NLRP3 炎症小体在非酒精性脂肪性肝病中作用的研究进展

王子媛，郑涛，陈黎，郝新才

1 湖北医药学院药学院，湖北十堰442000；2 湖北医药学院附属太和医院

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种无过量饮酒史，以肝实质细胞脂肪变性和脂肪贮积为特征的临床病理综合征，其疾病谱包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、脂肪性肝纤维化、肝硬化等。目前，NAFLD 已成为全球最常见的慢性肝病［1］。NAFLD 的发病机制尚不完全清楚，普遍认为是“多重打击”所致［2］。“多重打击”学说认为，NAFLD是在机体发生胰岛素抵抗（IR）的情况下，由细胞氧化应激、肝脂毒性、细胞因子大量释放等多种因素介导，进而引发广泛的炎症反应，最终引起肝细胞坏死和凋亡［3］。因此，炎症反应在NAFLD 的发生、发展过程中具有重要作用。核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体是胞质内由多种蛋白构成的一种蛋白复合体，可被多种病原体或危险信号激活，引起半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶1（Caspase-1）的自我剪切、活化，进而促使IL-1β、IL-18 水解成熟，从而发挥炎症效应［4］。目前认为，NLRP3 炎症小体通过介导炎症反应参与NAFLD 的发生、发展，但其具体机制仍未完全阐明，尚需进一步探索。本文结合文献就NLRP3 炎症小体在NAFLD中的作用作一综述。

1 NLRP3炎症小体概述

NLRP3 炎症小体是一种存在于细胞内的多蛋白复合物，由NLRP3 受体蛋白、凋亡相关斑点样蛋白（ASC）和效应分子前半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶1（pro-Caspase-1）三部分组成。ASC 作为一种接头蛋白，能够连接上游的NLRP3 受体蛋白和下游的pro-Caspase-1，三种蛋白紧密连接从而保证了NLRP3 炎症小体的免疫活性和生物学功能。NLRP3 炎症小体的激活依赖于两种启动信号：第一种启动信号主要由Toll 样受体（TLR）/核因子κB（NF-κB）通路所诱导［5］；第二种启动信号是由一系列病原相关分子模式和损伤相关分子模式所激活。目前，关于第一种启动信号的激活途径研究较多，其作用机制相对清楚。第二种启动信号的作用途径如下：①细胞外ATP 结合至细胞表面的P2X7 受体，打开其控制的离子通道，激活下游的NLRP3 炎症小体，同时细菌毒素所引起的膜孔形成，也能触发细胞内K+外流［6］；②线粒体来源的活性氧（ROS）是NLRP3 炎症小体激活的关键分子，加入ROS 抑制剂后，细胞内Caspase-1 活化水平明显降低，炎症因子IL-1β 生成亦明显减少［7］；③吞噬刺激物，如淀粉样蛋白β，可形成晶体或微粒结构，导致溶酶体破裂和组织蛋白酶B 释放，从而激活NLRP3 炎症小体［4］。NLRP3炎症小体被激活后，可招募ASC和Caspase-1，促使自身寡聚化，引起Caspase-1自我剪切、活化，进而 裂 解pro-IL-1β、pro-IL-18 形 成 成 熟 的IL-1β、IL-18，从而发挥炎症效应［7］。尽管适度的炎症反应有助于抵抗病原微生物入侵，但NLRP3 炎症小体如果被过度激活，过量释放的IL-1β、IL-18等细胞因子以及所产生的炎症瀑布式反应将会对机体产生致命性损害。因此，NLRP3 炎症小体的激活必须准确地控制和调节［8］。有研究发现，NASH 患者NLRP3 及其组分表达明显增加，使用药物抑制NLRP3 表达会减轻肝脏脂肪变性、肝细胞炎症和肝纤维化［9］。结果表明，NLRP3炎性小体可能在NASH 的发生、发展过程中具有重要作用，并有可能成为其分子治疗靶点。因此，针对NLRP3 炎症小体过度激活的靶向调控将会成为治疗NAFLD新的方向。

