李世青 袁媛 王景林

（軍事醫(yī)學(xué)研究院微生物流行病研究所，病原微生物生物安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100071）

炎癥小體作為一種胞質(zhì)大分子信號(hào)平臺(tái)，自2002年提出以來逐漸走入研究者視野，作為機(jī)體免疫系統(tǒng)的重要組成備受關(guān)注。宿主細(xì)胞受到細(xì)菌感染后，細(xì)菌不同組件可通過不同機(jī)制激活宿主體內(nèi)多種炎癥小體組裝，引發(fā)炎癥反應(yīng)。炎癥反應(yīng)是把雙刃劍，在感染早期，炎癥反應(yīng)有利于機(jī)體抵御細(xì)菌感染，但持續(xù)性的過度炎癥反應(yīng)則有害于機(jī)體，導(dǎo)致多器官衰竭。本文綜述了不同細(xì)菌組件激活炎癥小體的種類并同時(shí)闡述了各炎癥小體的激活機(jī)制。

1 炎癥小體介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的概述

機(jī)體受到外來刺激時(shí)，宿主細(xì)胞可識(shí)別特定刺激物，引發(fā)體內(nèi)炎癥小體組裝及其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。炎癥小體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)主要表現(xiàn)為兩方面：一方面組裝好的炎癥小體能夠調(diào)節(jié)caspase-1活化，在天然免疫防御過程中促進(jìn)細(xì)胞因子前體pro-IL-1β和pro-IL-18成熟和分泌。另一方面，炎癥小體組裝復(fù)合物能夠調(diào)節(jié)caspase-1依賴的炎癥形式編程性細(xì)胞死亡——細(xì)胞焦亡（pyroptosis），誘導(dǎo)細(xì)胞在炎癥和應(yīng)激病理?xiàng)l件下死亡。炎癥小體介導(dǎo)的兩方面炎癥反應(yīng)既有區(qū)別，也存在聯(lián)系。本文將分別介紹炎癥小體及細(xì)胞焦亡，并進(jìn)一步闡述兩者的聯(lián)系。

1.1 炎癥小體炎癥小體于2002年由TSCHOPP實(shí)驗(yàn)組提出，從結(jié)構(gòu)來說，其是由傳感器、適配器ASC（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD）和酶原pro-caspase-1組成的多聚蛋白復(fù)合物［1］。傳感器包括三類蛋白，分別為NLR［nucleo?tide-binding oligomerization domain（NOD）-like recep?tor］家族成員、AIM2（absent in melanoma 2）蛋白和Pyrin蛋白。以傳感器為分類依據(jù)，目前研究最為廣泛的炎癥小體主要包括NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2、Pyrin。NLRs由三部分組成：C末端、中央高度保守的可結(jié)合核苷酸的寡聚結(jié)構(gòu)域（nucleotidebinding domain，NACHT）及可結(jié)合下游蛋白的可變N端。C末端為L(zhǎng)RR（leucine rich repeat）結(jié)構(gòu)域，能夠識(shí)別細(xì)胞溶質(zhì)配體并將NLRs保留在非激活狀態(tài)。依據(jù)不同N末端結(jié)構(gòu)域，NLR家族蛋白可進(jìn)行亞分類，如帶有PYD（Pyrin domain）的NLRP、帶有BIR結(jié)構(gòu)域（baculovirus inhibitory repeat domain）的NLRB和帶有CARD（caspase activation and recruit?ment domain）的NLRC。AIM2屬于ALR（AIM2-like receptor）模式識(shí)別受體家族蛋白成員，其N端含有PYD結(jié)構(gòu)域，C端含有負(fù)責(zé)結(jié)合多聚核苷酸的HIN200結(jié)構(gòu)域。Pyrin蛋白主要由3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成：N端Pyrin域（PYD）、2個(gè)中心鋅指域（B-boxes）、1個(gè)螺旋線圈域（coiled-coil，CC）。適配器ASC蛋白由PYD-CARD組成，在炎癥小體組裝過程中起中間橋梁作用。識(shí)別特定刺激后，傳感器與ASC結(jié)合，在細(xì)胞核周圍形成1個(gè)ASC斑點(diǎn)結(jié)構(gòu)，隨后促進(jìn)procaspase-1聚集，進(jìn)而引發(fā)體內(nèi)炎癥小體組裝及其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。

