樂瀅玉， 張榮臻， 王挺帥， 陳寧芳， 毛德文

1 廣西中醫(yī)藥大學(xué) 研究生院， 南寧 530222； 2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a.肝病一區(qū), b.脾胃一區(qū)， 南寧 530023

固有免疫應(yīng)答是機體抵抗病原微生物入侵的第一道防線，在宿主識別、抵抗病原體感染中扮演者重要角色。免疫系統(tǒng)除了抵御病原體之外，對源自組織或細(xì)胞損傷的相關(guān)信號亦能作出應(yīng)答。目前研究認(rèn)為[1]，固有免疫系統(tǒng)細(xì)胞識別受體存在兩種模式：病原相關(guān)分子模式 (pathogen-associated molecular patterns, PAMP) 和損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMP)。免疫細(xì)胞通過病原體源性信號的識別激活稱為PAMP，宿主源性信號的識別激活通常被稱為DAMP，而以上信號均由模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)識別介導(dǎo)。根據(jù)其細(xì)胞定位的差異，PRRs分為膜結(jié)合型PRR和胞漿型PRR。膜結(jié)合型PRR包括Toll樣受體(TLR)和C型凝集素受體(CLR)，而胞漿型PRR包括NOD樣受體(NLR)、視黃酸誘導(dǎo)基因-I樣受體(RIG-I樣受體)和黑色素瘤缺乏因子2 (absentinmelanoma 2，AIM2)樣受體(AIM2-like receptors，ALR)[2]。這些受體的配體特異性及其信號級聯(lián)反應(yīng)的特征相對較好。其中，NLR和ALR是唯一能夠誘導(dǎo)炎癥小體組裝和活化的受體，而炎癥小體可以激活炎性caspases并導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子(如IL-1β和IL-18)分泌，以及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生和細(xì)胞焦亡對肝臟具有重要的生物學(xué)效應(yīng)，包括炎癥級聯(lián)反應(yīng)的放大[3]。雖然以往對炎癥小體活化在肝臟疾病中的作用已有較多報道[4-7]，但其多數(shù)研究集中于NLR相關(guān)的炎癥小體，尤其是NLRP3(NLR家族，含3個吡啶結(jié)構(gòu)域)炎癥小體。近年來隨著研究的深入，炎性小體AIM2在肝臟疾病中的作用機理及其臨床意義已日趨成為當(dāng)下研究的熱點，本文就AIM2在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、HBV感染、肝纖維化、肝硬化和肝細(xì)胞癌(HCC)等肝臟疾病發(fā)病機制中的重要性進(jìn)行歸納和探討，以期為其臨床治療提供新的思路和參考。

1 AIM2生物學(xué)特征

AIM2是細(xì)胞質(zhì)雙鏈DNA(dsDNA)感應(yīng)蛋白，可識別在細(xì)胞擾動和病原體侵襲期間釋放的雙鏈dsDNA，并觸發(fā)炎性體級聯(lián)反應(yīng)的激活，在天然免疫防御中發(fā)揮重要作用。炎性體的激活會導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子(IL-1β，IL-18)的成熟釋放，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，啟動固有免疫應(yīng)答。AIM2在結(jié)構(gòu)上由兩個主要結(jié)構(gòu)域組成：N末端pyrin結(jié)構(gòu)域(PYD)和C末端HIN結(jié)構(gòu)域。HIN結(jié)構(gòu)域是寡核苷酸/寡糖結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，能夠與核酸、寡糖和蛋白質(zhì)識別，并與胞質(zhì)溶膠中的dsDNA結(jié)合，參與DNA復(fù)制、重組、修復(fù)及端粒保持等過程。PYD是死亡結(jié)構(gòu)域折疊家族的成員，其在進(jìn)化上高度保守，參與蛋白質(zhì)間的相互作用和下游信號的傳遞，普遍存在于細(xì)胞凋亡和炎癥相關(guān)的蛋白質(zhì)中。

