NLRP3炎性小体在妇科恶性肿瘤中的研究进展

何永梅，陈思思，金海红*

（1.河北北方学院,河北 张家口；2.秦皇岛市第一医院 妇产科,河北 秦皇岛）

0 引言

肿瘤微环境在癌症发生发展中发挥至关重要的作用，炎性小体复合物蛋白通过改变肿瘤微环境中的免疫细胞和/或炎性介质起到抑癌或致癌作用[1]。炎性小体由三部分构成：受体蛋白，包括NOD样受体（NOD-like receptors，NLRs）等蛋白家族；接头蛋白，凋亡相关斑点样蛋白（apoptosisassociated speck-like protein containing CARD)；效应蛋白，半胱天冬酶-1（caspase-1）[2]。NLRs受体蛋白在肿瘤发生发展中发挥先导作用，是目前肿瘤界研究的热点。人类NLRs包含22个成员，而NLRP3是研究最广泛的成员之一[2]。本文就NLRP3炎性小体的构成、功能及其与相关恶性肿瘤的研究作一综述。

1 NLRP3分子特征及功能

1.1 NLRP3分子特征

模式识别受体蛋白（PRRs）包括NOD样受体蛋白（NLRs）和AIM2蛋白，PRRs可识别病原体相关分子模式（PAMPs）或组织损伤的相关分子模式（DAMPs）。识别后炎性体被激活并组装引起炎症级联反应，促进半胱天冬酶-1前体（Pro-caspase-1）活化，进一步剪切IL-1β及IL-18前体，促进IL-1β及IL-18的成熟、分泌，从而发挥生物学功能[2]。NLRP3是NOD样受体中研究较成熟的蛋白之一。NLRP3由一个N末端的热蛋白结构域（pyrin domain，PYD），核苷酸结合寡聚化区域（nucleotide-binding oligomerization domain，NACHT），以及C端富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeats，LRRs）组成[2]。

1.2 NLRP3的激活及功能

离子内流或外排失调、线粒体功能异常、活性氧物质、溶酶体损伤、病原微生物等都可以引起NLRP3的活化。NLRP3的活化主要分为经典途径及非经典途径，经典途径就是经过Toll样受体（TLR），而非经典途径就是独立于TLR4的信号传导，经典途径又包含两条信号通路，信号通路一是通过TLR/MyD88/NF-κB途径上调NLRP3,信号通路而就是通过离子通量、活性氧物质、线粒体功能异常、溶酶体损伤、病原微生物等激活NLRP3，非经典途径就是NLRP3在活化过程中不需要TLR。最近研究者们还发现NLRP3一个另类的激活途径,就是通过TLR4/TRIF/RIPK1/FADD/CASP8信号通路激活NLRP3[3]。活化后的NLRP3促进caspase-1、IL-1β及IL-18分泌到细胞的微环境中[1]，引起微环境的改变进而导致炎症反应或与炎症相关的特殊的细胞凋亡，称之为细胞焦亡[4]。促炎介质IL-1β具有促进血管生成和侵袭、调节ILC3和Th17细胞极化、促进肿瘤中髓样细胞募集的作用[5]。炎性小体的激活产生促炎性因子外，还可促进免疫细胞和免疫细胞因子的激活[1]。促炎性因子及免疫细胞起到清除病原微生物和破坏并裂解被微生物侵袭的细胞的作用，但也会造成机体DNA、细胞、组织损伤。急性炎症造成的机体损伤可正常修复，但在慢性炎症的情况下DNA损伤修复失调，引起DNA突变，进而形成肿瘤[6]。研究显示NLRP3可增加黑色素瘤细胞的迁移和侵袭能力。NLRP3野生型的黑色素瘤癌细胞给予NLRP3激活剂后细胞的迁移能力增加，而NLRP3缺失型的黑色素瘤癌细胞给予相同处理后其迁移能力未增加。NLRP3小体的活化可以促进IL-1β分泌，可能会介导的癌症迁移和侵袭能力[1]。

