炎症小体在血液系统肿瘤中作用的研究进展

吴雅珣，徐小红，周 颖

江苏省南通市肿瘤医院(南通大学附属肿瘤医院)，江苏南通 226361 1病理科；2 血液肿瘤科

炎症小体是一组胞质蛋白复合物，能够识别细胞内多种与免疫及死亡相关的信号，通过典型或非典型活化途径激活其下游效应分子，参与细胞功能的调控。既往研究已证实，炎症小体除启动炎症反应外，也在肿瘤发生和抗肿瘤免疫中发挥重要作用。炎症小体几乎涉及肿瘤发展的所有环节，既可发挥抑癌功能，也可起到促癌作用。炎症小体与血液系统肿瘤的关系是近年来的研究热点之一。本文主要对炎症小体在常见的血液系统肿瘤发生发展中的作用机制，尤其是炎症小体信号作为治疗靶点应用于血液系统肿瘤的潜在价值和研究进展做一综述。

1 炎症小体的种类和激活机制

目前已发现的炎症小体主要包括NLRP3炎症小体、NLRP1a炎症小体、IPAF炎症小体和AIM2炎症小体，其中研究最广泛、最深入的是NLRP3炎症小体。大部分炎症小体的基本结构包括受体分子、接头分子和效应分子三部分[1]。受体分子可分为核苷酸结合结构域样受体(nucleotidebinding domain-like receptors，NLRs)、黑色素瘤缺乏因子 2 样受体 (absent in melanoma 2-like receptors，ALRs)和热蛋白。接头分子，即凋亡相关斑点样蛋白 (apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC)，能够激活半胱氨酸蛋白酶激活和募集 结 构域 (caspase activation and recruitmentdomain，CARD)。效应分子包括Caspase-1等。

炎症小体形成的第一步是激活炎症小体受体分子，随后形成寡聚物并募集接头分子ASC。一旦将ASC募集到炎症小体受体分子上，这些炎症小体受体-ASC复合物可充当核骨架，形成较大的ASC多聚体，即ASC斑点。随后ASC斑点募集非活化的Caspase-1前体，使前体Caspase-1发生裂解和活化。活化的Caspase-1作为蛋白水解酶可对促炎因子白细胞介素1β前体(pro-IL-1β)和白细胞介素18前体(pro-IL-18)进行加工，将其裂解为有生物活性的成熟IL-1β和IL-18[2-6]。成熟的IL-1β是一种重要的促炎介质，可将固有免疫细胞募集到感染部位，并对适应性免疫细胞进行调节；而成熟的IL-18对于干扰素γ的产生以及增强NK细胞、T细胞的活性非常重要[7-8]。炎症小体的形成和Caspase-1的激活不仅可以裂解并激活这些前体，还可介导消皮素D的裂解和激活。消皮素D是Gasdermin家族的分子，可在细胞膜上形成小孔从而释放炎症小体激活的细胞因子，并引发炎症小体/Caspase-1依赖的、高度促炎的细胞死亡形式，即细胞焦亡[9-10]。

2 炎症小体与骨髓增生异常综合征的关系

骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes，MDS)是一组起源于造血干细胞/造血祖细胞(hematopoietic stem and progenitor cells，HSPCs)的克隆性干细胞肿瘤，以无效造血、骨髓发育异常和易于向急性髓细胞白血病 (acute myeloid leukemia，AML)转化为主要特征[11-12]。过去认为细胞凋亡和自噬是MDS中细胞死亡的主要机制。然而，仅用细胞凋亡并不能很好地解释MDS中的细胞死亡。MDS患者Caspase-3多表达正常，而Caspase-1表达升高。Caspase-1不参与细胞凋亡，其通过细胞焦亡在MDS中起作用[13]。焦亡性细胞死亡以细胞质膜阳离子通道的活化为特征，继而触发线粒体去极化和细胞肿胀[13]。据报道，多个炎症小体成员在MDS中表达增加。NLRP3炎症小体的激活可增强骨髓炎症，并导致造血细胞损伤、染色体异常、髓系来源抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)扩增并诱导细胞焦亡[14-15]。Frame等[16]发现了炎症小体活化对于造血的影响。严重感染时内毒素可激活NLRP1a炎症小体，致HSPCs发生焦亡，继而表现为血细胞减少。此外，细胞内S100A8/A9异二聚体可通过调控活性氧 (reactive oxygen species，ROS)的产生引起 NF-κB活化和炎症小体聚集，导致促炎细胞因子生成[14]。同时，ROS也可流入Wnt/β-catenin通路，引起β-catenin活化，促进干细胞的增殖，从而为MDS克隆性增殖创造优势条件[13]。与正常骨髓单个核细胞相比，MDS骨髓单个核细胞对阳离子染料溴化乙锭的摄取快速且持久，证实了焦亡过程中阳离子通道的活化。MDS骨髓表现为原因不明的红细胞体积增大，可能与瞬时受体电位M2(transient receptor potential melastatin-2，TRPM2) 的激活相关。TRPM2是造血细胞中发现的阳离子通道，活化后可引导钙离子内流，使细胞体积增大。TRPM2与NLRP3活化相关，进一步证明炎症小体介导的细胞焦亡在MDS中发挥作用[13]。有研究发现，阻断S100A9/NLRP3/β-catenin通路或使用ROS抑制剂均可恢复MDS骨髓的有效造血[11]。近期有研究发现亚甲蓝可抑制NLRP3炎症小体功能，有望作为一种安全有效的辅助治疗手段延缓MDS进展[17]。综上所述，炎症小体介导的细胞焦亡是MDS中细胞死亡的机制之一，炎症小体NLRP3及其下游Caspase-1的活化通过诱导细胞焦亡促进了MDS的发生发展进程，通过抑制炎症小体NLRP3的活化或许能恢复MDS的有效造血并延缓MDS的进展。

