NLRP炎性小体与炎症性肠病

1.引言2.NLRP3炎性小体3.NLRP3与IBD

4.总结1.引言IBDPAMPs/DAMPs与PRRs(TLRs/NLRs)NF-κB通路炎性小体(*NLRs/ASC/Caspase/AIM2)NLRP3炎性小体的活化可致无活性的caspase-1前体转化为活性caspase-1，后者可裂解白细胞介素（IL-1β）、IL-18、IL-33前体以形成活性形式并分泌。NLRP3已证实与人类多种自身免疫病相关，如家族性寒冷自身炎症综合征（familialcoldutoinflammatorysyndrome,FCAS）、穆-韦综合征（Muckle-Wellssyndrome，MWS）和新生儿期多系统炎症综合征（neonatalonsetultisysteminflammatorydisease,NOMID），上述疾病统称为隐热蛋白-相关周期综合征（cryopyrinassociatedperiodicsyndrome,CAPS）。NLRsN-terminal效应区

含有一个热蛋白结构域(PYD),caspase招募结构域(CARD),或一个杆状病毒凋亡抑制重复结构域(BIR),NLRs亚类的分类依据（NLRA/NLRB/NLRC/NLRP/NLRX）。Central

核苷酸结合寡聚化结构域(NACHT），是各种NLRs的共同特征。C-terminus亮氨酸重复区(LRR)2.NLRP3InflamasomedistributionStructureMechanismsofitsactivationSignal1:PrimingSignal2:ActivationInhibitionfunction

