NLRP3炎症小体与银屑病相关性的研究进展

刘 然 栗玉珍

NLRP3炎症小体与银屑病相关性的研究进展

刘 然 栗玉珍

NLRP3炎症小体是固有免疫系统识别受体家族主要成员，最新研究发现NLRP3炎症小体在银屑病皮损处高表达。炎症小体激活后可活化caspase－1(含半胱氨酸的天冬氨酸水解酶)及分泌大量炎症细胞因子，促进银屑病炎症的病理反应。NLRP3炎症小体可能参与银屑病的炎症反应过程。

银屑病； NLRP3炎症小体； 细胞免疫

银屑病是一种常见慢性皮肤疾病，目前认为是一种涉及先天获得炎症性免疫性疾病。固有免疫系统是用来识别各种危险信号如病原微生物或细胞应激反应的宿主来源信号，它包含一系列的模式识别受体(PRRs)，NLRPs是近年来在炎症反应中的一个蛋白家族，与其他配体共同形成炎症小体，是固有免疫系统的一类重要感受器，1广泛参与病原体相关分子模式。而NLRP3炎症小体作为其重要受体在银屑病皮损处高表达，提示NLRP3炎症小体可能参与银屑病炎症反应，本文就NLRP3炎症小体与银屑病相关联系做一综述。

1 NLRP3炎症小体

1.1 NLRP3炎症小体的结构组成和分布 在固有免疫分子模式识别受体(PRR)中，NLRPs是NOD样受体家族成员之一，由不同NLRPs蛋白参与形成炎症小体，其中NLRP3炎症小体作为NLRPs蛋白家族的典型代表，是一种胞内PRR。其最初由Martinon等2发现，经近几年的深入研究表明是由NLRP3、适配蛋白ASC及caspase－1构成的多蛋白复合体，因该复合体对caspase的激活非常重要，故命名为“炎症小体”。

1.1.1 NLRP3(胞质型模式识别受体)NLRP3是胞质型模式识别受体NOD样受体家族的典型代表，近年来证实可被多种刺激物激活形成NLRP3炎症小体，其有着共同的结构域:(1)中央的核苷酸结合寡聚化区域(NACHT):是NOD样受体家族共同拥有的结构；(2)效应结合区域:位于NLRPs分子N端的一个热蛋白结构域(pyrin domain，PYD)，如半胱氨酸蛋白酶激活和募集结构域(CARD)；(3)C末端区域:富含亮氨酸的重复序列(LRR)，可通过病原或细胞内物质之间蛋白－蛋白或蛋白－糖/脂的相互作用识别病原体。1，2NLRP3主要分布在于免疫细胞和上皮细胞等多种细胞质中。在机体先天免疫中发挥着重要作用。1

1.1.2 ASC(凋亡相关斑点样蛋白) ASC是细胞内的一种重要连接蛋白，通过caspase－1活化途径的上游分子调节发挥活化因子作用。ASC与NLRs及pro－caspase结合，转化为下游的信号转导。在未活化的单核细胞中ASC分布于细胞核，受病原体感染后ASC快速进入胞浆参与炎症体组装。ASC参与了NLRP1、NLRP2、NLRP3和NLRC4炎症体的组成并在其中起着重要作用。3

1.1.3 Caspase－1(含半胱氨酸的天冬氨酸水解酶) caspase家族是一组与细胞因子成熟和凋亡相关蛋白酶，其中caspase－1、－4、－5主要参与炎症介导反应，caspase－1、－5参与炎症体的组成，caspase－1是以无活性的酶原形式分布于细胞质中，4当细胞受到各种胞外病原体或胞内危险信号刺激时，细胞内会装配形成炎症小体，此时，酶原发生自体水解，产生异四聚体，最终成为有活性的caspase－1。

1.2 NLRP3炎症小体的功能 NLRP3炎症小体作为NOD样家族的代表，参与病原体的多种免疫和炎症反应过程。在激活之前NLRP3通过其LRR结构域与SGT1和分子伴侣HS90结合处于抑制状态，但这是一种易于活化的状态。当多种病原微生物分子模

