NLRP3炎性小体相关性消化系统疾病的中西医治疗进展

徐洪远，朱晨柳，杨 坤，杨洁净，毛莉敏，谢 胜，梁 雪

(1. 广西中医药大学，广西 南宁 530001；2. 云南中医药大学，云南 昆明 650051；3. 广西中医药大学第一附属医院，广西 南宁 530001)

炎症是人体固有免疫系统自然免疫防御应答的一种反应，如机体受到感染、中毒或自身免疫系统受到损伤后，机体就会产生炎症反应。在机体一定承受范围内的炎症反应，如适度的刺激机体可以刺激并增强人体免疫系统的功能，而一旦过度刺激则会引起机体组织炎性病理损伤，其过程由炎性小体调控。Martinon在2002年首次阐述了炎性小体的概念，指出它是人体细胞内一种高分子蛋白复合物，同时还发现它在微生物感染发病中起着重要作用，在调节细胞黏膜免疫反应和代谢过程中也起着关键作用[1]。目前所熟知的炎性小体家族主要有NLR家族成员、NLRC4炎性小体、IPAF炎性小体和AIM2炎性小体，而在这些炎性小体中，研究最为广泛、最为热门的是NLR家族成员中的核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(Nucleotide binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)炎性小体[2-3]。因为NLRP3炎性小体的过度激活可能是各种炎性疾病发病的关键诱发因素，所以NLRP3炎性小体与许多遗传性和获得性的炎症性疾病息息相关，对炎性小体进行更为深入的探索，能够对临床上的消化系统炎症性疾病及其他炎症性疾病的治疗提供强有力的理论支持，并为后期临床治疗提供新靶点。

1 NLRP3炎性小体

由模式识别受体(pattern recongnition receptors,PPRS)在识别到机体细胞胞质溶胶中的病原体相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMP)之后组装形成的，可以产生炎性细胞因子导致机体细胞以及组织死亡[4]。NLRP3炎性小体由NOD样受体蛋白3(NLRP3)、凋亡相关斑点样蛋白(Asc)和半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)三个结构域组成，广泛存在于机体的免疫细胞中，包括粒细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞[5-8]。NLRP3炎性小体负责促炎细胞因子IL-1β和IL-18的成熟和分泌，并诱导一种叫做下垂的炎症细胞死亡。由于炎性小体的形成具有潜在的高度炎症性，必须要几种不同的信号相互作用，以确保其激活过程受到严格的调控，所以典型的NLRP3炎性小体的激活一般都是由启动和激活两个信号组成的两步过程[9-11]。启动过程是由诱导激活转录因子(NF-κB)介导的NLRP3和pro-IL-1β表达的Toll样受体-4(TLR-4)激动剂提供，在此过程中 NF-κB可以上调NLRP3的表达；激活过程则是由相关危险分子模式信号和阻尼触发，从而促进NLRP3炎性小体形成和caspase-1介导的白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-18(IL-18)分泌、成熟以及下垂，而IL-1β是NLRP3炎性小体最主要的促炎细胞因子[12]。NLRP3炎性小体的激活对于机体防御微生物感染十分重要，所以当其稳态调节的机制受到干扰而失调时，NLRP3炎性小体自身就会加入到引发炎症性疾病的队伍之列，变成致病因子。因此，NLRP3炎性小体的启动和激活要受到精确的调控变得至关重要，以此来提供足够的免疫保护而不会对机体细胞组织造成损害。针对NLRP3炎性小体的研究虽多，但是其具体机制尚未明确，对其机制目前有离子流学说，包括钾离子外流、钙离子内流、钠离子内流和氯离子外流已被明确为NLRP3炎性小体激活的核心信号[13-15]。但研究表明，钾离子外排与NLRP3炎性小体的激活过程并没有直接的关联，因为包括咪喹莫德和CL097在内的几个小分子物质都可以诱导活性氧(ROS)的产生，促进NLRP3炎性小体的激活，而这些过程并不单独依赖于钾离子外排，因此，钾离子外排是NLRP3炎性小体激活过程的一个重要事件，但不是一个特殊事件[16-17]。还有类似ROS和线粒体功能障碍、溶酶体学说等，如ROS的产生，尤其是线粒体的产生，是NLRP3炎性小体激活的最早发现的机制之一，但是临床研究结果并不完全统一，因此需要更多的临床研究数据来阐明ROS在NLRP3炎性小体激活中的精准作用。至今为止，有关NLRP3炎性小体相关机制的研究仍处在不断探索当中，未来仍需要更多的研究探索为相关系疾病提供依据。