1.2 細(xì)胞焦亡細(xì)胞焦亡是近年發(fā)現(xiàn)的一種不同于凋亡、壞死的細(xì)胞死亡方式，主要表現(xiàn)為細(xì)胞不斷腫脹直至細(xì)胞膜破裂，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物釋放進(jìn)而激發(fā)強(qiáng)烈炎癥反應(yīng)。目前認(rèn)為細(xì)胞焦亡存在兩種途徑，一類是caspase-1參與組成的炎癥小體引發(fā)的經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑，另一類是小鼠caspase-11和人caspase-4/5單獨(dú)作為胞質(zhì)傳感器響應(yīng)胞質(zhì)脂多糖（LPS）引起的非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑。最初發(fā)現(xiàn)cas?pase-1/4/5/11可裂解GSDMD，釋放其N端結(jié)構(gòu)域，在細(xì)胞膜上寡聚成孔，誘發(fā)細(xì)胞焦亡［2］。與上述不同的是，近年也有研究表明耶爾森氏菌（Yersinia）感染巨噬細(xì)胞后，caspase-8可水解活化Gasdermin引發(fā)細(xì)胞焦亡［3］。也有研究表明caspase-3可通過酶切GSDME激活細(xì)胞焦亡［4］。因此，目前細(xì)胞死亡命名委員會(huì)建議細(xì)胞焦亡定義為一種依賴于Gasdermin家族蛋白形成質(zhì)膜膜孔的可調(diào)控細(xì)胞死亡，通常（但并不總是）是炎癥性caspase活化的結(jié)果［5］。

1.3 炎癥小體與細(xì)胞焦亡的聯(lián)系機(jī)體受到細(xì)菌感染后可識(shí)別細(xì)菌刺激物激活體內(nèi)炎癥小體組裝引發(fā)細(xì)胞焦亡，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)發(fā)生。炎癥小體與細(xì)胞焦亡既存在聯(lián)系也存在差別。兩者聯(lián)系主要表現(xiàn)為兩方面：一是炎癥小體可作為經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑的上游通路引發(fā)細(xì)胞焦亡；二是兩者分別對(duì)細(xì)胞因子IL-1β和IL-18的成熟和分泌發(fā)揮作用。刺激物激活炎癥小體可引起pro-IL-1β和pro-IL-18成熟，而其進(jìn)一步釋放依賴于細(xì)胞焦亡引發(fā)的膜孔形成。兩者相互依存，共同促發(fā)體內(nèi)炎癥反應(yīng)。本綜述從細(xì)菌組件出發(fā)，介紹不同細(xì)菌組件可激活經(jīng)典炎癥小體（NLRP1、NLRC4、NLRP3、AIM2、Pyrin）的種類，同時(shí)探討這些炎癥小體激活介導(dǎo)經(jīng)典細(xì)胞焦亡的發(fā)生機(jī)制。

2 不同細(xì)菌組件可激活炎癥小體的種類

不同細(xì)菌感染可激活不同炎癥小體，同一細(xì)菌感染也可激活不同炎癥小體，體現(xiàn)細(xì)菌感染激活炎癥小體的多樣性與網(wǎng)絡(luò)性。宿主細(xì)胞感應(yīng)不同細(xì)菌組件，激活不同炎癥小體，引發(fā)細(xì)胞焦亡和細(xì)胞因子釋放，具體細(xì)菌組件激活炎癥小體介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的匯總見表1、表2。以下將以細(xì)菌菌體表面結(jié)構(gòu)、附件、內(nèi)部物質(zhì)、分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白及外毒素為分類依據(jù)，匯總這些組件可激活炎癥小體的種類。

表1 細(xì)菌感染間接激活炎癥小體［6-7］Tab.1 Bacterial infection indirectly activates inflammasome［6-7］

