劉鉑，王瑞瑩，周嘉惠，孫曉波，3，4，5，6，孫桂波，3，4，5，6*，于蕾*（.哈爾濱商業(yè)大學(xué)藥學(xué)院藥物工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 50076；.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京 0093；3.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基于經(jīng)典名方的新藥發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 0093；4.教育部中藥生物活性物質(zhì)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 0093；5.中藥（天然產(chǎn)物）創(chuàng)新藥物研發(fā)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 0093；6.中草藥物質(zhì)基礎(chǔ)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 0093）

炎癥在心血管疾病（cardiovascular disease，CVDS）發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。常見(jiàn)的致病性、代謝性或缺血性致病因子誘發(fā)炎性細(xì)胞因子有白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）、白介素-1

β

（IL-1

β

）、白介素-18（IL-18）和腫瘤壞死因子-

α

（TNF-

α

）。臨床研究表明抗炎治療可降低心血管事件的發(fā)生率。因此，研究心血管疾病中抗炎治療可能是未來(lái)研究的重點(diǎn)。越來(lái)越多的研究表明核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domainlike receptor protein 3，NLRP3）炎癥小體與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。NLRP3 通過(guò)活化天冬氨酸蛋白水解酶-1（Caspase-1）和焦亡蛋白（GSDMD），釋放大量炎癥因子并且開(kāi)啟一種新的、可控的、有序的細(xì)胞死亡模式——細(xì)胞焦亡，加速心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。NLRP3 作為研究比較深入的炎癥小體，參與多種心血管疾病的過(guò)程。本文就NLRP3 參與心血管疾病的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NLRP3 的介紹

1.1 NLRP3 的結(jié)構(gòu)

炎癥小體由模式識(shí)別受體（pattern recognition receptor，PRR）形成的多蛋白復(fù)合物，Toll樣受體、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體（nucleotide-bindingoligomerization domain-like receptor，NLR）、黑色素瘤缺乏因子2 受體都屬于模式識(shí)別受體。NLR 由亮氨酸重復(fù)區(qū)域、核苷酸結(jié)合和寡聚化結(jié)構(gòu)域、氨基末端熱蛋白結(jié)構(gòu)域3 個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。NLR 家族中的NLRP3 最受關(guān)注。NLRP3 受體蛋白、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)狀蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）和Caspase-1 前體蛋白（pro-Caspase-1）組成了經(jīng)典的NLRP3 炎癥小體。NLRP3 炎癥小體可識(shí)別許多危險(xiǎn)信號(hào)，參與多種疾病病理過(guò)程中的炎癥反應(yīng)。

1.2 NLRP3 的激活

NLRP3 炎癥小體的激活需要啟動(dòng)和激活兩個(gè)信號(hào)。啟動(dòng)：在病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）或損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）的刺激下，Toll樣受體激活NF-

κ

B 通路，增加NLRP3、IL-1

β

前體蛋白（Pro-IL-1

β

）的表達(dá)。激活：繼續(xù)在PAMPs、DAMPs 和其他危險(xiǎn)信號(hào)的刺激下，NLRP3、ASC 和pro-Caspase-1 三者進(jìn)行組裝，形成具有活性的NLRP3 炎癥小體，然后釋放出活化的Caspase-1?；罨腃aspase-1 對(duì)無(wú)活性的促炎細(xì)胞因子 pro-IL-1

β

、IL-18 前體蛋白（pro-IL-18）進(jìn)行切割加工，使其轉(zhuǎn)化為成熟的促炎細(xì)胞因子IL-1

β

、IL-18。此外，活化的Caspase-1 還作用于焦亡蛋白，使其產(chǎn)生具有打孔特性的N 端結(jié)構(gòu)域，N 端結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞磷脂雙分子層結(jié)合，使細(xì)胞膜形成蜂窩狀的孔洞，釋放大量的促炎細(xì)胞因子IL-1

