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什么是炎性小体？和疾病的关系什么是炎性小体？和疾病的关系1989 年，Janeway 提出了病原体和宿主先天性免疫防御之间存在分子模式识别受体patternrecognitionreceptor, PRR的假说.研究显示，作为炎症反应的中心环节，炎性小体与很多疾病密切相关其中，与NLRP3 炎性小体相关疾病较多首先是遗传性疾病最初发现与炎性小体相关的疾病是穆- 韦氏综合征，属Cryopyrin蛋白相关综合征，主要因基因突变导致NLRP3 炎症小体过度激活，产生过量的IL-1β临床上使用IL-1β 抑制剂能缓解穆- 韦氏综合征患者的症状其次是炎性疾病一些晶体包括二氧化硅、石棉等也通过NLRP3 炎性小体来诱发肺部炎症反应现有研究结果认为，急性肺损伤发生发展的重要因素之一是过度失调的炎症反应同样，IL-1β 的靶向治疗能够缓解痛风和关节炎等疾病，提示炎性小体与该疾病也有关联，这在Martinon等 的研究中得到了证实再次是一些慢性疾病关于2 型糖尿病与炎性小体之间的关系，牵涉NLR的论据第一次由Tschopp 实验室提出，nlrp3 敲除的小鼠高脂饮食8 周后比野生型小鼠糖耐量更高，对胰岛素更敏感。

Latz 实验室的工作表明，动脉粥样硬化的形成和NLRP3 炎性小体的激活有关另一方面，阿尔兹海默病的淀粉样斑块、肌萎缩侧索硬化症中突变的SOD1、老年性黄斑变性中的玻璃膜疣以及相关疾病中的朊病毒 都可以激活NLRP3 炎性小体，但目前没有证据显示IL-1β或者IL-18 抑制剂对患者有益Nlrp1 基因突变的小鼠，其祖细胞的死亡率明显增加，由于祖细胞在受到感染或者化疗时具有易感性，最终可以导致血细胞减少症此外，nlrp1 基因突变也可以引发黑色素细胞功能异常所导致的白癜风炎性小体对肿瘤的发生发展也有一定作用Dinarello 指出，IL-1 能够介导趋化因子、基质金属蛋白酶、黏附因子等促进肿瘤转移的蛋白的表达，加速肿瘤的发展；在小鼠炎性肠病模型中，IL-18 的抑制剂能够减少肿瘤的发生率在NLRs 家族蛋白中，NLRP3、NLRP6 和NLRC4 对结肠炎起作用，并且可以影响肿瘤的发生率炎性小体也牵涉其他的癌症，包括皮肤癌和骨髓瘤，虽然还不知道是哪种炎性小体参与，但是在有些临床试验中，靶向IL-1 的治疗对皮肤癌和骨髓瘤是有益的在高等动物中迄今已发现至少四个家族的模式识别受体，其中一类位于细胞膜，如Toll 样受体(Toll-like receptor, TLR)和C 型凝集素受体(C-type lectin receptor, CLR) ；另一类位于细胞浆，如核苷酸结合寡聚化结构域(nucleotide-binding oligomerizationdomain, NOD)，即NOD 样受体(NOD-like receptor, NLR) 和视黄酸诱导基因样受体(RIG-I-like receptor, RLR)。

在先天性免疫防御系统中，PRR 主要识别外源病原体相关的分子模式(pathogen-associated molecular pattern, PAMP)，如细菌和真菌细胞壁成分、病毒RNA 和DNA 及脂多糖等炎性小体(inflammasome) 是一类细胞内参与先天性免疫防御功能，由胞浆PRR 参与组装的多蛋白复合体2002 年，Tschopp 实验室首次提出炎性小体的概念，在细胞受到外界信号刺激或感染时，特定炎性小体招募并激活半胱天冬酶-1(caspase-1)，加工并使之成熟和分泌细胞因子白介素-1β (interleukin-1β, IL-1β)和白介素-18 (interleukin-18,IL-18)，提高机体抵御内源和外源刺激的能力，达到保护宿主的目的炎性小体激活下游的caspase-1后可在细胞膜形成小孔，继而炎性因子大量释放，引起DNA 损伤，最终使细胞发生渗透性崩解，诱发程序性细胞死亡，即依赖caspase-1 的细胞凋亡(pyroptosis)1　炎性小体的结构和组成炎性小体的相对分子质量约7 × 105，各种炎性小体的结构都有差异，但一般均含有caspase-1 和一种NOD 样受体家族蛋白或HIN200 (hemato-poieticIFN-inducible nuclearprotein containing a 200-aminoacidrepeat) 家族蛋白。