表2 細(xì)菌感染直接激活炎癥小體［7-8］Tab.2 Bacterial infection directly activates inflammasome［7-8］

2.1 菌體表面結(jié)構(gòu)（細(xì)胞壁、表面蛋白）可激活炎癥小體的細(xì)菌表面結(jié)構(gòu)主要包括細(xì)胞壁成分、表面蛋白。如干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）細(xì)胞壁片段、化膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）細(xì)胞表面蛋白M1可激活NLRP3炎癥小體引發(fā)經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑［9-10］。此外，革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁成分LPS中的脂質(zhì)A可直接與caspase4/5/11結(jié)合引發(fā)非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑［11］。

2.2 菌體附件（鞭毛）可激活炎癥小體的細(xì)菌附件是細(xì)菌的鞭毛結(jié)構(gòu)，如軍團(tuán)菌（Legionella）、沙門氏菌（Salmonella）、假單胞菌（Pseudomonas）等多種細(xì)菌感染時(shí)可通過鞭毛蛋白激活NLRC4炎癥小體組裝［12］。

2.3 菌體的內(nèi)部物質(zhì)（核酸、質(zhì)粒）細(xì)菌內(nèi)部物質(zhì)中的核酸（dsDNA、RNA）、質(zhì)?？杉せ預(yù)IM2、NLRP3、NLRP1炎癥小體。AIM2蛋白可識(shí)別單核細(xì)胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、弗朗西斯氏菌（Francisella）、肺炎鏈球菌（Streptococcus pneu?moniae）和牛布魯氏菌（Brucella abortus）細(xì)菌胞質(zhì)dsDNA激活A(yù)IM2炎癥小體組裝［13］。此外細(xì)菌RNA可激活NLRP3炎癥小體組裝，如B族鏈球菌提取的純化總RNA、大腸桿菌的mRNA和RNA-DNA雜交體、結(jié)核分枝桿菌中的dsRNA均可激活NLRP3炎癥小體［14-17］。進(jìn)一步研究表明，細(xì)菌mRNA、tRNA和

rRNA也能激活人巨噬細(xì)胞的NLRP3炎癥小體［18］。除細(xì)菌核酸外，最新研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌質(zhì)粒也可激活NLRP1炎癥小體，福氏志賀菌分泌的侵襲性質(zhì)粒抗原H7.8（IpaH7.8）是一種可誘導(dǎo)NLRP1B降解和激活的蛋白酶，可激活NLRP1炎癥小體引發(fā)經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑［19-20］。

近年來，黑社會(huì)性質(zhì)組織向政治領(lǐng)域滲透的現(xiàn)象又出現(xiàn)了新的趨勢(shì):一是通過暴力、威脅、賄賂等手段，操縱選舉，直接控制農(nóng)村基層政權(quán);二是通過收買有權(quán)勢(shì)的上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)，控制下屬組織謀取暴利。［15］

2.4 細(xì)菌分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白細(xì)菌通用的Ⅰ~Ⅵ型細(xì)菌分泌系統(tǒng)中，可激活炎癥小體組裝的分泌系統(tǒng)包括Ⅲ型、Ⅵ型分泌系統(tǒng)（T3SS、T6SS）。研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌、志賀氏菌（Shigella）、耶爾森菌（Yersinia）等多種細(xì)菌感染可通過T3SS桿狀蛋白和針狀蛋白激活NLRC4炎癥小體［12］。此外來自副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）的T3SS效應(yīng)蛋白VopS及新洋蔥伯克霍爾德菌（Burkholderia cenocepacia）的T6SS效應(yīng)蛋白TecA可激活Pyrin炎癥小體［21-22］。除通用的Ⅰ~Ⅵ型分泌系統(tǒng)，分枝桿菌屬中存在特有的Ⅶ型分泌系統(tǒng)（ESX-1型分泌系統(tǒng)），可激活NLRP3炎癥小體，如結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）Ⅶ型分泌系統(tǒng)中早期分泌抗原靶蛋白ESAT-6（6 kD early secretory antigenic target protein）［11］。同時(shí)海洋分枝桿菌（Mycobacterium marinum）的ESX-1型分泌系統(tǒng)也可激活NLRP3炎癥小體，但并未找到具體誘導(dǎo)蛋白［23］。