2 NLRP3炎症小体在NAFLD中的作用机制

NAFLD 是一种成因复杂的慢性肝脏疾病，其病理过程包括脂质积累、IR、氧化应激、线粒体功能障碍、炎症反应、内质网应激等多个方面［10］。近年研究发现，NLRP3 炎症小体所介导的炎症反应、IR 均参与了NAFLD 的发生、发展过程［9］。目前，NLRP3 炎症小体激活的复杂性及其调控的多样性在NAFLD发病中作用的研究尚处于初级阶段。因此，深入探索NLRP3 炎症小体在NAFLD 发生、发展中的作用，将有助于NAFLD的临床治疗。

2.1 NLRP3 炎症小体过度激活促进NAFLD 炎症反应是NAFLD 发病的核心环节，而NLRP3 炎症小体介导的炎症反应可能参与了NAFLD 的整个病理过程。有研究发现，NLRP3 炎症小体及其效应蛋白IL-18可通过调节内质网应激，减轻肝细胞坏死或凋亡［11］。LIU 等［12］研究发现，在经典D-（+）-氨基半乳糖和脂多糖联合诱导的急性肝衰竭模型中，NLRP3炎症小体的过度激活及IL-6、IL-1β 所介导的“炎症风暴”可加重肝细胞损伤；靶向抑制硫氧还蛋白互作蛋白与NLRP3 的相互作用可改善小鼠肝功能及肝细胞坏死或凋亡。有研究还发现，NLRP3-/-和野生型小鼠在长期高脂饲养后，与野生型小鼠比较，NLRP3-/-小鼠血清和肝脏组织TNF-α、IL-18含量明显降低，肝损伤和肝纤维化程度亦有所改善［13］。在蛋氨酸—胆碱缺乏（MCD）饮食和高脂饮食诱发的NASH 小鼠模型中，IL-1β 蛋白和NLRP3 mRNA 表达均明显升高，而在IL-1β 敲除小鼠中肝脏脂肪贮积减少，血液ALT、AST 含量降低，表明IL-1β可促进肝脏脂肪贮积并加剧肝功能恶化［14］。以上研究表明，炎症相关肝脏疾病的整个病理生理过程与NLRP3炎症小体的激活密切相关，故积极探索NLRP3 炎症小体激活的相关信号分子并靶向抑制NLRP3炎症小体的激活将为靶向治疗NAFLD提供一个新的方向。

2.2 NLRP3 炎症小体影响IR 促进NAFLD IR 主要是指机体对内源性分泌或外源性注射的胰岛素反应下降的一种异常生理状态，在2 型糖尿病的病理生理过程中起重要作用。IR 的影响因素众多，如糖脂代谢异常、缺氧、内质网应激等，它们的共同途径最终是由炎症反应介导的［15-16］。NAFLD 是一种内分泌代谢反应异常所致的应激性肝损伤，与IR 和遗传易感性密切相关，以往“双重打击”学说认为，第一重打击是IR 引起的肝脏脂肪浸润，脂肪组织中的脂肪酸过多地转移至肝脏，从而引起机体IR［17］。有研究发现，与野生型脂肪前体细胞相比，缺乏Caspase-1的脂肪前体细胞能更高效地分化为具有较高氧化水平的成熟脂肪细胞，同时其表面的胰岛素受体表达增加，而NLRP3 炎症小体的激活会产生大量的Caspase-1，这表明NLRP3 炎症小体对脂肪细胞的发育可能具有直接调控作用［18］。本研究还发现，较高氧化水平的成熟脂肪细胞比例及总脂肪量百分比降低均与NLRP3表达变化密切相关［18］。在肥胖或2型糖尿病模型中，有效抑制NLRP3 炎症小体的激活可减轻脂肪β细胞自身的炎症反应并改善肝细胞对胰岛素的敏感性，从而改善IR，其作用机制可能是通过AMPK 依赖的AMPK/NLRP3/HMGB-1 信号通路实现的［19］。此外，在NAFLD的发生、发展过程中，内脂素能够使促炎症细胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α水平升高，并通过抑制STAT3/NF-κB信号通路加剧IR［20］。

