張小蕾，鄧東銳

(華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院婦產科，武漢 430030)

妊娠對母體來說是一種免疫炎癥平衡挑戰(zhàn)，胎兒和胎盤作為一種半異體移植物，同時表達母系和父系抗原，故炎癥反應貫穿整個妊娠過程，包括胚胎著床、胎兒生長發(fā)育、妊娠維持和分娩啟動等[1]。母胎免疫耐受與炎癥的平衡是成功妊娠的關鍵，當平衡被打破則可能導致妊娠相關疾病的發(fā)生。

細胞焦亡(pyroptosis)，又稱細胞炎性壞死，是一種依賴Gasdermin(GSDM)蛋白家族的細胞程序性死亡。其參與調節(jié)宿主病原體防御和免疫炎癥中樞過程，在維持機體免疫炎癥平衡中至關重要。與細胞凋亡等其他細胞死亡方式相比，細胞焦亡發(fā)生速度更快，特征為膜孔形成，細胞迅速腫脹增大直至細胞裂解、釋放大量促炎因子進而激活強烈的炎癥反應[2]。炎性小體是一種胞質多聚蛋白復合物，激活后可介導包括GSDM家族在內的多種炎性蛋白裂解，與細胞焦亡密切相關[3]。本文就細胞焦亡和炎性小體在妊娠生理和妊娠疾病中的研究進展進行綜述。

1 細胞焦亡和炎性小體的分子機制

細胞焦亡信號通路分為經典途徑和非經典途徑[2,4]。在經典途徑中，細胞模式受體(pattern recognition receptors，PRRs)識別病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)和危險相關分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)激活下游通路，炎性小體在細胞質中開始組裝。炎性小體由受體蛋白、接頭分子和效應分子三部分構成，受體蛋白主要有核苷酸結合寡聚化結構域(nucleotide binding oligomerization domain,NOD)樣受體1(NOD-like receptors protein 1，NLRP1)、NOD樣受體3(NOD-like receptors protein 3，NLRP3)、NOD樣受體4(NLR family CARD domain-containing protein 4,NLRC4)、黑色素瘤2缺失蛋白(absent in melanoma 2,AIM2)以及Pyrin；接頭蛋白為凋亡相關斑點樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein contain a CARD,ASC)；效應分子為半胱氨酸蛋白酶1前體蛋白(procaspase-1)[3-4]。炎性小體的組裝完成最終使procaspase-1裂解為具有催化活性的半胱氨酸蛋白酶1(caspase-1)，并切割Gasdermin D(GSDMD)蛋白釋放其N端結構域(GSDMD-N)以誘導細胞膜穿孔，釋放細胞內容物；同時，活化的caspase-1切割白細胞介素-1β(IL-1β)和IL-18前體，形成具有活性的IL-1β和IL-18并釋放至胞外，招募炎性細胞聚集并誘導細胞焦亡，促進炎癥發(fā)生。

不同于依賴caspase-1的細胞焦亡經典途徑，非經典途徑是由半胱氨酸蛋白酶-4/-5/-11(caspase-4/-5/-11)介導。進入胞質的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)與人caspase-4/-5(小鼠capasse-11)結合，GSDMD被切割并釋放N端結構域，一方面誘導細胞穿孔釋放內容物；另一方面可誘導NLRP3激活，促進GSDMD切割及釋放具有活性的IL-1β和IL-18[2]。

2 細胞焦亡、炎性小體與妊娠生理

體外研究顯示，LPS刺激可誘導妊娠早期的滋養(yǎng)細胞、蛻膜間質細胞和內膜細胞NLRP1、NLRP3、NLRC4、caspase-1和IL-1β表達[5]。NOD樣受體7(NOD-like receptors protein 7,NLRP7)可通過調控滋養(yǎng)細胞的增殖、遷移、侵襲參與胎盤形成[6]。與足月妊娠未啟動孕婦比較，足月分娩啟動者的羊水、胎盤、胎膜及子宮肌層中NLRP3、caspase-1和炎性因子表達均增強[7]。另一項研究也顯示，足月分娩啟動孕婦胎膜中NLRP7炎性小體和唾液支原體較對照組增加。值得注意的是，在予唾液支原體源性配體成纖維細胞刺激脂肽-1(fibroblast-stimulating lipopeptide-1,FSL-1)進一步誘導人原代羊膜上皮細胞后，NLRP7炎性小體激活、GSDMD介導細胞膜孔形成及細胞焦亡發(fā)生[8]。以上研究提示，炎性小體激活和其介導的細胞焦亡可能不僅參與妊娠期母胎界面的免疫防御，還在胎盤形成、分娩啟動等妊娠生理過程中扮演重要角色。