3 炎症小体与白血病的关系

白血病是一类源于造血干细胞的恶性克隆性疾病。已有一系列研究探索了炎症小体及其下游分子IL-1β、IL-18在白血病中的表达情况。Jia等[18]研究发现，NLRP3炎症小体在初诊AML患者骨髓单个核细胞中的表达水平显著高于完全缓解的AML患者。NLRP3炎症小体在AML患者外周血单个核细胞中亦表达异常，同时伴有外周血IL-18异常表达。初诊患者获得完全缓解后，IL-18 mRNA表达水平常恢复正常。上述研究提示NLRP3炎症小体在AML的发生发展中可能发挥重要作用。Zhang等[19]研究发现，与健康人群相比，慢性粒细胞性白血病患者IL-1β、NLRP3 mRNA表达显著降低，而IL-18表达显著增加。此外，有研究还发现NLRP3-CASP1(编码Caspase-1)炎症小体可以调节急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)细胞内的糖皮质激素受体表达水平，从而降低ALL细胞对糖皮质激素的敏感度[20]。近期的研究发现，丝氨酸二肽酶DPP8和DPP9(DPP8/9)的小分子抑制剂可诱导鼠和人的单核细胞、巨噬细胞发生焦亡。在小鼠粒细胞中，DPP8/9抑制剂可通过活化炎症小体NLRP1b激活Caspase-1前体，诱导炎症小体依赖的细胞焦亡[21-23]。Johnson等[24]研究发现人粒细胞中CARD8可调控DPP8/9抑制剂诱导的依赖炎症小体/Caspase-1的焦亡过程。在绝大部分人源AML细胞系和原代AML细胞中，DPP8/9抑制剂可诱导焦亡，而在多种其他细胞中则无此作用。在小鼠模型中已证实DPP8/9抑制剂可抑制AML的进展。因此，炎症小体在不同疾病中发挥的作用不尽相同，与MDS中的研究结果相反，在AML中诱导依赖炎症小体/Caspase-1的细胞焦亡可能是一种新的治疗策略。

4 炎症小体与淋巴瘤的关系

有研究发现，B细胞活化因子(B cell-activating factor，BAFF)与BAFF受体的结合可触发初级B细胞和B淋巴瘤细胞系中NLRP3炎症小体的活化，引起NLRP3和IL-1β表达增加、Caspase-1激活、IL-1β分泌和细胞焦亡。其机制可能是BAFF通过促进cIAP-TRAF2与NLRP3炎症小体的结合、诱导Src活性依赖性ROS的产生和钾离子外流从而激活NLRP3炎症小体[25]。Zhao等[26]研究发现淋巴瘤细胞中的NLRP3炎症小体可被ATP联合脂多糖激活，NLRP3相关基因表达增加。NLRP3炎症小体的活化可加速细胞周期G1/S期转换，促进肿瘤细胞进入S期，从而减少地塞米松诱导的增殖抑制效应，导致淋巴瘤细胞对地塞米松敏感度下降。此外，NLRP3炎症小体的活化还可通过上调c-myc和Bcl-2、下调TP53和Bax促进淋巴瘤细胞增殖，并抑制细胞凋亡，下调了地塞米松对淋巴瘤细胞的增殖抑制作用。Zhao等[26]发现，与NLRP3相似，IL-18同样可通过打破c-myc/TP53和Bcl-2/Bax的平衡，促进淋巴瘤细胞增殖、抑制凋亡并调节耐药。提示NLRP3炎症小体可能通过其效应细胞因子IL-18影响淋巴瘤的发生发展。近期Huanosta-Murillo等[27]报道，在皮肤T细胞淋巴瘤CD4+T细胞中，NLRP3可以结合IL-4启动子并调节IL-4的表达。Lu等[28]发现，DLBCL细胞系中NLRP3炎症小体的激活可上调PD-L1的表达并降低细胞毒性T细胞的比例。阻断NLRP3炎症小体的活化，可下调肿瘤微环境中的PD-L1表达，表达PD-1/TIM-3T的细胞、骨髓源性抑制细胞、肿瘤相关巨噬细胞和调节性T细胞的比例下降，从而抑制淋巴瘤生长并改善抗肿瘤免疫。