2 NLRP3炎性小体与消化系统疾病

NLRP3炎性小体的过度活化与消化系统疾病有着紧密的联系，如慢性胃炎、溃疡性结肠炎、肝损伤，甚至是胃癌。NLRP3虽然可能促进胃癌的发生，但它在胃癌中的潜在作用机制尚未明确。研究者发现NLRP3在巨噬细胞中的表达水平明显上调，促进了巨噬细胞中NLRP3炎性小体的活化和IL-1β的分泌及成熟，NLRP3促进了胃黏膜上皮细胞的增殖和胃癌的发生。同时发现在胃黏膜中表达的miR-22是NLRP3的抑制因子。miR-22直接靶向作用于NLRP3，直接在体内外减弱其致癌作用。然而，幽门螺旋杆菌感染可以抑制miR-22的表达，增强NLRP3的表达，触发上皮细胞不受控制的增殖和胃癌的出现。所以NLRP3与胃癌关系紧密，同时也说明了miR-22是胃癌干预的潜在靶点[18]。CY-09是NLRP3炎性小体的一种直接抑制剂，Wang等[19]将其注入小鼠中，发现注射过CY-09的非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)小鼠实验性肝脏脂肪变性明显减轻，所以CY-09可能是临床应用中一种潜在治疗NLRP3炎性小体过度激活引起肝损伤的药物，并且表明NLRP3炎性小体与肝脏脂肪变性之间有直接的关系。感染或药物引起的急性肝损伤是引起急性肝损伤致死的主要原因，目前缺乏有效治疗方法，研究人员发现从1 130种药物中筛选出的黄芩素对脂多糖(LPS)/D-半乳糖胺(D-gal)引起的肝损伤有明显的抑制作用，NLRP3下游的IL-1β促炎因子在LPS/D-Gal攻击小鼠经黄芩素处理后，其血浆炎性细胞因子下降幅度最大，所以NLRP3是急性肝损伤的关键启动因素，黄芩素通过抑制体外和体内的NLRP3炎性小体通路来减轻或恢复急性肝损伤[20]。溃疡性结肠炎(UC)的发病与炎症反应及免疫防御应答机制异常等有关，而NLRP3炎性小体在UC发病中起着重要作用，步楠等[21]通过实验发现UC小鼠肠黏膜中的NLRP3表达水平及IL-1β、IL-18水平显著上升，而正常小鼠的NLRP3表达水平则未见明显异常，表明NLRP3是UC的一个重要发病因子。NLRP3炎性小体与消化系统的关系远不止这些，仍需更多地实验研究来探索寻找更有效的靶点药物。

