癲癇是一種常見的慢性腦部神經元異常放電的疾病。癲癇的發病機制復雜，與神經元遞質效失衡、離子通道異常、神經網絡重構及顱內炎癥激活等密切相關。癲癇與炎癥炎癥與癲癇關系密切，癲癇會促使顱內炎癥發生，而炎癥會進一步加重癲癇。作為重要的炎性小體，核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白 3（NLPR3）激活后促使炎癥效應因子釋放，加重癲癇發作，是近年來研究熱點。本文就 NLRP3 炎性小體與癲癇的關系進行綜述，以期從炎癥角度闡明兩者之間的關系，為究癲癇的防治提供新思路。
引用本文： 廖勇, 董繼波, 舒鵬, 吳碧華. NLRP3 炎癥小體與癲癇的研究進展. 癲癇雜志, 2021, 7(6): 525-529. doi: 10.7507/2096-0247.20210087 復制
癲癇（Epilepsy）是中樞神經系統的一種常見慢性復發性疾病，是由大腦神經元反復異常過度放電而引起的一過性腦神經功能失常[1]。目前全世界癲癇患者超過 7 000 萬人，并且以每年 240 萬/年的速度增長。癲癇反復發作及癲癇持續狀態，會對腦組織造成永久性損傷，遺留認知功能障礙、運動功能障礙，甚至發生死亡，嚴重影響人類生命健康安全，給家庭和社會帶了沉重的負擔[2]。癲癇的發病機制錯綜復雜，癲癇發病機制與顱內興奮性和抑制性神經遞質失衡、離子通道異常、神經網絡重構、線粒體功能異常等為相關，根據不同的發病機制研發出了相應的抗癲癇藥物（AEDs）[3]。盡管目前臨床 AEDs 多達到 20 余種，但仍有 1/3 的患者經正規 AEDs 治療后癥狀仍反復發作，稱為耐藥性癲癇，臨床診療工作面臨嚴峻挑戰[4]。深入研究癲癇發病的本質，尋求新的 AEDs 靶點，阻止癲癇進展的新藥物顯得尤為重要。研究表明炎癥反應與多種疾病相關（如糖尿病、腫瘤、冠心病、阿爾茨海默病及抑郁癥等），經積極抗炎治療后可明顯改善癥狀。近年來臨床研究及動物實驗均證實，炎癥反應與癲癇的關系密不可分，腦內特定區域（興奮性增高的病變組織）的炎癥反應是其共同的本質特征，炎癥反應可以降低癇性發作的閾值、增加神經元興奮性、破壞血腦屏障、介導神經元凋亡及突觸重塑。核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白 3（NLRP3）作為重要的炎性小體，激活后促使炎癥效應因子釋放，加重癲癇發作[5, 6]。本文探討 NLRP3 炎癥小體與癲癇的聯系，為預防和治療癲癇提供新治靶點。
1 NLRP3 炎癥小體的結構和功能
NLRP3 炎癥小體主要由 NOD 樣受體家族成員之一的 NLRP3、凋亡相關斑點蛋白（Apoptosis associated speck-like protein containing a CARD domain，ASC）和 pro-caspase-1 組成。NLRP3 主要由 C 端、N 端和中間段三部分構成。C 端含有豐富的亮氨酸序列（Leucine-rich-repeat domain，LRR），能夠識別內源性及微生物等危險信號；N 端效應結構包含熱蛋白結構域（Pyrin domain，PYD）、胱天蛋白酶募集結構域（Crecruitment domain，CARD）及桿狀病毒凋亡抑制重復結構域（Baculovirus inhibitor of apoptosisrepeat domain，BIR），主要參與信號傳遞過程；中間段含特異性核苷酸寡聚化結構域，是形成炎癥小體的主體部分[7]。當 NLRP3 小體接收到感染病原體的病原相關分子模式（Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和損傷相關的分子模式（Damage associated molecular patterns，DAMPs）時，NLRP3 發生構型變化，通過 PYD-PYD 結構域募集接頭蛋白 ASC，在通過 ASC 結合 pro-casepse-1 的 CARD 結構域，從而形成活化后的 NLRP3 炎癥小體，活化后的 NLRP3 炎癥小體對 pro-casepase-1 進行處理，產生有活性的 casepase-1，進而 casepase-1 將無活性的 pro-IL-1β 及 pro-IL-18 催化為有活性 IL-1β 和 IL-18，進一步啟動下游信號通路，產生炎癥反應，導致炎性損傷，發揮生物學效應[8]。
