炎症小体在恶性血液病发病中的作用

王金霞 刘爱飞 李方林 陈懿建

(赣南医学院，江西 赣州 341000)

炎症小体在恶性血液病发病中的作用

王金霞1刘爱飞1李方林1陈懿建1

(赣南医学院，江西 赣州 341000)

炎症小体；白血病；骨髓增生异常综合征；多发性骨髓瘤

炎症小体是一类胞质内多蛋白复合体，组装后活化半胱氨酸天氰冬氨酸蛋白酶(caspase)-1，进而介导白细胞介素(IL)-1β、IL-18等细胞因子的成熟和释放。随着对炎症小体的深入研究，炎症小体除启动炎症反应外，也参与恶性肿瘤的发生、发展、转移及预后。炎症小体组分及其诱导产生细胞因子IL-1β、IL-18在不同恶性血液病中表达、作用及机制各异。本文就炎症小体与白血病、骨髓增生异常综合征(MDS)、多发性骨髓瘤(MM)的关系及其研究进展作一综述。

1 炎症小体

炎症小体是一组多蛋白复合体，由识别分子、接头分子及效应分子组成，其中识别分子主要包括NOD样家族分子(NLR)及AIM2样受体家族分子(AIM)；接头分子是凋亡相关斑点样蛋白(ASC)，能够激活caspase及招募结构域(CARD)；效应分子包括caspase-1等。炎症小体识别病原相关分子模式(PAMP)或损伤相关分子模式(DAMP)后，识别分子招募 ASC，后者结合pro-caspase-1，pro-caspase-1 自剪切为成熟的caspase-1，随后分泌促炎细胞因子IL-1β、IL-18〔1〕。炎症小体通过识别细胞内多种与免疫及死亡相关的信号参与细胞功能调控。大量临床和实验数据表明炎症小体在动脉粥样硬化〔2〕、肿瘤〔3～6〕等疾病中起着重要作用，如急性心肌梗死〔7〕、脑卒中〔8〕、结肠癌〔9〕及肝癌〔10〕等，而不同炎症小体在不同疾病中作用各异。

2 炎症小体与白血病

白血病是造血干细胞的恶性克隆性疾病，其遗传表达规律、细胞间信号交流途径及基因突变位点仍不甚清楚。近年来研究发现炎症小体作为免疫系统的组成与白血病发病有关联。Salaro等〔11〕利用Western印迹、PCR及转染技术研究发现慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者外周血的淋巴细胞中ASC表达量增加，而NLRP3表达量明显减少。并且NLRP3下调能促进细胞生长，NLRP3过表达可抑制细胞增殖并诱导细胞凋亡。表明NLRP3在CLL中起负性调节作用。但是NLRP3和ASC均属于NLRP3炎症小体组分，但是在此研究中表达水平呈相反的趋势，其中机制不明。此外，郑永亮等〔12〕研究发现NLRP3、AIM2、ASC在急性白血病(AL)初治及复发病人中表达降低，而在治疗后病情缓解病人中表达升高，并且对病人的总生存期无明显影响，表明NLRP3、AIM2炎症小体与AL病情发展呈负相关，提示NLRP3、AIM2炎症小体低表达可能是白血病发病及发展可能的促进因素。因此，炎症小体可能是早期诊断对白血病及对白血病的疗效进行评估的潜在有效指标，也可能为白血病的治疗提供新的靶点，但是炎症小体在白血病中的作用机制仍需进一步研究。

此外，有研究表明CASP1及其激动分子表达高低与ALL的糖皮质激素抵抗相关〔13〕。Paugh等〔14〕对初诊的急性淋巴细胞白血病(ALL)患者的白血病细胞进行检测发现，CASP1(包含caspase-1)及NLRP3在糖皮质激素抵抗白血病细胞中表达高于对糖皮质激素敏感的白血病细胞，且认为其高表达的原因为CASP1和NLRP3启动子区域的低甲基化，通过去除CASP1的裂解位点以及应用CASP1抑制剂均能减轻糖皮质激素抵抗，表明CASP1通过裂解糖皮质激素受体引起白血病细胞糖皮质激素抵抗。研究还发现，在复发性白血病细胞中CASP1、NLRP3表达升高，可能是白血病复发时对泼尼松耐药性比初诊时更强的机制。另有研究发现在耐药的成人T细胞白血病的病人外周血淋巴细胞中caspase-1水平升高〔15〕。因此，NLRP3炎症小体可能为评价白血病病人耐药性及制定有效的治疗方案提供依据。