式(PAMPs)、危险相关分子模式(DAMPs)刺激物可激活NLRP3炎症小体。5随后，炎症小体活化caspase－1，最后caspase－1自活化，裂解前炎症因子IL－1B和IL－18，6诱导机体炎症反应。除此之外，NLRP3炎症小体还可以通过LRR结合识别尿酸、ATP、内毒素和细胞裂解产物等炎症反应。5

1.3 NLRP3炎症小体信号转导通路

1.3.1 NLRPs信号通路是由不同的NLRPs蛋白组成的炎症体作为载体来控制的通路，当NLRP3识别的配体直接或间接结合于LRR时，NLRP3被活化发生构象上的变化，暴露出NACHT结构域，通过三磷酸腺苷(ATP)聚合形成有序的NLRP3蛋白寡聚体，随后通过其效应结构域PYD募集ASC和caspase－1形成复杂炎症小体通路。7此外，ASC与 caspase－1的CARD相互作用形成活化的caspase－1(也称IL－1B转化酶)。活化的caspase－1作用于IL－1B前体，形成成熟的IL－1B分泌到胞外。4，5

1.3.2 在典型的 NOD(NLRs)样受体通路途径中NOD1和NOD2均是NOD样受体研究比较明确的俩配体，其识别相应配体后，以CARD结构募集具有同样结构的RICK分子，活化的RICK能够直接结合IKKr，激活的IKKr使IKKa和IKKb激活，进而形成活化的IKK，而IKK能够使NF－κB抑制因子IKKb磷酸化，最后导致NF－κB的激活，进入到胞核中，启动相应的基因转录。8相应的NLRP3炎症小体可激活NF－kB信号通路。其途径同经典的NOD样受体转导通路相似，由NLRP3介导，募集共同的CARD结构的RICK分子，最后激活NF－κB途径。研究证实经炎症小体活化的caspase－1也可以激活NF－κB，并发现NF－κB的激活与IL－1B的成熟同时发生。9

2 NLRP3炎症小体与银屑病的关系

2.1 NLRP3炎症小体与银屑病的相关性 研究表明NLRP3炎症小体可能参与了银屑病的发生发展。Salakov－Iversen和Johansen等发现斑块状银屑病皮损与非皮损处皮肤相比，ASC、caspase－1、caspase－5在mRNA水平以及蛋白含量增高。10，11Carlstrom等12发现NLRP3基因与银屑病的遗传易感性相关。通过NLRP3在银屑病皮损的免疫组化显示:NLRP3在角质层和真皮乳头层高度表达。而Jiang等13通过给予C57BL－6小鼠背部或耳部内注射IL－23诱导银屑病皮损，使用TLR7、8、9拮抗剂可抑制NLRP3炎症小体的表达。以上结论说明NLRP3炎症小体与银屑病的发病相关。

2.2 NLRP3炎症小体在银屑病炎症反应中的作用NLRP3炎症小体作为固有免疫系统的典型蛋白在银屑病皮损处高度表达，可能与银屑病相关免疫细胞介导有内在联系，并共同参与银屑病的炎症介质释放。其重要机制尚不明确，可能与以下机制相关:

2.2.1 T细胞 在银屑病发病机制中T细胞相关亚群发挥着不可或缺的作用，近年来Th17作为T细胞的新型子集在银屑病中的重要作用引起关注。14有关T细胞介导免疫原性疾病模型，提示NLRP3炎性小体同样在T细胞介导免疫应答中起一定作用，Meng等15建立可产生自发性皮肤炎症的NLRP3基因突变型小鼠，并分别在NLRP3基因型小鼠和野生型小鼠表皮中检测一些已确定的细胞促炎因子如:IL－1B、TNF－α、IL－17A、RORrt、IL－23均在基因型小鼠高表达，且部分是Th17相关细胞因子，其表达量明显高于对照组的野生型小鼠。此外，从NLRP3基因型小鼠淋巴细胞中分离出的CD＋T细胞，并生成大量IL－17，与野生型小鼠相比，在没有Th17抗原细胞刺激条件下，NLRP3基因型小鼠仍分泌大量IL－17、IFN－γ细胞因子。上述研究表明Th17在NLRP3基因突变皮肤炎症小鼠中占主导作用，很可能作为抗原提呈细胞，参与免疫应答反应。同样，Guarda等16进一步在小鼠模型实验中证实T细胞能通过抑制NLRP3炎性体，从而削弱炎症反应。进一步说明NLRP3炎症小体与银屑病存在密切关联。另外，活化后的NLRP3炎症小体可分泌IL－1，IL－1家族细胞因子包括IL－1B和IL－18在银屑病的调节适应性免疫应答中发挥了重要作用。17其中IL－1B在调节Th17细胞的早期分化中起了非常重要的作用，IL－1信号诱导IFN－γ应答因子RORrt的表达，这是两个参与Th17细胞分化的至关重要转录因子。这些细胞因子都在银屑病发病中起着各自的作用。

