肺纖維化包括一系列以肺間質及實質細胞外基質沉積、纖維形成、對肺結構不可逆性破壞為特點的異質性疾病。NLRP3 炎性復合體主要是通過促進白細胞介素（interleukin，IL）-1β 和 IL-18 成熟、分泌，從而在包括肺纖維化在內的多種病理過程中起重要作用。目前新的研究發現 NLRP3 蛋白可以不經過復合體的形成而影響肺纖維化。該文對 NLRP3 炎性復合體及 NLRP3 蛋白參與肺纖維化的研究新進展進行了綜述。
引用本文： 況菊, 謝敏. NLRP3 炎性復合體與肺纖維化關系研究新進展. 華西醫學, 2017, 32(6): 936-939. doi: 10.7507/1002-0179.201507163 復制
肺纖維化是一系列以肺功能進行性惡化，并伴隨肺間質及實質瘢痕形成，對肺結構的不可逆性破壞為特點的異質性疾病，最終導致肺功能衰竭，甚至死亡。肺損傷后炎癥細胞聚集到損傷部位，產生多種細胞因子和趨化因子，放大炎癥反應并驅動成纖維細胞聚集和增生。成纖維細胞被激活后表達 α-平滑肌動蛋白（α-smoothmuscleaction，α-SMA），成為肌成纖維細胞[1]。這兩種細胞尤其是肌成纖維細胞，在細胞外基質的生成過程中發揮最重要的作用。NLRP3 炎性復合體主要在免疫反應相關領域被廣泛重視和研究，其主要功能是作為細胞應激的感受體。研究發現 NLRP3 炎性復合體在包括糖尿病、非酒精性脂肪性肝炎、慢性腎臟病等多種疾病的病理過程中起到重要作用。且越來越多的研究證實 NLRP3 在器官纖維化過程中也起重要作用。主要機制是 NLRP3 炎性復合體被激活后進一步激活半胱氨酸蛋白酶-1（caspase-1），后者的成熟體通過蛋白水解作用切割、加工促炎細胞因子白細胞介素 1β 前體（pro-interleukin -1β，pro-IL-1β）和白細胞介素 18 前體（pro-interleukin-18，pro-IL-18），促進其成熟和分泌。成熟的 IL-1β 和 IL-18 會引起系列炎癥反應，參與肺纖維化過程[2]。NLRP3 炎性復合體不僅在纖維化早期炎癥中起重要作用，也參與纖維化中晚期成纖維細胞的活化及細胞外基質沉積過程，作用方式也并不僅限于傳統的 NLRP3/半胱氨酸蛋白酶-1/IL-1β 炎性因子軸[3]。本文從 NLRP3 調控機制及在肺纖維化疾病中的作用進行綜述，為肺纖維化新的治療靶點提供理論依據。
1 NLRP3 炎性復合體的結構功能
NLRP3 炎性小體是由核苷酸結合寡聚化結構域樣受體（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors，NLR）家族成員 NLRP3、接頭蛋白 ASC和效應蛋白半胱氨酸蛋白酶-1 組成的大分子多蛋白復合體。
NLRP3 炎性復合體的核心是 NLRP3，由 C-末端的 11 個亮氨酸重復序列，中間的 NACHT 結構域及 N-末端的熱蛋白結構域組成。這個受體可識別一系列病毒、寄生蟲、細菌等病原體的保守分子基團。NLRP3 不僅可識別病原體，還可感知細胞的完整性和健康狀況，并被內質網應激反應激活[4]。一旦 NLRP3 被外源性微生物或內源性危險信號激活（信號大致可分為損傷相關分子模式、病原相關分子模式和活性氧族等），它會募集下游的接頭蛋白 ASC 和效應蛋白半胱氨酸蛋白酶-1 組裝成完整的 NLRP3 炎性復合體。半胱氨酸蛋白酶-1 是復合體的效應蛋白，可將細胞中無活性的促炎細胞因子 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 轉化為成熟的 IL-1β 和 IL-18，并促進其分泌，引起炎癥反應。活化的半胱氨酸蛋白酶-1 還有啟動細胞死亡程序的功能[5]。