目前，控制AIM2激活初始步驟的結(jié)構(gòu)機制尚存在爭論，其主要存在兩種假說。假說一：在缺失dsDNA的情況下，HIN和PYD結(jié)構(gòu)域彼此相互作用，從而使蛋白質(zhì)保持自動抑制狀態(tài)[8]。結(jié)合域HIN是由帶正電的HIN結(jié)構(gòu)域殘基和dsDNA糖磷酸主鏈之間的靜電相互作用介導(dǎo)[9]，從而使PYD從HIN域中釋放出來，并與下游適配器發(fā)生相互作用。假說二：PYD的作用并非始終保持自動抑制狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞濃度高達(dá)近10 000倍時，AIM2可以發(fā)生自組裝，促使PYD與接頭蛋白ASC (Apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD) 結(jié)合，從而驅(qū)動AIM2炎性小體形成[10]。

ASC是由PYD和CARD組成的二元結(jié)構(gòu)，而多個ASC分子的聚集會導(dǎo)致大片ASC斑點形成，并由于CARD-CARD相互作用而募集Pro-caspase-1分子。Pro-caspase-1分子自動裂解產(chǎn)生一個p20和p10亞基，兩個p20和兩個p10亞基形成一個活性異四聚體(活性caspase-1)[11]?；钚詂aspase-1具有雙重功能：其一，裂解pro-IL-1β和pro-IL-18 并促進(jìn)IL-1β和IL-18細(xì)胞因子的成熟和分泌；其二，加工修飾GSDMD蛋白并釋放N端片段[12]，與質(zhì)膜相互作用并促使膜孔的形成，從而誘導(dǎo)IL-1β、IL-18的成熟和釋放，并誘導(dǎo)炎性細(xì)胞凋亡和釋放細(xì)胞內(nèi)容物[13]。

2 AIM2炎性小體的調(diào)節(jié)

值得注意的是，炎性小體肆意的激活會導(dǎo)致慢性炎癥和自身免疫性疾病。因此，炎性小體的微調(diào)穩(wěn)態(tài)在疾病的發(fā)生發(fā)展中至關(guān)重要。ASC的翻譯后修飾在炎性體的激活中扮演著重要角色，例如磷酸化、泛素化，其可調(diào)控AIM2炎性體的活化和降解[14-15]。此外，誘餌蛋白也可以通過干擾炎癥小體的組裝或限制配體的可用性從而參與炎癥小體的調(diào)控，此過程中PYD-only蛋白(POP)和CARD-only蛋白(COP)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。目前，在人類中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3種POPs(分別為POP1、POP2和POP3)，其中POP3含有HIN-200 PYD特異性序列基序，并與AIM2的PYD具有高度同源性。研究[16]表明，POP3能夠通過與ASC競爭AIM2中的PYD結(jié)合位點來破壞ALR/AIM2炎性體復(fù)合物的組裝，進(jìn)而抑制炎性小體活化和形成。COP的作用機制與POP類似，通過抑制 CARD-CARD相互作用參與調(diào)節(jié)。迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)的3種COPs(CARD16、CARD17和CARD18)均編碼于人類基因組的caspase-1位點，其與caspase-1的CARD結(jié)構(gòu)域高度同源，并通過阻止caspase-1向炎癥小體的招募而發(fā)揮作用。

HIN-200蛋白p202是ALR家族的另一種誘餌蛋白，其因缺少PYD結(jié)構(gòu)，僅由兩個HIN域組成，又稱為“HIN-only蛋白”，可以抑制小鼠的AIM2炎性體而無法募集ASC。一個HIN結(jié)構(gòu)域(HIN-1)與dsDNA相互作用，而另一個HIN結(jié)構(gòu)域(HIN-2)與AIM2的HIN有較強的親和力[17-18]。因此，p202抑制AIM2可能存在兩種機制。機制一：p202可能與自身的HIN-1競爭DNA，從而限制自身對AIM2的可用性，同時還可能會抑制其他胞質(zhì)DNA傳感器。機制二：p202直接與AIM2相互作用。研究[18]表明，HIN-2與AIM2的HIN發(fā)生物理相互作用，從而防止ASC聚集和caspase-1的募集。