2.5 細(xì)菌的分泌外毒素根據(jù)作用于靶細(xì)胞的方式不同，外毒素主要分為三類：作用于細(xì)胞膜毒的素、損傷細(xì)胞膜的毒素和細(xì)胞內(nèi)作用毒素。這些細(xì)胞毒素中，可激活炎癥小體毒素主要包括損傷細(xì)胞膜的毒素和細(xì)胞內(nèi)作用毒素。

2.5.1 損傷細(xì)胞膜毒素?fù)p傷細(xì)胞膜毒素在體外具有溶血素或溶細(xì)胞素活性，主要包括孔形成毒素和磷脂酶類毒素，兩者均可激活NLRP3炎癥小體。如孔形成毒素中金黃色葡萄球菌分泌的α-、γ-溶血素、殺白細(xì)胞素、殺白細(xì)胞素A/B［24］；也包括弧菌屬中霍亂弧菌（Vibrio cholerae）和創(chuàng)傷弧菌（Vibrio vul?nificus）分泌的溶血素和MARTX毒素、副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）分泌的耐熱直接溶血素、河流弧菌（Vibrio fluvialis）分泌的溶血素、蛋白水解弧菌（Vibrio proteolyticus）分泌的殺白細(xì)胞素［25-26］。磷脂酶類毒素包括金黃色葡萄球菌β溶血素等。

2.5.2 細(xì)胞內(nèi)作用毒素細(xì)胞內(nèi)作用毒素主要具有酶活性，通過酶活性影響細(xì)胞內(nèi)生物機(jī)制或抑制蛋白合成，包括多種腺苷酸環(huán)化酶、ADP-核糖轉(zhuǎn)移酶、葡（萄）糖基轉(zhuǎn)移酶、神經(jīng)毒素等毒素，主要激活NLRP3和Pyrin炎癥小體。如百日咳鮑特菌分泌的百日咳腺苷酸環(huán)化酶毒素（adenylate cyclase toxin，CyaA）可激活NLRP3炎癥小體，同時(shí)其分泌的百日咳毒素（pertussis toxin，PTX）依賴其ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶可激活Pyrin炎癥小體誘導(dǎo)小鼠腹腔細(xì)胞IL-1β分泌［27-28］。同時(shí)化膿鏈球菌分泌的SpyA和銅綠假單胞菌分泌的PEA兩種ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶毒素（ADP-ribosyltransferase toxin）也可激活體內(nèi)細(xì)胞NLRP3炎癥小體［29］。此外艱難梭菌（Clostridium difficile）分泌的艱難梭菌毒素A（Tcd A）和艱難梭菌毒素B（Tcd B）兩種葡糖基轉(zhuǎn)移酶毒素既可激活NLRP3炎癥小體也可激活Pyrin炎癥小體［30］。

綜上，細(xì)菌感染時(shí)可通過其自身不同組件激活體內(nèi)多種炎癥小體介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。具體來說，細(xì)菌鞭毛和T3SS效應(yīng)蛋白可激活NLRC4炎癥小體，細(xì)菌分泌的成孔毒素、酶類毒素、某些效應(yīng)蛋白、RNA可激活NLRP3炎癥小體，細(xì)菌dsDNA可激活A(yù)IM2炎癥小體，細(xì)菌分泌的某些毒素可激活Pyrin炎癥小體，同時(shí)細(xì)菌的LPS可激活非經(jīng)典炎癥小體途徑，引發(fā)細(xì)胞焦亡和細(xì)胞因子IL-1β、IL-18成熟與分泌。