研究发现，NLRP1参与白血病的发生与发展〔16〕。Sanz等〔17〕检测AL患者骨髓祖细胞发现NLRP1表达明显升高，并且在AML、 ALL中表达量各异。另有研究表明，NLRP1介导白血病细胞产生的细胞因子IL-1β通过自分泌和旁分泌的方式诱导白血病细胞增殖〔18〕。因此，NLRP1可能在白血病细胞的发生与发展发挥了一定促进促用。

有文献报道炎症小体活化诱导产生的细胞因子IL-1β、IL-18的基因多态性与白血病的预后及存活有关联〔11〕。Wang等〔19〕利用Taqman等位基因鉴别法对NLRP3 (rs35829419)，CARD8(rs2043211)，IL-1β (rs16944)及IL-18 (rs1946518)进行基因分型，抽取部分AML患者DNA样本，应用多元Logic回归分析发现，NLRP3、CARD8、IL-1β及IL-18的基因多态性与AML易感性无关。对AML患者细胞遗传学危险分层中基因多态性的基因型分布分析发现，IL-1β的基因多态性存在不同风险分组中，差异有统计学意义。骨髓原始细胞携带IL-18(rs1946518)GG、GT基因型的AML患者多于TT基因型的患者。IL-18GG、GT基因型患者血浆IL-18水平高于TT基因型的患者。以上表明IL-1β、IL-18基因多态性与AML临床特征有关并可能导致AML患者生存较差。IL-1β (rs16944) 、IL-18 (rs1946518)可能是AML的潜在预后指标。

3 炎症小体与MDS

MDS是一类异质性造血干细胞克隆性疾病，以无效造血及高风险向急性髓系白血病(AML) 转化为特征，可导致外周血细胞减少和遗传不稳定性。MDS除存在病态造血外，还存在骨髓多系细胞过度凋亡，异常的细胞凋亡及增殖在MDS发生和发展中发挥着重要作用。

目前已有研究证实炎症小体在MDS中表达升高。Basiorka等〔20〕利用共聚焦荧光显微镜发现NLRP3炎症小体在MDS病人中表达升高，其中MDS中的基因突变、S100A9的分泌等多种因素能够诱导NLRP3炎症小体激活，并且敲除NLRP3或caspase-1或药物抑制NLRP3后MDS小鼠的有效造血功能得到明显恢复，提示MDS中的多种因素进一步激活NLRP3炎症小体，使其高表达在MDS发病中可能起着促进的作用。此外，Sallman等〔21〕研究发现在MDS中CASP1、NLRP1、NLRP3、IL-1β、IL-18编码基因表达上调，并利用CASP1 shRNA转染MDS-BMMNC发现，与对照组相比细胞凋亡分数下降约47%，提示CASP1参与MDS的细胞凋亡。此外还发现，MDS中炎症小体激活还能诱导细胞增多和增强细胞的自我更新。表明炎症小体可能通过调控MDS中的异常细胞增殖及凋亡途径促进MDS的发病。

此外，有研究〔22〕利用Taqman探针对MDS患者及对照组进行PCR扩增，用SDS2.3软件对NLRP3、IL-18、CARD8-10X、NF-κB-94 ins/del及IL-1β进行基因分型研究，分别比较基因型的差异，发现两组间IL-1β(rs16944)-GG差异有统计学意义，表明IL-1β(rs16944)-GG基因多态性与MDS易感性密切相关，IL-1β在rs16944G/A纯合多态性可作为判断MDS易感性的一个遗传学候选标志，且IL-1β(rs16944)-GG基因型更多发生在MDS中，提示此基因型可能参与了MDS的发生发展，IL-1β(rs16944)-GG基因型的患者具有更低的血红蛋白浓度及更高的IPSS评分，因此IL-1β(rs16944)-GG多态性可能作为一个新的MDS患者的预后标记。

4 炎症小体与MM

MM是骨髓中的浆细胞异常增生导致的恶性肿瘤，是临床常见B淋巴细胞淋巴瘤之一〔23〕。细胞因子的异常分泌〔24〕、骨髓微环境〔25〕等是MM的重要病理机制，其中IL-6是骨髓瘤细胞的关键细胞因子，能促进MM细胞的生长、增殖、存活，并参与瘤细胞的耐药，与MM发病、病情进展有关〔26〕。caspase-1、IL-1β在瘤细胞与其骨髓微环境相互作用中发挥重要作用〔27〕。近年来陆续有文献报道NLRP3炎症小体及其诱导产生的细胞因子IL-1β、IL-18与MM的发生、发展相关〔28〕。

