吴文军 赖应龙

【摘 要】缺血再灌注损伤（IRI）是导致多种疾病发生甚至死亡的主要原因。近年来，越来越多的研究表明，先天免疫通过模式识别受体（PRRs）在缺血再灌注损伤中发挥着关键的作用[1]。其中NLRP3炎性小体作为重要的PRRs参与了缺血再灌注的炎性损伤，进而导致组织损伤。目前它已被证明可导致各种疾病的炎症损伤。该文将介绍NLRP3炎症体在主要脏器IRI的相关研究。

【关键词】缺血再灌注损伤;炎性小体;NLRP3

【中图分类号】R363 【文献标识码】B 【文章编号】2095-6851（2020）12--01

1 炎症小体概述

炎症小体是由核苷酸剂结合寡聚化结构域样受体（NLRs）家族组成的一种多蛋白水解复合物。由NLRs组成的炎症小体可分为4种，分别为NLRP1、NLRP3、 NLRC4和AIM2炎症小体。近年来，有研究表明炎性小体的活化在炎症反应过程中起着非常重要的作用。其中，NLRP3是目前被证实参与炎症通路最多的炎症小体。

1.1 NLRP3炎症小体

NLRP3炎症小体是近几年研究最为广泛的活化炎症小体，由NLRP3受体、凋亡相关微粒蛋白（ASC）及效应蛋白半胱天冬酶-1（caspase-1）前体组成。当NLRP3炎症小体活化后，可通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和核因子κB（NF-κB）信号通路裂解前体caspase-1为成熟的caspase-1，进而裂解下游的前体白细胞介素1β、白细胞介素18为成熟的IL-1B与IL-18，引起一系列炎症的病理生理过程的发生。

1.2 NLRP3炎症小体激活

NLRP3炎性小体主要通过炎症刺激，激活后存在于免疫和炎症细胞中。NLRP3炎性体的活化存在两个步骤，第一步涉及引发或启动信号，其中许多病原体相关分子模式（PAMPs）或损伤相关分子模式（DAMPs）被细胞膜上的Toll样受体（TLR）识别，从而导致NF-κB介导的信号传导被激活，继而上调了炎性体相关成分的转录，包括未激活NLRP3，proIL-1β和proIL-18。第二步是NLRP3的寡聚化，然后将NLRP3，ASC和procaspase-1组装成复合物。这会触发procaspase-1向caspase-1的转化，以及成熟IL-1β和IL-18的产生和分泌。

1.3NLRP3炎症小体抑制剂

最近，一些研究表明，NLRP3炎性小体参与细胞损伤并介导无菌组织损伤的炎症反应。更重要的是，在多种水平上阻断或抑制NLRP3炎性小体，例如其表达，组装和活性，可能为挽救缺血再灌注提供实质性希望。目前治疗NLRP3相关疾病主要是针对产物IL-1β的抑制，而且IL-1β受体拮抗剂在临床上已经取得了很好的效果，由于IL-1β抑制存在许多限制，NLRP3炎症小体抑制剂成为治疗NLRP3 相关疾病的新思路，并且已经取得了很好的效果，在相关疾病动物模型上表现出良好的预防或治疗效果，可以成为治疗NLRP3相关疾病的候选药物[2]。

2 NLRP3炎症体参与脏器的缺血再灌注

2.1 NLRP3炎症体参与脑缺血再灌注

缺血性卒中是卒中最常见的形式，约占所有卒中的80%。相关研究表明NLRP3炎症小体的激活可诱导细胞焦亡的发生，并且细胞焦亡与脑缺血再灌注损伤密切相关。Hong等[3]2018年通过体内外实验显示MCC950（特异性分子NLRP3抑制剂）组脑缺血再灌注后24h的神经功能缺损评分降低，并提高糖尿病小鼠脑缺血再灌注损伤的28天生存率。此外，还发现脑缺血再灌注损伤的糖尿病小鼠核心缺血区NLRP3，IL-1β和caspase-1的mRNA表达水平显着增加，而MCC950预处理后这种现象明显减弱。证实了NLRP3炎症通路参与脑缺血再灌注，并通过对NLRP3炎症体的抑制减轻了脑损伤，得到更好的脑保护。

2.2 NLRP3炎症体参与肺缺血再灌注

肺缺血再灌注损伤最常见于心脏体外循环术后。Wang等[4]通过用或不用臭氧（OzoneOP）处理大鼠，经过1小时的肺缺血，然后再灌注2 h，持续10天。实验结果显示，假手术组仅轻度肺损伤。然而，I/R 组的所有大鼠均出现明显的水肿、出血和肺泡空间完整性丧失表现出严重的肺损伤。 但是，与I/R组相比，臭氧预处理组在I/R引起的肺部病理学改变中显示出明显的减弱。而且，与对照大鼠相比，臭氧处理的大鼠中 Nrf2 蛋白的水平增加。此外，与假手术大鼠相比，接受I/R组的大鼠中NLRP3、ASC、procaspase-1、caspase-1和IL-1β蛋白的水平显着增加。 但是，与I/R 组相比，OzoneOP 组蛋白水平降低。 此实验证实了PIRI 触发了 NLRP3 炎性小体的激活，NLRP3炎性体的激活导致caspase-1激活，导致促炎细胞因 IL-1 的成熟和分泌。臭氧疗法显着降低了大鼠肺中这些蛋白质的水平，并改善了PIRI引起的肺形态变化。