2 NLPR3 炎癥小體的激活與調控
NLRP3 炎癥小體的經典激活機制主要包括炎癥小體的啟動階段和炎癥小體的活化組裝階段，兩個階段平行且獨立進行[9]。第一階段：炎癥小體活化的啟動，固有免疫細胞在病原相關分子模式和 DAMPs 作用下，通過 IL-1β 和腫瘤壞死因子-α 等細胞因子介導作用于 TLR 或 TNF 受體，激活細胞內的核因子 κB 信號通路，上調 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 和 NLRP3 的表達，為 NLRP3 炎癥小體的激活做物質準備[10, 11]。第二階段，炎性小體的活化階段，在 NLRP3 激活劑如 ATP、膽固醇、尿酸鈉、二氧化硅晶體、微生物毒素等作用下，誘導 NLRP3 小體發生聚集形成炎癥活性小體，切割 pro-casepase-1 生成 caspase-1，在 caspase-1 的作用下 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 剪切為成熟的 IL-1β 和 IL-18，參與各種炎癥反應[12]。目前關于 NLRP3 炎癥小體激活途徑的主要有 3 種：① 鉀離子外流。ATP 是一種重要的 DAMP，主要來源于損傷壞死的細胞，各種損傷刺激引起釋放 ATP 作用于細胞表面 P2X7 嘌呤受體，引起細胞內鉀離子外流激活 NLRP3 炎癥小體[13, 14]。轉運鉀離子的跨膜蛋白 TWIK2（Two-pore domain weak inwardly rectifying K + channel 2）是炎癥小體激活所必需的鉀外排通道，與 P2X72 受體共同調控 NLRP3 炎癥小體的激活[15]；② 溶酶體破壞。顆粒物質通過內吞的方式進入細胞，引起噬溶酶體損傷和破壞，溶酶體膜失穩釋放內容物，引起 NLRP3 炎癥小體活化。研究表明若抑制吞噬過程，防止溶酶體破壞釋放內容物，可以使 NLRP3 炎癥小體活化過程終止[16]；③ 線粒體活性氧（mitochondria reactiveoxygen species，mtROS）生成。多種因素導致的線粒體損傷都能導致 ROS 的產生，mtROS 促使硫氧還蛋白結合蛋白（thioredoxin-interacting protein，TXNIP）與 NLRP3 相互作用，激活炎性小體，促進 IL-1β 表達。解偶聯蛋白 2（Uncoupling protein 2，UCP-2）廣泛分布于線粒體內膜上，起著調控線粒體的狀態和活性氧的狀態的作用，通過動物實驗敲出和轉染 UCP-2cDNA 質粒可以得出 mtROS 自 NLRP3 炎癥小體激活中發揮重要作用[17]。線粒體 DNA 被氧化受損后可直接結合并激活 NLRP3 炎癥小體[18]。總之，大量研究表明 NLRP3 的激活途徑并不是孤立進行的，而是存在交互作用。如鉀離子外流可以影響 ROS 的產生，ROS 升高能促使溶酶體破裂，破裂的溶酶體又能促進 ROS 的產生，ROS 也能促進鉀離子外流。NLRP3 炎癥小體的調控機制是復雜多樣的，除了上述的共同性的調節機制之外，還存在其它調節機制。如近年來發現自噬相關的炎癥激活途徑，該過程復雜獨特，具體機制還需要進一步研究[19]。
3 NLRP3 炎癥小體參與全身多種疾病
“炎癥小體”最早由 Martinon 等[20]在 2002 年首次提出，是一類能誘導 caspase-1 活化并促使 IL-1β 和 IL-18 釋放，加重炎癥反應的大分子復合物。NLRP3 小體是近年研究最廣泛的 NLR 家族成員的炎癥小體，是先天性免疫系統的重要組成部分，表達于樹突狀細胞、B 淋巴細胞、T 淋巴細胞、粒細胞等多種免疫細胞，參與各種炎癥性疾病的發生發展[21]。研究表明 NLRP3 炎性小體廣泛參與全身多種疾病的發生發展，干預 NLRP3 炎性小體可改善疾病癥狀，延緩病程，為相關疾病治療提供新的治療途徑。有研究者提出炎癥反應在動脈粥樣硬化的病理生理過程中起著關鍵作用，多種損傷因子通過 ROS-NLPR3 信號途徑誘發內皮細胞損傷，促進動脈粥樣硬化的形成[22, 23]。蔡玉玲等[24]研究發現 IgA 腎病組織中 NLRP3 相關蛋白轉錄和翻譯量增多，活化的 NLRP3 參與腎臟損傷過程，而敲除了 NLPR3 炎癥小體的腎臟模型損害則明顯減輕。