总之，NLRP3 炎症小体的过度激活可促进NAFLD 的发生、发展，抑制NLRP3 炎症小体的激活将为防治NAFLD提供新的思路。

3 NLRP3炎症小体在NAFLD治疗中的作用

3.1 药物干预NLRP3炎症小体治疗NAFLD 迄今为止，尚未开发出直接靶向NLRP3 炎症小体的治疗药物。然而，针对NLRP3 炎症小体的研究已经展现出其有可能成为临床治疗NAFLD 的关键环节。MRIDHA 等［21］研究发现，MCC950 作为一种NLRP3高效特异性抑制剂，能够抑制肝细胞凋亡蛋白酶1和IL-1β 表达，显著降低肝脏中巨噬细胞和中性粒细胞数量，改善肝纤维化和肝损伤。

有研究发现，水飞蓟素可抑制高脂饮食喂养小鼠肝脏和体外培养肝细胞内质网应激以及NLRP3炎症小体激活，减轻高脂饮食或磷脂酸所引起的炎症反应，其作用机制可能是通过NAD+/SIRT2 信号通路来实现的。因此，水飞蓟素可能是一种针对NLRP3炎症小体治疗NAFLD的药物［22］。

有研究发现，与普通饮食喂养小鼠比较，白藜芦醇能够明显降低高脂饮食喂养小鼠的肝脏和血清IL-1β、IL-6、TNF-α、脂联素含量；给予10 周白藜芦醇干预，可明显降低高脂饮食喂养小鼠体质量，减轻肝脏脂肪变性和NLRP3 炎症小体激活，其作用机制可能是通过下调沉默信息调节因子Sirt2 表达，从而抑制肝细胞坏死或凋亡［23］。因此，白藜芦醇有可能成为NAFLD的特效治疗药物。

TNF-α、IL-17、IL-1β被认为是NLRP3炎症小体激活介导肝损伤和肝纤维化的关键细胞因子。有研究发现，在髓样来源的细胞中组成型表达NLRP3后，成年小鼠肝脏表现出较重的炎症细胞浸润及纤维化，血清和肝组织TNF-α、IL-17含量明显升高，提示TNF-α和IL-17在诱导NLRP3炎症小体激活引起的肝脏炎症反应和肝纤维化过程中起关键作用［24］。因此，各种靶向TNF-α的分子（如己酮可可碱、依那西普）和抗TNF-α单克隆抗体被认为是治疗NAFLD的潜在药物［25］。

3.2 饮食和其他方式干预NLRP3 炎症小体治疗NAFLD MARTINEZ-MICAELO 等［26］研究发现，小鼠经过一段时间的omega-3多不饱和脂肪酸（omega-3 PUFA）喂养后，与正常喂养小鼠比较，其肝细胞脂肪变性减轻，肝细胞对胰岛素的敏感性增强，这可能与omega-3 PUFA 能够通过影响TLR4/NF-κB 信号通路，抑制NLRP3 炎症小体激活，从而减轻肝脏脂肪过度贮积。此外，食物中脂肪酸组成改变可通过调节炎症反应或先天免疫反应来减轻炎症反应，最终阻止或延缓NAFLD进展。

有研究发现，在MCD 饮食诱导的NASH 小鼠模型中，TIR/BB 环拟似物羟甲基乙酰-L-戊基吡咯（AS-1）可预防脂肪性肝炎，同时AS-1还能减轻MCD饮食喂养的db/db 小鼠脂肪性肝炎相关的炎症反应，其作用机制可能与减轻氧化应激反应和抑制NLRP3 炎症小体的激活有关［27］。因此，AS-1 有可能成为防治NASH的潜在策略。

综上所述，NLRP3 炎症小体能够通过介导炎症反应参与NAFLD 的发生、发展，其作用机制尚未完全阐明，可能与NLRP3 炎症小体过度激活及其介导的IR 有关。因此，靶向NLRP3 炎症小体将为NAFLD 治疗提供新的思路，但目前相关的靶向药物研究较少，相信随着动物模型进一步完善和大规模的临床试验，在不久的将来一定能够研发出针对NLRP3炎症小体的靶向药物。