NLRP3炎性小体与皮肤病

陆豪杰 宋秀祖

浙江中医药大学附属杭州市第三医院皮肤科 310009

固有免疫系统是机体抵御病原体入侵的第一道防线，免疫细胞通过Toll样受体、NOD样受体（NOD⁃like receptors，NLR）等固有免疫模式识别受体、病原微生物及内源性危险信号，发挥保护作用［1］。NLRP3 炎性小体是由 NOD 样受体蛋白3（NOD⁃like receptor protein 3，NLRP3）、凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis⁃associated speck⁃like protein containing CARD，ASC）以及含胱天蛋白酶1 前体（cysteinyl aspartate specific proteinase⁃1 precurosor，pro⁃caspase⁃1）等参与构成的一类多蛋白复合体，是目前研究最广泛的炎性小体［2］。NLRP3 炎性小体通过活化分泌效应分子白细胞介素（IL）1β、IL⁃18，参与多种宿主免疫和炎症反应［3⁃4］，本文综述NLRP3炎性小体在皮肤病中的研究进展。

一、NLRP3炎症小体

1.结构与功能：NLRP3 炎性小体是由固有免疫受体NLRP3、ASC 和 pro⁃caspase⁃1 作为核心组成的多蛋白复合物。NLRP3 主要包含3 部分，即①C 端的亮氨酸重复序列，主要识别和结合病原相关分子模式和危险相关分子模式；②中心的核苷酸结合寡聚化区域，主要介导NLR 寡聚化并形成炎性小体的核心结构；③N 端的效应结构域，主要由热蛋白结构域、胱天蛋白酶募集结构域组成。ASC 是细胞内重要联接蛋白，激活的 NLRP3 通过 ASC 招募 pro⁃caspase⁃1，形成炎性小体并激活 caspase⁃1［2］。活化后的 caspase⁃1 对pro⁃IL⁃1β 等底物进行切割，促进IL⁃1β 和IL⁃18 的成熟及分泌，诱导caspase⁃1依赖的细胞凋亡［5］。

2.激活机制：激活NLRP3炎性小体的物质非常广泛，细菌、病毒、真菌、寄生虫及纤维状β 淀粉样蛋白、尿酸结晶、胆固醇结晶等颗粒性物质都会导致NLRP3的激活［6⁃10］，目前研究发现，其激活机制主要包括以下几点。

（1）活性氧（ROS）：硫氧还蛋白相互作用蛋白是一种NLRP3 结合蛋白，对NLRP3 炎性小体的激活至关重要。细胞静息状态时，硫氧还蛋白相互作用蛋白与硫氧还蛋白相互作用，不会激活NLRP3 炎性小体；当ROS 产生增加时，硫氧还蛋白相互作用蛋白与氧化的硫氧还蛋白分离，进而激活NLRP3 炎性小体［11］。此外，NIMA 相关蛋白激酶 7（never in mitosis gene related kinase 7，NEK7）参与了NLRP3⁃ASC复合物的形成，在线粒体ROS 诱导下，NEK7 以激酶活性非依赖方式与 NLRP3 结合［12］，从而进一步激活下游 caspase⁃1，引起细胞凋亡。

（2）钾离子外流：研究发现［13］，在 NLRP3 激活时细胞内钾离子明显减少，钾离子外流被认为是NLRP3 激活的必要条件。在巨噬细胞中，钾离子通过双孔道结构域通道流出，可激活 ATP 诱导的 NLRP3 炎性小体［14］。在激活过程中，钾外流促进NLRP3⁃NEK7 结合；如果用50 mmol/L KCl处理，则可显著抑制NLRP3 与NEK7 结合以及ATP 触发的caspase⁃1激活［15］。

（3）钙离子：Lee等［16］发现，小鼠钙敏感受体可通过介导细胞内钙离子增加，从而激活NLRP3 炎性小体。其机制主要为钙敏感受体可通过磷脂酶C 诱导内质网贮存的钙离子释放，增加的细胞质钙离子促进NLRP3炎性小体的组装；此外，钙敏感受体还导致细胞内环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）降低，cAMP 直接与NLRP3 结合抑制炎性小体组装，cAMP 下调可减轻这种抑制作用；通过小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）敲除小鼠钙敏感受体基因，IL⁃1β 分泌显著减少，进一步证实了钙离子在NLRP3炎性小体激活中的作用。

（4）核因子κB（NF⁃κB）：NF⁃κB是NLRP3炎性小体激活的必要条件。NF⁃κB 不但可以诱导炎性趋化因子及细胞因子（包括pro⁃IL⁃1β）表达增多，也可诱导NLRP3 活化，对炎性小体的激活和组装发挥调节作用，从而诱导炎症反应。但是，NF⁃κB 激活也可以发挥抗炎功能，抑制巨噬细胞中NLRP3 炎性小体过早和过度激活，从而维持细胞稳态。推测其机制可能与调节自噬相关蛋白P62表达有关［17］。

