含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)炎性体抑制剂及其作用机制研究进展

含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)炎性体是由NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)及胱天蛋白酶1(caspase-1)组成的蛋白复合体,主要介导白细胞介素1β(IL-1β)和IL-18的前体成熟参与炎症反应。NLRP3炎性体的异常活化与代谢紊乱、神经退行性疾病、自身免疫性疾病等炎症性疾病的发生发展关系密切。寻找并开发NLRP3炎性体的有效抑制剂成为治疗炎症性疾病的新策略。我们总结了已报道的在NLRP3炎性体活化的起始阶段和激活阶段发挥作用的抑制剂及其作用机制,期望为开发以NLRP3炎性体为靶点的抗炎药物提供新思路。

血红素激活含pyrin结构域NOD样受体家族蛋白3(NLRP3)炎性体诱导肾小管上皮细胞焦亡

目的研究血红素是否通过活化肾小管上皮细胞含pyrin结构域NOD样受体家族蛋白3(NLRP3)炎性体引起焦亡而损伤肾脏功能。方法使用血红素处理人肾小管上皮HK-2细胞,通过扫描电镜观察细胞膜上是否有穿孔,免疫荧光染色检测焦亡执行蛋白消皮素D氨基端蛋白(GSDMD-N)的形成情况,明确血红素是否引起人肾小管上皮HK-2细胞焦亡。通过Western blot法检测NLRP3炎性体相关蛋白分子NLRP3、含胱天蛋白酶募集结构域凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、胱天蛋白酶l前体(pro-caspase-1)和剪切体(caspase-1 p20)、白细胞介素1β前体(pro-IL-1β)和IL-1β等确定血红素是否引起人肾小管上皮HK-2细胞中NLRP3炎性体的活化;通过异体输血构建小鼠溶血模型在动物水平进一步验证溶血释放的血红素是否活化NLRP3炎性体而导致肾损伤。采集静脉血进行血涂片进行Wright-Giemsa染色光镜观察,分光光度计比色法检测游离血红蛋白;全自动生化分析仪检测血清尿素氮以及HE染色观察肾组织病变情况确定溶血模型建立是否成功;分离提取溶血小鼠肾小管上皮细胞,Western blot法检测NLRP3、ASC、pro-caspase-1、caspase-1 p20、pro-IL-1β、IL-1β、GSDMD-N蛋白表达情况明确溶血模型中NLRP3炎性体的活化情况以及焦亡执行蛋白的表达。结果血红素造成肾小管上皮HK-2细胞损伤,细胞膜上出现小孔,焦亡执行蛋白GSDMD-N表达增高,HK-2细胞中NLRP3炎性体相关蛋白caspase-1 p20、IL-1β表达上调;溶血模型小鼠的肾脏功能受损,小鼠肾小管上皮细胞中NLRP3炎性体相关蛋白caspase-1 p20、IL-1β、GSDMD-N表达上调。结论血红素活化肾小管上皮细胞的NLRP3炎性体,诱导焦亡,进而导致肾功能损伤。

需肌醇酶1(IRE1)激活NLRP3炎性体在动脉粥样硬化中的作用

动脉粥样硬化(AS)是缺血性心脑血管疾病的主要病理基础,炎症反应在疾病进程中发挥重要影响。内质网应激(ERS)下游传感蛋白需肌醇酶1(IRE1)可以通过多条途径激活含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)炎性体,二者与AS发生发展关系密切。涉及相关信号通路的关键蛋白p38丝裂原激活蛋白激酶(p38MAPK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)、核因子κB(NF-κB)、X盒结合蛋白1(XBP1)、NADPH氧化酶(NOX)、硫氧还蛋白相互作用蛋白(TXNIP)等与AS之间均有关联,提示ERS刺激下IRE1参与活化NLRP3炎性体是AS的可能发病机制。我们总结了IRE1激活NLRP3炎性体的分子机制及相关信号通路的节点蛋白在AS中的作用,以期为研究AS发病机制和防治策略提供新思路。