成熟的 IL-1β 不僅在病原體導致的局部炎性反應中起重要作用，還在許多慢性疾病的全身炎性過程中有重要作用，亦是 NLRP3 炎性復合體功能研究最多的下游細胞因子。釋放入外周血的 IL-1β 可上調 IL-6 等炎性因子表達，這些細胞因子多參與肺纖維化過程[6]。在慢性疾病過程中，IL-1β 釋放可使局部炎性相關基因表達增加，這也許是一些纖維化或腫瘤病理過程發展的原因之一；IL-18 可通過活化核因子-κB（nuclear factor κB，NF-κB）、促進相關細胞因子基因表達等方式參與促纖維化的過程[7]。
2 NLRP3 炎性復合體的激活
NLRP3 炎性復合體的激活即炎性復合體各組分的組裝，并使半胱氨酸蛋白酶-1 前體通過自身酶解催化形成具有生物活性的半胱氨酸蛋白酶-1，從而展現出催化 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 成熟分泌的功能。目前被證實的 NLRP3 炎性復合體的激活因素有細胞外三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、尿酸晶體、膽固醇結晶、活性氧、淀粉樣蛋白、細胞外基質成分和溶酶體裂解成分等內源性危險信號及病毒、細菌和真菌等多種外源性因素。但激活的具體機制并不清楚。目前認為，線粒體 DNA 假說、細胞內活性氧假說和溶酶體破裂假說是最主要的 3 種 NLRP3 炎性復合體激活機制的假說[8-9]。細胞外 ATP 激活細胞膜表面具有選擇性鉀離子通道的 P2X7 受體，或細菌毒素破壞細胞膜的完整性，使鉀離子外流，進而誘導線粒體功能受損、凋亡，釋放活性氧和氧化的線粒體 DNA，從而激活 NLRP3 炎性復合體。半胱氨酸蛋白酶-1 的激活并不依賴于內生性 ATP 的釋放，而是依賴于鉀離子內流、溶酶體酸化和組織蛋白酶-B 的釋放[10]。已有研究表明，鈣離子可通過協助線粒體去穩定而活化 NLRP3 炎性復合體[11]，但具體活化機制仍待探索。
3 NLRP3 炎性復合體與肺纖維化
NLRP3 炎性復合體在心臟、腎臟、皮膚、肝臟等器官纖維化進程中的重要作用均已得到證實。Gasse 等[12]研究了 NLRP3 炎性復合體在博萊霉素誘導肺纖維化過程中起到的促炎及促進纖維化作用，并證實外源性和內生性尿酸可作為重要的危險因素活化 NLRP3 炎性復合體，促進 IL-1β 釋放，從而引起肺組織炎性損傷和纖維化[13]。近年，NLRP3 炎性復合體主要被認為是通過下游兩大炎性因子 IL-1β 和 IL-18 在組織纖維化早期炎癥過程中起重要作用[14]。Peeters 等[15]在硅塵刺激人支氣管上皮細胞時發現，二氧化硅能誘導 NLRP3 炎性體組分的過表達，且活化 NLRP3 炎性復合體，從而促進 IL-1β 成熟和分泌，并可有效提高成纖維細胞的增殖程度。
另有研究表明當抑制半胱氨酸蛋白酶-1 時，細胞 α-SMA 表達下調，膠原合成減少[16]。在被抑制半胱氨酸蛋白酶-1 的肌成纖維細胞中的 α-SMA 應力纖維的蛋白含量也減少，直徑變小；ASC 基因缺陷或 NLRP3 基因缺陷小鼠在用博萊霉素處理后，小鼠皮膚膠原沉積的情況均有緩解，提示 NLRP3 炎性復合體可通過半胱氨酸蛋白酶-1 或下游介質影響肌成纖維細胞分化，影響膠原沉積。NLRP3 炎性復合體既參與肺纖維化的早期炎性反應，也可影響晚期成纖維細胞分化和膠原沉積等過程。見圖 1。
圖1
NLRP3 復合體與纖維化的關系