同樣在急性腎小管壞死、高血壓腎病、糖尿病腎病、狼瘡性腎炎中均提示 NLRP3 炎性的小體激活促進腎臟疾病進展[25]。隨著對神經系統炎癥研究的深入，發現多種神經性疾病與 NLPR3 炎癥小體的異常活化密切相關。在誘導 tau 蛋白形成的小鼠模型中，NLRP3 敲出的小鼠 tau 蛋白的活化和在腦組織中病理聚集明顯比正常少[26]。另外研究提示通過 NLRP3 炎癥小體抑制劑 MCC950 抑制 NLRP3 小體組裝及激活得到了 Tau 相關的神經纖維纏減少的結果，這也說明了 NLRP3 炎癥小體在 AD 發病中起著重要的作用[27]。NLRP3 炎癥小體還參與腦部感染、抑郁癥、腦卒中、帕金森、癲癇等中樞神經系統疾病的發生發展[28]。近年來隨著對癲癇研究的深入，NLRP3 炎癥小體活化日益引起人們的關注。在癲癇及其他中樞神經系統疾病中，NLRP3 炎癥小體是否有共同的潛在激活機制，是否存在共同的病理組織學改變，目前仍未知，需要進一步的驗證。
4 NLRP3 炎癥小體與癲癇
4.1 NLRP3 炎癥小體與癲癇的關系
研究顯示，在杏仁核點燃的癲癇持續大鼠模型中，癲癇持續狀態（Status epilepticus，SE）后 3 小時 IL-1β 水平和 NLRP3 炎性小體成分水平顯著增加，SE 后 12 小時達到最高水平。SE 后 12 小時，敲低 NLRP3 會降低 IL-1β 和 IL-18 的水平，并伴隨著對慢性癲癇期自發性發作（Spontaneous recurrent seizure，SRS）的發展和嚴重程度的顯著抑制。同時，在 SE 后 6 周，敲低 NLRP3 或 caspase-1 導致海馬 CA1 和 CA3 區海馬神經元損失明顯減少。這表明 NLRP3 炎性小體參與了杏仁核點燃模誘導癲癇發生的過程，并且通過抑制 NLRP3 可以為發生 SE 的大鼠提供神經保護作用[29]。也有研究通過采用戊四氮（PTZ）點燃或脂多糖（LPS）刺激建立慢性癲癇模型和 BV2 小膠質細胞炎癥模型。這些模型通過 Morris 水迷宮檢測認知功能障礙，免疫熒光染色檢測海馬神經元凋亡。同樣發現 NLRP3 參與癲癇模型的形成，通過氨基黃酮抑制戊四氮點燃小鼠海馬 NLRP3 炎癥小體的激活，降低炎性細胞因子水平。在 BV2 膠質細胞中，通過抑制 LPS 誘導的 NLRP3 炎性小體而減輕 LPS 誘導的炎癥反應。總之，通過抑制 PTZ 點燃小鼠 NLPR3 炎癥小體激活和 LPS 誘導的 BV2 小膠質細胞的 NLRP3 炎性小體，均會影響癲癇的發生，發揮神經保護作用[30]。在難治性癲癇患兒中發現 NLRP3 炎癥小體的激活和 IL-1β 水平的升高，并且發現難治性癲癇患者 IL-1β 表達水平與單次驚厥發作時間呈正相關。在用毛果蕓香堿建立的小鼠癲癇模型中發現，NLRP3 基因敲除小鼠模型外周血 IL-1β 水平低于野生型小鼠，海馬 CA 區的神經元壞死和和凋亡水平也低與野生型小鼠模型，推測 NLRP3 參與難治性癲癇的發生發展[31]。既往研究發現多種炎癥因子（如白細胞介素 6、腫瘤壞死因子、超敏 C 反應蛋白等[32]）與癲癇相關。隨著炎癥與癲癇關系的深入，發現炎癥過程的重要核心物質 NLRP3 小體與癲癇發生發展密切相關。盡管目前兩者之間的關系已成專家共識，兩者之間可以相互影響，但癲癇的炎癥通路機制尚未闡明，NLRP3 影響癲癇的發生發展機制不明，是否能通過干預 NLRP3 炎性小體，從而達到治療癲癇的目的，尚待進一步研究。
4.2 NLRP3 炎癥小體激活標志物 IL-1β 與癲癇的關系
IL-1β 是 NLRP3 炎癥小體效應的重要靶向物質，其濃度的高低可以反映 NLRP3 炎癥小體活化的程度。研究表明 IL-1β 在神經炎癥相關疾病中具有重要作用，參與了神經免疫的調節、情緒和認知相關的功能調節以及癲癇的發病過程。通過對 IL-1β 信號傳導通路進行藥理學阻斷，可以有益于疾病的控制[33]。已有實驗通過神經元培養和毛果蕓香堿建立的癲癇模型證實 IL-1β 可激活原代海馬神經元 PI3K/AKT/MTOR 信號通路，推測 IL-1β 可能通過 PI3K/AKT/MTOR 信號通路影響突觸素表達和神經元電生理，刺激突觸蛋白表達和癇樣放電，阻斷 PI3K/AKT/MTOR 通路可減輕上述現象。因此，IL-1β 激活 PI3K/AKT/MTOR 信號通路參與了癲癇的發病過程，調節這一信號通路是預防或逆轉 MTLE 致癇細胞和分子機制的一種有前途的研究策略[34]。