β

、IL-18，從而產(chǎn)生炎癥風(fēng)暴，介導(dǎo)細(xì)胞焦亡。

2 NLRP3 與心血管疾病

NLRP3 廣泛表達(dá)于髓系細(xì)胞，如樹(shù)突細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。此外，樹(shù)突細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞及一些其他免疫細(xì)胞常常在心臟發(fā)揮作用，而巨噬細(xì)胞占免疫細(xì)胞的70%以上。其他非免疫細(xì)胞，如內(nèi)皮細(xì)胞和心臟成纖維細(xì)胞也屬于心臟天然免疫的重要參與者。這些細(xì)胞和心肌細(xì)胞中的NLRP3 炎癥小體激活啟動(dòng)炎癥反應(yīng)，在動(dòng)脈粥樣硬化、心肌缺血再灌注損傷（MIRI）和不同病因的心力衰竭（HF）中起重要作用。

2.1 NLRP3 與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化是MIRI 的主要原因，是一種血管病理過(guò)程，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，主要由遺傳、環(huán)境和全身因素共同作用。動(dòng)脈粥樣硬化主要特征包括內(nèi)皮損傷，脂蛋白聚集，單核細(xì)胞黏附、遷移及分化為巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞募集和增殖。誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的因素包括吸煙，高脂肪飲食，高血壓和缺乏運(yùn)動(dòng)引起的超重或肥胖。諸多研究表明，NLRP3 炎癥小體在動(dòng)脈粥樣硬化的病理過(guò)程中具有重要作用。

內(nèi)皮損傷或內(nèi)膜完整性喪失是動(dòng)脈粥樣硬化的第一步。吸煙是動(dòng)脈粥樣硬化的主要危險(xiǎn)因素之一。尼古丁增加NLRP3 和ASC 的表達(dá)，并觸發(fā)主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中的NLRP3 炎性小體激活和內(nèi)皮細(xì)胞焦亡。污染是NLRP3 炎性小體激活介導(dǎo)的內(nèi)皮損傷的另一個(gè)重要原因。丙烯醛和鎘這兩種常見(jiàn)的環(huán)境污染物同樣會(huì)提高NLRP3炎性小體的表達(dá)，導(dǎo)致內(nèi)皮損傷。據(jù)報(bào)道NLRP3 炎性小體與代謝病引起的內(nèi)皮損傷有關(guān)，包括氧化低密度脂蛋白（Ox-LDL）和膽固醇等脂質(zhì)的異常吸收。Ox-LDL 以劑量依賴的方式上調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞NLRP3、Caspase-1 和IL-1

β

的蛋白水平，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡。進(jìn)一步的研究表明，Ox-LDL 通過(guò)改善線粒體功能和阻斷NF-

κ

B 通路來(lái)抑制甲基胞嘧啶雙加氧酶2（TET2）的活性，從而顯著降低Caspase-1、NLRP3 和IL-1

β

的表達(dá)。總而言之，眾多的研究表明在MIRI 的發(fā)病機(jī)制中NLRP3 炎癥小體發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此NLRP3-Caspase-1 信號(hào)通路軸的研究可作為治療動(dòng)脈粥樣硬化引起MIRI 的一個(gè)潛在的靶點(diǎn)。

2.2 NLRP3 與心肌缺血再灌注損傷

大多數(shù)MIRI 病例涉及繼發(fā)性阻塞性動(dòng)脈粥樣硬化血管疾病的血液供應(yīng)減少。雖然早期再灌注可減輕心臟損傷，但晚期再灌注會(huì)激活NLRP3炎癥小體，加重MIRI。研究表明抑制NLRP3 炎癥小體可明顯減輕心肌缺血再灌注損傷，減小心肌梗死面積。Caspase-1 抑制劑VX-765 對(duì)大鼠急性心肌梗死有很強(qiáng)的保護(hù)作用，VX-765 可使大鼠心肌梗死面積縮小至（29.2±4.9）%，而未用VX-765 的心肌梗死面積為（60.3±3.8）%。此外，VX-765 可降低血清中IL-1 水平，保持線粒體復(fù)合體Ⅰ酶的活性，并抑制心臟乳酸脫氫酶的釋放。

