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1、NLRP3 炎性小体在糖尿病肾病中作用的研究进展 闫志峰 刘姗姗 闫鸿 中国人民解放军第二零二医院 摘 要： 糖尿病肾病的发生与炎症相关。近年研究发现, NLRP3 炎性小体-Caspase-1-IL-1/IL-18 轴在糖尿病肾病中起重要作用。活性氧 (ROS) -硫氧还原蛋白结合蛋白 (TXNIP) -NLRP3 通路、NF-B-NLRP3 炎性小体通路、Nrf2-NLRP3 炎性小体通路、线粒体 ROS 通路、ATP-P2X4-NLRP3 炎性小体通路、长链非编码 RNA (LncRNA) 通路等参与糖尿病肾病的发病。多种 NLRP3 炎性小体抑制剂则可抑制糖尿病肾病的发生。关键词： 糖
2、尿病肾病; 模式识别受体; NLRP3 炎性小体; 炎症通路; 收稿日期：2017-04-28Received： 2017-04-28糖尿病肾病是终末期肾病新发病例的主要病因1。先天性免疫应答是微炎症状态的核心, 糖尿病并发症的发生与其密切相关2。研究发现, 炎症通路在糖尿病肾病的进展中起核心作用3。模式识别受体 (PRR) 是免疫细胞抵御细菌入侵和表达的第一道防线。在感染性疾病中, PRR 识别病原相关分子模式 (PAMPs) ;在非感染疾病中, PRR 识别宿主来源的危险相关分子模式 (DAMPs) 。表达在细胞表面的 PRR 包括 TLR 和杀伤性 T 细胞 (CTL) , 细胞内的 P
3、RR 包括 NOD 样受体 (NLR) 、视黄酸诱导基因样受体 (RLR) 和 HIN200 家族蛋白 (AIM2) 等, 它们可以通过识别 PAMPs 和 DAMPs 直接被激活。NLR 在胞质中通过 NACHT 结构域募集炎性小体, 并与 ASC 蛋白形成复合体, 活化 Caspase-1 蛋白, 介导细胞因子 IL-1 及 IL-18 由非活化形式转变成活化形式, 从而发挥作用4。目前在炎性小体的研究中, 对 NLRP3 炎性小体的研究最为深入。研究证实, NLRP3 炎性小体在多发性硬化、阿尔茨海默病、动脉粥样硬化、2 型糖尿病等多种疾病发病中发挥重要作用5。近年研究发现, NLRP3
4、 炎性小体也涉及糖尿病肾病的发病6。本文对 NLRP3 炎性小体在糖尿病肾病中的作用进行综述。1 NLRP3 炎性小体在糖尿病肾病发生发展中的作用NLRP3 炎性小体在免疫细胞主要是巨噬细胞和树突细胞中被激活。NLRP3 炎性小体可以直接感受到细菌产物、线粒体 DNA、病毒和 ATP 微粒等表达的 PAMPs 和DAMPs4。肾脏中的免疫细胞大多数是肾内单核网状吞噬细胞, 为 NLRP3 复合体的组装及 IL-1 和 IL-18 的产生表达提供所有必须成分6。在 2010 年, 在单侧输尿管梗阻致慢性肾损伤小鼠模型中, 与对照组野生型小鼠相比, NLRP3小鼠表现出肾小管损伤减轻及炎症介质如
5、IL-1、IL-18 和 Caspase-1 蛋白的产生减少7。近年研究发现, NLRP3 炎性小体在糖尿病肾病的发生发展中发挥着重要作用。2012 年, Wang 等8发现糖尿病大鼠肾脏中 NLRP3 炎性小体成分ASC 蛋白和 Caspase-1 蛋白过表达, IL-1 及 IL-18 水平升高。体外研究观察到, 在高浓度葡萄糖处理后的人肾小球系膜细胞及糖尿病大鼠肾脏中, Caspase-1 蛋白、IL-1 及 NLRP3 炎性小体随时间依赖性增加9。NL-RP3 炎性小体可以通过促进 IL-1 和 IL-18 成熟, 作用于 CD4T 细胞, 从而影响 TH1和 TH17 分化10。最近