3 基于NLRP3炎性小体的治疗

3.1中医治疗 中医药是中华传统文化的瑰宝，中医强调辨证论治，因人、因时、因地制宜，其治疗效果更是经受了上千年的考验，其中中药单体、中药复方、中成药、名老中医经验方以及中医外治对临床上多种炎症性疾病都能起到很好的疗效。中医学认为，炎症性疾病是由于机体正气亏虚为主要病因引起的疾病，所以以“扶正祛邪”为治疗大法，补益人体气血的同时兼顾祛除外邪，固护人体正气之根本，调和人体之阴阳，使邪无所居，正所谓“正气存内，邪不可干”。有研究者将白芍七物颗粒对UC老鼠进行对照实验，实验组中的老鼠细胞内的NLRP3和IL-1β的表达水平较对照组明显下调，并且实验组老鼠的各项病损指标都优于对照组，说明白芍七物颗粒可以利用NLRP3炎性小体通路来降低促炎因子IL-1β的表达水平以达到治疗UC的目的[22]。段桂姣等[23]研究了柔肝化纤颗粒对肝肾阴虚证型肝硬化患者的治疗效果，以及研究过程中NLRP3炎性小体及其产物的影响，对照组给予常规西药恩替卡韦，实验组则在此基础之上加入中药柔肝化纤颗粒，24周疗程结束后，实验组患者体内的NLRP3和IL-1β等炎性细胞因子表达水平较对照组明显下调，说明柔肝化纤颗粒可能通过降低NLRP3和IL-1β等炎性细胞因子表达水平来缓解肝硬化患者的临床症状。厚朴酚是从中药厚朴中提取出来的有效成分，研究表明它具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理作用。有实验表明厚朴酚对酒精性肝病有潜在的预防作用，它可以降低乙醇所诱发的高谷丙转氨酶(ALT)和高谷草转氨酶(AST)水平，还可以使乙醇引起的肝细胞组织坏死、炎性细胞浸润，而NLRP3和IL-1β的表达水平也显著下降，因此厚朴酚可能是抑制这些炎性物质的激活来预防酒精性肝病[24]。胆汁淤积是能够引起重型肝病以及肝硬化的危险因素，为了研究中药赤芍对胆汁淤积的影响，Xiao等[25]研究发现赤芍能明显降低小鼠体内ALT、AST的水平，尤其是在大剂量使用的情况下，与此同时，赤芍还可以降低小鼠NLRP3、IL-1β的蛋白表达水平，抑制NLRP3过度激活引起的炎症反应，表明赤芍对胆汁淤积有一定的改善作用，其作用机制可能与抑制NLRP3炎性小体信号通路有关，说明赤芍可以作为一种潜在的胆汁淤积治疗药物。Li等[26]观察艾灸对UC大鼠肠黏膜炎症及其NLRP3水平表达的影响，探索艾灸治疗UC的机制，将大鼠分为正常组、UC模型组、艾条组和西药组，结果发现UC模型组的肠黏膜组织较正常组受损严重，NLRP3、IL-1β蛋白表达水平显著升高，而艾条组和常规西药组NLRP3、IL-1β蛋白表达水平则降低，说明艾条组和西药组有类似的功效，可以降低NLRP3、IL-1β的蛋白表达水平，是一种治疗UC的潜在治疗措施，但是其具体机制仍需进一步探讨。中医药虽有诸多优势，但目前较少国内学者将目光投入到这些方向，针对中医药的临床研究和细胞分子角度实验数据明显不足，并且中医外治、艾灸等方面的作用及其机制仍需大量的临床实验进行探讨，中医药学者仍需努力。

3.2西医治疗

3.2.1常规治疗 在临床治疗中，针对炎症性疾病一般都会选择抗生素，对于NLRP3炎性小体过度激活引发的严重炎症性疾病，抗生素自然也是优选。虽然抗生素是很好的选择，但目前临床诊疗过程中一定要注重耐药、抗药的发生，因为目前在医院内因感染而死亡的人数远超艾滋病，所以抗生素要慎重选择。Jia等[27]用万古霉素、多粘菌素b与新霉素三联抗生素合用来干预急性胰腺炎(AP)小鼠，数据显示三联抗生素组的小鼠胰腺水肿、炎性细胞浸润和腺泡坏死较对照组和常规治疗组均明显减轻，而三联小鼠组体内的NLRP3等促炎因子明显下调，表明三联抗生素通过抑制促炎因子的表达改善AP的症状及病理损伤。急慢性乙型肝炎肝功能衰竭(ACHBLF)是指慢性乙型肝炎病毒(CHBV)感染期间肝功能急性恶化，多器官功能衰竭，死亡率高达50%～90%。近年来的研究数据表明，NLRP3在肝硬化的发生发展中起着非常重要的作用，它与肝细胞癌的增殖和转移有关，它的激活还会导致肝脏细胞发热和NAFLD加速向NASH的进展[28-31]。Zhao等[32]研究了NLRP3在ACHBLF患者中的表达及糖皮质激素(GC)对NLRP3的影响机制，过程中ACHBLF患者体内的NLRP3水平高于慢性乙型肝炎(CHB)患者患者，并且Caspase-1、IL-1β和IL-18也有此趋势，ACHBLF患者NLRP3表达水平与总胆红素(TBil)呈正相关，与白蛋白(ALB)呈负相关，说明ACHBLF患者NLRP3的表达水平与疾病严重程度呈正相关，结果还显示NLRP3在GC治疗后存活患者中的表达水平逐渐下降，提示NLRP3可能在ACHBLF病的发病机制中起一定作用。胃溃疡(GC)是一种常见的慢性消化性溃疡疾病，C-藻蓝蛋白(CPC)是螺旋藻微藻的活性成分，具有抗氧化、抗炎等药理作用，对GC有一定的保护作用，但其具体机制尚未明确。高迁移率族蛋白B1 ( HMGB1 )是一种核蛋白，倘若其分泌到了细胞外，会引发多种炎症反应，如参与GC的发病进程。Amany等[33]探讨了CPC对乙醇诱导的NLRP3和NF-κB通路胃溃疡的抗炎和抗溃疡作用，分为对照组和治疗组，过程中发现溃疡诱导通过激活 NLRP3炎性小体和核因子κB p65 ( NF-κB p65 )，使HMGB1表达增加。与对照组相比，治疗组炎症标志物表达水平明显升高，而CPC预处理通过抑制NLRP3、NF-κB、IL-1β和溃疡指标值使HMGB1的表达显著降低。因此，CPC是一种潜在的治疗NLRP3相关性胃溃疡的手段。