3 細(xì)菌感染激活炎癥小體介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的機(jī)制研究

細(xì)菌通過不同組件激活不同炎癥小體誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，各炎癥小體激活過程中涉及機(jī)制也不同，主要分為直接激活與間接激活。直接激活中，主要激活機(jī)制為不同蛋白結(jié)構(gòu)的直接切割與結(jié)合。如細(xì)菌的效應(yīng)物質(zhì)可切割NLRP1蛋白激活炎癥小體組裝，細(xì)菌的鞭毛蛋白和III型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白結(jié)合NAIP、dsDNA結(jié)合AIM2分別激活NLRC4、AIM2炎癥小體介導(dǎo)經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑，LPS結(jié)合caspase-4/5/11直接介導(dǎo)非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑。間接激活中，細(xì)菌組件擾動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)進(jìn)而激活Pyrin和NLRP3炎癥小體。以下將針對(duì)每一炎癥小體介紹其蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)而闡述其激活機(jī)制。

3.1 直接激活

圖1 人、小鼠、大鼠NLRP1蛋白結(jié)構(gòu)［31］Fig.1 NLRP1 protein structure of human，mouse and rat［31］

目前研究確定的可激活NLRP1炎癥小體的細(xì)菌效應(yīng)物質(zhì)包括炭疽桿菌分泌的炭疽致死毒素（lethal toxin，LT）的致死因子（lethal factor，LF）及福氏志賀菌分泌的IpaH7.8，其激活機(jī)制均在于可直接切割或酶解NLRP1蛋白的N末端，釋放其C端片段進(jìn)而激活caspase-1［19-20］。綜上，NLRP1激活的先決條件為FIIND的自蛋白分解、對(duì)刺激的響應(yīng)和N-末端蛋白分解，進(jìn)而指出細(xì)菌感染主要通過其組件切割NLRP1蛋白激活NLRP1炎癥小體介導(dǎo)細(xì)胞焦亡。

3.1.2 細(xì)菌感染結(jié)合NAIP激活NLRC4炎癥小體引發(fā)細(xì)胞焦亡NLRC4炎癥小體是目前已知較為清楚的炎癥小體之一，其蛋白由3部分組成，N端CARD結(jié)構(gòu)域、中間NACTH結(jié)構(gòu)域和C端LRR結(jié)構(gòu)域。NLRC4通過直接的NLRC4CARD-caspase-1CARD相互作用激活caspase-1。

多種細(xì)菌感染可通過鞭毛蛋白和T3SS效應(yīng)蛋白激活NLRC4炎癥小體。分析其激活機(jī)制發(fā)現(xiàn)，與其他炎癥小體不同，NLRC4激活需要另一種蛋白，即神經(jīng)元凋亡抑制蛋白（NAIPs），可在胞漿中識(shí)別細(xì)菌成分的存在。沒有這些細(xì)菌組分存在時(shí)，NAIP和NLRC4中的LRR結(jié)構(gòu)域與其自身NBD相互作用維持自抑制狀態(tài)［34］。細(xì)菌配體存在的情況下，NAIP直接識(shí)別并結(jié)合特定配體，從而打破其自抑制構(gòu)象，允許其NBD介導(dǎo)與NLRC4的共齊聚［35］。這種共齊聚反應(yīng)誘導(dǎo)形成一個(gè)大的NAIP-NLRC4炎癥小體，激活caspase-1，最終導(dǎo)致IL-1β/IL-18釋放和細(xì)胞焦亡。NAIP蛋白是NLR家族成員之一，小鼠有4種NAIP同源基因：NAIP5/NAIP6識(shí)別鞭毛蛋白；NAIP1和NAIP2分別特異性識(shí)別T3SS針狀蛋白和桿狀蛋白。而人類僅編碼1個(gè)NAIP基因（hNAIP），T3SS桿狀/針狀蛋白和鞭毛蛋白均能被識(shí)別［12］。目前研究表明，NLRC4的Ser533磷酸化激活了NLRC4，用于通過NAIP感應(yīng)配體的后續(xù)激活［36］。但也有與之相矛盾的報(bào)道表明，這種磷酸化也發(fā)生在NLRC4的非活性狀態(tài)。因此，需要進(jìn)一步研究確定NLRC4-Ser533磷酸化的必要性。

