急性肺损伤（acute lung injury ，ALI ）是指由严重创伤、感染、休克等多种非心源性致病因素所导致的急性进行性低氧性呼吸功能不全或呼吸衰竭。ALI 是常见的呼吸危重症，也一直是呼吸危重症医学界研究的难点和热点。关于ALI 的发病机制、治疗手段的研究虽已经取得了一些进展，但是其发病率及死亡率仍然居高不下，病死率仍高达35% ～40% 。此外，ALI 的发病机制涉及多个环节，十分复杂，其具体机制目前尚未完全阐明。现有的研究结果认为过度失调的炎症反应是导致ALI 发生、发展的最为重要的因素之一，IL-1β 是极具促炎活性的细胞因子之一，能够促进ALI 的发展。新近研究亦表明，NALP3 炎性体是活化caspase-1 、调控IL-1β 成熟和分泌的分子平台，由此提示针对NALP3 炎性体的靶向治疗可能成为有前景的防治ALI 的方法之一。NALP3 炎性体在ALI 发生、发展中的作用正日益受到关注，本文就NALP3 炎性体在ALI 中的研究进展作一综述。
一、 NALP3 炎性体的组成和生理作用
1.NALP3 炎性体的组成：NALP3 炎性体是分子量约为700 kDa 的多蛋白复合体，由NALP3NACHT-LRR-PYD-containing protein3 ）、衔接蛋白ASC6poptosis-associated speck-like protein containinga CARD ）以及效应蛋白caspase-1 （cysteine asparticacid specific protease ）组成。其中NALP3 是组成NALP3 炎性体的核心蛋白，是寡核苷酸结合寡聚化结构域样受体（nucleotide –bindingoligomerization domain like receptors ，NLRs ）家族成员之一。
NALP3 包含有3 个不同的结构域：①LRR （leucine-rich-repeat ）结构域：位于NALP3 分子C 端的含有11 个亮氨酸的重复序列，主要通过蛋白与蛋白或是蛋白与糖脂的相互作用来特异性地探测和识别配体；②NACHT （Naip ，CIITA ，HET-E ，TP1 ）结构域：位于NALP3 分子的中央，调节该分子的自我寡聚体化，对NALP3 的活化起重要作用；③PYD （pyrindomain ）结构域：位于NALP3 分子的N 端，介导蛋白与蛋白间的相互作用实现信号转导。NALP3 在NALP3 炎性体中的功能主要是特异性地识别配体，将下游的衔接蛋白和效应分子联系起来。
衔接蛋白ASC 是Pycard 基因编码的由195 个氨基酸残基组成的连接蛋白，包含2 个不同的结构域：①PYD （pyrindomain ）结构域：位于ASC 的N 端，可与激活的NALP3 分子N 端的PYD 结构域结合；②CARD （caspase recruitment domain ）结构域：位于ASC 的C 端，主要发挥招募caspase-1 至炎性体的作用。ASC 是连接上游的NALP3 和下游的caspase-1 的重要连接蛋白。
caspase-1 是主要的效应分子，当NALP3 炎性体组装完成后，NALP3 的聚居化实现了pro-caspase-1 间空间距离的接近，使其进而通过自身酶解催化形成具有生物活性的caspase-1 。
2.NALP3 炎性体的生理作用：NALP3 在中性粒细胞、单核细胞、树突细胞、B 细胞和T 细胞等多种细胞中均有表达，主要分布在细胞质及细胞膜中，能迅速识别各种外源性微生物以及内源性危险信号，前者包括病毒、细菌、真菌、微生物成分如脂多糖（LPS ）、胞壁酰二肽（MDP ）、病毒双链DNA 、细菌RNA 等；而内源性危险信号则包括组织或细胞遭受破坏后释放的尿酸、炎症状态下细胞释放的ATP 及细胞坏死产物等。上述配体被NALP3 识别、结合之后，便会始动NALP3 炎性体的组装，激活NALP3 炎性体，使得pro-caspase-1 自身酶解生成具有生物活性的caspase-1 。caspase-1 的活化则进一步促使pro-IL-1β 被加工为成熟的有生物活性的IL-1β 并被分泌到细胞外。IL-1β 进一步激活IL-1 受体复合物，诱导多种与炎症级联反应相关的细胞因子的表达及活化，产生相应的炎症免疫应答反应，与多种自身免疫性疾病及非感染性全身性疾病密切相关。
二、 NALP3 炎性体与 ALI
ALI 是常见的呼吸危重症，其发病机制十分复杂，涉及多个环节。现有的研究结果认为过度失调的炎症反应是介导ALI 发生、发展的最为重要的因素之一。鉴于上述NALP3 炎性体及其活化的caspase-1 在诱导多种细胞因子成熟和分泌、始动炎症级联反应等方面的作用，有研究试图探讨NALP3 炎性体与ALI 的发生、发展的关系。