3.1 NLRP3 炎性復合體依賴轉化生長因子（transforming growth factor β，TGF-β）促進成纖維細胞的活化
肺損傷后炎癥細胞聚集到損傷部位，產生多種細胞因子和趨化因子，放大炎癥反應并驅動成纖維細胞增生和聚集。成纖維細胞被激活后會表達 α-SMA，成為肌成纖維細胞，其對纖維化形成有重要作用，能合成分泌多種細胞外基質，并有助于基質沉積[17]。這兩種細胞尤其是肌成纖維細胞被認為在細胞外基質的生成過程中起最重要作用。被激活的炎性復合體產生成熟的炎性因子 IL-1β，后者可調控 TGF-β 生成[18]，而 TGF-β 被認為是肌成纖維細胞活化和分泌細胞外基質最重要的調控因子[19]，所以炎性復合體可通過 NLRP3/IL-1β/TGF-β 信號軸參與調控成纖維細胞活化、分泌細胞外基質。
3.2 NLRP3 炎性復合體不依賴 TGF-β 促進成纖維細胞的活化
在某些顆粒物質刺激下，NLRP3 炎性復合體促進肺成纖維細胞的纖維化反應并不一定需要 TGF-β 的參與[20-21]。多壁納米碳管是一種新興的電子及生物醫學材料，它對呼吸系統的毒性主要是引發肺部炎癥，導致肉芽腫形成和肺纖維化等[22]。Hussain 等[21]將多壁納米碳管處理原代人支氣管上皮細胞，并用該細胞的培養基處理人胚肺成纖維細胞，結果使人成纖維細胞的一些促纖維化標志物（金屬蛋白酶組織抑制因子-1、細胞粘合素-C、原骨膠原-1、骨橋蛋白等）的 mRNA 表達明顯增多，但這種增多并未伴隨 TGF-β 的表達而增加；當 IL-1β、IL-18 和 IL-8 的中和抗體或用 NLRP3-siRNA 轉染的人支氣管上皮細胞的培養基加入成纖維細胞的條件培養基時，成纖維細胞產生的這些促纖維化因子均明顯減少。結果表明，暴露在多壁納米碳管之后成纖維細胞的促纖維化反應依賴于 NLRP3 炎性復合體及其下游的 IL-1β、IL-18，但并不依賴于 TGF-β。
4 NLRP3 蛋白不依賴于復合體形成而影響肺纖維化
4.1 NLRP3 蛋白參與早期肺部炎癥
近來，NLRP3 蛋白獨立于復合體形成而在某些病理過程中所起的特殊作用逐漸被發現。在高氧誘發急性肺損傷的情況下，NLRP3 基因缺陷小鼠肺部中性粒細胞和巨噬細胞浸潤相較于 IL-1β–/– 小鼠和野生型小鼠有明顯緩解，但三者肺內 IL-1β 含量并無差異，說明 NLRP3 蛋白可不依賴于 IL-1β 的作用而提高小鼠在高氧情況下的存活率[23]。原因可能是由 NLRP3 蛋白通過影響炎性細胞功能從而調控肺泡上皮細胞中信號轉導與轉錄激活因子 3 的活化所導致。Inoue 等[24]將 NLRP3–/–、ASC–/–、半胱氨酸蛋白酶-1–/– 小鼠進行比較發現，在同樣經歷了肝臟缺血再灌注造模后，NLRP3–/– 小鼠比 ASC–/– 和半胱氨酸蛋白酶-1–/– 小鼠表現出更輕的中性粒細胞浸潤和肝損傷，炎性細胞因子和活性氧產生更少，細胞凋亡程度更輕，這說明相對于炎性復合體 NLRP3 蛋白在小鼠肝臟缺血再灌注損傷炎性過程中起到更重要的作用。NLRP3 蛋白很可能通過影響中性粒細胞中異源三聚體 G 蛋白活化、細胞內鈣離子濃度升高、肌動蛋白組裝、細胞遷移等功能參與到相關炎癥損傷過程。有研究在腎缺血再灌注損傷模型中觀察到相似結果[25]。總之，NLRP3 在組織器官早期炎癥損傷中的獨立作用正逐步被探明，但如何發揮作用仍需更多的研究進行證實。
4.2 NLRP3 蛋白影響成纖維細胞