3.1.3 細(xì)菌感染結(jié)合AIM2激活A(yù)IM2炎癥小體引發(fā)細(xì)胞焦亡相對(duì)于NLRC4炎癥小體激活時(shí)結(jié)合NAIP才可引發(fā)pro-caspase-1聚集，AIM2炎癥小體的激活機(jī)制更為簡(jiǎn)單，可通過本身HIN200結(jié)構(gòu)域直接結(jié)合細(xì)菌胞質(zhì)dsDNA誘導(dǎo)炎癥小體組裝引發(fā)細(xì)胞焦亡。AIM2能與胞質(zhì)細(xì)菌雙鏈DNA（dsDNA）相互作用使ASC和pro-caspase-1結(jié)合形成功能性炎癥小體。

靜息細(xì)胞中，AIM2中的PYD通過靜電吸引結(jié)合其HIN200結(jié)構(gòu)域，使AIM2持續(xù)處于自抑制狀態(tài)。當(dāng)細(xì)菌感染時(shí)，細(xì)菌的dsDNA對(duì)HIN200結(jié)構(gòu)具有更高的親和力。因此，細(xì)胞內(nèi)dsDNA出現(xiàn)后，PYD被dsDNA取代，從而使AIM2取消自抑制狀態(tài)［37］。進(jìn)一步，PYD暴露于ASC，通過同型PYDPYD相互作用招募ASC。隨后通過ASC-CARD和procaspase-1-CARD結(jié)合組裝成一個(gè)功能性AIM2炎癥小體，引發(fā)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞焦亡。

dsDNA-AIM2炎癥小體途徑是宿主細(xì)胞抵御細(xì)菌和病毒病原體的重要途徑，涉及多種信號(hào)通路，包括AIM2直接識(shí)別細(xì)菌DNA，也包括胞漿雙鏈DNA激活I(lǐng)FN刺激DNA［interferon（IFN）-stimulatory DNA，ISD］途徑，即cGAS-STING-TBK1-IRF3途徑促進(jìn)AIM2感知dsDNA。ISD途徑中，環(huán)GMP-AMP合酶（cGAS）獨(dú)立于其序列感知DNA，激活胞質(zhì)DNA傳感適配器-IFN基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING）。STING隨后激活蛋白激酶IKK和TBK1，進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和干擾素調(diào)節(jié)因子3（IRF3），誘導(dǎo)Ⅰ型IFN產(chǎn)生，Ⅰ型IFN進(jìn)一步通過細(xì)胞膜IFNAR1受體進(jìn)入細(xì)胞參與AIM2感知dsDNA。此外，不同細(xì)菌感染涉及機(jī)制略有差別，如肺炎鏈球菌與單核細(xì)胞增生李斯特菌感染時(shí)肺炎鏈球菌溶血素（pneumolysin，PLY）、李斯特菌溶素O（listeriolysinO，LLO）均可激活A(yù)IM2炎癥小體。弗朗西斯氏菌激活A(yù)IM2炎癥小體時(shí)涉及多種機(jī)制，包括細(xì)菌內(nèi)化、溶酶體酸化、線粒體ROS產(chǎn)生、K+外流、鳥苷酸結(jié)合蛋白（GBPs）和IFN誘導(dǎo)蛋白IRGB10參與［13］。

3.2 間接激活

3.2.1 細(xì)菌感染失活Rho-GTPases激活Pyrin炎癥小體引發(fā)細(xì)胞焦亡與直接激活中蛋白間結(jié)構(gòu)切割與結(jié)合不同，間接激活主要通過擾動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)進(jìn)而激活炎癥小體引發(fā)經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑，主要包括Pyrin、NLRP3兩種炎癥小體。

