炎性小体编辑

医学名词

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炎性小体（inflammasome ）是由多种蛋白质组成的复合体，分子量约700 KDA，此概念由Tschopp研究小组于2002年首次提出。炎性小体能够调节胱冬肽酶-1（caspase-1）的活化进而在天然免疫防御的过程中促进细胞因子前体pro-IL-1β和pro-IL-18的成熟和分泌。其还能调节caspase-1依赖的形式编程性细胞凋亡（细胞焦亡）（pyroptosis），诱导细胞在炎性和应激的病理条件下死亡。

也称炎症小体，是由胞浆内模式识别受体(PRRs)参与组装的多蛋白复合物,是天然免疫系统的重要组成部分。炎症小体能够识别病原相关分子模式(PAMPs)或者宿主来源的危险信号分子(DAMPs),招募和激活促炎症蛋白酶Caspase-1。活化的Caspase-1切割IL-1β和IL-18的前体,产生相应的成熟细胞因子。炎症小体的活化还能够诱导细胞焦亡(pyroptosis)。已经确定多种炎症小体参与了针对多种病原体的宿主防御反应,病原体也已经进化出多种相应的机制来抑制炎症小体的活化。

已发现的炎性小体主要有5种，即NLRP1炎性小体、NLRP3炎性小体、NLRC4炎性小体、IPAF炎性小体和AIM2炎性小体。已知发现的炎性小体一般均含有凋亡相关微粒蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing CARD,，ASC）、caspase蛋白酶以及一种NOD样受体（NOD-like receptor，NLR）家族蛋白（如NLRP1）或HIN200家族蛋白（如AIM2）。

NLRP3炎性小体作为固有免疫的重要组分在机体免疫反应和疾病发生过程中具有重要作用。由于能被多种类型的病原体或危险信号所激活,NLRP3炎症小体在多种疾病过程中都发挥了关键作用,包括最初被确认的家族性周期性自身炎症反应,到2型糖尿病、阿尔兹海默症和动脉粥样硬化症等。因此,作为炎症反应的核心,NLRP3炎症小体可能为各种炎症性疾病的治疗提供新的靶点。

结构和功能

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但大部分炎症小体（炎性小体）的基础结构都是以NLR或ALR蛋白家族作为受体蛋白（receptor）、ASC作为接头蛋白（adaptor）、caspase作为效应蛋白（effeCTor）。对于ASC接头蛋白，其蛋白结构较为统一，由下式表示：

对于效应蛋白，未激活状态下，除了caspase还带有CARD结构域，其蛋白结构式可以如下表示：

但对于受体蛋白，其种类较为复杂，为方便归类，在大体上可以将受体蛋白的种类分为两类：NLR家族的受体蛋白和非NLR家族的受体蛋白。对于NLR家族的受体蛋白又可以分为两类：含有PYD结构域的受体蛋白和含有CARD结构域的受体蛋白。而对于研究较为深入的NLRP3/6属于典型的PYD受体蛋白，因为其涉及领域广泛，功能相对复杂，研究较为透彻，下面以它为例作着重介绍。

NLRP3炎症小体

结构和功能

NLRP3受体蛋白含有PYD、NACHT、LRR三个结构域，炎症小体组装情况下，其PYD结构域和ASC的PYD结构域结合形成同型PYD:PYD相互作用（PPI），而ASC中的CARD结构域又可以和效应蛋白的CARD结构域结合形成类似的CARD:CARD相互作用，这样ASC在这里起到桥梁作用，连接受体蛋白和效应蛋白。在受体蛋白受到激动剂刺激时，通过以上相互作用最后激活caspase-1，诱导其自切割并活化。活化的caspase-1可以切割并促使细胞白介素和其他细胞因子的成熟。所以，组装好的NLRP3炎症小体蛋白质结构可以表示如下：

而细胞白介素的释放对于细胞的炎症反应起到重要作用。除此之外，caspase-1的成熟对于细胞的死亡也起到不可磨灭的作用。

激动剂

NLPR3的激动剂十分广泛，大体有这几种：钙离子的胞质压力、活性氧（ROS）压力、氢质子的胞质压力、钾离子外流、细菌mRNA、氧化线粒体DNA压力、溶酶体不稳定等。也正因为如此，激动剂-受体蛋白具体的作用机制和信号轴一直尚不完全清楚。而最近的研究提示，高尔基体反面网状结构的解体可能对信号传递起到至关重要的作用，具体参见高尔基体。

其他炎症小体

其他常见的NLR家族炎症小体有NLRP1、NLRP12、NLRP6、NLRP7、NAIP和NLRP4C，常见的非NLR家族（ALR）炎症小体有AIM2、IFI16。在这里着重介绍NLRP4C和ALR家族。

NLRP4C炎症小体特殊之处在于不含PYD结构域而含有CARD结构域，也就意味着其不需要ASC蛋白作为“桥梁”而可以直接通过CARD:CARD相互作用和效应蛋白连接。而NLRP4C的组装是通过与NAIPs的相互作用完成的，鼠伤寒的入侵是该过程的激动剂。同时，蛋白激酶PKC-

对NLRP4C的激活也是必要的。

而AIM2则是一类DNA感受器，可以通过它C端HIN200结构域识别并结合自体或异体的DNA，这一过程是不依赖序列就能完成的。而IFI16炎症小体被认为可以在细胞核内识别一些病毒如KSHV的DNA，其结构和AIM2类似，都需要ASC作为“桥梁”发挥连接作用。

除了NLRP4C之外，NLRP1b炎症小体受体蛋白也不含PYD结构域而含有CARD结构域，可以直接和效应蛋白结合不需要ASC的帮助，它和NLRP12都可被炭疽病感染所激动。

与病毒感染

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NLRP3炎症小体在抵抗流感病毒感染中起重要作用。流感病毒可激活NLRP3炎症小体, 这个过程中病毒质子选择性离子通道M2的活化和由此引发的氢离子浓度不平衡是必需的。NLRP3、ASC和Caspase-1缺陷的小鼠在流感病毒感染时呼吸道炎症明显削弱且死亡率显著提高。流感病毒感染的NLRP3和Caspase-1缺陷型小鼠IL-1β和IL-18的分泌也显著降低。与野生型小鼠相比, NLRP3缺陷小鼠肺泡内有大量的胶原沉淀物, 并表现出严重的上皮细胞坏死和呼吸衰竭, 提示NLRP3炎症小体在感染后的组织修复中发挥作用。此外, NLRP3炎症小体的活化在诱导适应性抗病毒免疫中也发挥重要作用。