博峰等人研究發現長時間嬰兒熱性驚厥后 IL-1β 受體的一過性升高促進了成人癲癇的敏感性，而隨后動物實驗也發現，通過出生后單獨給予 IL-1β 可模擬 FS 對成人癲癇敏感性的影響。IL-1R1 基因敲除小鼠不易發生熱性驚厥以及在熱性驚厥發作階段使用 IL-1β 治療后不容易發生成年癲癇發作。以上不僅說明 IL-1β 與癲癇發生發展密切相關，還提示阻斷高熱驚厥兒童體內 IL-1β 效用是預防嬰幼兒 FS 后癲癇發展的潛在治療靶點[35]。通過選擇 100 例特發性全面性癲癇患兒并與之年齡、性別想匹配的健康兒童組，通過限制性片段長度多態性（RFLP）限制性消化相應的聚合酶鏈反應（PCR）產物，對這些單核苷酸多態性（SNP）進行分析。發現 IL-1β-31 的 rs1143627 TT 和純合的 IL1RN * I 的基因型頻率在癲癇患者中更為普遍。還觀察到，IL-1β-31 和 IL1-RAI / I 的 T 等位基因與對 AEDs 反應良好的患者的耐藥性呈正相關。得出結論：與 IL-1β-31T 和 IL1-RAN * I 等位基因的顯著關聯增強了它們作為癲癇發展和藥物治療反應的預測標志物的有用作用[36]。綜上，NLRP3 炎癥小體下游效應因子 IL-1β 與癲癇的發生密切相關并且有基因遺傳關聯性，通過阻斷 IL-1β 效應有預防控制癲癇的作用。是否可以通過阻斷 IL-1β 效應，排除炎癥反應致癲癇的作用及抑制癲癇導致的炎癥反應，目前尚不清楚，仍需進一步研究。
4.3 NLRP3 炎癥小體為靶點治療癲癇的現狀
在臨床工作中，由于目前缺乏安全有效的 NLRP3 炎癥小體的抑制藥物，對于 NLRP3 炎癥小體參與的相關疾病的治療，主要是靶向阻斷 IL-1β 發揮作用，相關 IL-1β 受體拮抗劑已批準用于臨床。IL-1β 為多種炎癥小體的作用產物，靶向 IL-1β 會影響其他生理功能，產生副作用，故特異性阻斷 NLRP3 炎癥小體是治療 NLPR3 疾病的新思路[37]。目前許多 NLRP3 炎癥小體的抑制劑在 NLRP3 癲癇動物模型上表現出了良好的抑制或治療效果。在細胞實驗中，證實雙黃酮抑制了 LPS 誘導的 BV2 小膠質細胞中的 NLRP3 炎癥小體的產生，減輕 LPS 誘發的炎癥效應；在戊四氮（PTZ）慢性點燃致癇模型中，通過雙黃酮抑制點燃模型小鼠海馬 NLRP3 炎癥小體的激活，降低了炎性因子的表達，減少了神經元的丟失，抑制了癲癇的發生，改善了癲癇小鼠的認知功能；因此，雙黃酮可能是一種安全有效的癲癇治療藥物[30]。姜黃素是一種天然具有抗炎活性的衍生物，通過建立紅藻氨酸（KA）癲癇模型，發現姜黃素可以通過抑制 NLRP3 炎癥小體激活，抑制 KA 誘導癲癇綜合征，減少神經元的丟失，改善認知功能，為癲癇提供潛在的治療途徑[38]。CY-09 是一種 NLRP3 特異性阻斷劑，可直接與 NLRP3 蛋白的主要結構域 的 ATP 結合部位結合并通過抑制 ATP 酶活性，特異性阻斷 NLRP3 炎性體的組裝和激活[39]。通過建立戊烯四唑（PTZ）誘導的小鼠癲癇模型，發現 CY-09 可以通過減輕星形膠質細胞的活化和 IL-1β 的分泌，改善癲癇發作程度并抑制 PTZ 誘導的神經元丟失。表明 CY-09 可能是癲癇和其他 NLRP3 炎性體相關疾病的重要治療劑[40]。目前臨床上，用于各種炎癥性疾病治療的抗炎藥物，大部分抗炎機制不清，效應靶點不明。研究發現有部分抗炎藥物是通過抑制 NLRP3 炎癥小體活性而發揮抗炎作用。通過使用抑制 NLRP3 活性的臨床抗炎藥物治療癲癇，減少藥物開發周期，達到理想的治療效果，需要進一步的探索。
5 小結與展望
目前臨床藥物治療癲癇僅可以控制患者臨床癥狀而不能達到預防及根治疾病的作用，并且約有 1/3 的患者正規應用 AEDs 治療后仍無效。在癲癇發病中，多種信號分子參與刺激炎癥反應，激活 NLRP3 炎癥小體，激活后的 NLRP3 炎癥小體作為危險信號釋放并促進 caspase-1 的成熟，進一步放大炎癥級聯反應，加快炎癥發生促進癲癇的發生發展。現有研究已發現多種小分子在細胞及動物模型中表現通過間接靶向作用于 NLRP3 達到了較好的防治疾病的效果，但應用 NLRP3 抑制劑抑制其活性改善癲癇發病的情況，目前仍處于動物實驗階段，需要大量的實驗和臨床驗證。NLRP3 是目前研究最為深入的一種炎癥小體，可能成為未來改善癲癇的新靶點。NLRP3 炎癥小體的激活是如何參與癲癇的發生，NLRP3 蛋白質復合物是否會受到基因和表觀遺傳的調控，如何進行調控，需要進一步研究。側重對 NLRP3 炎癥小體上游分子的研究以及特異性干預 NLRP3 炎癥小體的組裝可能是未來學者們的研究重點。隨著 NLRP3 炎癥小體激活機制的不斷深入，能夠研發出靶向阻斷 NLRP3 效應的藥物，為癲癇乃至炎癥參與的疾病帶來新的希望。