2.2.2 角质形成细胞 角质形成细胞是银屑病炎症激活的重要组成元件。研究表明角质形成细胞表达NLRP3炎性小体，经活化后的caspase－1和ASC蛋白均存在于角质细胞溶胞产物中，以特异性方式分泌。使用人角质形成细胞与茴香霉素共同培养，利用茴香霉素诱导caspase－1可以激活P38MAPK通路。运用同样方法激活IL－18前体形成有活性的IL－18及其他趋化因子，参与银屑病局部皮损的炎症反应。12而在银屑病角质细胞功能异常方面，IL－18与IFN－γ存在协同作用。一方面IFN－γ可增加角质形成细胞中IL－18R的表达；另一方面IL－18可通过信号通路NF－κB作用，加强IFN－γ诱导角质形成细胞产生趋化因子CXCL9、CXCL10，最后趋化因子结合Th1细胞表达配体CXCR3，诱导其从真皮迁移至表皮，从而使炎症细胞大量浸润。同时，IFN－γ刺激角质形成细胞表达TNF－α、IL－18等细胞因子。18而这些趋化因子对于炎症细胞游走并浸润到皮损区域起到重要作用，是炎症起始的重要环节。

2.2.3 树突状细胞(DC) 在银屑病的皮损组织中

DC不仅是抗原提呈细胞，可活化T细胞，且在银屑病的炎症反应中是一些细胞因子的主要来源，例如IL－23，但在正常皮肤中DC不具备这样的功能。同样，NLRs家族在DC中占有独特作用－启动幼稚T细胞作用。实验显示DC在选择性激活初始T细胞形成Th17效应细胞进程中需要NLRP3的参与。NLR对于DC抗原提呈经典例子是MHC分子的转录，CIITA是MHCII类抗原提呈途径中的关键辅助因子来调节其表达。DC作为CIITA的一种特殊变异体，可增强其在MHCII类表达调节中的活性。MHC作为银屑病遗传基因的相关基因组，与银屑病的易感性密切相关。19另外，研究表明树突细胞中ASC的表达对抗原特异性T细胞激活是必须的。20

3 结语

银屑病的发病率及并发症呈逐年上升趋势，不同程度影响了患者的生活质量及经济负担。随着生物技术的发展，对银屑病的发病机制已有深入了解。NLRP3炎症小体作为胞内识别受体，已初步确认其在银屑病炎症反应中的介导作用，但其具体的发病机制仍不明确。深入研究NLRP3炎症小体及其与银屑病炎症反应的关系，可能为银屑病的治疗、预防提供新靶点。

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(收稿:2014－08－04 修回:2014－09－12)

Relationship between NLRP3 inflammasomes and psoriasis

LIU Ran，LIYu-zhen.Department ofDermatology，the Second Affiliated Hospital ofHarbin Medical University，Harbin，150086

NLRP3 inflammasomes is one of the recognition receptor family members of the innate immune systems.The expression of NLRP3 inflammasomes is high in the lesions of psoriasis.Caspase－1(Cysteinecontaining aspartate hydrolase)is activated and the secretion of inflammatory cytokines is promoted after the inflammasome activated.NLRP3 inflammasmesmay be involved in the inflammation process of psoriasis.

psoriasis；NLRP3 inflammasomes；cell－mediated immunity

哈尔滨医科大学附属二院皮肤科，哈尔滨，150086