NLRP3炎症小体在银屑病发病机制中的研究进展

施思漫，温炬，秦思，黄文彬，卢镇宇

1.南方医科大学第二临床医学院，广东 广州 510280；2.广东省第二人民医院，广东 广州 510317

银屑病是一种常见的慢性炎症性皮肤病，具有患病率高、易复发、病程长、好发于青少年等特点。其临床表现通常为鳞屑性红斑或斑块，皮损可局限存在或广泛分布[1]。2008年一项银屑病流行病学调查结果显示，银屑病在我国山西、四川、河北、河南、山东和内蒙古自治区等地区中患病率为0.47%[2]。目前国内外普遍认可由树突状细胞产生IL-23，从而诱导辅助性T细胞17(Th17)增殖分化并分泌的IL-17、IL-21、IL-22等细胞因子，在银屑病发病中发挥关键作用[3]。然而，银屑病这种自身炎症性疾病究竟是由T细胞介导还是由固有免疫功能过度激活所引起，目前尚无定论[4]。NLRP3炎症小体于2002年被发现，为多蛋白复合体，参与半胱天冬氨酸水解酶(Caspase)裂解及白介素(IL)-1β和IL-18的成熟和释放[5]。同时NLRP3炎症小体作为一种胞内模式识别受体(pattern recognition receptors，PRRs)，可识别病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)或损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns，DAMPs)，从而启动固有免疫机制及调节适应性免疫。NLRP3炎症小体参与了多种炎症性疾病的发病过程[6]。近年来研究证实NLRP3炎症小体在银屑病患者体内表达升高，但作用机制尚不明确[7]。因此，本文就NLRP3炎症小体在银屑病发病机制中的作用进行综述。

1 NLRP3炎症小体概述及研究现状

1.1 NLPR3炎症小体组成

NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck- like protein containing a CARD,ASC)、pro-Caspase-1组成NLRP3炎症小体。NLRP3属于Nod样模式识别受体(Nod-like receptors, NLRs)，其包含一个富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat，LRR)结构域、一个中心核苷酸结合寡聚化结构域(nucleotide-binding oligomerization domain，NOD)和一个氨基末端热蛋白结构域(pyrin domain，PYD)[8]。

1.2 NLRP3炎症小体功能

NLRP3是PRRs，能识别病原微生物上表达的PAMPs或DAMPs，通过一系列信号途径活化效应分子形成炎性复合物，进而启动固有免疫，同时通过释放调节因子，诱导B或T细胞分化，进而对适应性免疫应答进行调节[9]。NLRP3识别PAMPs和DAMPs，活化Caspase-1后促进炎症小体的转录和表达，以及炎症因子IL-1β和IL-18分泌。Caspase-1同时也活化裂解蛋白 GSDMD(gasdermin D)，导致细胞焦亡[10]。IL-1β与真皮层T细胞中IL-1受体(interleukin-1 receptor，IL-1R)结合并诱导其增殖，产生IL-17以及刺激角质形成细胞分泌趋化因子[11]。目前研究认为，NLRP3炎症小体与多种炎症病理相关，如神经退行性疾病(阿尔茨海默病、帕金森病)[12]、动脉粥样硬化[11]、2型糖尿病[13]以及皮肤病[14]。

2 NLRP3炎症小体与银屑病联系

2.1 NLRP3炎症小体生成的IL-1β和IL-18在银屑病患者血浆中表达增多

寻常银屑病患者血浆中炎症小体生成的IL-1β和IL-18水平较高，其升高水平与皮损严重程度无直接联系。患者外周血细胞中NLRP3表达增加，并伴有髓系血液亚群中Caspase-1反应性增加[3]。2021年，Yu等[15]证实泛发性脓疱型银屑病患者血液单核细胞中IL-1β表达显著增加，其机制是急性期炎症反应物——血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A，SAA)诱导单核细胞释放IL-1β。而这个过程需要依赖NLRP3蛋白。