癲癇（Epilepsy）是中樞神經系統的一種常見慢性復發性疾病，是由大腦神經元反復異常過度放電而引起的一過性腦神經功能失常[1]。目前全世界癲癇患者超過 7 000 萬人，并且以每年 240 萬/年的速度增長。癲癇反復發作及癲癇持續狀態，會對腦組織造成永久性損傷，遺留認知功能障礙、運動功能障礙，甚至發生死亡，嚴重影響人類生命健康安全，給家庭和社會帶了沉重的負擔[2]。癲癇的發病機制錯綜復雜，癲癇發病機制與顱內興奮性和抑制性神經遞質失衡、離子通道異常、神經網絡重構、線粒體功能異常等為相關，根據不同的發病機制研發出了相應的抗癲癇藥物（AEDs）[3]。盡管目前臨床 AEDs 多達到 20 余種，但仍有 1/3 的患者經正規 AEDs 治療后癥狀仍反復發作，稱為耐藥性癲癇，臨床診療工作面臨嚴峻挑戰[4]。深入研究癲癇發病的本質，尋求新的 AEDs 靶點，阻止癲癇進展的新藥物顯得尤為重要。研究表明炎癥反應與多種疾病相關（如糖尿病、腫瘤、冠心病、阿爾茨海默病及抑郁癥等），經積極抗炎治療后可明顯改善癥狀。近年來臨床研究及動物實驗均證實，炎癥反應與癲癇的關系密不可分，腦內特定區域（興奮性增高的病變組織）的炎癥反應是其共同的本質特征，炎癥反應可以降低癇性發作的閾值、增加神經元興奮性、破壞血腦屏障、介導神經元凋亡及突觸重塑。核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白 3（NLRP3）作為重要的炎性小體，激活后促使炎癥效應因子釋放，加重癲癇發作[5, 6]。本文探討 NLRP3 炎癥小體與癲癇的聯系，為預防和治療癲癇提供新治靶點。
1 NLRP3 炎癥小體的結構和功能
NLRP3 炎癥小體主要由 NOD 樣受體家族成員之一的 NLRP3、凋亡相關斑點蛋白（Apoptosis associated speck-like protein containing a CARD domain，ASC）和 pro-caspase-1 組成。NLRP3 主要由 C 端、N 端和中間段三部分構成。C 端含有豐富的亮氨酸序列（Leucine-rich-repeat domain，LRR），能夠識別內源性及微生物等危險信號；N 端效應結構包含熱蛋白結構域（Pyrin domain，PYD）、胱天蛋白酶募集結構域（Crecruitment domain，CARD）及桿狀病毒凋亡抑制重復結構域（Baculovirus inhibitor of apoptosisrepeat domain，BIR），主要參與信號傳遞過程；中間段含特異性核苷酸寡聚化結構域，是形成炎癥小體的主體部分[7]。當 NLRP3 小體接收到感染病原體的病原相關分子模式（Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和損傷相關的分子模式（Damage associated molecular patterns，DAMPs）時，NLRP3 發生構型變化，通過 PYD-PYD 結構域募集接頭蛋白 ASC，在通過 ASC 結合 pro-casepse-1 的 CARD 結構域，從而形成活化后的 NLRP3 炎癥小體，活化后的 NLRP3 炎癥小體對 pro-casepase-1 進行處理，產生有活性的 casepase-1，進而 casepase-1 將無活性的 pro-IL-1β 及 pro-IL-18 催化為有活性 IL-1β 和 IL-18，進一步啟動下游信號通路，產生炎癥反應，導致炎性損傷，發揮生物學效應[8]。
2 NLPR3 炎癥小體的激活與調控