研究表明，在靜息細(xì)胞中，Pyrin作為不活躍的蛋白存在，其B-Box結(jié)構(gòu)域與PYD、CC結(jié)構(gòu)域自齊聚成三聚體，維持Pyrin自抑制狀態(tài)。細(xì)菌感染可通過毒素或效應(yīng)蛋白翻譯后修飾Rho-GTPase的開關(guān)Ⅰ區(qū)使其失活，進(jìn)而被Pyrin識(shí)別，觸發(fā)Pyrin炎癥小體激活［38］。如艱難梭菌分泌的細(xì)胞毒素TcdA和TcdB可引起Rho-GTPase家族成員中的RhoA糖基化［39］；肉毒梭菌C3毒素可引起RhoA去酰胺化［38］；副溶血性弧菌T3SS效應(yīng)蛋白VopS、睡眠嗜組織菌IbpA蛋白均可引發(fā)RhoA FIC-結(jié)構(gòu)域腺苷酸化［38］；新洋蔥伯克霍爾菌T6SS效應(yīng)器TecA引發(fā)RhoA去酰胺化［21］。此外，目前也發(fā)現(xiàn)百日咳鮑特菌分泌的PTX毒素依賴其ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶活性誘導(dǎo)小鼠腹腔細(xì)胞IL-1β分泌，但未研究PTX與Rho-GTPase的關(guān)系［28］。這些翻譯后修飾均使Rho-GTPase失活。進(jìn)一步分析翻譯后修飾的Rho-GTPase與Pyrin關(guān)系發(fā)現(xiàn)，Pyrin似乎未直接與修飾的Rho-GTPase結(jié)合，而是引起Pyrin去磷酸化和14-3-3蛋白解離。研究發(fā)現(xiàn)，靜息狀態(tài)下，Rho-GTPases激活了絲氨酸-蘇氨酸激酶PKN1和PKN2，在S208和S242結(jié)合并磷酸化Pyrin蛋白。磷酸化的Pyrin與14-3-3蛋白結(jié)合維持Pyrin炎癥小體非活性狀態(tài)。但當(dāng)Rho-GTPase被細(xì)菌毒素或效應(yīng)蛋白修飾時(shí)，Pyrin去磷酸化和14-3-3蛋白解離導(dǎo)致構(gòu)象變化，從而使Pyrin炎癥小體活化［40-41］。但Pyrin如何去磷酸化以及14-3-3蛋白如何釋放尚未闡明。

3.2.2 細(xì)菌感染激活NLRP3炎癥小體引發(fā)細(xì)胞焦亡NLRP3與其他NLRP家族蛋白一致，其N端具有PYD。與其他NLRs相比，NLRP3在細(xì)胞靜息狀態(tài)下的表達(dá)太低不足以激活炎癥小體組裝。目前關(guān)于NLRP3炎癥小體激活的機(jī)制建立了雙信號(hào)模型。第一信號(hào)指可上調(diào)NLRP3和pro-IL-1β所需的啟動(dòng)信號(hào)，TLR4、NOD2、TNFR和IL-1R等模式識(shí)別受體可激活啟動(dòng)信號(hào)，這些信號(hào)可引起NF-κB激活，從而增加pro-IL-1β和NLRP3合成。第二信號(hào)被稱為感應(yīng)信號(hào)，可由廣泛的結(jié)構(gòu)不同的激動(dòng)劑觸發(fā)，包括二氧化硅、石棉、鋁等環(huán)境晶體污染物、成孔毒素和核酸等病原體組件及血清淀粉樣蛋白A和ATP等內(nèi)源性危險(xiǎn)信號(hào)［42］。