2 NLRP3在妇科恶性肿瘤中的研究

肿瘤发生是一个多因素参与的复杂过程，大量研究表明，肿瘤微环境中的炎症介质参与肿瘤的发生。而炎性小体NLRP3是促进炎症介质产生的关键环节，目前发现NLRP3炎性小体参与妇科恶性肿瘤的发生与发展，包括宫颈癌、子宫内膜癌、乳腺癌等，还可能影响肿瘤的预后[7]。

2.1 NLRP3与子宫颈癌

子宫颈癌发病率是欠发达地区妇女生殖道恶性肿瘤中最高的，严重威胁女性的身心健康[8]。大量研究表示，宫颈HPV感染是宫颈癌发生的高危因素，但并不是所有感染HPV的患者都发展到癌症，高危型HPV比低危型发展到癌症的风险高，一次感染比多次感染发生癌变风险低，感染多种HPV比一种发展癌变风险高，其中可能存在复杂的发病机制[9]。研究表明，70%宫颈癌患者发现合并高危型HPV16和/或HPV18感染[9]。HPV感染可被固有免疫、适应性免疫以及大量炎性因子等自身免疫清除[8]，大部分HPV都被清除但是有极少不能被完全清除，待免疫力低下时，可能会再次感染，而且持续的HPV感染可能就会导致宫颈病变的发生[8]。NLRP3参与适应性免疫及释放促炎症因子，可清除HPV感染。但NLRP3在宫颈病变中的促进或抑制作用仍存在争议的。一项研究中选定炎性小体基因中单核酸多态性（SNP）作为HPV感染的易感性和/或进展为宫颈癌的可能危险因素，结果显示NLRP3基因变异体rs10754558与IL-18rs1834481对HPV持久性发挥有益作用，IL-1βrs1143643与防止HPV感染相关，提示NLRP3起到抗癌作用[10]。So等[11]研究显示，caspase-1在预后不良的宫颈癌中表达下调，而NLRP3活化可促进Pro-caspase-1活化，提示可能是NLRP3通过调节caspase-1介导细胞焦亡发挥抑癌作用。另外研究表明NLRP3可能促进宫颈癌发生。Reinholz等[12]研究显示HPV16 DNA在角质形成细胞中能激活炎性小体，介导IL-1β的释放，并在HPV感染的皮肤病变中发现IL-1β强表达。NLRP3可介导IL-1β的分泌，提示NLRP3可能通过IL-1β促进宫颈癌的发展。NLRP3究竟是促进还是抑制宫颈癌发生与发展，这其中复杂的机制有待进一步研究。

2.2 NLRP3与子宫内膜癌

子宫内膜癌（EC）发病率逐年增加且年轻化，研究表明，EC在中国大部分地区女性生殖道恶性肿瘤发病率仅次于子宫颈癌，在我国某些城市如广州、上海及北京等地区已跃居第一位[13]。EC的发病机制不清，大量学者认同的病因之一是内源性和/或外源性雌激素长期刺激及无孕激素拮抗引起内膜不断增生，最后导致恶变。Modugno等[14]于2005年就提出炎症与EC发生发展相关的假设。LIU等[7]在细胞和动物水平都证明NLRP3通过炎症途径促进EC的发生、发展，转移及侵袭。该研究组采用免疫组化方法（IHC）检测炎性小体NLRP3、NLRC4、NLRP7、AIM2在正常子宫内膜与EC中的表达，结果显示NLRC4、NLRP7、AIM2在EC中表达均无统计学意义，NLRP3在EC中表达显著高于正常子宫内膜，且具有统计学意义。该实验在细胞学水平的研究是使用靶向人NLRP3短发夹 RNA（short hairpin RNA，shRNA）下调EC细胞中NLRP3的表达，下调NLRP3后发现EC细胞的增殖、克隆、迁移和侵袭能力下降，上调NLRP3后EC细胞的这些生物学特性都增强。下调NLRP3后其激活物IL-1β表达也下调，上调NLRP3后IL-1β也上调。表明NLRP3炎性小体可能通过调节IL-1β长期刺激子宫内膜导致炎症持续存在，最后促进子宫内膜病变。细胞研究还证实雌激素介导NLRP3的表达参与IL-1β/PI3K/AK信号通路发挥促进EC发展的作用。应用动物实验证明，NLRP3促进裸鼠子宫内膜癌Ishikawa 细胞皮下移植瘤体的生长。这一系列的实验表明，NLRP3可能参与EC的发生与发展，因这方面的研究尚少，其中的机制有待进一步深入研究。

