NLRP3炎癥小體在銀屑病發病機制中的研究進展

施思漫，溫炬，秦思，黃文彬，盧鎮宇

1.南方醫科大學第二臨床醫學院，廣東 廣州 510280；
2.廣東省第二人民醫院，廣東 廣州 510317

銀屑病是一種常見的慢性炎癥性皮膚病，具有患病率高、易復發、病程長、好發于青少年等特點。其臨床表現通常為鱗屑性紅斑或斑塊，皮損可局限存在或廣泛分布[1]。2008年一項銀屑病流行病學調查結果顯示，銀屑病在我國山西、四川、河北、河南、山東和內蒙古自治區等地區中患病率為0.47%[2]。目前國內外普遍認可由樹突狀細胞產生IL-23，從而誘導輔助性T細胞17(Th17)增殖分化并分泌的IL-17、IL-21、IL-22等細胞因子，在銀屑病發病中發揮關鍵作用[3]。然而，銀屑病這種自身炎癥性疾病究竟是由T細胞介導還是由固有免疫功能過度激活所引起，目前尚無定論[4]。NLRP3炎癥小體于2002年被發現，為多蛋白復合體，參與半胱天冬氨酸水解酶(Caspase)裂解及白介素(IL)-1β和IL-18的成熟和釋放[5]。同時NLRP3炎癥小體作為一種胞內模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)，可識別病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)或損傷相關分子模式(damage-associated molecular patterns，DAMPs)，從而啟動固有免疫機制及調節適應性免疫。NLRP3炎癥小體參與了多種炎癥性疾病的發病過程[6]。近年來研究證實NLRP3炎癥小體在銀屑病患者體內表達升高，但作用機制尚不明確[7]。因此，本文就NLRP3炎癥小體在銀屑病發病機制中的作用進行綜述。

1.1 NLPR3炎癥小體組成

NLRP3、凋亡相關斑點樣蛋白(apoptosis-associated speck- like protein containing a CARD,ASC)、pro-Caspase-1組成NLRP3炎癥小體。NLRP3屬于Nod樣模式識別受體(Nod-like receptors, NLRs)，其包含一個富含亮氨酸重復序列(leucine-rich repeat，LRR)結構域、一個中心核苷酸結合寡聚化結構域(nucleotide-binding oligomerization domain，NOD)和一個氨基末端熱蛋白結構域(pyrin domain，PYD)[8]。

1.2 NLRP3炎癥小體功能

NLRP3是PRRs，能識別病原微生物上表達的PAMPs或DAMPs，通過一系列信號途徑活化效應分子形成炎性復合物，進而啟動固有免疫，同時通過釋放調節因子，誘導B或T細胞分化，進而對適應性免疫應答進行調節[9]。NLRP3識別PAMPs和DAMPs，活化Caspase-1后促進炎癥小體的轉錄和表達，以及炎癥因子IL-1β和IL-18分泌。Caspase-1同時也活化裂解蛋白 GSDMD(gasdermin D)，導致細胞焦亡[10]。IL-1β與真皮層T細胞中IL-1受體(interleukin-1 receptor，IL-1R)結合并誘導其增殖，產生IL-17以及刺激角質形成細胞分泌趨化因子[11]。目前研究認為，NLRP3炎癥小體與多種炎癥病理相關，如神經退行性疾病(阿爾茨海默病、帕金森病)[12]、動脈粥樣硬化[11]、2型糖尿病[13]以及皮膚病[14]。

2.1 NLRP3炎癥小體生成的IL-1β和IL-18在銀屑病患者血漿中表達增多

尋常銀屑病患者血漿中炎癥小體生成的IL-1β和IL-18水平較高，其升高水平與皮損嚴重程度無直接聯系?；颊咄庵苎毎蠳LRP3表達增加，并伴有髓系血液亞群中Caspase-1反應性增加[3]。2021年，Yu等[15]證實泛發性膿皰型銀屑病患者血液單核細胞中IL-1β表達顯著增加，其機制是急性期炎癥反應物——血清淀粉樣蛋白A(serum amyloid A，SAA)誘導單核細胞釋放IL-1β。而這個過程需要依賴NLRP3蛋白。