血清BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平与癫痫患者预后的相关性及其预测价值

目的:分析血清B细胞活化因子(BAFF)、新饱食分子蛋白1(Nesfatin-1)、NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3(NLRP3)水平与癫痫患者预后的相关性及其预测价值。方法:选取2019年6月至2021年6月该院收治的149例癫痫患者进行前瞻性研究。治疗后随访1年,根据1年后预后情况将患者分为预后不良组(n=43)和预后良好组(n=106)。比较两组治疗前及治疗3、6个月后血清BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平,采用Spearman相关性分析BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平与癫痫患者预后的相关性,并采用受试者工作特征(ROC)曲线分析血清BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平单项及联合检测预测癫痫患者预后的价值。结果:治疗3、6个月后,预后不良组血清BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平均高于预后良好组,差异有统计学意义(P<0.05);Spearman相关性分析结果显示,BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平与癫痫患者预后均呈正相关(r>0,P<0.05);治疗6个月后,血清BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平单项及联合预测癫痫患者预后的曲线下面积(AUC)分别为0.730、0.756、0.737、0.906,均具有一定预测价值,其中联合检测预测价值最高。结论:血清BAFF、Nesfatin-1、NLRP3水平与癫痫患者预后均呈正相关,且三者联合检测预测癫痫患者的价值高于各单项检测。

NLRP1炎性体促进高糖高胰岛素诱导的肾小球系膜细胞焦亡

目的研究含pyrin结构域NOD样受体家族1(NLRP1)炎性体对高糖高胰岛素诱导的肾小球系膜细胞焦亡(pyroptosis)的调控作用。方法将培养的人肾小球系膜细胞(HRMC)分为4.5 mg/m L葡萄糖处理的高糖组和10μg/m L胰岛素处理的高胰岛素组,分别处理0、12、24、48、72、96 h。在各时间点,采用MTT法检测细胞增殖,流式细胞术检测细胞焦亡,实时定量PCR检测HRMC的NLRP1、白细胞介素1β前体(pro-IL-1β)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和胱天蛋白酶1前体(pro-caspase-1)的mRNA水平,Western blot法检测NLRP1、IL-1β、TNF-α、caspase-1的蛋白水平;高糖高胰岛素培养的HRMC中转染NLRP1小干涉RNA(si NLRP1),采用以上方法检测上述指标的变化情况。结果高糖高胰岛素处理48 h后,HRMC增殖能力下降、焦亡细胞数目显著增加,NLRP1、pro-IL-1β、TNF-α和pro-caspase-1 mRNA和NLRP1、IL-1β、TNF-α和caspase-1蛋白水平均显著增加;si NLRP1下调HRMC中NLRP1水平后,高糖高胰岛素培养的HRMC细胞焦亡减少,IL-1β、TNF-α和caspase-1表达显著降低。结论高糖高胰岛素处理促进NLRP1的激活从而增加肾小球系膜细胞焦亡和炎症反应,下调NLRP1的表达可抑制高糖高胰岛素诱导的肾小球系膜细胞焦亡和炎症反应。

C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白6(CTRP6)介导庆大霉素所致大鼠急性肾损伤

目的探讨抗炎细胞因子C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白6(CTRP6)在庆大霉素所致急性肾损伤(AKI)中的作用。方法SD大鼠分为5组,对照组、模型组和3个实验组。模型组和实验组皮下注射庆大霉素400 mg/(kg·d),连续注射2 d,建立庆大霉素中毒性AKI动物模型;3个实验组大鼠在注射庆大霉素前2 d,分别给予(0.5、5、50)mg/kg的CTRP6腺病毒表达载体。苦味酸比色法检测肌酐(Cr)含量,紫外分光光度法检测血清尿素氮(BUN)含量,ELISA检测血清CTRP6的水平以及肾组织匀浆中白细胞介素1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平。Western blot法检测肾脏组织中CTRP6、NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3(NLRP3)和caspase-1的表达。结果与对照组相比,模型组大鼠AKI指标血清BUN和Cr水平较对照组显著增高,炎症因子IL-1β和TNF-α的分泌量以及NLRP3和caspase-1蛋白表达水平也显著增加。与模型组相比,实验组大鼠血清BUN和Cr水平降低,IL-1β和TNF-α的分泌减少,NLRP3和caspase-1的表达水平下降。随着注射CTRP6腺病毒表达载体注射剂量的增加,抑制效果逐渐增强。结论 CTRP6以剂量依赖的方式减弱庆大霉素所致的大鼠急性肾功能损伤。