Bracey 等[26]發現 NLRP3 蛋白可不通過炎性復合體的形成、IL-1β/IL-18 或半胱氨酸蛋白酶-1 維持肌成纖維細胞的分化狀態。通過對比野生型、NLRP3–/–、ASC–/–、半胱氨酸蛋白酶-1–/– 小鼠來源的原代心成纖維細胞（cardiac fibroblasts，CF）對 TGF-β 刺激后的反應發現，NLRP3–/– 的 CFs Smad2 磷酸化明顯延遲，核周圍 R-Smad 的含量更少，而半胱氨酸蛋白酶-1–/– 和野生型小鼠來源的 CF 表現相似，ASC–/– 小鼠來源的 CF 表現則位于兩者之間，且 CF 向肌成纖維細胞分化延遲，α-SMA 表達量降低，同時結締組織生長因子和基質金屬蛋白酶 9 減少。這均說明 NLRP3 蛋白在 TGF-β/R-Smad 信號通路和肌成纖維細胞分化過程中起重要作用。其原因可能是：定位在 CF 線粒體上的 NLRP3 蛋白可增強線粒體活性氧的活性，從而促進 R-Smad 的活化，活化的 R-Smad 再參與到 TGF-β 誘導成纖維細胞的分化過程中，且還發現 NLRP3 蛋白中促進 R-Smad 活化的主要部位是其中心核苷酸結合域，而不是 N-末端的熱蛋白結構域或 C-末端亮氨酸重復序列。此外，TGF-β 也可作為誘導 NLRP3 表達的啟動信號因子。NLRP3 基因缺陷腎小管上皮細胞用 TGF-β 刺激后，不僅 Smad2 和 Smad3 磷酸化程度降低，且上皮間質轉化程度和 α-SMA、基質金屬蛋白酶-9 表達均下降，而該變化與 IL-1β、IL-18、髓樣分化因子-88 和半胱氨酸蛋白酶-1 是否缺乏并無關系[27]。所以，NLRP3 炎性復合體參與纖維化病理過程并非僅通過 NLRP3/IL-1β/IL-18 信號軸，還可通過影響 NLRP3 蛋白中的核苷酸結合位點而影響成纖維細胞的分化和細胞外基質沉積等過程。
5 總結與展望
NLRP3 炎性復合體作為一種能被多種病原相關分子模式或損傷相關的分子模式活化的胞內識別受體，更多的是被認為在固有免疫系統免疫功能中發揮作用。其過度激活通過活化的半胱氨酸蛋白酶-1 持續地將 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 剪切為成熟的 IL-1β 和 IL-18，進而激活下游信號轉導通路，產生大量炎性介質，引起機體發生多種炎癥性和代謝性疾病，如器官纖維化、2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝、動脈粥樣硬化和阿爾茨海默病等[28]。而在肺纖維化的發生發展過程中，NLRP3 炎性復合體不僅參與到早期肺炎癥損傷階段，也對纖維化中晚期成纖維細胞的增殖、活化，肌成纖維細胞分化狀態的維持和細胞外基質的分泌維持中起重要作用。
對某些顆粒物質吸入而導致的肺纖維化，膠原沉積需 NLRP3 炎性復合體參與，但該過程可能并不需 NLRP3/IL-1β/IL-18 信號軸下游的 TGF-β 參與。可能因這些物質的顆粒特性，但具體機制仍有待研究。NLRP3 炎性復合體中的 NLRP3 蛋白可不依賴復合體形成而在多種器官纖維化過程中發揮生物學作用，其不僅參與到肺損傷炎癥早期中性粒細胞等炎性細胞的功能調節，還可能與 TGF-β/R-Smad 介導的成纖維細胞活化有關。其作用機制可能是定位在成纖維細胞線粒體 NLRP3 蛋白可增強線粒體內活性氧的活性，活性氧再參與到 TGF-β/R-Smad 介導的促炎及促纖維化過程。