2.2.1 心臟NLRP3 炎癥小體的初始激活位點(diǎn)成纖維細(xì)胞 心臟纖維化是許多心臟病理生理狀況的一個(gè)共同特征，細(xì)胞焦亡和炎癥是心臟成纖維化的重要過(guò)程之一。心臟成纖維細(xì)胞是MIRI 中炎癥激活的最初部位，其中NLRP3 炎癥小體的激活被認(rèn)為是MIRI 的關(guān)鍵。在缺氧復(fù)氧刺激下心臟成纖維細(xì)胞會(huì)分泌大量IL-1

β

，誘導(dǎo)NLRP3炎癥小體活化，這種活化作用由心臟成纖維細(xì)胞K外流和活性氧（ROS）生成所介導(dǎo)。Sandanger等研究表明，在大鼠非再灌注模型中，左心室心臟成纖維細(xì)胞中的NLRP3、IL-1

β

和IL-18 表達(dá)升高。心臟中主要細(xì)胞群為成纖維細(xì)胞群，可參與調(diào)節(jié)心肌纖維化、修復(fù)和重構(gòu)的過(guò)程。2.2.2 NLRP3 炎癥介導(dǎo)的心肌缺血再灌注損傷的關(guān)鍵分子TXNIP NLRP3 炎性小體介導(dǎo)的MIRI的關(guān)鍵分子是硫氧還蛋白（TRX）相互作用蛋白（TXNIP），在MIRI 過(guò)程中，心肌組織中TXNIP水平升高；免疫沉淀實(shí)驗(yàn)顯示TXNIP 與NLRP3 具有直接相互作用關(guān)系，

TXNIP

基因敲除降低了小鼠心肌組織中NLRP3 的表達(dá)和梗死面積。研究表明，MIRI 可刺激心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞（CMECs）的NLRP3 炎癥體激活，但對(duì)心肌細(xì)胞無(wú)明顯影響；

TXNIP

基因敲除可抑制CMECs 的NLRP3 炎癥體激活；ROS 刺激可激活TXNIP 介導(dǎo)的NLRP3 炎癥小體，而這種作用可被ROS 清除劑EUK134.45 抑制。激活蛋白C（APC）通過(guò)抑制凋亡、調(diào)控NLRP3 炎癥，對(duì)MIRI 發(fā)揮心臟保護(hù)作用。體內(nèi)研究表明MIRI 經(jīng)APC 治療梗死范圍顯著縮小，NLRP3 炎癥小體的表達(dá)水平降低。心臟成纖維細(xì)胞、心肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的體外實(shí)驗(yàn)表明，APC通過(guò)蛋白酶激活受體1 和雷帕霉素復(fù)合物靶點(diǎn)1 信號(hào)通路全面抑制NLRP3 炎性小體的激活。由此可見(jiàn)，NLRP3 炎癥小體的作用機(jī)制復(fù)雜多樣，在不同細(xì)胞中有不同的機(jī)制表現(xiàn)。

2.3 NLRP3 與充血性心力衰竭

HF 通常指充血性心力衰竭，是許多心臟疾病的最后階段。多種因素引起的心肌病和心肌炎是HF 的特殊病因。NLRP3 炎癥小體在HF 的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后中起重要作用。一項(xiàng)涉及54名HF 患者的臨床試驗(yàn)報(bào)道顯示，運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組相比，ASC 甲基化增加，血漿IL-1

β

和ASC mRNA 水平降低，提示運(yùn)動(dòng)通過(guò)對(duì)ASC 的表觀遺傳調(diào)節(jié)改善HF。此外，心臟重構(gòu)和纖維化是HF 發(fā)生的主要機(jī)制，NLRP3 炎性小體在其中同樣起著至關(guān)重要的作用。2.3.1 壓力負(fù)荷引起的心力衰竭 鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ

