董樹安，余劍波

內質網和線粒體之間通過動態(tài)穩(wěn)定結構內質網線粒體結構偶聯(lián)（endoplasmic reticulum–mitochondria contacts，ERMC）緊密聯(lián)系在一起。ERMC在不同的信號通路中發(fā)揮著重要作用，為內質網和線粒體相互作用和維持細胞的正常功能提供了一個較好的結構平臺。ERMC異常可導致機體出現多種病生理狀態(tài)，引起線粒體鈣超載、調節(jié)炎癥反應等。炎癥小體與其他炎癥因子能夠促進前炎細胞因子的釋放。近年有學者發(fā)現線粒體鈣超載能夠產生的過量ROS，從而引起NLRP3炎癥小體大量活化，促進炎癥因子的釋放[1]。

1 NLRP3炎癥小體的形成和活化

炎癥小體是由多種蛋白分子組成的一種復合物，其主要組成包括傳感器蛋白、銜接蛋白和前半胱天冬酶-1[2]。炎癥小體中的這些傳感器分子可以感知不同類型的刺激，包括病原體相關分子模式、損傷相關分子模式和其他的胞質可能發(fā)生的任何損傷。炎癥小體一旦活化，可促使半胱天冬氨酸蛋白酶-1活化，進而使白介素1β（interleukin 1 beta，IL-1β）、IL-18由前體形式變?yōu)榛钚孕问絒2]。

NLRP3炎癥小體的活化分為兩個步驟：首先，Toll樣受體與其相對應的配體結合后，激活細胞內信號通路，導致核轉錄因子κB活化，由此促進NLRP3和IL-1β前體的轉錄和翻譯水平；其次，NLRP3與接頭蛋白ASC、前半胱天冬酶-1（pro-caspase 1）組裝成為NLRP3炎性小體，進而將前半胱天冬酶-1剪切為Caspase-1。研究發(fā)現，嘌呤類受體P2X7的活化[3]、溶酶體的破裂和線粒體功能異常內生成的ROS均能促進炎癥小體的組裝過程，炎癥小體組裝的過程常伴隨著細胞內K+的外流[4-5]。Lee等通過增加細胞內Ca2+濃度，降低細胞內環(huán)磷酸腺苷的方法研究鈣敏感受體在介導NLRP3炎癥小體活化過程中作用 ，結果發(fā)現細胞內的Ca2+直接與NLRP3炎癥小體結合，正向調控NLRP3炎癥小體的組裝和活化，而環(huán)磷酸腺苷起到負調控作用[6]。還有學者則采用將內質網內的Ca2+持續(xù)轉移到線粒體內，造成線粒體Ca2+超載和線粒體功能失衡， 結果發(fā)現線粒體Ca2+超載主要通過促進線粒體內心磷脂和線粒體DNA的釋放，來促進NLRP3的活化[7-8]。

在炎癥小體形成過程中，微管蛋白能夠將線粒體向核周遷移，促進線粒體上的凋亡相關斑點樣蛋白與內質網上NLRP3組裝在一起[9]。在非活性狀態(tài)下，NLRP3主要定位于內質網膜上和細胞質中，但當處于激活狀態(tài)時，NLRP3和接頭蛋白ASC則都會重新定位到ERMC中，使更容易感知受損線粒體釋放的心磷脂和線粒體DNA，進而活化。

2 ERMC

ERMC是連接內質網和線粒體的動態(tài)結構。其基本成分包括位于內質網或線粒體外膜上的Ca2+離子通道[三磷酸肌醇受體(inositol 1,4,5-triphate receptor, IP3R)、電壓依賴性陰離子通道(voltage-dependent anion channel, VDAC)][10]、脂質生物合成途徑的酶和脂質轉移蛋白[11]、各種分子伴侶蛋白、鈣連蛋白和Sigma-1受體[10,12-13]。酶類包括參與內質網氧化還原酶-1α[14]。蛋白激酶包括如蛋白激酶R樣內質網激酶[15]、調節(jié)線粒體形態(tài)的線粒體融合蛋白2[16]。除此之外，ERMC可以根據細胞功能需要招募多種信號分子，如參與炎癥信號通路的NLRP3[1]，參與細胞凋亡信號通路的蛋白分子如前髓細胞性白血病蛋白、腫瘤抑制基因[17]，自噬信號通路自噬蛋白14L[18]，參與抗病毒反應的線粒體抗病毒信號蛋白（mitochondrial antiviral-signaling protein,MAVS）[19]，視黃酸誘導基因蛋白I等[20]。