2.3NLRP3炎症体参与肝脏缺血再灌注

肝移植术、肝部分切除术、上消化道大出血以及在器官移植前的冷保存过程中肝脏缺血再灌注损伤是不可避免的问题。2015年，Kim等[5]通过体内外实验研究发现，在缺血小鼠中，ASC、NLRP3、IL-1β蛋白在缺血后1h表達水平增加，在缺血后6h显著升高。此外，在再灌注1h后ASC、NLRP3蛋白有上升趋势，并在6 h时显著升高。抑制组用三氯化钆（GdCl3）处理可减轻再灌注后6h血清的IL-1β蛋白质水平的升高。NLRP3炎性小体的激活在HIRI诱导的肝细胞损伤中起重要作用，而三氯化钆减弱了HIRI诱导的炎症小体活化和肝损伤。得出结论HIRI可引起NLRP3表达增加，通过抑制NLRP3的表达后，HIRI的程度相对减轻。

2.4 NLRP3炎症体参与心肌缺血再灌注

心肌缺血再灌注損伤常常会引起心肌组织损伤和功能障碍，导致心肌收缩力降低。Toldo等[6]在小鼠心脏I/R模型研究中发现，在缺血再灌注后1、3、24h小鼠心肌梗死面积逐渐增加，而且NLRP3表达量同样明显升高，腹腔注射NLRP3炎性体抑制剂能够减少缺血再灌注24h后的梗死面积。ASC-/-和caspase-1-/-小鼠心肌经历I/R后，炎性反应程度较WT组明显减轻，炎症细胞浸润和炎性表达产物减少，心肌细胞损伤以及心肌重塑明显减轻。证实NLRP3炎症小体抑制剂可明显减轻再灌注过程中心肌组织的炎症反应和损伤，提高心肌收缩功能。

2.4 NLRP3炎症体参与肾脏缺血再灌注

急性缺血性肾损伤是AKI的主要原因，临床上以缺血再灌注肾损伤多见。肾脏的血液循环十分丰富，所以肾脏对缺血比较敏感。2018年MeiBo等[7]通过建立犬肾上腺缺血再灌注模型，在早期炎症反应期间，CPB 组的肾上腺淋巴细胞和中性粒细胞浸润很明显。活化的淋巴细胞和中性粒细胞分泌IL-1β、IL-6和TNF-a。此外，在CPB 组的肾上腺中，NLRP3mRNA和NLRP3 以及IL-1β蛋白高表达。证实了NLRP3炎症通路参与了肾上腺IRI。

Mathison JC等[8]通过体内外实验得出，WT小鼠和NLRP3缺乏组小鼠之间观察到NLRP3缺乏组小鼠肾小管坏死的显着减少，且IL-18和IL-1β的产生显着少于WT小鼠。而WT小鼠与ASC缺乏组小鼠差异无统计学意义。进而证实了NLRP3缺乏提供了比与NLRP3缺乏组协同形成炎症小体的ASC缺乏更好的肾脏保护作用。同时也证实了NLRP3可以独立于炎症小体发出信号，因此没有通过caspase-1的缺失来保护肾脏IRI。这一事实证实了NLRP3对炎症细胞因子的产生是必需的。此研究继续使用IL-1受体拮抗剂（IL-1ra）对野生型小鼠进行了预处理。研究结果证实，与用IL-1Ra Anakinra处理的WT小鼠相比，未操作的WT小鼠的肾脏IRI后肌酐水平无显着差异。比较和对比了大量的Anakinra剂量，以及任何测试剂量的Anakinra均未提供肾脏保护作用。与未操作的WT小鼠相比，注意到IL-1R缺乏组小鼠的肾损伤略有减少，但无统计学意义。我们得出的结论是，NLRP3通过对肾小管上皮的直接作用而有助于肾脏IRI，并且这种作用独立于炎症小体诱导的促炎细胞因子的产生。IL-1和IL-18的阻滞作用对肾损伤反应无明显影响。

3 总结与展望

缺血再灌注损伤已被证实发生在多个重要器官的损伤中，相关脏器的损伤严重影响到患者疾病的预后及生活质量。而NLRP3炎性小体的激活在相关脏器缺血再灌注损伤中，起着至关重要的作用。对于临床医师，如何预防及减少缺血再灌注损伤，是一项重大挑战。从前文的总结，我们大致了解了NLRP3炎性通路的激活方式及作用特点。NLRP3抑制剂是目前比较热门的治疗方式，且在动物实验上取得了较好的效果。所以NLRP3抑制剂的进一步研究并投入临床使用，这将是减少缺血再灌注损伤的重要方式。目前某些重要器官的NLRP3炎性通路研究尚不完整，有待进一步研究。且相关NLRP3抑制剂靶受体的选择及治疗效果有待进一步证实。

参考文献

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Wang Z， Liu Z， Meng W， et al. Ozone protects the rat lung from ischemia-reperfusion injury by attenuating NLRP3-mediated inflammation， enhancing Nrf2 antioxidant activity and inhibiting apoptosis[J]. European Journal of Pharmacology： An International Journal， 2018，835：82-93.

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