5 炎症小体与多发性骨髓瘤的关系

多发性骨髓瘤 (multiple myeloma，MM)以骨髓中恶性浆细胞的克隆性增殖、M蛋白血症以及贫血、骨破坏、肾损伤等临床表现为特征。炎症小体可通过调控其下游的IL-1、IL-18分子在与MM发生发展相关的炎症中发挥作用。研究表明，由免疫细胞和细胞因子组成的炎症微环境在调控MM的发生发展中发挥重要作用。促炎细胞因子 IL-6、IL-1β、肿瘤坏死因子 α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和抗炎细胞因子 IL-10 均在其中起重要作用。在这一过程中，IL-1β、TNF-α主要通过激活NF-κB信号通路，而IL-6、IL-10则通过JAK/STAT、MAPK和PI3K/AKT信号通路发挥作用。既往IL-6一直被认为是影响MM增殖和耐药的主要细胞因子。然而，近期一些临床试验显示IL-6单克隆抗体Siltuximab抗骨髓瘤效果有限。有研究显示，IL-1家族细胞因子参与了MM的病理生理过程，并且IL-1受体拮抗剂应用于MM早期治疗的Ⅱ期临床研究显示其可改善患者的总生存期和无进展生存期[29]。因此，炎症小体作为IL-1家族细胞因子的关键调节因子，可能在驱动MM相关炎症中起关键作用。有研究报道，与健康人相比，MM患者NLRP3和Caspase-1表达下调[30]。NLRP3炎性复合体组分的异常表达参与MM的发生发展，其中NLRP3的表达可用于评估MM的预后。Zhao等[31]研究发现，NLRP3炎症小体基因多态性与MM易感性相关。Nakamura等[32]发现由NLRP1炎症小体驱动的IL-18在MM的发展中起关键作用。MM微环境来源的IL-18驱动了MDSCs的生成，导致疾病进展加速。IL-18高表达MM患者预后差，其可能成为MM的一个潜在治疗靶点。近期Hofbauer等[30]报道，β2-微球蛋白是引发骨髓瘤相关巨噬细胞炎症的驱动因素。吞噬β2-微球蛋白的溶酶体累积后可促进骨髓瘤相关巨噬细胞中β2-微球蛋白淀粉样蛋白的聚集，导致溶酶体破裂并最终产生活性IL-1β和IL-18。这一过程依赖于β2-微球蛋白积累后对NLRP3炎症小体的激活。在小鼠MM模型中，MM细胞中β2-微球蛋白的缺失或沉默可消除炎症小体的激活，破坏NLRP3或IL-18可减少肿瘤生长和由β2-微球蛋白诱导的炎症小体信号介导的溶骨性骨破坏。上述研究结果初步提示炎症小体NLRP1、NLRP3及其下游IL-1、IL-18有望成为MM的预后指标和治疗靶点。

6 结语

机体在感受细胞内各种刺激时形成炎症小体，通过典型或非典型活化途径激活其效应分子Caspase-1等，进一步激活其下游IL-1、IL-18、消皮素D等靶分子，参与调控多种肿瘤的发生发展。迄今为止，在血液系统肿瘤中研究较多、较深入的炎症小体主要是NLRP1和NLRP3。炎症小体在不同血液系统肿瘤中的表达和作用机制不尽相同，是一把“双刃剑”。研究发现，在MDS、MM和部分类型的淋巴瘤中，抑制炎症小体的活化或许能有效控制疾病的进展，而在AML中诱导炎症小体的活化可能是一种新的治疗策略。进一步深入探索炎症小体在各血液系统肿瘤发生发展各阶段中的作用机制，研发炎症小体信号通路的特异性调节剂，并应用于血液系统肿瘤的靶向治疗，有望成为未来研究的方向和热点。