此外，某些炎性小体还含有凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-likeprotein containing CARD, ASC)1.1　Caspase-1Caspase-1 是最先在哺乳动物细胞中鉴定的caspase 蛋白酶家族成员，与促炎症反应密切相关细胞中的caspase-1 以无活性的酶原形式存在，激活后形成具有酶活性的异二聚体，由相对分子质量为1 ×104 和2 × 104 的两个亚基组成当细胞受到危险信号刺激时，caspase-1 可通过与炎性小体结合而被激活，从而促进炎性因子成熟并释放，在炎症反应中起着核心调控作用Caspase-1 对炎性因子pro-IL-1β 和pro-IL-18 都能够加工，但两者不一定同时被加工，如Francois 等就发现趋于死亡的肿瘤细胞释放三磷酸腺苷，进而激活炎性小体，并诱导IL-1β 的分泌，而不是IL-18 ；Zaki 等 也发现在右旋葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠大肠炎模型中，炎性小体介导的caspase-1 激活以及IL-18的分泌可以对机体起到保护作用，而IL-1β 并没有释放1.2　NOD样受体蛋白NOD 样受体蛋白( 即NLR) 是一类含有核苷酸结合寡聚结构域的蛋白家族，为胞浆内的模式识别受体。

NLR 家族的主要特征是含有位于中间结构的核苷酸结合寡聚化区域(nucleotide-binding oligomerizationdomain, NACHT)，C 端的富含亮氨酸的重复序列(leucine-rich repeats, LRR)，还有N 端的caspase 激活和募集结构域(caspase activationandrecruitment domain, CARD) 或热蛋白结构域(pyrindomain, PYD)LRR 具有识别受体和自我调节作用，CARD 和PYD 区域介导同型蛋白- 蛋白相互作用并传递给下游信号；NACHT 区域是唯一的NLR 家族同源结构，通过依赖三磷酸腺苷的寡聚化而激活下游信号按照NACHT 区域的不同，NLR 家族可分为3 个亚家族：NOD、NLRP/NALP 和IPAF 1.3　黑素瘤缺乏因子2黑素瘤缺乏因子2 (absent in melanoma 2, AIM2)是一种主要定位于细胞浆的蛋白质，其N 端含有PYD，C 端是寡聚核苷酸结合结构域(oligonucleotidebindingdomain, OB)1997 年，美国和澳大利亚研究小组共同在黑色素瘤细胞中用消减cDNA 杂交的选择方法首次鉴定了AIM2，由于其在黑色素瘤中缺失，故命名为黑素瘤缺乏因子2，属于与免疫反应相关的HIN-200 家族。

目前已鉴定出人类的4种HIN-200 成员， 分别为IFI16、MNDA、AIM2和IFIX当双链DNA 释放到细胞质后，AIM2 可通过OB 结构域与双链DNA 直接结合，而不与单链DNA 结合 ，紧接着AIM2 的PYD 与ASC 的PYD相互作用，诱导ASC 的二聚体化以及炎性小体的组装，ASC 再通过自身CARD 招募caspase-1，从而激发先天性免疫反应1.4　凋亡相关斑点样蛋白(ASC)ASC 是一类含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白酶募集域和热蛋白样结构域的蛋白质1999年，ASC由日本的Masumoto 等 在白血病细胞中发现，相对分子质量为2.2 × 104细胞凋亡时，其在胞质中聚集成中空的斑点状，故称为凋亡相关斑点样蛋白ASC 通过其同源蛋白相互作用结构域PYD 和CARD 的寡聚化来招募NLR 和caspase 蛋白酶，从而参与多条信号转导途径2　炎性小体的主要类型目前研究比较清楚的炎性小体主要有4 种 ：NLRP1、NLRP3、IPAF 和AIM2 等炎性小体其他的炎性小体，如NLRP6 等的生物学作用尚不明确2.1　NLRP1炎性小体最初对炎性小体的描述是基于NLRP1 炎性小体的装配。