青藤碱抑制NLRP3和下游致炎因子表达改善佐剂性关节炎大鼠关节炎症状

目的探讨青藤碱对佐剂性关节炎(AA)大鼠的抗炎作用及含pyrin结构域核苷酸结合寡聚结构域样受体蛋白3(NLRP3)的变化。方法Wistar大鼠随机分为对照组、AA模型组、(100、200、400)mg/kg青藤碱组和100 mg/kg雷公藤组,每组10只。除对照组外,其余均采用Freund完全佐剂建立AA模型。建模后12 d,对照组和模型组给予等量生理盐水,其余各组分别灌胃给予相应药物,每天1次,连续16 d。通过多发性关节炎和关节肿胀度评价AA大鼠关节情况,Western blot法检测滑膜组织NLRP3蛋白水平,免疫组织化学染色法检测滑膜组织NLRP3表达和分布;ELISA检测大鼠血清白细胞介素1β(IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平。结果与对照组比较,模型组多发性关节炎明显,关节肿胀度增加,青藤碱各治疗组和雷公藤组大鼠多发性关节炎和关节肿胀度明显降低;青藤碱各治疗组滑膜组织NLRP3蛋白表达减弱,血清中IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著下降。结论青藤碱通过抑制NLRP3和下游致炎因子表达改善AA大鼠关节炎症。

柯萨奇病毒B3(CVB3)通过激活NADK2促进小鼠巨噬细胞NLRP3的活化

目的研究在柯萨奇病毒B3(CVB3)刺激下,小鼠巨噬细胞中含pyrin结构域NOD样受体家族蛋白3(NLRP3)表达的变化及机制。方法CVB3刺激RAW264.7细胞、小鼠原代(骨髓来源或腹腔)巨噬细胞以及感染NLRP3短发夹RNA(shRNA-NLRP3)慢病毒的RAW264.7细胞,实时荧光定量PCR检测NLRP3和白细胞介素1β(IL-1β)表达水平;ELISA检测细胞上清中IL-1β的含量;Western blot法检测NLRP3蛋白的变化,免疫共沉淀(Co-IP)法检测NLRP3相互作用蛋白的表达。结果CVB3刺激RAW264.7细胞、骨髓来源或腹腔巨噬细胞后,NLRP3和IL-1β表达明显升高;下调NLRP3后,IL-1β分泌明显减少;NLRP3抗体Co-IP所得复合物银染,组间差异蛋白经质谱分析鉴定为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸激酶2(NADK2),证明CVB3诱导NADK2与NLRP3相互作用。结论CVB3通过激活NADK2促进巨噬细胞NLRP3活化,增加炎症因子IL-1β表达和释放。

X线辐照激活NLRP3炎性体引起损伤肺组织细胞焦亡(pyroptosis)

目的建立放射性肺损伤模型,研究胱天蛋白酶1(caspase-1)依赖的程序性细胞死亡即细胞焦亡(pyroptosis)在放射性肺炎发病机制中的作用。方法 BALB/c小鼠胸腔15 Gy X线辐照5 d,处死小鼠。HE染色观察肺组织形态变化,原位末端转移酶标记技术(TUNEL)检测辐照后肺组织细胞凋亡情况,Western blot法检测肺组织γ组蛋白2AX(γ-H2AX)、抗原KI-67(ki67)、含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)、caspase-1和含CARD结构域凋亡相关斑点样蛋白(ASC/TMS-1)的表达情况,实时荧光定量PCR检测肺组织白细胞介素6(IL-6)、IL-8、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)、caspase-1、白细胞介素1β(IL-1β)、IL-18的m RNA水平,采用免疫组织化学染色检测肺组织NLRP3、caspase-1和TMS1的表达情况,使用caspase-1活性检测试剂盒检测caspase-1活性;ELISA检测血清IL-1β和IL-18水平。结果辐照后小鼠肺泡壁毛细血管扩张充血,炎性细胞浸润,肺泡壁增厚;肺组织细胞TUNEL染色阳性指数升高,γ-H2AX和ki67的表达增强,提示细胞DNA遭到破坏且细胞增殖活性降低;肺组织细胞中IL-6、IL-8、TNF-α和MCP-1 m RNA水平增加;血清IL-1β和IL-18水平增加,肺组织NLRP3、caspase-1、ASC/TMS-1表达水平增加,caspase-1活性增强。结论辐照后,激活小鼠肺组织NLRP3炎性体诱导肺组织的细胞发生pyroptosis。