部分 NLRP3 炎性復合體的新功能雖被逐步揭開，但仍有問題需解決，以了解 NLRP3 炎性復合體作用機制，為臨床提供新型有效的治療手段：主流的3大激活假說和其他假說只能部分解釋炎性體的激活作用；不同激活因子是否共享相同或相近下游激活通路？是否可通過抑制某一條通路而阻斷不同激活因子對炎性體的作用？炎性體不同組分，特別是 NLRP3 蛋白是否有其他未知生物學功能？這些組分是否在細胞內作為獨立的功能單位起作用？成熟的炎性復合體除催化成熟的 IL-1β 和 IL-18，還參與哪些細胞因子的成熟？生物體內是否存在負性調控 NLRP3 活化的分子？NLRP3 炎性復合體與其他炎性體在結構功能上有何相關性？
肺纖維化是一系列以肺功能進行性惡化，并伴隨肺間質及實質瘢痕形成，對肺結構的不可逆性破壞為特點的異質性疾病，最終導致肺功能衰竭，甚至死亡。肺損傷后炎癥細胞聚集到損傷部位，產生多種細胞因子和趨化因子，放大炎癥反應并驅動成纖維細胞聚集和增生。成纖維細胞被激活后表達 α-平滑肌動蛋白（α-smoothmuscleaction，α-SMA），成為肌成纖維細胞[1]。這兩種細胞尤其是肌成纖維細胞，在細胞外基質的生成過程中發揮最重要的作用。NLRP3 炎性復合體主要在免疫反應相關領域被廣泛重視和研究，其主要功能是作為細胞應激的感受體。研究發現 NLRP3 炎性復合體在包括糖尿病、非酒精性脂肪性肝炎、慢性腎臟病等多種疾病的病理過程中起到重要作用。且越來越多的研究證實 NLRP3 在器官纖維化過程中也起重要作用。主要機制是 NLRP3 炎性復合體被激活后進一步激活半胱氨酸蛋白酶-1（caspase-1），后者的成熟體通過蛋白水解作用切割、加工促炎細胞因子白細胞介素 1β 前體（pro-interleukin -1β，pro-IL-1β）和白細胞介素 18 前體（pro-interleukin-18，pro-IL-18），促進其成熟和分泌。成熟的 IL-1β 和 IL-18 會引起系列炎癥反應，參與肺纖維化過程[2]。NLRP3 炎性復合體不僅在纖維化早期炎癥中起重要作用，也參與纖維化中晚期成纖維細胞的活化及細胞外基質沉積過程，作用方式也并不僅限于傳統的 NLRP3/半胱氨酸蛋白酶-1/IL-1β 炎性因子軸[3]。本文從 NLRP3 調控機制及在肺纖維化疾病中的作用進行綜述，為肺纖維化新的治療靶點提供理論依據。
1 NLRP3 炎性復合體的結構功能
NLRP3 炎性小體是由核苷酸結合寡聚化結構域樣受體（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors，NLR）家族成員 NLRP3、接頭蛋白 ASC和效應蛋白半胱氨酸蛋白酶-1 組成的大分子多蛋白復合體。
NLRP3 炎性復合體的核心是 NLRP3，由 C-末端的 11 個亮氨酸重復序列，中間的 NACHT 結構域及 N-末端的熱蛋白結構域組成。這個受體可識別一系列病毒、寄生蟲、細菌等病原體的保守分子基團。NLRP3 不僅可識別病原體，還可感知細胞的完整性和健康狀況，并被內質網應激反應激活[4]。一旦 NLRP3 被外源性微生物或內源性危險信號激活（信號大致可分為損傷相關分子模式、病原相關分子模式和活性氧族等），它會募集下游的接頭蛋白 ASC 和效應蛋白半胱氨酸蛋白酶-1 組裝成完整的 NLRP3 炎性復合體。半胱氨酸蛋白酶-1 是復合體的效應蛋白，可將細胞中無活性的促炎細胞因子 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 轉化為成熟的 IL-1β 和 IL-18，并促進其分泌，引起炎癥反應。活化的半胱氨酸蛋白酶-1 還有啟動細胞死亡程序的功能[5]。