2.3 NLRP3与乳腺癌

乳腺癌在妇科恶性肿瘤发病率中居首位，严重影响女性的身心健康和生活质量。乳腺癌首选手术治疗，术后必要时可行放化疗，而免疫治疗是乳腺癌新兴的治疗方法，但每一种治疗方法来临之前都要面临巨大的挑战[15]。NLRP3是固有免疫重要的组成部分，参与免疫的调控。研究表明，聚合纳米颗粒诱导氧化应激促进NLRP3活化，进而促进乳腺癌在肝和肺组织中的转移，抑制乳腺癌细胞中的NLRP3、IL-1β可抑制细胞的增殖和迁移[16]。提示NLRP3可诱导乳腺癌细胞的生长、转移和侵袭，促进乳腺癌的发生及发展。Ershaid等[17]研究表明，成纤维细胞可感知损伤相关分子模式（DAMPs），并激活NLRP3，从而导致IL-1β分泌，进一步促进小鼠和人乳腺癌细胞的生长和转移。当切断NLRP3或IL-1β时，促乳腺癌的作用减弱。与上述研究结果相反的是，研究表明NLRP3的下调可能抑制乳腺癌的进展。陈小燕等[18]研究证实NLRP3、IL-1β均在乳腺癌中表达，但浸润性癌组织中的表达水平显著低于原位癌组织中的表达，并且原发病灶中的NLRP3表达水平与腋窝淋巴结转移率呈负相关。这些截然相反的研究结果提示，NLRP3炎性小体在体内可能发挥复杂的生物学作用，明确的发病机制有待深入研究。

3 NLRP3与免疫治疗

众所周知，免疫系统除了抗原抗体的免疫反应之外，还由很多负反馈抑制途径组成的，这些抑制途径可以控制强烈的免疫反应，从而避免自身免疫病理反应，这些类似的机制可能会成为抗PD-1Ab免疫疗法耐药的机理，并可能会成为改进组合免疫疗法策略发展的关键途径[19]。已经研究表明炎症微环境在肿瘤各阶段起重要作用，而NLRP3炎性小体是产生IL-1β和IL-18的关键的免疫途径。炎性体的活化可促进骨髓来源的抑制细胞（MDSC）及肿瘤巨噬细胞向肿瘤微的浸润[20],而MDSC在适应性免疫中起到的抑制作用[21]。HSP70能够刺激各种细胞系中 Wnt5a 的表达，而NLRP3 炎性小体是肿瘤HSP70的上游调节剂，最近研究表明，抑制NLRP3 的药理作用和基因沉默均有效抑制了肿瘤HSP70 的释放，进而抑制HSP70/TLR4/Wnt5a/CXCL5信号轴,并最终消除了抗 PD-1Ab 治疗的MDSC 的募集，增强了抗PD-1Ab治疗的效果[22]。NLRP3在抗PD-1Ab免疫治疗耐药方面发挥重要作用，有待进一步研究，找出为新的组合免疫疗法，让更多的患者获益。

4 展望

目前发现NLRP3在妇科肿瘤中发挥复杂的生物学作用，如参与肿瘤细胞的繁殖、侵袭和转移或抑制肿瘤的发展。NLRP3不但在不同肿瘤中的生物学特性不一样，在同一肿瘤的不同时期也表现不同的作用。虽然其在肿瘤微环境中的作用机制仍不清楚，但其明确参与肿瘤微环境的改变从而导致疾病的发生发展，提示NLRP3可能成为恶性肿瘤免疫治疗的潜在靶点,为组合免疫治疗提供参考。但其在肿瘤中具体的作用机理，免疫治疗是否会导致免疫功能紊乱，怎样用药才会尽可能减少对机体免疫的影响有待进一步深入研究。