多種細(xì)菌感染可激活人或小鼠細(xì)胞NLRP3炎癥小體，活化caspase-1，引發(fā)IL-1β和IL-18炎癥因子成熟與分泌或細(xì)胞焦亡。激活NLRP3炎癥小體的細(xì)菌組件包括成孔毒素或具有酶活性的毒素、某些效應(yīng)蛋白和細(xì)菌RNA。如此眾多的激動(dòng)劑如何激活細(xì)胞內(nèi)NLRP3炎癥小體組裝，既往研究指出可能與鉀離子外流、線粒體DNA釋放、線粒體功能障礙、線粒體相關(guān)ROS產(chǎn)生、溶酶體相關(guān)組織蛋白酶B釋放、胞內(nèi)鈣離子濃度改變、細(xì)胞膜孔道形成等相關(guān)，但尚未找出激活的統(tǒng)一通路。目前有幾項(xiàng)研究從細(xì)胞內(nèi)的另外一些信號(hào)通路出發(fā)嘗試闡明其激活機(jī)制。一方面有研究指出NIMA相關(guān)激酶7（NIMA-related kinase 7，NEK7）可直接與巨噬細(xì)胞內(nèi)NLRP3結(jié)合，是NLRP3炎癥小體組裝的核心驅(qū)動(dòng)因子。NEK7的激酶結(jié)構(gòu)域直接與NLRP3的LRR結(jié)構(gòu)域結(jié)合形成復(fù)合物，與ASC和pro-caspase-1結(jié)合組裝后形成NLRP3炎癥小體復(fù)合物［43-45］。同時(shí)也有研究指出高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（trans-Golgi net?work，TGN）是一種新的共同細(xì)胞信號(hào)，研究表明多種差異極大的激動(dòng)劑均能引起細(xì)胞內(nèi)TGN解體為分散的特殊結(jié)構(gòu)（dispersed TGN，dTGN）。dTGN形成后，其膜上富集的帶負(fù)電荷的磷脂酰肌醇-4-磷酸（phosphatidylinositol-4-phosphate，PtdIns4P）會(huì)招募原本處于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)的NLRP3至dTGN，誘導(dǎo)ASC聚合，激活下游信號(hào)級(jí)聯(lián)［46-48］。但NLRP3炎癥小體的激活機(jī)制仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上，細(xì)菌組件激活炎癥小體時(shí)既可通過不同蛋白結(jié)構(gòu)間的切割或結(jié)合直接組裝炎癥小體，也可擾動(dòng)細(xì)胞通用信號(hào)進(jìn)一步活化炎癥小體組裝進(jìn)一步促進(jìn)下游炎癥反應(yīng)發(fā)生。同時(shí)直接激活與間接激活間也存在聯(lián)系，如AIM2炎癥小體激活既可直接結(jié)合dsDNA結(jié)構(gòu)直接激活也可擾動(dòng)細(xì)胞信號(hào)通路間接激活。

4 總結(jié)

綜上，細(xì)菌感染宿主時(shí)，可通過其本身不同組件、不同機(jī)制激活宿主細(xì)胞體內(nèi)多種炎癥小體，引發(fā)IL-1β、IL-18成熟與釋放及細(xì)胞焦亡。細(xì)胞分泌IL-1β、IL-18和誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡發(fā)揮誘發(fā)、放大和持續(xù)炎癥反應(yīng)的作用以及在多數(shù)情況下可幫助宿主抵御病原體感染。同時(shí)炎癥小體激活后也會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生一些影響，如誘發(fā)凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)及增強(qiáng)局部血管通透性［48-49］。

盡管目前對(duì)炎癥小體激活機(jī)制和效應(yīng)反應(yīng)有了大量研究進(jìn)展，但對(duì)炎癥小體對(duì)抗微生物感染的認(rèn)識(shí)還十分有限，仍存在諸多問題。如在炎癥小體激活機(jī)制中，翻譯后修飾起的具體作用是什么？炎癥小體激活與其他細(xì)胞死亡途徑（凋亡、壞死、自噬）是否存在其他聯(lián)系？同時(shí)在炎癥小體效應(yīng)反應(yīng)中，炎癥反應(yīng)與細(xì)胞焦亡的作用是否可幫助清除體內(nèi)感染的病原體？炎癥小體組裝與炎癥性脂質(zhì)、抗菌遞質(zhì)產(chǎn)生、細(xì)胞遷移和適應(yīng)性免疫等其他細(xì)胞生理過程間的聯(lián)系為何？炎癥小體抑制劑是否可用于膿毒癥、自身免疫性疾病的臨床治療？對(duì)這些問題的理解將為宿主與病原菌的相互抗衡作用研究提供進(jìn)一步見解，以便更好地理解細(xì)菌感染與宿主免疫防御間的博弈戰(zhàn)。