3 AIM2在肝臟疾病中的作用

3.1 AIM2與NAFLD、非酒精性脂肪性肝炎(NASH) 近年來，隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改變以及生活水平的提高，NAFLD的患病率不斷升高。目前，全球發(fā)病率高達(dá)25.2%，亞洲發(fā)病率約為27%，其中至少有10%將會發(fā)展為肝硬化或HCC，從而使NAFLD成為終末期肝病的主要原因之一[19]。NASH是NAFLD更為嚴(yán)重和具有臨床意義的階段，臨床表現(xiàn)為肝細(xì)胞損傷、脂肪變性和炎癥，可能發(fā)展為終末期肝病和HCC。迄今為止，NASH具體的分子機制尚未完全明晰，但炎性活化和IL-1β釋放似乎在其過程中發(fā)揮著重要作用。TLR4和TLR9通過髓樣分化初級反應(yīng)基因88(MyD88)的激活和通過炎癥小體激活產(chǎn)生的IL-1β導(dǎo)致脂肪性肝炎。目前，有關(guān)探討AIM2在NAFLD小鼠模型中的意義的研究較少，其真實世界的人體研究更是缺乏。在一項關(guān)于NASH的蛋氨酸-膽堿缺乏癥小鼠模型的研究[20]發(fā)現(xiàn)，NASH與AIM2表達(dá)上調(diào)以及NLRP3炎性小體激活有關(guān)。NASH中炎癥小體基因的上調(diào)和IL-1β mRNA的誘導(dǎo)是依賴于髓系分化因子88(MyD88)信號傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)。在NASH中MyD88的缺陷會削減AIM2、NLRP3、pro-IL-1β mRNA以及IL-1β蛋白水平的上調(diào)。此外，NASH中TLR9配體高遷移率族蛋白1(HMGB1)的水平也明顯升高。HMGB1是一種高度保守的核非組蛋白，其通過激活TLR家族的各個成員(TLR2、TLR4和TLR9)在受損細(xì)胞中發(fā)揮內(nèi)源性危險信號的作用[21]。因此，在NAFLD中HMGB1-TLR軸可能是AIM2上調(diào)的重要原因之一。另一項研究[22]表明，長期高脂飲食的雄性小鼠中AIM2炎性小體成分的mRNA表達(dá)水平升高，并誘發(fā)雄性小鼠NASH的發(fā)生發(fā)展。Gong等[23]發(fā)現(xiàn)，AIM2基因敲除(AIM2-/-)小鼠與野生型(WT)對照相比空腹血糖和胰島素水平升高，并且AIM2-/-小鼠在腹腔進(jìn)行葡萄糖耐量試驗后出現(xiàn)葡萄糖耐受不良現(xiàn)象。經(jīng)RNA測序顯示，p202的IFN誘導(dǎo)型基因Ifi202b表達(dá)顯著上調(diào)，并在AIM2-/-小鼠的性腺白色脂肪組織中炎癥信號升高。因此，證明了p202在介導(dǎo)AIM2-/-小鼠脂肪形成和炎癥增加中起關(guān)鍵作用。AIM2和p202可用作治療人類肥胖癥和相關(guān)代謝綜合征的潛在藥物靶標(biāo)。

3.2 AIM2與HBV感染 HBV感染是世界上最常見的慢性病毒感染。HBV感染在全世界范圍內(nèi)廣泛流行，HBV感染的流行強度因地域不同而表現(xiàn)出明顯的差異。據(jù)報道[24]，全球慢性HBV感染人數(shù)約有2.57億，其中西太平洋地區(qū)和非洲地區(qū)占比高達(dá)68%。亞洲HBV地方性流行程度不盡相同，多數(shù)亞洲地區(qū)均為中高流行區(qū)，少數(shù)為低流行區(qū)。全球每年約有88.7萬人因HBV感染的相關(guān)疾病導(dǎo)致死亡，其中肝硬化占30%，HCC占45%。我國肝硬化和HCC患者中，由HBV所致者分別為77%和84%。