NLRP3 炎癥小體的經典激活機制主要包括炎癥小體的啟動階段和炎癥小體的活化組裝階段，兩個階段平行且獨立進行[9]。第一階段：炎癥小體活化的啟動，固有免疫細胞在病原相關分子模式和 DAMPs 作用下，通過 IL-1β 和腫瘤壞死因子-α 等細胞因子介導作用于 TLR 或 TNF 受體，激活細胞內的核因子 κB 信號通路，上調 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 和 NLRP3 的表達，為 NLRP3 炎癥小體的激活做物質準備[10, 11]。第二階段，炎性小體的活化階段，在 NLRP3 激活劑如 ATP、膽固醇、尿酸鈉、二氧化硅晶體、微生物毒素等作用下，誘導 NLRP3 小體發生聚集形成炎癥活性小體，切割 pro-casepase-1 生成 caspase-1，在 caspase-1 的作用下 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 剪切為成熟的 IL-1β 和 IL-18，參與各種炎癥反應[12]。目前關于 NLRP3 炎癥小體激活途徑的主要有 3 種：① 鉀離子外流。ATP 是一種重要的 DAMP，主要來源于損傷壞死的細胞，各種損傷刺激引起釋放 ATP 作用于細胞表面 P2X7 嘌呤受體，引起細胞內鉀離子外流激活 NLRP3 炎癥小體[13, 14]。轉運鉀離子的跨膜蛋白 TWIK2（Two-pore domain weak inwardly rectifying K + channel 2）是炎癥小體激活所必需的鉀外排通道，與 P2X72 受體共同調控 NLRP3 炎癥小體的激活[15]；② 溶酶體破壞。顆粒物質通過內吞的方式進入細胞，引起噬溶酶體損傷和破壞，溶酶體膜失穩釋放內容物，引起 NLRP3 炎癥小體活化。研究表明若抑制吞噬過程，防止溶酶體破壞釋放內容物，可以使 NLRP3 炎癥小體活化過程終止[16]；③ 線粒體活性氧（mitochondria reactiveoxygen species，mtROS）生成。多種因素導致的線粒體損傷都能導致 ROS 的產生，mtROS 促使硫氧還蛋白結合蛋白（thioredoxin-interacting protein，TXNIP）與 NLRP3 相互作用，激活炎性小體，促進 IL-1β 表達。解偶聯蛋白 2（Uncoupling protein 2，UCP-2）廣泛分布于線粒體內膜上，起著調控線粒體的狀態和活性氧的狀態的作用，通過動物實驗敲出和轉染 UCP-2cDNA 質粒可以得出 mtROS 自 NLRP3 炎癥小體激活中發揮重要作用[17]。線粒體 DNA 被氧化受損后可直接結合并激活 NLRP3 炎癥小體[18]。總之，大量研究表明 NLRP3 的激活途徑并不是孤立進行的，而是存在交互作用。如鉀離子外流可以影響 ROS 的產生，ROS 升高能促使溶酶體破裂，破裂的溶酶體又能促進 ROS 的產生，ROS 也能促進鉀離子外流。NLRP3 炎癥小體的調控機制是復雜多樣的，除了上述的共同性的調節機制之外，還存在其它調節機制。如近年來發現自噬相關的炎癥激活途徑，該過程復雜獨特，具體機制還需要進一步研究[19]。
3 NLRP3 炎癥小體參與全身多種疾病
“炎癥小體”最早由 Martinon 等[20]在 2002 年首次提出，是一類能誘導 caspase-1 活化并促使 IL-1β 和 IL-18 釋放，加重炎癥反應的大分子復合物。NLRP3 小體是近年研究最廣泛的 NLR 家族成員的炎癥小體，是先天性免疫系統的重要組成部分，表達于樹突狀細胞、B 淋巴細胞、T 淋巴細胞、粒細胞等多種免疫細胞，參與各種炎癥性疾病的發生發展[21]。研究表明 NLRP3 炎性小體廣泛參與全身多種疾病的發生發展，干預 NLRP3 炎性小體可改善疾病癥狀，延緩病程，為相關疾病治療提供新的治療途徑。有研究者提出炎癥反應在動脈粥樣硬化的病理生理過程中起著關鍵作用，多種損傷因子通過 ROS-NLPR3 信號途徑誘發內皮細胞損傷，促進動脈粥樣硬化的形成[22, 23]。蔡玉玲等[24]研究發現 IgA 腎病組織中 NLRP3 相關蛋白轉錄和翻譯量增多，活化的 NLRP3 參與腎臟損傷過程，而敲除了 NLPR3 炎癥小體的腎臟模型損害則明顯減輕。同樣在急性腎小管壞死、高血壓腎病、糖尿病腎病、狼瘡性腎炎中均提示 NLRP3 炎性的小體激活促進腎臟疾病進展[25]。隨著對神經系統炎癥研究的深入，發現多種神經性疾病與 NLPR3 炎癥小體的異常活化密切相關。在誘導 tau 蛋白形成的小鼠模型中，NLRP3 敲出的小鼠 tau 蛋白的活化和在腦組織中病理聚集明顯比正常少[26]。另外研究提示通過 NLRP3 炎癥小體抑制劑 MCC950 抑制 NLRP3 小體組裝及激活得到了 Tau 相關的神經纖維纏減少的結果，這也說明了 NLRP3 炎癥小體在 AD 發病中起著重要的作用[27]。NLRP3 炎癥小體還參與腦部感染、抑郁癥、腦卒中、帕金森、癲癇等中樞神經系統疾病的發生發展[28]。近年來隨著對癲癇研究的深入，NLRP3 炎癥小體活化日益引起人們的關注。在癲癇及其他中樞神經系統疾病中，NLRP3 炎癥小體是否有共同的潛在激活機制，是否存在共同的病理組織學改變，目前仍未知，需要進一步的驗證。