δ

（CaMK Ⅱ

δ

）在HF 發(fā)病機(jī)制中起重要作用。在HF 期間，NLRP3 炎癥小體激活CaMK Ⅱ

δ

，這種CaMK Ⅱ

δ

激活主要發(fā)生在血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）輸注的早期，巨噬細(xì)胞明顯募集之前。

NLRP3

基因敲除或MCC950介導(dǎo)的NLRP3 炎癥小體抑制作用可減輕心臟缺血引起的炎癥，主要表現(xiàn)為Ang Ⅱ輸注過(guò)程中巨噬細(xì)胞聚集和纖維化減少，這與CaMK Ⅱ

δ

缺失的效果相似。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞中CaMK Ⅱ

δ

缺失可減輕壓力負(fù)荷引起的CD68、IL-1

β

和IL-18 等細(xì)胞因子的累積。從心肌細(xì)胞特異性CaMK Ⅱ

δ

缺失和主動(dòng)脈縮窄（TAC）的小鼠分離的心肌細(xì)胞顯示NLRP3 水平、Caspase-1 活性和IL-18 活性降低，表明壓力負(fù)荷時(shí)CaMK Ⅱ

δ

誘導(dǎo)了NLRP3 炎癥小體的激活。有報(bào)道稱TET2 的突變可促進(jìn)HF，TET2缺乏可增加IL-1

β

的表達(dá)，誘導(dǎo)NLRP3 激活加速HF，而MCC950 治療可顯著抑制HF 的發(fā)生。2.3.2 心肌病和心肌炎引起的心力衰竭 心肌病和心肌炎可誘發(fā)HF，而NLRP3 炎癥體參與其中。由于糖尿病的高發(fā)病率特點(diǎn)，糖尿病性心肌病的患者正在迅速增加。NLRP3 炎癥體可介導(dǎo)果糖對(duì)大鼠心肌細(xì)胞的細(xì)胞毒作用。此外，果糖處理的H9c2 細(xì)胞中CD36、TLR4、TLR6、NLRP3、IL-1

β

、Smad 2/3 磷酸化和Smad 4 表達(dá)增加，而

NLRP3

基因敲除則顯著減輕果糖所致的大鼠心臟炎癥和纖維化。H3 松弛素是一種活性肽，在高葡萄糖條件下能顯著抑制心肌細(xì)胞中的 NLRP3 炎癥激活和膠原蛋白合成。此外，ROS 的過(guò)量生產(chǎn)和配體門(mén)控離子通道7 在NLRP3介導(dǎo)的高糖誘導(dǎo)的纖維化過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。利用糖尿病心肌病動(dòng)物模型進(jìn)行的基因敲除實(shí)驗(yàn)表明，非編碼RNA 如miRNA-30d 和lncRNA Kcnq1ot1，分別在介導(dǎo)NLRP3 激活和細(xì)胞焦亡中起重要作用。多種病原體，包括細(xì)菌、病毒和寄生蟲(chóng)會(huì)導(dǎo)致心臟病?？滤_奇病毒B3（CVB3）引起的心肌炎是最常見(jiàn)和最重要的感染性心臟病。NLRP3 炎癥小體與CVB3 誘導(dǎo)的心肌炎密切相關(guān)。IL-1

β

、Caspase-1和ASC 在感染后的前7 d 持續(xù)升高。而使用抑制劑抑制Caspase-1 或使用中和抗體阻斷IL-1

β

/caspase-1途徑會(huì)降低心肌酶活性，改善心功能，提高存活率。在HF 的發(fā)展過(guò)程中，體內(nèi)的NLRP3 炎癥小體通過(guò)上調(diào)Caspase-1、IL-1

β

及IL-18 等多種炎癥因子，誘發(fā)一系列炎癥反應(yīng)，促使離子通道功能異常，進(jìn)而誘發(fā)心律失常。提示沉默

NLRP3

基因，可降低NLRP3 的表達(dá)從而達(dá)到治療心血管疾病的目的，但還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。