分布NLRP3在中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞、树突细胞、成骨细胞、上皮细胞（口咽部、食管、外宫颈、尿道）、皮肤角质形成细胞等均有表达。Figure1.SchematicofNLRP1,NLRP3,NLRC4,andAIM2inflammasomes.HumanNLRP1caninteractwithASCandcaspase-1viaanN-terminalPYDandalsobindcaspase-5tothecomplexviatheC-terminalCARD.Muramyldipeptide(MDP),Bacillusanthracislethaltoxin,andToxoplasmagondiicaninducetheactivationoftheNLRP1inflammasome.MouseNlrp1bdoesnotpossessafunctionalN-terminalPYD,hencecaspase-1mayinteractwithitsC-terminalCARD.NLRP3interactswithASCthroughanN-terminalPYDdomain,whichthenrecruitscaspase-1.MitochondrialDNA(mtDNA)andcardiolipinhavebeenpostulatedtobindtoNLRP3andinduceitsactivation.,nucleotide-bindingandoligomerizationdomain.structure激活剂NLRP3炎症小体是目前研究最为深人的一种炎症小体,可被多种病原体及其成分或产物激活,如金黄色葡萄球菌、李斯特菌、白色念珠菌、酿酒酵母菌、仙台病毒、细菌RNA、尼利亚菌素等;内源性损伤信号或环境致病因子,如胞外ATP、尿酸钠晶体、二氧化硅、紫外线等亦可激活NLRP3炎症小体。Figure2.SignalsmediatingNLRP3inflammasomepriming.Uponengagement,patternrecognitionreceptors(PRR),suchasTLR4andNOD2,orcytokinereceptors,suchasTNFRandIL-1R,activateNF-B,leadingtothetranscriptionandtranslationofNLRP3andpro-IL-1.DissociationofHSP90andSGT1fromNLRP3isrequiredforNLRP3inflammasomeactivation.Additionally,NLRP3undergoesdeubiquitylationbytheJAMMdomain–containingZn2+metalloproteasedeubiquitinatingenzymeBRCC3,whichiscrucialforsubsequentNLRP3inflammasomeactivation.UponactivationoftheNLRP3inflammasome,activecaspase-1canprocesspro-IL-1andpro-IL-18intotheirmaturesecretedforms.Signal1:primingFigure3.InhibitionofNLRP3inflammasomeactivation.TypeIIFNsactingthroughIFNARinhibitthetranscriptionofpro-IL-1throughtheupregulationoftheanti-inflammatorycytokineIL-10.TypeIIFNsandIFN-inhibitNLRP3throughtheproductionofnitricoxide(NO)viatheinduciblenitricoxidesynthase(iNOS),resultinginnitrosylationofNLRP3.InteractionofmatureormemoryTcellswithmacrophagesviaCD40–CD40LresultsininhibitionoftheNLRP3inflammasome.ElevationofcellularcAMPlevelsalsoresultsintheinhibitionofNLRP3.ThemicroRNAmiR-223regulatestheamountofNLRP3mRNAand,consequently,NLRP3expression.inhibitionSignal2:activationFigure4.RegulationofNLRP3inflammasomeactivationinresponsetoionfluxesandmitochondrialdysfunction.K+effluxisrequiredforNLRP3inflammasomeactivationandisachievedeitherdirectlybybacterialpore-formingtoxins,suchasnigericin,orindirectlyviareceptorssuchasthepurinergicreceptorforATP,P2X7R.Duringtheregulatoryvolumedecreaseresponsetocellswelling,Ca2+fluxescanberegulatedbythetransientreceptorpotentialreceptorsTRPM7andTRPV2.Ca2+influxcanalsobemediatedviatheROS-sensitiveTRPM2.可能的激活机制ATP-依赖的钾离子外流线粒体功能障碍ROS溶酶体破裂核糖体功能障碍3.NLRP3炎性小体与IBD(1)CD遗传易感性2001年，McGovern等发现了CD的第一个易感基因NOD2/CARD15，因NLRP3和NOD2蛋白同属NLR家族成员，由此提示NLRP3亦可能与CD相关。对瑞典人的研究发现NLRP3炎症小体组分NLRP3、CARDS8基因多态性与NOD2等位基因为野生型的男性的CD易感性相关;对加拿大欧洲后裔的研究发现位于NLRP3基因下游调控区的一组SNPs与CD易感性相关,但该相关性未能在英联邦人群中被复制,表明此种相关性受地域和遗传背景的影响。(2)IBD小鼠的相关研究今年有研究发现NLRP3炎症小体组分缺陷(NLRP3-/-或ASC-/-或Caspase-1-/-)小鼠对葡聚糖硫酸钠(DSS)或三硝基苯磺酸（TNBS）诱导的结肠炎更为易感。给予重组IL-18可使caspase-1缺陷小鼠的重量减轻明显缓解,表明NLRP3炎症小体通过IL-18对实验性结肠炎发挥保护作用,发挥作用的主要是肠上皮细胞中的NLRP3炎症小体。然而亦有研究发现NLRP3-/-小鼠对DS诱导的结肠炎耐受,其机制可能与结肠促炎细胞因子IL-1β、IL-18、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等产生减少有关。实验结果的不一致性可能是由实验小鼠的遗传背景，肠道菌群组成以及实验干预方案不同所引起。(3)材料与方法Wild-typemiceandmicedeficientinNLRP3,ASC,caspase1,interleukin-1(IL-1),IL-1receptortypeI(IL-1RI),IL-18R,myeloiddifferentiationfactor88(MyD88),or5-LOXwereused.neutrophilinflux,LTB4activity,cytokine(IL-1,CXCL1)production(byenzyme-linkedimmunosorbentassay),synovialmicrovasculaturecelladhesion(byintravitalmicroscopy).Cleavedcaspase1andproductionofreactiveoxygenspecies(ROS)wereanalyzedinmacrophagesbyWesternblottingandfluorometricassay,respectively.4.总结虽然对NLRP3炎性小体的研究非常广泛，但不够深入。炎性小体组装的激活信号通路还不清楚，如细胞钾离子外流如何激活炎性体，线粒体如何发挥作用。目前，NLRP3炎性体与肠道炎症的研究很少，炎性体信号通路参与包括IBD在内的一些炎症性疾病，可作为治疗IBD的药物靶点，对其研究有助于发现新型的治疗药物。参考文献1.AllenIC,TeKippeM,WoodfordRM,etal.TheNLRP3inflamasomefuntionsasanegativer