成熟的 IL-1β 不僅在病原體導致的局部炎性反應中起重要作用，還在許多慢性疾病的全身炎性過程中有重要作用，亦是 NLRP3 炎性復合體功能研究最多的下游細胞因子。釋放入外周血的 IL-1β 可上調 IL-6 等炎性因子表達，這些細胞因子多參與肺纖維化過程[6]。在慢性疾病過程中，IL-1β 釋放可使局部炎性相關基因表達增加，這也許是一些纖維化或腫瘤病理過程發展的原因之一；IL-18 可通過活化核因子-κB（nuclear factor κB，NF-κB）、促進相關細胞因子基因表達等方式參與促纖維化的過程[7]。
2 NLRP3 炎性復合體的激活
NLRP3 炎性復合體的激活即炎性復合體各組分的組裝，并使半胱氨酸蛋白酶-1 前體通過自身酶解催化形成具有生物活性的半胱氨酸蛋白酶-1，從而展現出催化 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 成熟分泌的功能。目前被證實的 NLRP3 炎性復合體的激活因素有細胞外三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、尿酸晶體、膽固醇結晶、活性氧、淀粉樣蛋白、細胞外基質成分和溶酶體裂解成分等內源性危險信號及病毒、細菌和真菌等多種外源性因素。但激活的具體機制并不清楚。目前認為，線粒體 DNA 假說、細胞內活性氧假說和溶酶體破裂假說是最主要的 3 種 NLRP3 炎性復合體激活機制的假說[8-9]。細胞外 ATP 激活細胞膜表面具有選擇性鉀離子通道的 P2X7 受體，或細菌毒素破壞細胞膜的完整性，使鉀離子外流，進而誘導線粒體功能受損、凋亡，釋放活性氧和氧化的線粒體 DNA，從而激活 NLRP3 炎性復合體。半胱氨酸蛋白酶-1 的激活并不依賴于內生性 ATP 的釋放，而是依賴于鉀離子內流、溶酶體酸化和組織蛋白酶-B 的釋放[10]。已有研究表明，鈣離子可通過協助線粒體去穩定而活化 NLRP3 炎性復合體[11]，但具體活化機制仍待探索。
3 NLRP3 炎性復合體與肺纖維化
NLRP3 炎性復合體在心臟、腎臟、皮膚、肝臟等器官纖維化進程中的重要作用均已得到證實。Gasse 等[12]研究了 NLRP3 炎性復合體在博萊霉素誘導肺纖維化過程中起到的促炎及促進纖維化作用，并證實外源性和內生性尿酸可作為重要的危險因素活化 NLRP3 炎性復合體，促進 IL-1β 釋放，從而引起肺組織炎性損傷和纖維化[13]。近年，NLRP3 炎性復合體主要被認為是通過下游兩大炎性因子 IL-1β 和 IL-18 在組織纖維化早期炎癥過程中起重要作用[14]。Peeters 等[15]在硅塵刺激人支氣管上皮細胞時發現，二氧化硅能誘導 NLRP3 炎性體組分的過表達，且活化 NLRP3 炎性復合體，從而促進 IL-1β 成熟和分泌，并可有效提高成纖維細胞的增殖程度。
另有研究表明當抑制半胱氨酸蛋白酶-1 時，細胞 α-SMA 表達下調，膠原合成減少[16]。在被抑制半胱氨酸蛋白酶-1 的肌成纖維細胞中的 α-SMA 應力纖維的蛋白含量也減少，直徑變小；ASC 基因缺陷或 NLRP3 基因缺陷小鼠在用博萊霉素處理后，小鼠皮膚膠原沉積的情況均有緩解，提示 NLRP3 炎性復合體可通過半胱氨酸蛋白酶-1 或下游介質影響肌成纖維細胞分化，影響膠原沉積。NLRP3 炎性復合體既參與肺纖維化的早期炎性反應，也可影響晚期成纖維細胞分化和膠原沉積等過程。見圖 1。
圖1
NLRP3 復合體與纖維化的關系
3.1 NLRP3 炎性復合體依賴轉化生長因子（transforming growth factor β，TGF-β）促進成纖維細胞的活化