2.2 NLRP3炎癥小體信號蛋白或成為診斷銀屑病的關鍵生物標志物

Forouzandeh等[16]分析了來自健康志愿者和銀屑病/銀屑病關節炎患者血清中Caspase-1、ASC、IL-1β和IL-18水平。數據顯示，與健康對照組相比，銀屑病患者ASC和IL-18蛋白顯著升高。此外，IL-18水平與ASC水平呈線性相關，二者可能成為銀屑病患者明確診斷的關鍵生物標志物。Aira等[17]分析銀屑病患者皮損處和非皮損處皮膚提取物，發現皮損處提取物具有更高表達的Caspase-1、IL-1β和IL-18。并證明在LynΔN3、咪喹莫特誘導、耳內注射IL-23等3種銀屑病小鼠模型中，Caspase-1/11的基因缺失均能減輕紅斑、鱗屑等癥狀。同時因Caspase-1/11的缺失，3種銀屑病小鼠模型均顯示NLRP3及IL-1β表達減少；
IL-18分泌在LynΔN3、咪喹莫特誘導的銀屑病小鼠模型中明顯減少，而在IL-23銀屑病模型小鼠中則無明顯變化。Garshick等[18]研究20例活動性銀屑病患者及對照組內皮健康狀況,證明編碼Caspase-5蛋白的CASP5基因和編碼IL-1β的基因在銀屑病患者內皮細胞中表達明顯上調，并且IL-1β可以激活相關炎癥因子的上游通路。對肱靜脈內皮細胞直接分析顯示銀屑病組與對照組相比，炎癥因子(如IL-1β、IL-8)表達增高，并且這些內皮炎癥因子水平與銀屑病嚴重程度之間存在線性關系。這明確了銀屑病皮膚表現的發病機制，同時也可以解釋銀屑病的血管內皮炎癥。

3.1 NF-κB-NLRP3-IL-1β途徑

NLRP3炎癥小體的完全激活需要兩個信號：第一個信號是Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)與其配體相互作用后由PAMPs觸發，PAMPs同時觸發核因子-κB (nuclear factor-κB，NF-κB)，誘導pro-IL-1β和NLRP3的合成；
第二種信號由DAMPs提供，可使Caspase-1自動激活，pro-IL-1β裂解，形成具有生物活性的成熟IL-1β[19]。Yang等[20]證明曼陀羅有效部位(effective part of Datura metel L，EPD)可抑制銀屑病小鼠模型炎癥因子的產生，包括IL-1β、IL-23、TNF-α等。此外，EPD降低了銀屑病小鼠模型TLR7、TLR8、TRAF6 (TNF receptor associated factor 6)、髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor88，MyD88)、NF-κB、NLRP3、ASC、Caspase-1和IL-1β的表達水平。從而得出EPD通過抑制炎癥反應對銀屑病小鼠模型起到保護作用的結論，這可能與抑制TLR7/8-MyD88-NF-κb-NLRP3炎癥小體途徑有關。

3.2 P2X7R-NLRP3-IL-1β途徑

在慢性胰腺炎小鼠模型中使用嘌呤能P2X7受體(purinergic P2X7 receptor，P2X7R)拮抗劑：氧化ATP (oxidized ATP，OxATP)及BBG(brilliant blue G),發現OxATP和BBG組胰腺P2X7R、NLRP3基因和蛋白表達水平均降低，以及Caspase-1、IL-1β和IL-18在胰腺的濃度顯著降低(P<0.05)[21]。Diaz-Perez等[22]指出胞外ATP能通過P2X7R激活銀屑病兩種易感通路:NF-κB活化和IL-23/IL-17軸。而NLRP3炎癥小體/IL-1β是P2X7R的典型下游途徑，并且P2X7R信號轉導后誘導的銀屑病樣反應依賴于NLRP3炎癥小體途徑。

