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先天免疫系統(tǒng)能快速識(shí)別并清除入侵機(jī)體的病原微生物，是機(jī)體免疫防御的第一道防線(xiàn)。在先天免疫應(yīng)答中，免疫細(xì)胞對(duì)胞內(nèi)感染的病原微生物及其產(chǎn)物的快速識(shí)別依賴(lài)于胞漿內(nèi)存在的一類(lèi)多蛋白復(fù)合體，稱(chēng)為“炎癥復(fù)合體”［1］。在組裝炎癥復(fù)合體的多種蛋白質(zhì)成分中，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(nucleotidebindingoligomerizationdomain，NOD)樣受體(NODlikereceptors，NLRs)家族成員，包括NALPs(NACHT，LRRandPYDdomains－containingproteins)、白細(xì)胞介素轉(zhuǎn)化酶(interleukin－convertingenzyme，ICE)激活因子(ICEprotease－activatingfactor，IPAF)等，通過(guò)識(shí)別胞內(nèi)病原微生物及其產(chǎn)物，并感知來(lái)自宿主自身的危險(xiǎn)信號(hào)而激活天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶(cysteinylaspartate－specificprotease，caspase)－1、caspase－5，調(diào)控IL－1β、IL－18、IL－33等致炎細(xì)胞因子的合成、分泌和細(xì)胞凋亡，參與免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)。自Martinon等［2］(2002)首次報(bào)道以來(lái)，迄今已鑒定出4種炎癥復(fù)合體，根據(jù)其核心成分NLRs不同，分別命名為NALP1、NALP2、NALP3和IPAF炎癥復(fù)合體。目前口腔領(lǐng)域中主要集中于對(duì)NALP3炎癥復(fù)合體的研究。本文現(xiàn)就NALP3炎癥復(fù)合體的生物學(xué)功能及其在口腔領(lǐng)域的研究進(jìn)展作一綜述。

1NALP3炎癥復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和功能

人類(lèi)NALP3炎癥復(fù)合體由NALP3、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis－associatedspeck－likeproteincontainingacaspaserecruitmentdomain，ASC)、caspase－1和CARDINAL(接頭蛋白)等4種蛋白質(zhì)構(gòu)成，主要參與IL－1β、IL－18等致炎因子介導(dǎo)的免疫炎癥反應(yīng)。

1．1NALP3的結(jié)構(gòu)、功能和分布在先天免疫系統(tǒng)中，免疫細(xì)胞通過(guò)模式識(shí)別受體(patternrecognitionreceptors，PRRs)直接識(shí)別廣泛存在于病原體上的病原相關(guān)分子模式(pathogen－associatedmolecularpatterns，PAMPs)，同時(shí)可感知來(lái)自宿主自身的危險(xiǎn)信號(hào)，即危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(danger－associatedmolecularpatterns，DAMPs)，引發(fā)受體配體反應(yīng)，啟動(dòng)有效的免疫應(yīng)答。PRRs主要包括被稱(chēng)為T(mén)oll樣受體(Toll－likereceptors，TLRs)的膜結(jié)合受體和被稱(chēng)為NLRs的胞漿內(nèi)受體，兩者的區(qū)別是，TLRs負(fù)責(zé)胞外識(shí)別;NLRs主要負(fù)責(zé)識(shí)別胞漿內(nèi)的PAMPs及DAMPs。目前，人類(lèi)NLRs家族約有23個(gè)成員，分為5個(gè)亞家族，包括NALPs、NOD、IPAF、MHCⅡ類(lèi)分子反式激活因子(classⅡtransactivator，CⅡTA)和神經(jīng)元凋亡抑制蛋白(neuronalapoptosisinhibitorprotein，NAIP)。胞漿內(nèi)受體NALP3(又稱(chēng)NLRP3)作為NALP亞家族成員之一，起始NALP3炎癥復(fù)合體的組裝，是構(gòu)成NALP3炎癥復(fù)合體的核心成分。人類(lèi)NALP3基因定位于1號(hào)染色體長(zhǎng)臂4區(qū)4帶(1q44)，全長(zhǎng)3．1kb，其基因編碼一個(gè)含有1036個(gè)氨基酸殘基、相對(duì)分子質(zhì)量約為1．2×105的蛋白質(zhì)。NALP3是一個(gè)具有復(fù)結(jié)構(gòu)域的蛋白，包括3個(gè)特征性結(jié)構(gòu)域:①羧基端的亮氨酸重復(fù)序列(leucinerichrepeats，LRRs)，主要負(fù)責(zé)識(shí)別配體，包括病原體PAMPs和宿主DAMPs;②位于中央的NACHT(NAIP，CⅡTA，HET－EandTP1)，是NALP3的核心部分，對(duì)于NALP3的寡聚化和活化至關(guān)重要;③氨基端的PYD(pyrindomain)，通過(guò)同型募集PYD－PYD相互作用結(jié)合下游效應(yīng)分子ASC，在NALP3的下游信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮關(guān)鍵作用(圖1)［3］。目前已知，NALP3表達(dá)于外周血的淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞;高表達(dá)于成骨細(xì)胞［4］以及復(fù)層上皮細(xì)胞，包括黏膜非角化鱗狀上皮細(xì)胞(口腔、食道、子宮頸和陰道部)和移行上皮細(xì)胞(膀胱和輸尿管)［5］。NALP3這種僅在復(fù)層上皮表達(dá)的局限性組織分布特征，提示其可能在機(jī)體抵御病原體侵襲的第一道防線(xiàn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