3 ERMC與NLRP3炎癥小體形成

在目前已知的炎癥小體中，NLRP3與多種人類疾病發(fā)病機制相關[21]，是研究最多、最具代表性的是炎癥小體是，也是迄今為止發(fā)現的唯一一個與ERMC有聯(lián)系的炎癥小體[1]。

NLRP3在大多數組織中都有表達，但主要表達在巨噬細胞中[1]。在非活性狀態(tài)下，NLRP3主要定位于內質網膜上和細胞質中，但當處于激活狀態(tài)時，NLRP3和凋亡相關斑點樣蛋白則都會重新定位到ERMC中[22]，促進受損線粒體釋放的各類因子（如ROS）活化NLRP3炎癥小體[1]，研究表明，呼吸鏈抑制劑（如復合物I抑制劑魚藤酮）線粒體膜電位的降低和線粒體內ROS生成量的增加，從而促進炎癥小體的活化。NLRP3激活過程伴隨著內質網和線粒體之間的重新定位，這樣更有利于NLRP3炎癥小體感知線粒體內的損傷信號[1]。

4 ERMC促進NLRP3炎癥小體的活化

ERMC中有NLRP3炎癥小體適度活化的必需分子。作為ERMC的一個重要組成分子，MAVS其下游的信號通路對于機體抗病毒至關重要[23-24]。Subramanian等[25]的研究發(fā)現，MAVS與NLRP3的N末端氨基酸序列連接，促進NLRP3炎癥小體向線粒體的募集和IL-1β 的生成。

另一個NLRP3結合分子硫氧還蛋白相互作用蛋白（thioredoxin interacting protein，TXNIP）在細胞處于氧化應激狀態(tài)下或NLRP3炎癥小體激活情況下，能夠重新分布于ERMC上[26-27]。正常情況下，TXNIP主要與細胞內抗氧化蛋白硫氧還蛋白（thioredoxin，TRX）結合，而不與NLRP3相結合。但當在炎癥小體激活劑（如尿酸晶體）作用下，細胞處于應激狀態(tài)下，TRX發(fā)生氧化反應，TXNIP-TRX復合物解離，TXNIP與NLRP3結合并轉移到ERMC 中[28-30]。

此外，鈣離子信號通路在NLRP3炎癥小體活化過程中發(fā)揮重要作用，內質網是細胞內主要鈣離子儲存細胞器，通過給予IP3R受體抑制劑或shRNA能夠減輕有其他刺激物引起的NLRP3炎癥小體活化[5]，而IP3R正是ERMC的組成分子之一；另外，其他ERMC組成分子也參與NLRP3炎癥小體活化過程中[31]，線粒體鈣超載受ERMC組成分子VDAC的精確調控。研究發(fā)現，敲除人單核細胞系VDAC基因能夠減低NLRP3激活劑引起的細胞內ROS和IL-1β的生成量，由此我們可以看出ERMC在NLRP3炎癥小體活化的過程中發(fā)揮重要作用，通過調節(jié)ERMC組成分子的表達水平能夠影響NLRP3炎癥小體活化水平[1]。

5 結語與展望

雖然有大量研究支持線粒體功能紊亂和ROS參與炎癥小體組裝和激活密切相關，但其激活NLRP3炎癥小體的機制仍不明確[24]。而目前許多研究多集中在其他炎癥小體的活化信號途徑和激活機制，D’Osualdo等研究發(fā)現，當細胞處于內質網應激下，NLRP1的表達特異性上調，上述結果提示其可能與ERMC有關[32],但具體作用機制仍需要我們進行進一步探索。