HBV是一種可感染人類肝細(xì)胞的非細(xì)胞性包膜病毒。它包含一個約3.2 kb的環(huán)狀DNA 和部分dsDNA基因組，該基因組在肝細(xì)胞核轉(zhuǎn)化為共價閉合環(huán)狀DNA(cccDNA)，作為病毒復(fù)制的轉(zhuǎn)錄模板。由于HBV感染導(dǎo)致的肝細(xì)胞損傷是通過針對病毒抗原的免疫反應(yīng)介導(dǎo)的，同時AIM2是觸發(fā)炎性體級聯(lián)反應(yīng)的dsDNA受體。因此，AIM2可能是參與HBV相關(guān)肝細(xì)胞炎癥反應(yīng)的重要致病因素之一。

龐秀青等[25]探討了AIM2 在慢性乙型肝炎(CHB)患者肝臟組織中的表達(dá)分布及其與肝組織病變程度的相關(guān)性。結(jié)果表明，AIM2表達(dá)定位于肝實質(zhì)細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，其在正常肝組織極少表達(dá)，但在CHB患者肝組織表達(dá)顯著增加，且隨肝臟炎癥的加重而表達(dá)增強。患者肝臟組織AIM2積分吸光度值中位數(shù)在HBV-慢加急性肝衰竭組為19 772.48，其顯著高于CHB組的4 996.88(Z=5.008，P<0.001)；CHB組顯著高于健康對照組的2 296.49(Z=-3.028，P=0.002)；患者肝組織AIM2表達(dá)水平與肝臟炎癥HAI評分正相關(guān)(r=0.707，P<0.001)。Wu等[26]研究了急性乙型肝炎(AHB)和CHB患者不同臨床階段外周血單個核細(xì)胞(PBMC)中AIM2的表達(dá)情況。研究結(jié)果表明，與CHB中的表達(dá)相比，AHB中AIM2、IL-1β和IL-18的表達(dá)更高。在免疫清除期的AHB和CHB患者中，AIM2 mRNA的表達(dá)與血清HBV DNA負(fù)荷、HBeAg呈顯著負(fù)相關(guān)，與IL-1β和IL-18呈顯著正相關(guān)。因此，AIM2的表達(dá)與宿主體內(nèi)HBV的免疫清除率相關(guān)。近期一項研究[27]報道，AHB和CHB患者的PBMC中AIM2樣受體IFI16的表達(dá)水平上調(diào)。Han等[28]比較了CHB和慢性丙型肝炎患者肝臟活檢中AIM2蛋白的表達(dá)。結(jié)果表明，CHB患者中AIM2的表達(dá)顯著增加并與HBV DNA負(fù)荷高度相關(guān)，而并非受血清HBeAg水平的影響。CHB患者中AIM2的表達(dá)水平(89.4%)顯著高于慢性丙型肝炎患者(8.7%)，并且在CHB患者中，高HBV復(fù)制組(HBV DNA≥1×105拷貝/mL)中AIM2的表達(dá)顯著高于低HBV復(fù)制組(HBV DNA <1×105拷貝/mL)，提示高HBV DNA負(fù)荷會導(dǎo)致AIM2表達(dá)增加。此外，AIM2的表達(dá)與CHB相關(guān)的炎癥活性高度相關(guān)，而與纖維化程度無關(guān)[28]。AIM2水平與CHB患者中caspase-1、IL-1β和IL-18的表達(dá)呈正相關(guān)。在對入侵微生物的先天免疫反應(yīng)過程中，HBV DNA與AIM2的結(jié)合可能導(dǎo)致caspase-1的活化，誘導(dǎo)IL-1β和IL-18的釋放，進(jìn)而在CHB的發(fā)病中起重要作用。此外，AIM2在HBV相關(guān)性腎小球腎炎(HBV-GN)中的作用意義也有所報道[29]，HBV-GN活檢組織中AIM2表達(dá)水平(81.4%)顯著高于慢性腎小球腎炎(4.0%)，并且與HBV-GN中HBV DNA負(fù)荷、caspase-1和IL-1β表達(dá)呈正相關(guān)。因此，AIM2炎性體激活可能會導(dǎo)致或加速HBV感染期間的腎臟炎癥的發(fā)生。