1．2ASC、caspase－1、CARDINAL的結(jié)構(gòu)和功能

ASC，作為胞內(nèi)一種重要的接頭蛋白，由氨基端的PYD和羧基端的caspase募集域(caspasere-cruitmentdomain，CARD)組成。ASC通過(guò)PYD－PYD相互作用與NALP3結(jié)合，并通過(guò)同型募集CARD－CARD相互作用與caspase－1前體結(jié)合，將病原體識(shí)別轉(zhuǎn)化為下游的信號(hào)傳導(dǎo)。caspase－1包括一個(gè)CARD和一個(gè)催化區(qū)域，后者可將IL－1β前體轉(zhuǎn)化為IL－1β。如前所述，無(wú)活性的caspase－1前體與NALP3間接結(jié)合，引發(fā)自身催化反應(yīng)，形成具有酶活性的caspase－1。活化的caspase－1將IL－1β前體轉(zhuǎn)化為IL－1β。實(shí)際上，IL－1β炎癥反應(yīng)的限速步驟正是caspase－1的活化［6］。CARDINAL，作為胞內(nèi)另一種接頭蛋白，由FⅡND(functiontofind)和羧基端的CARD組成，參與NALP3炎癥復(fù)合體的寡聚化及caspase－1的活化。

2NALP3炎癥復(fù)合體的活化信號(hào)機(jī)制

眾所周知，IL－1β是炎性致病機(jī)制的決定因子，在免疫炎癥反應(yīng)中發(fā)揮核心作用。以無(wú)活性形式合成的IL－1β前體必須經(jīng)caspase－1剪切才能形成有活性的成熟IL－1β分泌到胞外，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。caspase－1的活化是啟動(dòng)IL－1β合成和分泌的關(guān)鍵步驟，而caspase－1的活化又受NALP3炎癥復(fù)合體的精密調(diào)控。因此，嚴(yán)密調(diào)節(jié)NALP3炎癥復(fù)合體的活化對(duì)調(diào)控IL－1β的合成和分泌意義重大。當(dāng)外界病原體PAMPs和宿主DAMPs被NALP3的LRRs識(shí)別并結(jié)合后，使處于自我抑制、無(wú)活性的NALP3發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，暴露出NACHT，形成活化的NALP3寡聚體;隨后，ASC依次通過(guò)PYD－PYD和CARD－CARD相互作用，“承上啟下”地將NALP3與pro－caspase－1間接結(jié)合，通過(guò)自身催化將caspase－1激活;活化的caspase－1將pro－IL－1β在116位天冬氨酸處裂解，形成成熟的IL－1β分泌到胞外，引起炎癥反應(yīng)。NALP3炎癥復(fù)合體可識(shí)別多種病原體PAMPs和宿主DAMPs。近年研究證實(shí):NALP3對(duì)細(xì)菌及其產(chǎn)物【如脂多糖(li-popolysaccharide，LPS)、肽聚糖及其裂解產(chǎn)物胞壁酰二肽】、真菌菌絲、病毒等PAMPs均有反應(yīng)［7］。不同于其他炎癥復(fù)合體，NALP3的獨(dú)特之處在于對(duì)宿主DAMPs的識(shí)別，包括三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate，ATP)、尿酸鈉、細(xì)胞壓力(如形成活性氧序列)等［7］。簡(jiǎn)而言之，PAMPs和DAMPs被LRRs識(shí)別后，活化NALP3，結(jié)合ASC，激活caspase－1，加工分泌IL－1β，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。