3.2.2其他治疗 益生菌治疗同样在NLRP3炎症性疾病中发挥着重要的角色，如益生菌能够改善肠道菌群结构及其分布，从而引起肠道黏膜屏障的增强，可以使类似于结肠炎、胰腺炎等肠黏膜屏障相关炎症性得到改善甚至是痊愈。结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是最常见的恶性肿瘤之一，而粪肠球菌(Enterococcus faecalis,E.faecalis)是一种能够发挥肠道免疫作用的益生菌[34]。Chung等[35]将小鼠作为研究对象，研究了E.faecalis调节小鼠NLRP3过度活化引起UC和相关性CRC的影响，研究发现E.faecalis可以干扰吞噬功能，抑制巨噬细胞内NLRP3炎性小体的活化，而这正是激活NLRP3炎性小体所必需的过程，更为重要的是，E.faecalis预处理诱导的巨噬细胞NLRP3炎性小体活性衰减，可改善右旋糖酐硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎，保护小鼠免受DSS所致的UC与UC相关的CRC，研究结果表明益生菌的应用，类似于E.faecalis可能是治疗结肠炎的有效和安全的潜在靶向。众所周知，运动可以强身健体，提高人体免疫力，自然而然可以改善人体固有免疫系统。唐觅等[36]通过对2型糖尿病(T2DM)大鼠低氧训练研究发现，低氧组大鼠的高血脂水平明显下调，同时低氧组大鼠的血清NLRP3、IL-1β和Caspase-1等炎性因子表达水平明显降低，表明运动可以影响NLRP3炎性小体信号通路机制的运转来改善炎症带来的生理病理损害。

4 小结与展望

NLRP3炎性小体存在于人体内，倘若正常激活，无疑是一种良好的固有免疫应答机制，但是一旦被过度激活，其产生的IL-1β等炎性因子便会对机体的免疫系统造成损害，人体只能承受一定范围内的炎症刺激，而炎症刺激过度可能会对人体造成一些不可逆的生理或病理损害，其程度依据其激活程度而影响。临床上的各种与消化系统有关的炎症性疾病和感染性疾病，仍属炎症范畴，很多都与NLRP3炎性小体的机制联系密切，而国内针对NLRP3炎性小体，尤其是涉及幽门螺旋杆菌相关性胃炎的研究，为其治疗提供潜在的中医药靶点。所以针对NLRP3炎性小体需要传统医学与临床医学共同合作探索，需要更多的研究数据来寻找新的治疗靶点、探索新的药物，才能在未来对NLRP3炎性小体相关性疾病有更好掌握，有更好的治疗方法，造福于民。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。