3.3 AIM2與肝纖維化、肝硬化 肝纖維化是由慢性肝損傷導(dǎo)致組織瘢痕形成和炎癥的過程，可進(jìn)一步發(fā)展為終末期肝硬化和HCC。進(jìn)行性肝纖維化多由病毒性肝炎、酒精性肝病和NASH等疾病引起，以肝臟中細(xì)胞外基質(zhì)過多沉積為特征。據(jù)統(tǒng)計，全球肝纖維化患者約有1%～2%，每年因肝纖維化死亡人數(shù)超過100萬人[30-31]。肝星狀細(xì)胞在細(xì)胞外基質(zhì)沉積和肝臟纖維形成中發(fā)揮核心作用[32]。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的瘢痕形成時，纖維化會進(jìn)展為肝硬化并引發(fā)嚴(yán)重的肝功能損害。即使此過程較為緩慢，但一旦發(fā)生肝硬化將可能會出現(xiàn)一些危及生命的并發(fā)癥，如自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎、肝性腦病、腹水等。

慢性炎癥在肝纖維化和肝硬化的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，炎癥小體在肝纖維化形成過程中的作用機理也已成為當(dāng)下研究的熱點，尤其是炎癥小體的活化在肝硬化相關(guān)并發(fā)癥的炎癥反應(yīng)中扮演的角色。研究[33-34]表明，肝硬化患者腹水巨噬細(xì)胞中caspase-1和AIM2的表達(dá)水平顯著高于血液巨噬細(xì)胞，AIM2表達(dá)水平的上調(diào)使得腹水中的巨噬細(xì)胞促使dsDNA產(chǎn)生大量的IL-1β和IL-18，而NLRP3、NLRP1和NLRC4的表達(dá)沒有明顯差異。最新一項研究[35]表明，布魯菌感染可通過激活NLRP3和AIM2炎性小體誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞分泌IL-1β，并且布魯菌感染是依賴于功能性T4SS的存在機制以及caspase-1、NLRP3的參與共同誘導(dǎo)IL-1β分泌。值得注意的是，與布魯菌感染的WT小鼠相比，Aim2-/-小鼠的肝纖維化明顯減少。因此，炎性體NLRP3和AIM2在布魯菌感染期間的肝纖維化調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。研究[36]表明，在曼氏血吸蟲感染的小鼠肝臟中，AIM2 mRNA和蛋白表達(dá)增加。此外，曼氏血吸蟲的可溶性卵抗原可誘導(dǎo)Huh-7肝癌細(xì)胞中AIM2炎性體途徑的激活以及AIM2 mRNA的表達(dá)。但是，AIM2激活是否有助于血吸蟲病期間的肝纖維化的形成仍然需要進(jìn)一步的研究證實。

3.4 AIM2與HCC 原發(fā)性肝癌是目前我國第四大常見惡性腫瘤，并且是世界范圍內(nèi)癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，其病死率在所有腫瘤中排名第二。迄今為止，HCC是最常見的原發(fā)性肝癌，約占所有病例的85%～90%[37]。由于該病起病隱匿、病情迅猛、惡性率及病死率高等特點，故給患者的經(jīng)濟及社會醫(yī)療帶來沉重負(fù)擔(dān)。HCC病因主要包括HCV或HBV感染、酗酒、NASH，其中高達(dá)84%HCC患者是由HBV感染所致。通常慢性肝臟炎癥伴隨著HCC發(fā)生發(fā)展的整個過程，因此，由炎性小體介導(dǎo)參與肝癌發(fā)病的機制已成為眾多學(xué)者研究的重點。