3NALP3炎癥復(fù)合體與牙周病的關(guān)系

牙周病是牙周組織的慢性感染性疾病。如今，已清楚認(rèn)識(shí)到牙周病的大多數(shù)組織損害是宿主對(duì)病原體感染的免疫應(yīng)答。體內(nèi)研究已證實(shí)IL－1是牙周炎病理發(fā)生的關(guān)鍵分子［8］。已知，IL－1β的成熟和分泌受caspase－1調(diào)控，而caspase－1的調(diào)控又與NALP3炎癥復(fù)合體密切相關(guān)，因此NALP3炎癥復(fù)合體對(duì)牙周病的發(fā)生發(fā)展和治療具有重要意義。在牙周炎癥進(jìn)程中，牙齦上皮細(xì)胞(gingivalepithelialcell，GEC)是牙周宿主防御機(jī)制的第一道天然屏障。NALP3炎癥復(fù)合體功能性表達(dá)于GEC，誘導(dǎo)產(chǎn)生IL－1β，在牙周先天免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用［9］。作為目前公認(rèn)的牙周致病菌的牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis，Pg)感染GEC后誘導(dǎo)IL－1β基因的轉(zhuǎn)錄和IL－1β前體蛋白的胞內(nèi)聚集，但I(xiàn)L－1β蛋白并未分泌到胞外;用ATP處理GEC后發(fā)現(xiàn)IL－1β被分泌到胞外，且不受Pg影響;進(jìn)一步通過(guò)小干擾RNA(smallinterfer-ingRNA，siRNA)敲除NALP3后發(fā)現(xiàn)ATP誘導(dǎo)GEC分泌IL－1β的能力有所減弱［9］。ATP從感染、瀕死、被壓細(xì)胞中釋放出來(lái)，與毗鄰細(xì)胞的“危險(xiǎn)信號(hào)受體”相互作用，誘導(dǎo)宿主反應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)一種被稱(chēng)為“P2X7”的胞外ATP受體在GEC細(xì)胞膜上功能性表達(dá)［10］。P2X7受體與胞外ATP結(jié)合后，不僅允許陽(yáng)離子流動(dòng)，還可從胞內(nèi)排出IL－1β等代謝產(chǎn)物。研究表明［11］:胞外ATP刺激P2X7受體引起胞內(nèi)鉀離子水平的突然降低是NALP3炎癥復(fù)合體激活的重要機(jī)制。因此，GEC的胞漿內(nèi)受體NALP3通過(guò)識(shí)別胞外ATP(DAMP)，啟動(dòng)NALP3炎癥復(fù)合體，活化caspase－1，誘導(dǎo)IL－1β的成熟和分泌，進(jìn)而介導(dǎo)牙周炎癥反應(yīng);但ATP與P2X7受體結(jié)合后誘導(dǎo)IL－1β分泌的確切機(jī)制有待進(jìn)一步研究證實(shí)。此外，胞外ATP與P2X7受體結(jié)合后誘導(dǎo)GEC發(fā)生細(xì)胞凋亡［11］，NALP3炎癥復(fù)合體是否參與其中并發(fā)揮作用亦有待研究證實(shí)。單核－巨噬細(xì)胞作為牙周宿主防御機(jī)制的重要組成部分，在動(dòng)員宿主的抗菌防御中亦發(fā)揮重要作用。體外將Pg培養(yǎng)上清液與人單核細(xì)胞共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn):NALP3、IL－1β、IL－18基因表達(dá)上調(diào)，ASC基因表達(dá)下降［12］。這與Taxman等用Pg活菌感染THP1單核細(xì)胞的研究結(jié)果相一致［13］。ASC是炎癥復(fù)合體的核心成分，當(dāng)有ASC抗體或ASC非活化形式占優(yōu)勢(shì)時(shí)，caspase－1活化和IL－1β成熟即被阻斷［14］。