NLRP1 炎性小体的结构包括N 端的PYD 结构域( 位于中心的NOD 和LRR)、C 端的FIIND (domain with function tofind) 和CARD 结构域因此，NLRP1 与其他NLR 蛋白不同，它有两个信号转导区域，即PYD 和CARD淋巴瘤细胞粗提物实验表明，NLRP1 能形成一种显示IL-1β 加工活性的多蛋白复合物，包括ASC、CARD8、caspase-5 和caspase-1之后利用纯化的成分对NLRP1 炎性小体重建实验表明，NLRP1 炎性小体的起码要素是NLRP1、三磷酸核苷酸和caspase-1NLRP1 炎性小体的配体有胞壁酰二肽(muramyl dipeptide) 和炭疽杆菌致死毒素(lethal toxin)，并且基于最初的研究推测caspase-1 的激活是经过两个步骤：首先微生物的MDP 结合NLRP1 并改变其构象，允许其结合一个三磷酸核苷酸，然后通过NOD 诱导NLRP1 寡聚化，为caspase-1 的活化创造一个平台受体分子ASC对于caspase-1 的活化不是必需的，主要是因为人类NLRP1 能够通过CARD-CARD 相互作用直接结合caspase-1，但是ASC 可以增强caspase-1 的活化。

目前仅有证据表明，钾离子外流对于NLRP1 炎性小体的激活是必需的与人类单一的nlrp1 基因不同的是，小鼠中有3 个串联同源基因，即nlrp1a、nlrp1b、nlrp1c此外，不同种系特异性等位基因存在nlrp1b，并且这些遗传变异使NLRP1b 能够作为炭疽杆菌致死毒素的感受器2.2　NLRP3炎性小体在目前发现的各种炎性小体中，NLRP3 炎性小体是研究的最多且最清楚的，也是迄今为止发现配体数最多、最复杂的一种炎性小体, 主要由NLRP3、ASC 和caspase-1 组成NLRP3 炎性小体的配体包括各种微生物及其毒素和细胞内危险信号，配体的不同决定了激活机制的不同例如，白色念珠菌这类真菌是通过脾酪氨酸激酶(spleentyrosine kinase) 激活NLRP3 炎性小体 ；细菌是通过分泌穿孔素来活化NLRP3炎性小体，包括李斯特菌、金黄色葡萄球菌 ；类似的激活机制还有仙台病毒、腺病毒、流感病毒等 ；细胞自身产生的危险信号包括受损细胞释放到胞外的三磷酸腺苷和透明质酸、β- 淀粉样蛋白、单钠尿酸和高血糖等另外，外界刺激物，如二氧化硅、石棉、强烈紫外线和免疫佐剂等，也都能激活NLRP3 炎性小体。

目前，有关NLRP3炎性小体的激活通路都有各自的局限性，还存在很多争议，有以下3 种较为流行的激活假说第一种是钾离子外流，钾外流与细胞内低钾和NLRP3 炎性小体的激活密切相关Kanneganti 等 认为，细菌分泌的穿孔素破坏了细胞膜的完整性，胞外的三磷酸腺苷由于刺激也打开钾离子通道，进而加速了钾离子的外流，并招募间隙连接蛋白pannexin-1，形成质膜孔道，一些NLRP3 的配体通过小孔进入细胞内激活NLRP3 炎性小体第二种是配体导致溶酶体破裂的物质，如一些配体的刺激，包括尿酸、二氧化硅、石棉、胆固醇晶体 和腺病毒等，会使细胞吞噬这些刺激物，导致溶酶体损伤并破裂，释放组织蛋白酶B，激活NLRP3 炎性小体第三种是配体刺激产生活性氧(reactive oxygen species, ROS)目前发现所有的NLRP3 的配体都能诱导产生。