4 NLRP3 炎癥小體與癲癇
4.1 NLRP3 炎癥小體與癲癇的關系
研究顯示，在杏仁核點燃的癲癇持續大鼠模型中，癲癇持續狀態（Status epilepticus，SE）后 3 小時 IL-1β 水平和 NLRP3 炎性小體成分水平顯著增加，SE 后 12 小時達到最高水平。SE 后 12 小時，敲低 NLRP3 會降低 IL-1β 和 IL-18 的水平，并伴隨著對慢性癲癇期自發性發作（Spontaneous recurrent seizure，SRS）的發展和嚴重程度的顯著抑制。同時，在 SE 后 6 周，敲低 NLRP3 或 caspase-1 導致海馬 CA1 和 CA3 區海馬神經元損失明顯減少。這表明 NLRP3 炎性小體參與了杏仁核點燃模誘導癲癇發生的過程，并且通過抑制 NLRP3 可以為發生 SE 的大鼠提供神經保護作用[29]。也有研究通過采用戊四氮（PTZ）點燃或脂多糖（LPS）刺激建立慢性癲癇模型和 BV2 小膠質細胞炎癥模型。這些模型通過 Morris 水迷宮檢測認知功能障礙，免疫熒光染色檢測海馬神經元凋亡。同樣發現 NLRP3 參與癲癇模型的形成，通過氨基黃酮抑制戊四氮點燃小鼠海馬 NLRP3 炎癥小體的激活，降低炎性細胞因子水平。在 BV2 膠質細胞中，通過抑制 LPS 誘導的 NLRP3 炎性小體而減輕 LPS 誘導的炎癥反應。總之，通過抑制 PTZ 點燃小鼠 NLPR3 炎癥小體激活和 LPS 誘導的 BV2 小膠質細胞的 NLRP3 炎性小體，均會影響癲癇的發生，發揮神經保護作用[30]。在難治性癲癇患兒中發現 NLRP3 炎癥小體的激活和 IL-1β 水平的升高，并且發現難治性癲癇患者 IL-1β 表達水平與單次驚厥發作時間呈正相關。在用毛果蕓香堿建立的小鼠癲癇模型中發現，NLRP3 基因敲除小鼠模型外周血 IL-1β 水平低于野生型小鼠，海馬 CA 區的神經元壞死和和凋亡水平也低與野生型小鼠模型，推測 NLRP3 參與難治性癲癇的發生發展[31]。既往研究發現多種炎癥因子（如白細胞介素 6、腫瘤壞死因子、超敏 C 反應蛋白等[32]）與癲癇相關。隨著炎癥與癲癇關系的深入，發現炎癥過程的重要核心物質 NLRP3 小體與癲癇發生發展密切相關。盡管目前兩者之間的關系已成專家共識，兩者之間可以相互影響，但癲癇的炎癥通路機制尚未闡明，NLRP3 影響癲癇的發生發展機制不明，是否能通過干預 NLRP3 炎性小體，從而達到治療癲癇的目的，尚待進一步研究。
4.2 NLRP3 炎癥小體激活標志物 IL-1β 與癲癇的關系
IL-1β 是 NLRP3 炎癥小體效應的重要靶向物質，其濃度的高低可以反映 NLRP3 炎癥小體活化的程度。研究表明 IL-1β 在神經炎癥相關疾病中具有重要作用，參與了神經免疫的調節、情緒和認知相關的功能調節以及癲癇的發病過程。通過對 IL-1β 信號傳導通路進行藥理學阻斷，可以有益于疾病的控制[33]。已有實驗通過神經元培養和毛果蕓香堿建立的癲癇模型證實 IL-1β 可激活原代海馬神經元 PI3K/AKT/MTOR 信號通路，推測 IL-1β 可能通過 PI3K/AKT/MTOR 信號通路影響突觸素表達和神經元電生理，刺激突觸蛋白表達和癇樣放電，阻斷 PI3K/AKT/MTOR 通路可減輕上述現象。因此，IL-1β 激活 PI3K/AKT/MTOR 信號通路參與了癲癇的發病過程，調節這一信號通路是預防或逆轉 MTLE 致癇細胞和分子機制的一種有前途的研究策略[34]。博峰等人研究發現長時間嬰兒熱性驚厥后 IL-1β 受體的一過性升高促進了成人癲癇的敏感性，而隨后動物實驗也發現，通過出生后單獨給予 IL-1β 可模擬 FS 對成人癲癇敏感性的影響。IL-1R1 基因敲除小鼠不易發生熱性驚厥以及在熱性驚厥發作階段使用 IL-1β 治療后不容易發生成年癲癇發作。