敲除PTEN改善心肌缺血再灌注大鼠心脏功能并抑制NLRP3介导的心肌细胞焦亡

目的通过敲除第10号染色体缺失的磷酸酶和张力蛋白同源蛋白(PTEN),探索其对大鼠心脏功能和含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)介导的心肌细胞焦亡(pyroptosis)的影响。方法建立大鼠心肌缺血/再灌注(I/R)损伤大鼠模型,分为假手术组(野生型健康大鼠)、野生型I/R组(野生型大鼠进行心肌I/R处理)、敲除PTEN(PTEN KO)的I/R组(PTEN KO大鼠进行心肌I/R处理)。反转录PCR检测PTEN mRNA水平,HE染色观察心肌病理损伤;超声心动图仪检测心率(HR)和左心室壁厚度(LVWT)并通过BL-420F生物机能实验系统记录左心室收缩压(LVSP)、左室射血分数(LVEF)、缩短分数(FS);ELISA检测血清肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌红蛋白(Mb)、心肌肌钙蛋白I(cTnI)的含量;Western blot法检测心脏组织NLRP3、ELAV样RNA结合蛋白1(ELAVL1)、胱天蛋白酶1(caspase-1)、白细胞介素1β(IL-1β)的蛋白表达,免疫组织化学染色法检测心肌组织中caspase-1的含量;原位末端转移酶标记技术(TUNEL)染色观察心肌组织的凋亡。结果与假手术组相比,野生型I/R组PTEN mRNA和蛋白水平显著增加,HR、LVSP、LVEF、FS和LVWT均显著降低,血清CK-MB、Mb、cTnI含量均显著升高,NLRP3、ELAVL1、caspase-1、IL-1β蛋白表达水平均显著升高,敲除PTEN后PTEN mRNA和蛋白水平显著降低。敲除PTEN心肌细胞病理损伤减轻,HR、LVSP、LVEF、FS和LVWT均显著升高,血清CK-MB、Mb、cTnI含量显著降低。NLRP3、ELAVL1、caspase-1、IL-1β蛋白水平均显著降低,凋亡心肌细胞数量显著减少。结论敲除PTEN减缓心肌病理损伤,抑制NLRP3介导的心肌细胞焦亡,表明敲除PTEN能减轻心肌I/R损伤。

曲美他嗪激活自噬增加巨噬细胞胞外诱捕网抑制炎性体减少泡沫细胞胆固醇含量

目的探讨曲美他嗪(TMZ)对氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导泡沫细胞形成的影响及可能的作用机制。方法应用ox-LDL刺激RAW264. 7细胞建立泡沫细胞模型,分为对照组(培养基)、模型组(60μg/m L ox-LDL刺激)、氯喹(CQ)组(60μg/m L ox-LDL联合10 mmol/L CQ处理)、TMZ联合CQ组(60μg/m L ox-LDL联合80μmol/L TMZ和10 mmol/L CQ处理)。油红O染色评估泡沫细胞形成情况,ELISA试剂盒检测细胞内总胆固醇(TC)及游离胆固醇(FC)含量;单丹磺酰尸胺(MDC)染色观察自噬; Picogreen荧光染色及荧光定量PCR检测巨噬细胞胞外诱捕网(MET)形成及其含量;实时定量PCR检测自噬相关指标微管相关蛋白1轻链3β(LC3B)、泛素结合蛋白P62、含pyrin结构域NOD样受体家族3 (NLRP3)、含胱天蛋白酶结构域凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、胱天蛋白酶1(caspase-1)及胆固醇流出相关基因ATP结合盒亚家族A成员1(ABCA1)、ATP结合盒亚家族G成员1(ABCG1)的mRNA水平。结果与模型组相比,TMZ联合CQ组LC3B表达增加、P62表达减少,同时TC、FC、胆固醇酯(CE)/TC含量降低,此外NLRP3、ASC及caspase-1的mRNA表达水平均显著下调,MET形成增加。CQ组结果相反。结论曲美他嗪可以通过激活自噬、增强巨噬细胞胞外诱捕网(MET)形成并抑制炎性体形成,从而促进泡沫细胞的胆固醇流出。

牙周相关细胞中NLRP3炎症小体对牙周炎影响及相关靶向治疗的研究进展

NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3(NOD-like receptor family pyrin domain-containing protein 3,NLRP3)炎症小体是一种蛋白质复合体,可促进Caspase的活化和IL-1β的成熟,在多种炎症的发生、发展过程中起促进作用。牙周炎(periodontitis,PD)的发生与牙周组织的菌群失调有关,NLRP3炎症小体参与中性粒细胞、巨噬细胞、破骨细胞(osteoclast,OC)和人牙周膜成纤维细胞(human periodontal liqament fibroblast,HPLF)的活化过程。该文归纳了相关免疫细胞及基质细胞的NLRP3炎症小体对PD的影响,并简述了与NLRP3炎症小体相关的PD治疗新思路。