（5）溶酶体：细胞在吞噬尿酸结晶等颗粒性物质过程中，伴随着溶酶体酸化以及随后的溶酶体破裂，其对NLRP3炎性小体的活化具有重要调节作用。溶酶体中的组织蛋白酶，特别是组织蛋白酶B参与了NLRP3炎性小体活化；使用组织蛋白酶B 抑制剂处理后，NLRP3 炎性小体活化受到抑制，IL⁃1β含量下降［18］。

二、NLRP3炎性小体与皮肤病

1.痤疮：对上海地区428 例痤疮患者及384 例健康人NLRP3 基因 rs10754558 和 rs4612666 位点进行检测，痤疮患者 NLRP3 基因 rs10754558 位点 G 等位基因的频率增高［19］。既往研究发现［20⁃21］，在毛囊皮脂腺周围可检测到 NLRP3 和caspase⁃1 表达。在丘疹脓疱型痤疮患者皮损中NLRP3 及IL⁃1β mRNA 表达均显著增加，且 NLRP3 mRNA 水平与IL⁃1β mRNA 水平显著相关。将人单核细胞体外暴露于痤疮丙酸杆菌24 h 后，蛋白印迹检测细胞裂解物和培养上清液发现，前 IL⁃1β 合成及成熟 IL⁃1β 分泌均显著增加；通过siRNA 沉默NLRP3 表达，则能显著减弱痤疮丙酸杆菌诱导的IL⁃1β分泌。

2.银屑病：银屑病患者皮损处角质形成细胞中可观察到大量的NLRP3 表达，但在银屑病角化不全的细胞中则发现NLRP3表达缺失［22］。慢性增生性小鼠皮炎是一种自发性多器官炎症性疾病，其病理特征类似于人类的特应性皮炎和银屑病。Douglas 等［23］发现，caspase⁃1 在慢性增生性皮炎小鼠皮肤中高度表达，caspase⁃1 和NLRP3 基因缺失可显著减轻皮肤炎症并延迟疾病发作。Irrera 等［24］用咪喹莫特处理NLRP3缺陷小鼠，发现缺陷小鼠皮肤病变轻微，仅有非常轻微的棘皮症；咪喹莫特诱导正常小鼠产生银屑病皮损后，使用NF⁃κB 抑制剂BAY 11⁃7082 可显著降低IL⁃1β 水平，改善皮肤病变，证实NLRP3炎性小体参与了银屑病发病。

3.多发性肌炎/皮肌炎：多发性肌炎/皮肌炎患者血清中IL⁃1β 和IL⁃18水平较健康人显著增加，qRT⁃PCR 显示，患者肌肉中的 IL⁃1β，IL⁃18 和 NLRP3 的 RNA 表达亦显著升高，且蛋白印迹结果显示，NLRP3 和caspase⁃1 的蛋白表达均显著增高，提示NLRP3在多发性肌炎/皮肌炎发病中发挥重要作用［25］。

4.大疱性类天疱疮：Fang等［26］研究发现，在大疱性类天疱疮患者外周血单个核细胞中 NLRP3、pro⁃caspase⁃1 和 pro⁃IL⁃18 mRNA 表达显著上调，并且与BP180 自身抗体滴度呈正相关；此外，患者的疱液和血清中IL⁃18水平显著升高；在有效治疗后，NLRP3、caspase⁃1 和 IL⁃18 mRNA 表达水平和血清中IL⁃18水平显著下降，证实NLRP3炎性小体参与了大疱性类天疱疮的发病。

5.坏疽性脓皮病：Marzano 等［27］研究发现，IL⁃1β 及其可溶性受体sIL⁃1RⅠ和sIL⁃1RⅡ在坏疽性脓皮病患者皮损中的表达明显增加，推测坏疽性脓皮病可能通过激活NLRP3产生IL⁃1β 导致炎症发生。Kolios 等［28］对5例坏疽性脓皮病患者皮损进行实时定量PCR检测，发现IL⁃1β mRNA表达显著增加；经 IL⁃1β 单抗药物治疗 16 周后，5 例患者中有 4 例病灶较前缩小，3例完全缓解，显著提高了患者的生活质量。

三、小结

近年来，研究者对固有免疫中NLRP3 炎性小体的认识逐步增加。NLRP3 炎性小体不但与多种皮肤病有关，也与许多系统性疾病相关，如糖尿病、痛风等。NLRP3活化可激活下游caspase⁃1，诱导炎症因子IL⁃1β和IL⁃18表达增多，引起细胞凋亡，参与多种宿主免疫和炎症反应。但NLRP3 炎性小体具体作用机制尚未完全阐明，尤其在皮肤病中研究尚属于起步阶段，需要更深入探讨。预期以NLRP3 炎性小体为治疗靶点，抑制固有免疫的过度活化，可以在相关皮肤病中发挥重要治疗作用。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突