3 細胞焦亡、炎性小體與妊娠相關疾病

3.1 復發(fā)性流產 復發(fā)性流產(recurrent spontaneous abortion,RSA)是指妊娠28周前發(fā)生3次或3次以上的胎兒丟失，目前病因尚不明確，母胎之間的免疫炎癥失衡是RSA可能發(fā)病機制之一[9]。Zhu等[10]選取75例RSA和75例早期終止妊娠者的蛻膜進行研究，結果發(fā)現，RSA組的高移動性區(qū)域框1(high mobility area box 1,HMGB1)及其受體晚期糖基化終末產物受體(the receptor for advanced glycation end-products,RAGE)、Toll樣受體2(toll-like receptor 2,TLR2)、Toll樣受體4(toll-like receptor 4,TLR4)、NLRP3、caspase-1、GSDMD和NF-κB明顯升高；在RSA小鼠模型中觀察到同樣結果，并進一步予阿司匹林處理后，HMGB1、RAGE、TLR2、TLR4及NLRP3炎性小體成分表達降低。這證實了NLRP3炎性小體參與RSA發(fā)生的可能機制，并為阿司匹林在RSA中的應用提供了理論支持。

研究發(fā)現，RSA孕婦組子宮內膜中NLRP3炎性小體成分較對照組明顯升高[11-12]。Tersigni等利用酶聯免疫吸附試驗檢測外周血中LPS水平，51Cr-EDTA方法檢測腸通透性，結果發(fā)現RSA女性外周血LPS水平和腸通透性增高。該研究團隊提出假說,即RSA女性腸通透性增加可能激活外周循環(huán)免疫，從而激活子宮內膜中炎性小體參與的固有免疫反應導致RSA發(fā)生[12]。Lu等[13]發(fā)現，RSA孕婦組較正常妊娠組的外周血中NLRP3升高，且與CD4+IL-17A+的mRNA表達呈正相關，而與CD4+CD25+Treg的mRNA呈負相關，這提示NLRP3可能通過影響Treg/Th17平衡參與RSA發(fā)生。綜上，細胞焦亡和炎性小體可能通過多種方式參與RSA的發(fā)生發(fā)展，進一步探究其具體分子機制，將有望為防治不明原因RSA提供新策略。

3.2 早產 早產是指妊娠不足37周分娩，發(fā)病率約12%，是導致新生兒死亡的主要原因。早產分娩啟動的發(fā)病機制復雜，母胎界面炎癥反應是誘發(fā)分娩啟動的重要原因[14]。2008年Gotsch等[15]首次發(fā)現，細胞焦亡和分娩啟動之間的聯系。在該項研究中，足月分娩啟動孕婦羊水中caspase-1水平高于足月分娩未啟動者；而合并宮內感染的自發(fā)性早產孕婦羊水中caspase-1水平較未合并感染的自發(fā)性早產組和足月孕婦組均明顯升高。另一項研究將自發(fā)性早產分娩啟動孕婦根據是否合并急性絨毛膜炎分為兩組，結果顯示，合并急性絨毛膜炎者(37例)較無絨毛膜炎者(33例)絨毛膜組織中的多種炎性小體(NLRP1、NLRP3、NLRC4、NOD2)及caspase-4被激活[16]。Zhu等[17]也證實，NLRP1、NLRP3、AIM2和NLRC4炎性小體mRNA及蛋白水平在足月/未足月胎膜早破孕婦胎膜及胎盤中均明顯增加，且與胎膜早破重要發(fā)病因素之一的含Ⅰ型血小板結合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶-4(a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 4,ADAMTS4)水平呈正相關。此外，NLRP6與caspase-1在合并絨毛膜炎的未足月胎膜早破孕婦血清和胎膜中升高[18]，這可能與病原體入侵誘導炎癥反應發(fā)生胎膜早破有關。以上結果提示，細胞焦亡經典途徑和非經典途徑可能均參與早產發(fā)生。

在LPS誘導羊膜腔感染的小鼠自發(fā)性早產模型研究中，早產組胎膜和底蛻膜NLRP3炎性小體較對照組明顯增加，而進一步予NLRP3抑制劑MCC950處理早產組，發(fā)現早產率降低,胎鼠結局得到改善[19]。另一項體內外聯合實驗發(fā)現，TANK結合激酶1(TANK-binding kinase 1,TBK1)抑制劑氨來占諾可通過調節(jié)哺乳動物雷帕霉素復合物靶點1(mammalian target of rapamycin complex 1,mTORC1)信號通路抑制NLRP3炎性小體激活，從而改善炎性妊娠合并癥[20]。多不飽和脂肪酸亦被證實可通過下調NLRP1、AIM2炎性小體抑制早產分娩啟動[21]。以上研究為炎性小體參與早產發(fā)生提供了支持依據，抑制炎性小體激活或許是未來研究早產防治的新方向。