馬小敏等[38]開展了一項關(guān)于AIM2對HCC作用效應(yīng)以及其分子機制的研究，結(jié)果表明：與正常肝組織相比，AIM2在肝癌組織中mRNA及蛋白的相對表達(dá)水平明顯下調(diào)，且其表達(dá)水平與腫瘤體積、大小、臨床分期和病理分級等疾病相關(guān)的臨床指標(biāo)呈顯著性負(fù)相關(guān)。體外過表達(dá)AIM2能夠促進(jìn)AIM2-ASC-Caspase-1炎癥小體復(fù)合物的形成，并通過炎癥小體的活化，抑制mTORC1信號通路的活化，而進(jìn)一步發(fā)揮抑癌效應(yīng)；相反，抑制AIM2的表達(dá)則可促進(jìn)肝癌細(xì)胞的惡化。上述結(jié)果也與陳洪濤等[39]、Chen等[40]的體外實驗結(jié)果相符。因此，通過上調(diào)AIM2的表達(dá)以及開發(fā)靶向mTORC1信號通路的藥物為AIM2缺失表達(dá)相關(guān)HCC的治療提供了新思路。同作者的其他研究表明[41]，肝癌細(xì)胞中AIM2的外源性過表達(dá)降低了移植腫瘤的生長，并伴隨著mTOR-S6K1途徑的減少。在體外，AIM2表達(dá)抑制HCC細(xì)胞系的增殖和集落形成。但是，Chen等[40]的研究結(jié)果并非如此，他們認(rèn)為HIM細(xì)胞系中的AIM2過表達(dá)或沉默不影響細(xì)胞增殖。Martínez-Cardona等[42]使用二乙基亞硝胺(DEN)構(gòu)建大鼠動物模型，研究了AIM2對肝癌發(fā)生發(fā)展的影響。令人驚訝的是，該模型中AIM2或caspase-1/11基因失活可防止HCC的發(fā)展。尤其是在肝癌發(fā)生的早期階段，AIM2缺乏似乎顯得尤為重要。DEN給藥48 h后，AIM2-/-小鼠肝臟的急性肝細(xì)胞損傷、炎癥和增殖標(biāo)志物的表達(dá)均得到改善。AIM2缺乏也與肝臟中caspase-1激活和IL-1β生成的減少有關(guān)，這表明AIM2在DEN誘導(dǎo)的肝臟損傷中有助于炎癥小體的激活。AIM2蛋白和mRNA在肝Kupffer細(xì)胞中高表達(dá)，并在AIM2刺激下產(chǎn)生大量的IL-1β。值得注意的是，當(dāng)從DEN處理的小鼠肝臟中分離出Kupffer細(xì)胞時，IL-1β的產(chǎn)生仍進(jìn)一步增加，其提示了致癌性肝損傷可能對細(xì)胞中的AIM2激活起促進(jìn)作用。

綜上所述，AIM2在HCC中的利與弊均有所報道。AIM2在這些研究中截然不同的作用看似格格不入，其實反映的是AIM2在不同疾病階段(晚期HCC vs早期HCC)或不同細(xì)胞類型(HCC細(xì)胞vs非實質(zhì)肝免疫細(xì)胞)中作用的差異。因此，AIM2可能根據(jù)腫瘤的類型(鱗狀細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌、HCC)、疾病的病因、被激活的細(xì)胞類型、疾病的階段和炎癥小體的參與而發(fā)揮不同的作用，但尚需更多的研究進(jìn)一步論證和探討。

4 小結(jié)與展望

AIM2作為一種DNA敏感型炎性小體，不僅在固有免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用，而且在不同肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。目前，AIM2僅在部分肝臟疾病中的作用及其分子機制得以闡述，但仍未完全明晰，有待進(jìn)一步深入的研究以明確更多的功能和機理。并且，AIM2在其他肝臟疾病的表達(dá)機制及臨床意義的相關(guān)研究少有報道，尚需對該領(lǐng)域進(jìn)一步深入探索，以期為肝臟疾病的臨床防治提供新的策略和實驗支撐。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：樂瀅玉負(fù)責(zé)擬定寫作思路，撰寫文章；毛德文負(fù)責(zé)研究選題，指導(dǎo)文章撰寫；張榮臻、陳寧芳負(fù)責(zé)設(shè)計論文框架，起草論文；樂瀅玉、毛德文、王挺帥負(fù)責(zé)修訂論文。