6、研究发现, 与糖尿病患者及微量蛋白尿糖尿病患者相比, NLRP3 炎性小体 mRNA 在大量蛋白尿患者外周血中高表达, 且 NLRP3 炎性小体mRNA 的表达是糖尿病肾病的独立预测因素11。以上研究说明, NLRP3 炎性小体-Caspase-1-IL-1/IL-18 轴在糖尿病肾病中起重要作用。2 NLRP3 炎性小体导致糖尿病肾病的机制2.1 活性氧 (ROS) -硫氧还原蛋白结合蛋白 (TX-NIP) -NLRP3 通路TXNIP 通过抑制硫氧还原蛋白系统的功能而发挥介导氧化应激作用。最近多项研究发现, NLRP3 的活化与 TXNIP 相关。早在 2010 年, 在 HEK-293
7、细胞、THP-1 细胞及小鼠体内分离的胰岛细胞研究中发现, 经 ROS 作用, TXNIP 被活化, 与 NLRP3 结合并相互作用, 激活 IL-112。2015 年, 对 NLRP3 炎性小体在糖尿病肾病中作用的研究有了突破性进展。在糖尿病动物模型中的研究发现, 与非糖尿病动物相比, 糖尿病大鼠及小鼠肾脏组织中 TXNIP、NLRP3 炎性小体及IL-1 蛋白的表达升高, 且升高呈时间依赖性。大鼠肾小球系膜细胞的研究中发现, 经高浓度葡萄糖处理后, TXNIP、NLRP3 炎性小体、Caspase-1、IL-1mRNA 及蛋白的表达均升高13,16。人肾脏足细胞在高浓度葡萄糖作用后, 通过
8、应用 shRNA 沉默 TXNIP 表达, 可缓解足细胞损伤14。沉默大鼠肾小球系膜细胞中 TXNIP 表达, 可抑制 TXNIP-NLRP3 炎性小体通路, 并抑制高浓度葡萄糖诱导的细胞增殖和氧化应激16。2.2 NF-B-NLRP3 炎性小体通路研究发现, 转录因子 NF-B 在糖尿病肾病中同样参与 NLRP3 炎性小体的活化。分别对小鼠及大鼠肾脏组织进行检测发现, 糖尿病组小鼠与非糖尿病组小鼠相比, NL-RP3 炎性小体及 NF-B 的表达升高时, 应用抑制剂下调 NF-B 后, NLRP3 炎性小体的表达下降15,17,18。在系膜细胞研究中发现, 高浓度葡萄糖处理后, 与低浓度葡萄
9、糖处理相比, NF-B 与 NL-RP3 炎性小体表达增加19。2.3 Nrf2-NLRP3 炎性小体通路Nrf2 也是一种转录因子, 它控制基因表达, 保护机体免受产生过量 ROS 引起的细胞损伤。研究发现, 糖尿病小鼠肾脏中 Nrf2 的表达与非糖尿病小鼠相比, 并无统计学差异, 但是当 Nrf2 表达升高后, NLRP3 炎性小体的活化被抑制, 小鼠肾功能得到改善18。在细胞研究中也得到相同的结论, 沉默足细胞 Nrf2 基因, 可使其表达减少, NLRP3 炎性小体的活化增加20。以上研究表明, 高葡萄糖环境不影响 Nrf2 的表达, 但是 Nrf2 表达升高可抑制 NLRP3 炎性小
10、体的活化。2.4 线粒体 ROS 通路在足细胞中, 线粒体 ROS 可触发依赖 NLRP3 炎性小体的 IL-1 成熟。葡萄糖处理后的足细胞, 应用线粒体 ROS 抑制剂后, 线粒体 ROS、NLRP3 炎性小体和 IL-1 的表达水平降低。在糖尿病小鼠肾小球细胞中, 抑制线粒体 ROS 表达后, 可使糖尿病小鼠肾小球中 NLRP3 炎性小体的激活和肾损害被抑制21。2.5 ATP-P2X4-NLRP3 炎性小体通路在 2 型糖尿病患者肾小管上皮细胞的研究中发现, P2X4 的表达增加, 与尿中IL-1 和 IL-18 的水平呈正相关。而且, P2X4 的表达与 NLRP3 炎性小体、IL-1
11、 和 IL-18 的表达共存。体外细胞研究发现, 高浓度葡萄糖可刺激细胞 NLRP3炎性小体、Caspase-1、IL-1、IL-18 及 ATP 增加, 应用三磷酸腺苷酶消耗ATP 后, 可阻断高浓度葡萄糖引起的此变化。应用 P2X4 拮抗剂或对 P2X4 进行基因沉默, 也可阻断高浓度葡萄糖诱导下的以上蛋白的表达22。2.6 长链非编码 RNA (LncRNA) 通路也有学者对 LncRNA 调节 NLRP3 炎性小体进行研究。LncRNA MALAT1 可通过介导miR-23c, 从而靶向调节其靶基因人胚胎致死异常视觉 1 (ELAVL1) , 调节肾小管上皮细胞的凋亡。在糖尿病大鼠肾小