α硫辛酰胺抑制糖尿病大鼠肾组织炎症和4型胶原蛋白的产生及其机制

目的通过观察糖尿病(DM)大鼠肾组织中Notch2、含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)的表达情况及α硫辛酰胺(ALM)对Notch2、Toll样受体4(TLR4)、NLRP3和胶原蛋白表达的影响,初步探讨ALM抗糖尿病肾组织炎症和肾纤维化的可能保护机制。方法以链脲佐菌素(STZ)复制DM大鼠模型,分为DM组和ALM组,同时设正常对照组(NC组),每组8只。DM造模成功2周后,ALM组用ALM[150 mg/(kg·d)]进行灌胃,治疗6周后处死大鼠。HE和Masson染色观察肾组织形态变化,免疫组织化学染色观察肾组织中Notch2、TLR4、NLRP3的表达和定位,Western blot法检测肾组织中Notch2、TLR4、NLRP3和4型胶原蛋白(Col4)的蛋白水平,ELISA检测肾组织匀浆中炎性因子白细胞介素6(IL-6)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平。采用Spearman秩相关检验对Notch2与TLR4、NLRP3蛋白表达进行相关性分析。结果 DM组的血糖、24 h尿蛋白量、肾脏指数、总胆固醇、甘油三酯均显著高于NC组;与DM组相比,ALM组肾脏指数、24 h尿蛋白量明显降低,而血糖无明显改变。与NC组相比,DM组大鼠肾组织中Notch2、TLR4、NLRP3和Col4的蛋白水平增加,ALM组大鼠肾组织中的上述蛋白水平明显低于DM组; ALM组大鼠肾组织匀浆IL-6和TNF-α的水平较DM组明显降低。相关性分析显示在DM组以及ALM组中Notch2与TLR4的表达均呈显著正相关,Notch2与NLRP3的表达也均呈显著正相关。结论 ALM抑制DM大鼠肾组织的炎症和Col4的产生,与Notch2抑制TLR4和NLRP3的活化有关。

胰岛素处理促进糖尿病大鼠肾皮质骨形成蛋白和激活蛋白膜结合抑制物(BAMBI)表达并抑制炎症反应

目的研究胰岛素控制糖尿病(DM)大鼠血糖后,DM大鼠肾皮质骨形成蛋白和激活蛋白膜结合抑制物(BAMBI)、含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)、凋亡相关的斑点样蛋白2(ASC-2)、胱天蛋白酶1(caspase-1)及炎性介质和相关纤维化指标的表达情况。方法SD大鼠随机分为正常对照组、DM组及胰岛素处理组。链脲佐菌素(STZ)复制DM大鼠模型,每组8只,DM成模4周后,胰岛素处理组予以皮下注射胰岛素[8 U/(kg·次)],每天3次,连续注射6周后处死大鼠。免疫组织化学染色检测肾皮质BAMBI、NLRP3、上皮钙黏素(E-cadherin)的表达,Western blot法检测肾皮质BAMBI、NLRP3、ASC-2、caspase-1、α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、纤连蛋白(FN)、Ⅳ型胶原蛋白(Col4)蛋白的表达,实时定量PCR检测肾皮质中BAMBI、NLRP3的mRNA水平,ELISA检测肾皮质中白细胞介素1β(IL-1β)、IL-18的水平。采用Spearman秩相关检验对BAMBI和NLRP3蛋白表达进行相关性分析。结果与正常对照组相比,DM组肾皮质NLRP3的mRNA和蛋白水平及ASC-2、caspase-1的蛋白水平升高,α-SMA、FN、Col4蛋白表达也升高,而BAMBI的mRNA和蛋白水平及E-cadherin的蛋白表达降低,胰岛素处理组NLRP3的蛋白和mRNA水平及ASC-2、caspase-1的蛋白水平低于DM组,α-SMA、FN、Col4蛋白表达也低于DM组,而BAMBI的mRNA和蛋白水平及E-cadherin的蛋白表达高于DM组;胰岛素处理组IL-1β、IL-18的水平较DM组降低,相关性分析显示在DM组以及胰岛素处理组中BAMBI和NLRP3的表达呈负相关。结论胰岛素处理可恢复DM大鼠肾皮质中BAMBI的表达,进而抑制NLRP3炎性体激活,减轻DM大鼠肾脏的炎症反应,阻止或延缓糖尿病肾病的病程进展。