李宁等〔29〕检测MM患者骨髓单个核细胞NLPR3、caspase-1的表达水平在初诊MM患者较健康对照组降低，而治疗有效组较治疗前表达升高。NLRP3 mRNA的表达水平与β2微球蛋白(判断预后的临床指标，降低提示预后不良)呈显著负相关，与外周血IL-1β表达呈正相关。表明NLRP3炎症小体可能参与MM的发生、发展中的抗肿瘤免疫反应，并且NLRP3 mRNA可能用于判断MM预后及评估肿瘤负荷。

研究发现由恶性瘤细胞分泌的IL-1β能触发肿瘤微环境内IL-6的释放，提示肿瘤细胞来源的IL-1β能激活旁分泌信号通路，使间质细胞为癌细胞提供营养支持从而促进骨髓瘤细胞的生长〔30～32〕。此外，有大量数据证明骨髓基质细胞分泌IL-6与NF-κB激活有关，抑制KF-κB的活性不但可以抑制 IL-6 的分泌，还能够抑制骨髓瘤细胞的生长并导致其凋亡。史珂慧等〔33〕给 SCID 小鼠皮下注射骨髓瘤细胞建立MM小鼠移植瘤模型，实验组和对照组分别尾静脉及瘤体周围多点注射脂质体-NF-κB诱杀性寡脱氧核甘酸(ODN)及脂质体-NF-κB无关ODN复合物发现，NF-κB诱杀性ODN通过特异性抑制NF-κB转录活性抑制瘤细胞生长，延长小鼠生存时间。也支持这一观点。表明机体可能通过下调NLRP3炎症小体减少IL-1β分泌，抑制NK-κB的活性，减少IL-6的释放，发挥抗肿瘤的作用。

炎症小体活化是IL-1β、IL-18成熟的关键环节，而在MM中IL-18表达与NLRP3表达水平并不一致，有研究发现初诊未治疗MM患者IL-18表达升高，且与骨髓中骨髓瘤细胞数呈正相关，经治疗后IL-18水平下降，当疾病进展时其表达值又升高，提示IL-18可能在MM发生、发展中起促进作用，这与NLRP3、IL-1β在MM中的表达及作用相反。MM中IL-18高表达，有人推测一方面IL-18可能通过自分泌或旁分泌的方式刺激骨髓瘤细胞增殖，另一方面IL-18通过增强穿孔素和Fas/Fasl细胞毒效应直接或间接抑制或杀伤肿瘤细胞，但具体的相互作用机制尚不清楚。此外，IL-18是IFN-γ诱生因子，IFN-γ又能介导IL-6的产生，然而IFN-γ对炎症小体有抑制作用，既能够在转录水平抑制 IL-1β 前体的产生，又能通过NO依赖的方式特异性抑制NLRP3炎症小体的活化，从而抑制 IL-1β 的成熟〔34〕。而如前所述炎症小体低表达发挥抗肿瘤的作用，因此IL-18在MM发病中作用仍需进一步研究明确。

综上所述，随着对炎症小体的深入研究发现，炎症小体各组分及其诱导产生的细胞因子IL-1β、IL-18在不同恶性血液中表达量及作用不尽相同。NLRP3、AIM2白血病中低表达可能促进肿瘤的发生，ASC在CLL升高，而在AL中表达降低，NLRP1在AL高表达促进肿瘤的发生，CASP1与白血病的耐药性有关，高表达细胞耐药。NLRP1、NLRP3炎症小体、IL-18、IL-1β(基因多态性)在MDS中高表达，可能促进发病，并与预后相关。NLRP3、caspase-1、IL-1β在MM低表达发挥抗肿瘤的作用，而IL-18表达量升高与肿瘤发生、发展相关。然而，炎症小体及其诱导产生的细胞因子在恶性血液病中的表达、作用及机制并不完全明确，仍需进一步的深入研究。炎症小体的研究可能为临床血液疾病的诊断、耐药性发现新的标志物，为白血病、MDS、MM的治疗提供新的靶点及预后的新指标，因而具有重要意义。

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〔2017-04-28修回〕

(编辑 曲 莉)

国家自然科学基金资助项目(81060047，81160073)，江西省自然科学基金资助项目(20132BAB205053)；江西省卫生厅重大项目基金资助项目(20114011)，江西省教育厅科技落地计划资助项目(KJLD14085)

陈懿建(1971-)，男，博士，主任医师，教授，硕士生导师，主要从事白血病、血栓与止血的研究。

王金霞(1991-)，女，在读硕士，主要从事血液系统疾病研究。

R733

A

1005-9202(2017)16-4154-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2017.16.109

1 赣南医学院第一附属医院血液科