12、管上皮细胞和高浓度葡萄糖处理的人肾小管上皮细胞细胞中, 发现 MALAT1 的表达增加, 而下调 MALAT1 或上调 miR-23c 可下调 ELAVL1、NLRP3 炎性小体、Caspase-1 的表达, 以及抑制 HK-2 细胞的凋亡23。3 抑制 NLRP3 炎性小体对糖尿病肾病的作用槲皮黄酮和别嘌醇是被最早发现的可抑制糖尿病大鼠肾脏 NLRP3 炎性小体活化的药物8。后来陆续发现多种抑制剂可下调肾脏细胞中 NLRP3 炎性小体的表达。沙格列汀可以减少 1 型糖尿病和 2 型糖尿病小鼠肾脏中 NLRP3 炎性小体蛋白表达水平24。FL-926-16 是一种肌肽衍生物, 它可以减少糖尿病
13、小鼠肾脏中NLRP3 炎性小体的表达25。姜黄色素可抑制糖尿病小鼠肾脏皮质及暴露于高浓度葡萄糖的 HK-2 细胞中 NLRP3 炎性小体蛋白的表达水平26。体内研究发现, 应用千金藤素及胡椒碱, 或两者联合应用可抑制糖尿病大鼠肾脏 TXNIP、NF-B 及 NLRP3 炎性小体的表达15;吡格列酮治疗后可降低糖尿病小鼠血糖、血清尿素氮及肌酐水平, 并通过下调 NF-B 水平, 进一步抑制肾脏中 NLRP3 炎性小体、Caspase-1、IL-18 及 IL-1 水平17;米诺环素可通过限制 Nrf2 泛素化, 增加 Nrf2 蛋白的稳定性, 抑制 NLRP3 炎性小体的表达。在Nrf 的糖尿病
14、小鼠中, 米诺环素失去其保护作用20;THBDD1 可改善小鼠肾功能, 通过抑制 NF-B 通路及 NLRP3 炎性小体活化, 促进肾脏中 Nfr2 的迁移18。毛柳甙是红景天的主要成分, 可改善高浓度葡萄糖作用后大鼠肾小球系膜细胞的增殖, 降低 ROS 和 MDA 的水平, 减少 TXNIP、NLRP3 炎性小体及 Caspase-1 的表达16。N-乙酰-L-半胱氨酸是一种抗氧化剂, 其与毛柳甙的作用相似, 也可抑制高浓度葡萄糖作用下, 大鼠肾小球系膜细胞中 TXNIP、NLRP3 炎性小体及Caspase-1 的表达13。Maresin-1 是一种抗炎脂质介质, 它可以减少高浓度葡萄糖处
15、理后鼠肾小球系膜细胞中 ROS、NLRP3 炎性小体、Caspase-1 及 IL-1的表达27。这些抑制剂的发现, 对于药物治疗糖尿病肾病提供了新的方法。NLRP3 炎性小体是近 10 余年来发现的一种重要的蛋白复合物, 它可以通过调节体内多种因子, 从而对疾病的发生发展发挥作用。最近发现的一些小分子抑制剂, 可通过特异性抑制 NLRP3 炎性小体, 从而为治疗糖尿病肾病提供了新的方法。但目前需要更多的体内、外实验明确其发挥作用的机制, 为未来的临床治疗提供依据。参考文献1Saran R, Li Y, Robinson B, et al.US renal data system 2014 a
16、nnual data report:epidemiology of kidney disease in the United StatesJ.Am J Kidney Dis, 2015, 66 (1 Suppl 1) :1-305. 2Fernndez-Real JM, Pickup JC.Innate immunity, insulin resistance and type 2 diabetesJ.Diabetologia, 2012, 55 (2) :273-278. 3Wada J, Makino H.Inflammation and the pathogenesis of diabetic nephropathyJ.Clin Sci (Lond) , 2013, 124 (3) :139-152. 4Patel MN1