肺損傷后炎癥細胞聚集到損傷部位，產生多種細胞因子和趨化因子，放大炎癥反應并驅動成纖維細胞增生和聚集。成纖維細胞被激活后會表達 α-SMA，成為肌成纖維細胞，其對纖維化形成有重要作用，能合成分泌多種細胞外基質，并有助于基質沉積[17]。這兩種細胞尤其是肌成纖維細胞被認為在細胞外基質的生成過程中起最重要作用。被激活的炎性復合體產生成熟的炎性因子 IL-1β，后者可調控 TGF-β 生成[18]，而 TGF-β 被認為是肌成纖維細胞活化和分泌細胞外基質最重要的調控因子[19]，所以炎性復合體可通過 NLRP3/IL-1β/TGF-β 信號軸參與調控成纖維細胞活化、分泌細胞外基質。
3.2 NLRP3 炎性復合體不依賴 TGF-β 促進成纖維細胞的活化
在某些顆粒物質刺激下，NLRP3 炎性復合體促進肺成纖維細胞的纖維化反應并不一定需要 TGF-β 的參與[20-21]。多壁納米碳管是一種新興的電子及生物醫學材料，它對呼吸系統的毒性主要是引發肺部炎癥，導致肉芽腫形成和肺纖維化等[22]。Hussain 等[21]將多壁納米碳管處理原代人支氣管上皮細胞，并用該細胞的培養基處理人胚肺成纖維細胞，結果使人成纖維細胞的一些促纖維化標志物（金屬蛋白酶組織抑制因子-1、細胞粘合素-C、原骨膠原-1、骨橋蛋白等）的 mRNA 表達明顯增多，但這種增多并未伴隨 TGF-β 的表達而增加；當 IL-1β、IL-18 和 IL-8 的中和抗體或用 NLRP3-siRNA 轉染的人支氣管上皮細胞的培養基加入成纖維細胞的條件培養基時，成纖維細胞產生的這些促纖維化因子均明顯減少。結果表明，暴露在多壁納米碳管之后成纖維細胞的促纖維化反應依賴于 NLRP3 炎性復合體及其下游的 IL-1β、IL-18，但并不依賴于 TGF-β。
4 NLRP3 蛋白不依賴于復合體形成而影響肺纖維化
4.1 NLRP3 蛋白參與早期肺部炎癥
近來，NLRP3 蛋白獨立于復合體形成而在某些病理過程中所起的特殊作用逐漸被發現。在高氧誘發急性肺損傷的情況下，NLRP3 基因缺陷小鼠肺部中性粒細胞和巨噬細胞浸潤相較于 IL-1β–/– 小鼠和野生型小鼠有明顯緩解，但三者肺內 IL-1β 含量并無差異，說明 NLRP3 蛋白可不依賴于 IL-1β 的作用而提高小鼠在高氧情況下的存活率[23]。原因可能是由 NLRP3 蛋白通過影響炎性細胞功能從而調控肺泡上皮細胞中信號轉導與轉錄激活因子 3 的活化所導致。Inoue 等[24]將 NLRP3–/–、ASC–/–、半胱氨酸蛋白酶-1–/– 小鼠進行比較發現，在同樣經歷了肝臟缺血再灌注造模后，NLRP3–/– 小鼠比 ASC–/– 和半胱氨酸蛋白酶-1–/– 小鼠表現出更輕的中性粒細胞浸潤和肝損傷，炎性細胞因子和活性氧產生更少，細胞凋亡程度更輕，這說明相對于炎性復合體 NLRP3 蛋白在小鼠肝臟缺血再灌注損傷炎性過程中起到更重要的作用。NLRP3 蛋白很可能通過影響中性粒細胞中異源三聚體 G 蛋白活化、細胞內鈣離子濃度升高、肌動蛋白組裝、細胞遷移等功能參與到相關炎癥損傷過程。有研究在腎缺血再灌注損傷模型中觀察到相似結果[25]。總之，NLRP3 在組織器官早期炎癥損傷中的獨立作用正逐步被探明，但如何發揮作用仍需更多的研究進行證實。
4.2 NLRP3 蛋白影響成纖維細胞
Bracey 等[26]發現 NLRP3 蛋白可不通過炎性復合體的形成、IL-1β/IL-18 或半胱氨酸蛋白酶-1 維持肌成纖維細胞的分化狀態。通過對比野生型、NLRP3–/–、ASC–/–、半胱氨酸蛋白酶-1–/– 小鼠來源的原代心成纖維細胞（cardiac fibroblasts，CF）對 TGF-β 刺激后的反應發現，NLRP3–/– 的 CFs Smad2 磷酸化明顯延遲，核周圍 R-Smad 的含量更少，而半胱氨酸蛋白酶-1–/– 和野生型小鼠來源的 CF 表現相似，ASC–/– 小鼠來源的 CF 表現則位于兩者之間，且 CF 向肌成纖維細胞分化延遲，α-SMA 表達量降低，同時結締組織生長因子和基質金屬蛋白酶 9 減少。