2.2 NLRP3炎症小体信号蛋白或成为诊断银屑病的关键生物标志物

Forouzandeh等[16]分析了来自健康志愿者和银屑病/银屑病关节炎患者血清中Caspase-1、ASC、IL-1β和IL-18水平。数据显示，与健康对照组相比，银屑病患者ASC和IL-18蛋白显著升高。此外，IL-18水平与ASC水平呈线性相关，二者可能成为银屑病患者明确诊断的关键生物标志物。Aira等[17]分析银屑病患者皮损处和非皮损处皮肤提取物，发现皮损处提取物具有更高表达的Caspase-1、IL-1β和IL-18。并证明在LynΔN3、咪喹莫特诱导、耳内注射IL-23等3种银屑病小鼠模型中，Caspase-1/11的基因缺失均能减轻红斑、鳞屑等症状。同时因Caspase-1/11的缺失，3种银屑病小鼠模型均显示NLRP3及IL-1β表达减少；IL-18分泌在LynΔN3、咪喹莫特诱导的银屑病小鼠模型中明显减少，而在IL-23银屑病模型小鼠中则无明显变化。Garshick等[18]研究20例活动性银屑病患者及对照组内皮健康状况,证明编码Caspase-5蛋白的CASP5基因和编码IL-1β的基因在银屑病患者内皮细胞中表达明显上调，并且IL-1β可以激活相关炎症因子的上游通路。对肱静脉内皮细胞直接分析显示银屑病组与对照组相比，炎症因子(如IL-1β、IL-8)表达增高，并且这些内皮炎症因子水平与银屑病严重程度之间存在线性关系。这明确了银屑病皮肤表现的发病机制，同时也可以解释银屑病的血管内皮炎症。

3 NLRP3炎症小体参与银屑病进展或调控的可能机制

3.1 NF-κB-NLRP3-IL-1β途径

NLRP3炎症小体的完全激活需要两个信号：第一个信号是Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)与其配体相互作用后由PAMPs触发，PAMPs同时触发核因子-κB (nuclear factor-κB，NF-κB)，诱导pro-IL-1β和NLRP3的合成；第二种信号由DAMPs提供，可使Caspase-1自动激活，pro-IL-1β裂解，形成具有生物活性的成熟IL-1β[19]。Yang等[20]证明曼陀罗有效部位(effective part of Datura metel L，EPD)可抑制银屑病小鼠模型炎症因子的产生，包括IL-1β、IL-23、TNF-α等。此外，EPD降低了银屑病小鼠模型TLR7、TLR8、TRAF6 (TNF receptor associated factor 6)、髓样分化因子88(myeloid differentiation factor88，MyD88)、NF-κB、NLRP3、ASC、Caspase-1和IL-1β的表达水平。从而得出EPD通过抑制炎症反应对银屑病小鼠模型起到保护作用的结论，这可能与抑制TLR7/8-MyD88-NF-κb-NLRP3炎症小体途径有关。

3.2 P2X7R-NLRP3-IL-1β途径

在慢性胰腺炎小鼠模型中使用嘌呤能P2X7受体(purinergic P2X7 receptor，P2X7R)拮抗剂：氧化ATP (oxidized ATP，OxATP)及BBG(brilliant blue G),发现OxATP和BBG组胰腺P2X7R、NLRP3基因和蛋白表达水平均降低，以及Caspase-1、IL-1β和IL-18在胰腺的浓度显著降低(P<0.05)[21]。Diaz-Perez等[22]指出胞外ATP能通过P2X7R激活银屑病两种易感通路:NF-κB活化和IL-23/IL-17轴。而NLRP3炎症小体/IL-1β是P2X7R的典型下游途径，并且P2X7R信号转导后诱导的银屑病样反应依赖于NLRP3炎症小体途径。