3.3 子癇前期 子癇前期是累及多器官的妊娠特發(fā)性疾病，發(fā)病率約3%～5%，嚴重威脅母嬰健康[22]。局部氧供和(或)營養(yǎng)物質不足可誘導滋養(yǎng)細胞死亡，導致內皮激活和母體系統炎性介質釋放，這些內源性介質即為DAMPs，包括胎兒游離DNA、尿酸、活性氧、HMGB1等。DAMPs是炎性小體重要的內源性信號[2]，當炎性小體被激活后可釋放促炎因子造成血管內皮細胞損傷或滋養(yǎng)細胞功能障礙致子癇前期發(fā)生。在早發(fā)型子癇前期胎盤組織中，細胞焦亡的重要執(zhí)行者GSDMD上調；進一步構建滋養(yǎng)細胞缺氧模型模擬子癇前期病理環(huán)境，發(fā)現低氧可激活非折疊蛋白反應和內質網應激，通過硫氧還蛋白結合蛋白(thioredoxin-interacting protein,TXNIP)誘導滋養(yǎng)細胞NLRP3炎性小體激活并發(fā)生細胞焦亡，釋放炎性因子IL-1β、IL-18[23]。人組織標本和小鼠動物實驗結果示，細胞外囊泡通過激活母體血小板和滋養(yǎng)細胞中NLRP3炎性小體，誘導胎盤無菌性炎癥和子癇前期發(fā)生，而抑制這一途徑可減輕子癇前期癥狀[24]。另有研究顯示，AIM2作為細胞質中DNA感受器，可被胎兒游離DNA刺激后活化，上調其介導的IL-8、IL-6、C-C基序趨化因子配體2(C-C motif chemokine ligand 2，CCL2)，增強炎癥反應導致子癇前期發(fā)生[25]。故炎性小體激活可能通過促進炎癥和誘導細胞焦亡參與子癇前期的發(fā)病。

研究顯示，上調microRNA-135可在體外滋養(yǎng)細胞缺氧模型中抑制NLRP3激活，緩解炎癥并促進滋養(yǎng)細胞侵襲和遷移[26]。而沉默長鏈非編碼RNA核富集豐富轉錄本1(nuclear-enriched abundant transcript,NEAT1)可下調miR-485-5p/AIM2軸，促進子癇前期中Treg/TH17的免疫平衡[27]。Matias等[28]發(fā)現，孕酮和維生素D可經TLR4/MyD88/NF-κB通路下調子癇前期孕婦外周血單核細胞中NLRP3、NLRP1水平。這提示抑制炎性小體激活在子癇前期防治中具有潛在的科研臨床轉化價值，待未來更多研究證實。

3.4 妊娠期糖尿病 妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)是妊娠期最常見的代謝性疾病，不僅增加母體發(fā)生子癇前期、2型糖尿病等風險，還對胚胎宮內發(fā)育、新生兒近遠期健康產生不良影響。胎盤和脂肪組織中炎癥反應是GDM中發(fā)生胰島素抵抗的重要原因[29]。2014年Lappas首次描述了脂肪組織炎性小體在GDM胰島素抵抗中發(fā)揮重要作用。該研究發(fā)現，GDM孕婦(16例)較正常血糖孕婦組(9例)的脂肪組織中caspase-1活化水平升高，而后從正常孕婦取脂肪組織行外植體培養(yǎng)并分別予LPS、游離脂肪酸棕櫚酸酯、RAGE處理，再予三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)或NF-κB通路抑制劑BAY 11-7082干預。結果發(fā)現，這3種物質通過啟動NF-κB通路、ATP活化兩步驟激活脂肪組織caspase-1、分泌IL-1β[30]。此外，胎盤組織中NLRP3炎性小體在GDM孕婦中也升高，且與具有抗炎作用的硫化氫合成酶即胱硫氨酸γ裂解酶(cythionine gamma lyase,CSE)和胱硫氨酸β合成酶(cythionine beta synthase,CBS)呈負相關[31]。動物實驗證實，抑制NLRP3炎性小體激活可明顯改善GDM癥狀[32]。這提示NLPR3炎性小體和細胞焦亡經典途徑的激活可能促進脂肪或胎盤組織炎癥參與GDM發(fā)生，而其他炎性小體是否亦參與GDM的發(fā)病過程待更多研究探索。

3.5 其他 NLRP7基因突變與復發(fā)性葡萄胎有關。目前已有約200個NLRP7有關的突變序列在40%～80%復發(fā)性葡萄胎孕婦中被報道，突變主要包括取代、插入、缺失和重復[33]，但NLRP7基因突變如何影響復發(fā)性葡萄胎發(fā)病的分子機制尚不明確。此外，NLRP7[6]、NLRP3炎性小體[34]在胎兒生長受限孕婦胎盤組織中升高，提示炎性小體可能與胎兒生長受限有關，但具體機制尚待揭示。

4 總結與展望

綜上所述，細胞焦亡和炎性小體在妊娠過程中扮演著“雙刃劍”的角色，兩者不僅在妊娠生理中發(fā)揮作用，其過度激活與多種妊娠疾病的發(fā)病密切相關。今后研究需進一步明確細胞焦亡和炎性小體在妊娠疾病中的具體發(fā)病機制，以期通過阻斷或抑制其激活為妊娠相關疾病的防治提供新靶點，為臨床決策提供新方向。