因此推斷ASC表達(dá)下降可能抑制單核細(xì)胞中NALP3炎癥復(fù)合體的激活，進(jìn)而抑制IL－1β的成熟和分泌;Pg可能通過(guò)此途徑潛在控制牙周宿主免疫反應(yīng)，使自身有利于在感染的牙周組織中存活。在先天免疫應(yīng)答中，細(xì)胞因子的釋放先于細(xì)胞死亡。細(xì)胞因子釋放是早期免疫反應(yīng)，而細(xì)胞死亡是大量細(xì)菌侵入后的晚期反應(yīng)。高濃度Pg及其LPS可誘導(dǎo)人單核－巨噬細(xì)胞發(fā)生壞死樣細(xì)胞死亡;且這一過(guò)程與NALP3和ASC有關(guān)，與caspase－1和IL－1β無(wú)關(guān)［15］。由于caspase－1是啟動(dòng)IL－1β活化的關(guān)鍵步驟，因此提示NALP3介導(dǎo)的炎癥復(fù)合體活化與細(xì)胞死亡機(jī)制可能不同。病原體Pg誘導(dǎo)單核－巨噬細(xì)胞的壞死樣細(xì)胞死亡可能成為一種新的免疫激活方式。在細(xì)胞壞死過(guò)程中，單核－巨噬細(xì)胞除釋放大量致炎因子外，其釋放的內(nèi)容物亦向宿主免疫系統(tǒng)發(fā)出病原體入侵的級(jí)聯(lián)危險(xiǎn)信號(hào)。值得一提的是:Huang等［15］首次觀察到在Pg誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的同時(shí)伴有ASC聚合物的形成;進(jìn)一步將轉(zhuǎn)染NALP3突變基因R260W的單核細(xì)胞用Pg感染后，發(fā)現(xiàn)ASC聚合物的形成顯著增加，提示Pg誘導(dǎo)ASC聚合物的形成是依賴(lài)于NALP3的。因此，NALP3和ASC在Pg誘導(dǎo)IL－1β釋放、ASC聚合物形成和細(xì)胞死亡中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。ASC聚合物作為一個(gè)分子平臺(tái)，促進(jìn)病原體誘導(dǎo)宿主細(xì)胞死亡。深入研究ASC聚合物，將有助于闡明病原體誘導(dǎo)牙周病的發(fā)病機(jī)制，并為牙周干預(yù)治療提供潛在靶點(diǎn)。IL－1β除主要由激活的單核－巨噬細(xì)胞或淋巴細(xì)胞產(chǎn)生外，還可由成纖維細(xì)胞等釋放。體外將齦上、齦下菌斑培養(yǎng)上清液與人牙齦成纖維細(xì)胞(humangingivalfibroblast，HGF)共培養(yǎng)后，發(fā)現(xiàn)［16］齦上菌斑誘導(dǎo)NALP3炎癥復(fù)合體及其終末效應(yīng)分子IL－1β的基因轉(zhuǎn)錄增加，分析可能與牙周病的早期炎癥有關(guān);而高濃度齦下菌斑刺激HGF后NALP3、ASC、caspase－1和IL－1β基因表達(dá)均顯著下調(diào)，推測(cè)齦下菌斑可能通過(guò)抑制NALP3炎癥復(fù)合體信號(hào)通路，減少I(mǎi)L－1β等致炎因子生成，抑制牙周宿主免疫反應(yīng)，從而有利于病原體在牙周組織中的存活。此外，有研究發(fā)現(xiàn):NALP3炎癥復(fù)合體突變可引起嚴(yán)重的自身炎癥性疾病，如類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、克羅恩病、Muckle－Wells綜合征等，且NALP3的多點(diǎn)位點(diǎn)集中在高度保守的NACHT區(qū)［17］。目前，有關(guān)NALP3突變?cè)谘乐茴I(lǐng)域的研究工作尚未開(kāi)展，但已觀察到IL－1β單核苷酸多態(tài)性與牙周病之間的相關(guān)性［18］。未來(lái)將深入研究NALP3突變與IL－1β多態(tài)性之間的相互作用。NALP3突變有望成為識(shí)別牙周炎宿主易感性的遺傳標(biāo)志。