這均說明 NLRP3 蛋白在 TGF-β/R-Smad 信號通路和肌成纖維細胞分化過程中起重要作用。其原因可能是：定位在 CF 線粒體上的 NLRP3 蛋白可增強線粒體活性氧的活性，從而促進 R-Smad 的活化，活化的 R-Smad 再參與到 TGF-β 誘導成纖維細胞的分化過程中，且還發現 NLRP3 蛋白中促進 R-Smad 活化的主要部位是其中心核苷酸結合域，而不是 N-末端的熱蛋白結構域或 C-末端亮氨酸重復序列。此外，TGF-β 也可作為誘導 NLRP3 表達的啟動信號因子。NLRP3 基因缺陷腎小管上皮細胞用 TGF-β 刺激后，不僅 Smad2 和 Smad3 磷酸化程度降低，且上皮間質轉化程度和 α-SMA、基質金屬蛋白酶-9 表達均下降，而該變化與 IL-1β、IL-18、髓樣分化因子-88 和半胱氨酸蛋白酶-1 是否缺乏并無關系[27]。所以，NLRP3 炎性復合體參與纖維化病理過程并非僅通過 NLRP3/IL-1β/IL-18 信號軸，還可通過影響 NLRP3 蛋白中的核苷酸結合位點而影響成纖維細胞的分化和細胞外基質沉積等過程。
5 總結與展望
NLRP3 炎性復合體作為一種能被多種病原相關分子模式或損傷相關的分子模式活化的胞內識別受體，更多的是被認為在固有免疫系統免疫功能中發揮作用。其過度激活通過活化的半胱氨酸蛋白酶-1 持續地將 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 剪切為成熟的 IL-1β 和 IL-18，進而激活下游信號轉導通路，產生大量炎性介質，引起機體發生多種炎癥性和代謝性疾病，如器官纖維化、2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝、動脈粥樣硬化和阿爾茨海默病等[28]。而在肺纖維化的發生發展過程中，NLRP3 炎性復合體不僅參與到早期肺炎癥損傷階段，也對纖維化中晚期成纖維細胞的增殖、活化，肌成纖維細胞分化狀態的維持和細胞外基質的分泌維持中起重要作用。
對某些顆粒物質吸入而導致的肺纖維化，膠原沉積需 NLRP3 炎性復合體參與，但該過程可能并不需 NLRP3/IL-1β/IL-18 信號軸下游的 TGF-β 參與。可能因這些物質的顆粒特性，但具體機制仍有待研究。NLRP3 炎性復合體中的 NLRP3 蛋白可不依賴復合體形成而在多種器官纖維化過程中發揮生物學作用，其不僅參與到肺損傷炎癥早期中性粒細胞等炎性細胞的功能調節，還可能與 TGF-β/R-Smad 介導的成纖維細胞活化有關。其作用機制可能是定位在成纖維細胞線粒體 NLRP3 蛋白可增強線粒體內活性氧的活性，活性氧再參與到 TGF-β/R-Smad 介導的促炎及促纖維化過程。
部分 NLRP3 炎性復合體的新功能雖被逐步揭開，但仍有問題需解決，以了解 NLRP3 炎性復合體作用機制，為臨床提供新型有效的治療手段：主流的3大激活假說和其他假說只能部分解釋炎性體的激活作用；不同激活因子是否共享相同或相近下游激活通路？是否可通過抑制某一條通路而阻斷不同激活因子對炎性體的作用？炎性體不同組分，特別是 NLRP3 蛋白是否有其他未知生物學功能？這些組分是否在細胞內作為獨立的功能單位起作用？成熟的炎性復合體除催化成熟的 IL-1β 和 IL-18，還參與哪些細胞因子的成熟？生物體內是否存在負性調控 NLRP3 活化的分子？NLRP3 炎性復合體與其他炎性體在結構功能上有何相關性？