以上不僅說明 IL-1β 與癲癇發生發展密切相關，還提示阻斷高熱驚厥兒童體內 IL-1β 效用是預防嬰幼兒 FS 后癲癇發展的潛在治療靶點[35]。通過選擇 100 例特發性全面性癲癇患兒并與之年齡、性別想匹配的健康兒童組，通過限制性片段長度多態性（RFLP）限制性消化相應的聚合酶鏈反應（PCR）產物，對這些單核苷酸多態性（SNP）進行分析。發現 IL-1β-31 的 rs1143627 TT 和純合的 IL1RN * I 的基因型頻率在癲癇患者中更為普遍。還觀察到，IL-1β-31 和 IL1-RAI / I 的 T 等位基因與對 AEDs 反應良好的患者的耐藥性呈正相關。得出結論：與 IL-1β-31T 和 IL1-RAN * I 等位基因的顯著關聯增強了它們作為癲癇發展和藥物治療反應的預測標志物的有用作用[36]。綜上，NLRP3 炎癥小體下游效應因子 IL-1β 與癲癇的發生密切相關并且有基因遺傳關聯性，通過阻斷 IL-1β 效應有預防控制癲癇的作用。是否可以通過阻斷 IL-1β 效應，排除炎癥反應致癲癇的作用及抑制癲癇導致的炎癥反應，目前尚不清楚，仍需進一步研究。
4.3 NLRP3 炎癥小體為靶點治療癲癇的現狀
在臨床工作中，由于目前缺乏安全有效的 NLRP3 炎癥小體的抑制藥物，對于 NLRP3 炎癥小體參與的相關疾病的治療，主要是靶向阻斷 IL-1β 發揮作用，相關 IL-1β 受體拮抗劑已批準用于臨床。IL-1β 為多種炎癥小體的作用產物，靶向 IL-1β 會影響其他生理功能，產生副作用，故特異性阻斷 NLRP3 炎癥小體是治療 NLPR3 疾病的新思路[37]。目前許多 NLRP3 炎癥小體的抑制劑在 NLRP3 癲癇動物模型上表現出了良好的抑制或治療效果。在細胞實驗中，證實雙黃酮抑制了 LPS 誘導的 BV2 小膠質細胞中的 NLRP3 炎癥小體的產生，減輕 LPS 誘發的炎癥效應；在戊四氮（PTZ）慢性點燃致癇模型中，通過雙黃酮抑制點燃模型小鼠海馬 NLRP3 炎癥小體的激活，降低了炎性因子的表達，減少了神經元的丟失，抑制了癲癇的發生，改善了癲癇小鼠的認知功能；因此，雙黃酮可能是一種安全有效的癲癇治療藥物[30]。姜黃素是一種天然具有抗炎活性的衍生物，通過建立紅藻氨酸（KA）癲癇模型，發現姜黃素可以通過抑制 NLRP3 炎癥小體激活，抑制 KA 誘導癲癇綜合征，減少神經元的丟失，改善認知功能，為癲癇提供潛在的治療途徑[38]。CY-09 是一種 NLRP3 特異性阻斷劑，可直接與 NLRP3 蛋白的主要結構域 的 ATP 結合部位結合并通過抑制 ATP 酶活性，特異性阻斷 NLRP3 炎性體的組裝和激活[39]。通過建立戊烯四唑（PTZ）誘導的小鼠癲癇模型，發現 CY-09 可以通過減輕星形膠質細胞的活化和 IL-1β 的分泌，改善癲癇發作程度并抑制 PTZ 誘導的神經元丟失。表明 CY-09 可能是癲癇和其他 NLRP3 炎性體相關疾病的重要治療劑[40]。目前臨床上，用于各種炎癥性疾病治療的抗炎藥物，大部分抗炎機制不清，效應靶點不明。研究發現有部分抗炎藥物是通過抑制 NLRP3 炎癥小體活性而發揮抗炎作用。通過使用抑制 NLRP3 活性的臨床抗炎藥物治療癲癇，減少藥物開發周期，達到理想的治療效果，需要進一步的探索。
5 小結與展望
目前臨床藥物治療癲癇僅可以控制患者臨床癥狀而不能達到預防及根治疾病的作用，并且約有 1/3 的患者正規應用 AEDs 治療后仍無效。在癲癇發病中，多種信號分子參與刺激炎癥反應，激活 NLRP3 炎癥小體，激活后的 NLRP3 炎癥小體作為危險信號釋放并促進 caspase-1 的成熟，進一步放大炎癥級聯反應，加快炎癥發生促進癲癇的發生發展。現有研究已發現多種小分子在細胞及動物模型中表現通過間接靶向作用于 NLRP3 達到了較好的防治疾病的效果，但應用 NLRP3 抑制劑抑制其活性改善癲癇發病的情況，目前仍處于動物實驗階段，需要大量的實驗和臨床驗證。NLRP3 是目前研究最為深入的一種炎癥小體，可能成為未來改善癲癇的新靶點。NLRP3 炎癥小體的激活是如何參與癲癇的發生，NLRP3 蛋白質復合物是否會受到基因和表觀遺傳的調控，如何進行調控，需要進一步研究。側重對 NLRP3 炎癥小體上游分子的研究以及特異性干預 NLRP3 炎癥小體的組裝可能是未來學者們的研究重點。隨著 NLRP3 炎癥小體激活機制的不斷深入，能夠研發出靶向阻斷 NLRP3 效應的藥物，為癲癇乃至炎癥參與的疾病帶來新的希望。