4NALP3炎癥復(fù)合體與白色念珠菌感染的關(guān)系

白色念珠菌(Candidaalbicans，Ca)作為一種常見(jiàn)的條件致病菌，是口腔念珠菌病的主要致病因素，IL－1β在宿主抗真菌免疫中發(fā)揮重要作用。研究證實(shí)［19－20］:NALP3能識(shí)別Ca，啟動(dòng)NALP3炎癥復(fù)合體活化，誘導(dǎo)IL－1β加工分泌。靜脈注射Ca后，NALP3(－/－)鼠的肝、脾、腎中真菌量較對(duì)照組增加10～100倍［19］，提示NALP3缺陷可增強(qiáng)宿主對(duì)Ca的易感性。采用Ca持續(xù)感染口腔黏膜的鼠模型，發(fā)現(xiàn)NALP3炎癥復(fù)合體能阻止黏膜感染擴(kuò)散，提高宿主鼠的生存率［20］。進(jìn)一步研究證實(shí):Ca從芽生孢子形式轉(zhuǎn)變?yōu)榧倬z形式，對(duì)于激活NALP3炎癥復(fù)合體是至關(guān)重要的;Ca突變體不能形成菌絲樣結(jié)構(gòu)，因此無(wú)法激活NALP3炎癥復(fù)合體［19］。由此可見(jiàn)，NALP3炎癥復(fù)合體的活化取決于Ca形成假菌絲的能力。因此，NALP3炎癥復(fù)合體可能在宿主抗真菌Ca的先天免疫防御中發(fā)揮積極作用。Ca假菌絲作為NALP3的PAMP，激活炎癥復(fù)合體，誘導(dǎo)IL－1β的加工分泌;并進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了Ca在宿主免疫防御中表型可塑性的重要意義。

5NALP3炎癥復(fù)合體與腫瘤的關(guān)系

研究已證實(shí)IL－1β與腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移有關(guān)。黑色素瘤可分泌IL－1β，在其生長(zhǎng)晚期，黑色素瘤細(xì)胞通過(guò)激活NALP3炎癥復(fù)合體自發(fā)分泌IL－1β，表現(xiàn)出自身炎癥性疾病的特征［21］。由于腫瘤源性IL－1β與腫瘤生長(zhǎng)、免疫抑制和化學(xué)抵抗有關(guān)，因此NALP3炎癥復(fù)合體的活化預(yù)示疾病預(yù)后不良。另外，通過(guò)抑制caspase－1或使用針對(duì)ASC的siR-NA，可減少黑色素瘤自發(fā)分泌IL－1β［21］，提示抑制NALP3炎癥復(fù)合體信號(hào)通路有望成為治療黑色素瘤的方法。在先天免疫系統(tǒng)中，自然殺傷(naturalkiller，NK)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是重要的抗腫瘤效應(yīng)細(xì)胞，能介導(dǎo)腫瘤的細(xì)胞毒性反應(yīng)。新近研究證實(shí):炎癥復(fù)合體的活化對(duì)機(jī)體獲得性免疫亦具有重要調(diào)控作用。將抗黑色素瘤細(xì)胞的樹(shù)突狀細(xì)胞疫苗接種于NALP3(－/－)鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)免疫后鼠的生存率較對(duì)照組升高4倍［22］。疫苗效能的增強(qiáng)與樹(shù)突狀細(xì)胞無(wú)關(guān)，而與髓源性抑制細(xì)胞(myeloid－de-rivedsuppressorcells，MDSCs)有關(guān)。MDSCs可抑制機(jī)體的獲得性免疫和天然抗腫瘤免疫，促進(jìn)腫瘤發(fā)展。研究證實(shí)［22］:MDSCs表達(dá)NALP3，NALP3缺陷引起宿主鼠體內(nèi)腫瘤相關(guān)MDSCs數(shù)量減少5倍。據(jù)此推斷，NALP3在促進(jìn)腫瘤MDSCs聚集和抑制抗腫瘤T細(xì)胞免疫方面發(fā)揮重要作用。因此，NALP3炎癥復(fù)合體可能在抗腫瘤的先天免疫與獲得性免疫中發(fā)揮不同的調(diào)控作用。未來(lái)有望通過(guò)抑制NALP3信號(hào)通路來(lái)增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤的免疫反應(yīng)。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，NALP3炎癥復(fù)合體在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究剛剛起步，雖已初步明確了nalp3炎癥復(fù)合體參與IL－1β等致炎因子介導(dǎo)的免疫炎癥反應(yīng)，在牙周抗菌免疫、黏膜抗真菌免疫、抗腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用，但依然存在大量研究空白，諸如NALP3對(duì)配體(PAMPs和DAMPs)的具體識(shí)別機(jī)制、NALP3炎癥復(fù)合體組裝和活化的調(diào)控因素、NALP3炎癥復(fù)合體與其他PRRs(如TLRs、NOD等)的相互作用及其在相關(guān)口腔疾病中的作用機(jī)制等。這些研究的深入開(kāi)展將有助于闡明NALP3炎癥復(fù)合體相關(guān)口腔疾病的發(fā)病機(jī)制，并為拓展口腔疾病診治的新干預(yù)手段提供新的思路。