel 等［16］研究发现，ROS 可促使TXNIP与TXN结合，关闭TXN的抗氧化活性。

3 NLRP3炎症小体与AF

3.1 临床研究 炎症反应的增强常与AF的发生发展相关联，其证据包括AF患者血清和心脏组织的炎症标志物水平升高，AF动物模型中炎症标志物表达升高以及抗炎药物有益于AF 治疗等［17］。本课题组前期研究已证实激活过氧化物酶活化受体-γ（peroxisome proliferator-actiated receptor γ，PPARγ）-TLR4-肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）靶向路径可增加心房肌炎症反应并提高氧化应激水平，进而使AF诱发率提高［18］。许键等［19］研究发现AF 患者外周血单核细胞（peripheral blood monouclear cells，PBMCs）中NLRP3表达水平高于正常对照组，同时其下游因子IL-1β及其相关炎症因子IL-6、C 反应蛋白（C reactive protein，CRP）平均高于正常对照组。AF患者PBMCs中NLRP3 水平与左心房内径（LAD）呈正相关，而与左心室射血分数（LVEF）呈负相关，提示NLRP3参与的炎症反应可以引发心脏结构重构或电重构，从而诱发AF 的产生及持续存在。Yao 等［20］研究发现在阵发性和持续性AF患者的心肌细胞中，NLRP3炎症小体的活性增强。阵发性AF患者的心房肌细胞中，caspase-1-p20蛋白表达水平显著增加，而NLRP3及pro-caspase-1 的蛋白水平未见明显变化，反映了此时NLRP3 激活的主要机制是蛋白装配（“触发”）增强。而在持续性AF 患者的心房肌细胞中，NLRP3、ASC及caspase-1-p20的蛋白水平较对照组（无房颤史的窦律患者）均有升高，表明随着AF 由阵发性进展到持续性，NLRP3激活不仅有“触发”增强，还有信号“启动”的增强，主要证据来源于持续性AF 患者NF-κB 的磷酸化表达增强。此研究首次验证NLRP3 炎症小体与AF 的病理生理学机制存在因果关系，证实NLRP3 在阵发性和持续性AF 患者的非免疫心肌细胞中表达增强，且其在心肌细胞中的活性形式与AF向更持久的形式进展密切相关。

3.2 基础研究 Yao 等［20］通过Myh6Cre小鼠与Nlrp3A350VneoR小鼠杂交获得表达NLRP3结构活性的心肌细胞特异性敲入（CM-specific knock-in，CM-KI）小鼠（Myh6Cre：Nlrp3A350V/+）模型发现，相对于野生型和Myh6Cre小鼠，CM-KI 小鼠存在更为频繁的异位电活动，且重复性起搏所致AF的诱发率明显增高。这些发现表明CM-KI 小鼠有着更易发生AF的基础。特异性NLRP3-炎症抑制剂MCC 950可抑制CM-KI小鼠自发性房性期前收缩及诱发阵发性AF 的发生。此外，研究者利用腺相关病毒9 型（adeno-associated virus type 9，AAV9）介导的一种短发夹RNA（shorthairpin RNA，shRNA）的基因转移抑制CM-KI 小鼠的NLRP3 基因表达，降低了AF 的诱发率。该研究还证实NLRP3 在心肌细胞中的特异性激活引起兰尼碱2 型受体（ryanodine receptor type-2，RyR2）上调，引发肌浆网Ca2+异常释放和电重构，以促进心肌结构重构。

3.3 NLRP3 与心肌纤维化 NLRP3 亦存在于心肌成纤维细胞（cardiac fibroblasts，CFs）中，而CFs 与心房纤维化密切相关［21］。Wan等［22］研究表明黄芪甲苷（AST）及其活性皂甙元环黄芪酚（CAG）对异丙肾上腺素（isoprenaline，ISO）诱导的心肌纤维化具有抑制作用，其机制可能为抑制NLRP3炎症小体传导通路而实现抗纤维化的效果。Shen 等［23］研究表明，小鼠心房肌细胞中半乳糖凝集素-3（galectin-3，gal-3）的表达上调可激活CFs中的转化生长因子-β1/α-平滑肌肌动蛋白/Ⅰ型胶原（TGF-β1/SMA/Col Ⅰ）通路，从而加重心房纤维化。Yao 等［20］研究也证实，NLRP3可通过作用于caspase-1介导细胞焦亡，诱发CFs 中gal-3 的上调引起心房纤维化。但CFs 中的NLRP3引发AF的病理生理学机制尚未阐明，或可成为未来重要的研究方向。

4 展望

目前AF的治疗手段仍存在许多局限之处，如易出现心律失常并发症、有效治疗手段不足、耐药性AF 远期进展不佳等［24］。新近证据表明NLRP3 炎症小体与AF 的发生存在密切关联，以NLRP3 炎症小体为靶点或可为AF提供新的治疗思路。此外，拮抗NLRP3炎症小体激活的下游因子如IL-1β、caspase-1 及gal-3［25］也可能对AF 的治疗具有价值。除了作为治疗靶点，NLRP3、IL-1β 等炎症因子亦有可能作为预测AF 或判断AF 进展的生理性指标应用于临床。因此继续深入研究NLRP3 炎症小体的活化和调控机制，探究NLRP3 参与AF 的诱发机制，研发NLRP3 炎症小体靶向活性药物并应用于临床，可能会为AF的上游治疗提供新的途径。