3.3 miRNA155-NLRP3炎症小体通路

Yin等[23]证明了在动脉粥样硬化小鼠模型中，氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)促进NLRP3炎症小体激活和细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)1/2磷酸化;而miRNA155的过度表达可促进上述过程。而Luo等[24]发现，与正常组织相比，银屑病体内模型中的miRNA-155表达水平明显增加，同时NLRP3的表达也明显增加。此外，在银屑病体外模型中，当miRNA-155过表达时，NLRP3、Caspase-1、TNF-α、IL-18、IL-6和IL-1β表达升高。而沉默miRNA-155可显著降低TNF-α、IL-18、IL-6和IL-1β水平。使用NLRP3抑制剂可逆转同一细胞系统中miRNA-155介导的炎症。证明miRNA-155增加了银屑病的炎症反应，其表达可能依赖于NLRP3炎症小体的激活。

3.4 S1PR1-NLRP3-IL-1β通路

研究表明在肿瘤和炎症环境中磷酸-1-鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate，S1P)与其特异性受体1(sphingosine-1-phosphate receptor 1，S1PR1)结合，可以产生IL-1β。髓系S1PR1信号通过增强NLRP3炎症小体活性诱导IL-1β产生，而敲除S1PR1蛋白使NLRP3、IL-1β表达水平降低[25]。Syed等[26]发现鞘氨醇激酶(sphingosine kinase，SPHK)1/2抑制剂SKI-Ⅱ能使IL-1β表达明显减少。此外，在银屑病皮损标本中发现SPHKs和NLRP3炎症小体水平呈正相关，且可能与NF-κB信号通路有关。表明了S1PR1-NLRP3-IL-1β通路可能参与银屑病的发病。

4 阻断NLRP3炎症小体后银屑病炎症通路的改变

4.1 Caspase-1的表达下调与AMPK与SIRT1分子有关

Tang等[27]用肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-17A刺激正常人类表皮角质形成细胞(NHEKs)构建成银屑病体外细胞模型，发现使用二甲双胍可以下调NLRP3炎症小体的关键组分Caspase-1的表达。此外，AMP依赖的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AMPK)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性酶(sirtuins，SIRT1)抑制剂消除了二甲双胍诱导的Caspase-1的下调，表明AMPK和SIRT1是抑制NHEKs中NLRP3炎症小体的关键。

4.2 阻断NLRP3炎症小体后，可以阻断T细胞传导的炎症通路

Wan等[28]设计出一种经基因编辑的可溶微针贴片。微针贴片可以破坏皮下细胞中的NLRP3炎症小体。经可溶微针贴片介导治疗后，与T细胞信号传导有关的细胞因子包括TNF-α、IL-17、IL-12/23p40的蛋白水平均显著降低。这表明阻断NLRP3炎症小体后，可以阻断T细胞信号传导通路。

5 结语与展望

银屑病发病机制及治疗一直是国内外皮肤学界研究的热点问题，多项体内外研究表明NLRP3炎症小体、IL-1β、IL-18参与银屑病发病，并且IL-18、ASC可能成为诊断银屑病的关键标志物。NLRP3炎症小体参与银屑病发病的机制尚不清楚，可能与NF-κB-NLRP3-IL-1β途径、P2X7R-NLRP3-IL-1β途径、miRNA155-NLRP3通路、S1PR1-NLRP3-IL-1β等通路有关。目前能靶向结合IL-17A的生物制剂可以系统治疗中度至重度斑块状银屑病的成年患者。而经基因编辑的可溶微针贴片局部皮下阻断NLRP3炎症小体，或许可以局部应用于轻度斑块状银屑病患者,或者与系统治疗(如口服药物、生物制剂)联合使用以治疗局部顽固斑块。NLRP3同时也参与动脉粥样硬化、2型糖尿病，阿兹海默症等疾病的发病过程。同时二甲双胍已被证实可下调Caspase-1的表达，2型糖尿病和银屑病可达到异病同治的效果。针对NLRP3炎症小体靶点的治疗可以为银屑病合并上述疾病提供新的治疗思路，具有重要的研究价值。