3 以NLRP3 炎癥小體為靶點(diǎn)治療心血管疾病的藥物

盡管有各種治療方案可供選擇，但心血管疾病仍是一個(gè)嚴(yán)重的健康問(wèn)題。目前心血管疾病治療的一個(gè)新方向便是NLRP3 炎癥小體。針對(duì)NLRP3 炎癥小體的心血管疾病治療藥物可分為化學(xué)藥物和天然藥物兩類。

3.1 化學(xué)藥物

別嘌呤醇是一種黃嘌呤氧化酶抑制劑，主要用于痛風(fēng)治療，它通過(guò)抑制NLRP3 炎癥小體的激活，減少心臟炎癥和纖維化，從而改善果糖誘導(dǎo)的代謝綜合征的心臟損傷。秋水仙堿通過(guò)調(diào)節(jié)NLRP3 炎癥小體，顯著減輕心臟炎癥，提高存活率，并防止心肌梗死發(fā)展為慢性心力衰竭。二甲雙胍和恩格列凈這兩種抗糖尿病藥物均可以抑制NLRP3 炎癥小體，減緩糖尿病心肌病的發(fā)展，但機(jī)制不同，二甲雙胍促進(jìn)AMPK磷酸化，而恩格列凈抑制sGC-cGMP-PKG 通路。吡非尼酮作為第一個(gè)用于治療特發(fā)性肺纖維化的小分子藥物，通過(guò)抑制NLRP3 炎癥小體的形成來(lái)減少心肌纖維化和心室重構(gòu)。代謝調(diào)節(jié)劑他汀類藥物靶向調(diào)節(jié)OxLDL 誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞NLRP3 炎癥小體激活，對(duì)心臟具有保護(hù)作用。MCC 950 是一種NLRP3 炎癥抑制劑，能特異性阻斷NLRP3 炎癥小體的激活，而不影響其他炎癥小體，不僅在研究中得到了廣泛的應(yīng)用，而且具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。這些藥物都能靶向作用于NLRP3 炎癥小體，通過(guò)改善新陳代謝、減輕炎癥，起到保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用。

3.2 天然藥物

芥子酸是一種從傳統(tǒng)中藥中分離出來(lái)的化合物，在體外和體內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化模型中都能減輕NLRP3 炎癥小體的激活和表達(dá)。冠心寧是一種廣泛用于各種心血管疾病的B 類保護(hù)性中藥復(fù)方，它可以抑制中性粒細(xì)胞在心肌中的浸潤(rùn)，改善心功能，降低Caspase-1 活性和IL-1

β

的水平。腦心通對(duì)MIRI 具有相似的作用。大黃素通過(guò)抑制心肌細(xì)胞松弛發(fā)揮抗炎作用，并通過(guò)TLR4/MyD88/NF-

κ

B/NLRP3 炎癥小體途徑減輕MIRI。肉桂醛通過(guò)CD 36 介導(dǎo)的TLR 4/6-IRAK 4/1信號(hào)通路抑制NLRP3 炎癥小體的激活，從而降低果糖對(duì)心肌的細(xì)胞毒性作用。云芝作為一種具有藥用價(jià)值的食用菌，通過(guò)抑制糖尿病大鼠模型的NLRP3 炎癥小體和TGF

β

1/Smad 信號(hào)通路，顯著改善心臟炎癥和纖維化。天然藥物可通過(guò)調(diào)節(jié)NLRP3 炎癥小體抑制心血管疾病的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，心血管疾病受多種因素共同影響，且發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜。NLRP3 炎癥小體的活化效應(yīng)對(duì)心血管疾病發(fā)生、發(fā)展過(guò)程具有重要影響。抑制NLRP3 炎癥小體相關(guān)信號(hào)通路的蛋白表達(dá)，降低Caspase-1、IL-1

β

和IL-18 等細(xì)胞因子水平，可減輕心血管疾病中的炎癥，有效發(fā)揮心肌保護(hù)作用。目前，大多數(shù)治療心血管的藥物傾向于靶向干預(yù)NLRP3 炎癥小體以及下游基因的表達(dá)，但是臨床研究尚少，且NLRP3 炎癥小體在心血管疾病中的作用機(jī)制尚未完全闡明。