3.3 miRNA155-NLRP3炎癥小體通路

Yin等[23]證明了在動脈粥樣硬化小鼠模型中，氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)促進NLRP3炎癥小體激活和細胞外信號調節激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)1/2磷酸化;而miRNA155的過度表達可促進上述過程。而Luo等[24]發現，與正常組織相比，銀屑病體內模型中的miRNA-155表達水平明顯增加，同時NLRP3的表達也明顯增加。此外，在銀屑病體外模型中，當miRNA-155過表達時，NLRP3、Caspase-1、TNF-α、IL-18、IL-6和IL-1β表達升高。而沉默miRNA-155可顯著降低TNF-α、IL-18、IL-6和IL-1β水平。使用NLRP3抑制劑可逆轉同一細胞系統中miRNA-155介導的炎癥。證明miRNA-155增加了銀屑病的炎癥反應，其表達可能依賴于NLRP3炎癥小體的激活。

3.4 S1PR1-NLRP3-IL-1β通路

研究表明在腫瘤和炎癥環境中磷酸-1-鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate，S1P)與其特異性受體1(sphingosine-1-phosphate receptor 1，S1PR1)結合，可以產生IL-1β。髓系S1PR1信號通過增強NLRP3炎癥小體活性誘導IL-1β產生，而敲除S1PR1蛋白使NLRP3、IL-1β表達水平降低[25]。Syed等[26]發現鞘氨醇激酶(sphingosine kinase，SPHK)1/2抑制劑SKI-Ⅱ能使IL-1β表達明顯減少。此外，在銀屑病皮損標本中發現SPHKs和NLRP3炎癥小體水平呈正相關，且可能與NF-κB信號通路有關。表明了S1PR1-NLRP3-IL-1β通路可能參與銀屑病的發病。

4.1 Caspase-1的表達下調與AMPK與SIRT1分子有關

Tang等[27]用腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-17A刺激正常人類表皮角質形成細胞(NHEKs)構建成銀屑病體外細胞模型，發現使用二甲雙胍可以下調NLRP3炎癥小體的關鍵組分Caspase-1的表達。此外，AMP依賴的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AMPK)和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴性酶(sirtuins，SIRT1)抑制劑消除了二甲雙胍誘導的Caspase-1的下調，表明AMPK和SIRT1是抑制NHEKs中NLRP3炎癥小體的關鍵。

4.2 阻斷NLRP3炎癥小體后，可以阻斷T細胞傳導的炎癥通路

Wan等[28]設計出一種經基因編輯的可溶微針貼片。微針貼片可以破壞皮下細胞中的NLRP3炎癥小體。經可溶微針貼片介導治療后，與T細胞信號傳導有關的細胞因子包括TNF-α、IL-17、IL-12/23p40的蛋白水平均顯著降低。這表明阻斷NLRP3炎癥小體后，可以阻斷T細胞信號傳導通路。

銀屑病發病機制及治療一直是國內外皮膚學界研究的熱點問題，多項體內外研究表明NLRP3炎癥小體、IL-1β、IL-18參與銀屑病發病，并且IL-18、ASC可能成為診斷銀屑病的關鍵標志物。NLRP3炎癥小體參與銀屑病發病的機制尚不清楚，可能與NF-κB-NLRP3-IL-1β途徑、P2X7R-NLRP3-IL-1β途徑、miRNA155-NLRP3通路、S1PR1-NLRP3-IL-1β等通路有關。目前能靶向結合IL-17A的生物制劑可以系統治療中度至重度斑塊狀銀屑病的成年患者。而經基因編輯的可溶微針貼片局部皮下阻斷NLRP3炎癥小體，或許可以局部應用于輕度斑塊狀銀屑病患者,或者與系統治療(如口服藥物、生物制劑)聯合使用以治療局部頑固斑塊。NLRP3同時也參與動脈粥樣硬化、2型糖尿病，阿茲海默癥等疾病的發病過程。同時二甲雙胍已被證實可下調Caspase-1的表達，2型糖尿病和銀屑病可達到異病同治的效果。針對NLRP3炎癥小體靶點的治療可以為銀屑病合并上述疾病提供新的治療思路，具有重要的研究價值。