1.NALP3 炎性体诱导ALI 病程中肺泡上皮通透性的增加：为了模拟体内肺泡巨噬细胞- 上皮细胞的相互作用，Kolliputi 等采用人白血病单核细胞1 （human monocytic cell line 1 ，THP-1 ）、Ⅱ型肺泡上皮细胞61veolar epithelial type-Ⅱ cells ，AT-Ⅱ ）细胞共培养模型研究显示，高浓度氧气或者是神经酰胺能够诱导THP-1 、AT-Ⅱ 细胞共培养模型中AT-Ⅱ 细胞的通透性显著增加，而采用siRNA 干扰技术沉默THP-1 细胞中NALP3 炎性体相关基因蛋白的表达后，则会显著抑制高浓度氧气或者是神经酰胺所诱导的AT-Ⅱ 细胞通透性的增加。这些研究结果提示NALP3 炎性体的激活促进了肺泡上皮细胞通透性的增加；针对NALP3 炎性体的靶向治疗能够降低ALI 病程中肺泡上皮细胞的通透性，改善上皮屏障功能。
2.NALP3 炎性体介导ALI 晚期炎症反应、组织修复以及纤维化：Riteau 等采用博来霉素诱导急性肺损伤至肺纤维化的小鼠模型研究发现，博来霉素气道给药诱导肺组织损伤，释放内源性危险信号比如尿酸、ATP 等，激活NALP3 炎性体，促进细胞因子IL-1β 的成熟和分泌，一方面介导炎症反应，另一方面又介导重塑及肺纤维化（图1 ）。进一步的研究发现，在合成、代谢水平抑制内源性危险信号或者外源性的给予拮抗剂抑制NALP3 炎性体的激活，能够限制博来霉素诱导的慢性炎症、重塑以及纤维化的病程进展。这些研究结果提示NALP3 炎性体介导了继发于ALI 之后的晚期炎症反应、组织修复及肺纤维化，可能是慢性肺部炎症及纤维化的治疗靶点。
3.NALP3 炎性体促进ALI 病程中细胞因子的产生：鉴于NALP3 炎性体的激活对ALI 功能学指标的影响，也有不少研究试图在细胞因子水平探讨相关机制。继往有研究采用失血性休克（HemorrhagicShock ，HS ）致ALI 的小鼠模型发现，HS 可诱导组织、细胞释放高迁移率蛋白1 （high mobilitygroup box1 ，HMGBl ），而HMGB1 是典型的损伤相关分子模式分子，通过作用于TLR4 、TLR2 等受体激活内皮细胞NAD （P ）H 氧化酶，诱导产生活性氧（reactive oxygenspecies ，ROS ），使得硫氧还蛋白相互作用蛋白（thioredoxin-interacting protein ，TXNIP ）从硫氧还蛋白（thioredoxin ，TRX ）中解离出来，产生的TXNIP 直接与NALP3 结合，激活NALP3 炎性体，诱导IL-1β 的成熟和分泌（图1 ）。此外，Kolliputi 等采用高浓度氧气诱导ALI 的小鼠模型研究发现，高氧能够诱导细胞内ATP 向细胞外释放，导致细胞外ATP 浓度升高。胞外ATP 与嘌呤型P2X7 受体结合，逐渐开放pannexin-1 非选择性阳离子通道，导致钾离子的外流，活化NALP3 炎性体，诱导促炎细胞因子IL-1β 的成熟和分泌（图1 ）。类似的，亦有研究显示，在高氧性ALI 中，细胞内神经酰胺的水平是显著升高的，而神经酰胺则诱导NALP3 炎性体的激活，促进炎性细胞因子IL-1β 、TNF-α 、IL-6 的产生。
4.NALP3 炎性体相关蛋白及下游细胞因子的临床意义：新近Dolinay 等在临床水平探讨了炎性体复合物及其下游的细胞因子与ALI/ARDS 发生、发展的关系。该研究显示，与SIRS 患者相比，伴有ARDS 的脓毒症患者外周血中炎性体相关蛋白及其下游细胞因子（caspase-1 、IL-18 、IL-1β ）的mRNA 转录本是显著升高的；伴有ARDS 的脓毒症患者入ICU 时的血浆中IL-18 表达水平也是显著高于未发生ARDS 的危重症患者的，而且入ICU 时血浆IL-18 水平还随着疾病严重程度的增加而增加，与死亡风险呈正相关。上述研究结果提示，在HS 诱导ALI 小鼠模型、高浓度氧气诱导ALI 小鼠模型中，内源性危险信号HMGB1 、胞外ATP 分别通过ROS 途径、钾离子外流，使得NALP3 炎性体活化，激活caspase-1 ，促进炎性细胞因子的产生，始动炎症级联反应，介导肺损伤和肺泡上皮细胞通透性的增加（图1 ）。此外，NALP3 在介导炎症级联反应最终导致ALI 的同时，也促进了ALI 病程晚期的炎症反应、组织修复以及肺纤维化（图1 ）。另外，NALP3 炎性体下游细胞因子IL-18 的表达水平与ARDS 患者的疾病严重程度、死亡风险呈正相关。NALP3 炎性体有望成为防治ALI 的有效靶点之一。
图 1 不同ALI 动物模型中，NALP3 炎性体、caspase-1 、IL-1β 与ALI 的关系
三、结语
如图1 所示，高浓度氧气、博来霉素均能诱导细胞外ATP 浓度的升高，由P2X7/pannexin-1 轴介导钾离子的外流，从而活化NALP3 炎性体；此外，博来霉素还能诱导损伤细胞释放尿酸，进而激活NALP3 炎性体。而失血性休克则经由HMGB1 ，激活NAD （P ）H 氧化酶，诱导ROS 的产生，从而激活NALP3 炎性体。由此可见，在不同的ALI 小鼠模型中，不同的刺激因素可通过不同的分子机制激活NALP3 炎性体，使得pro-caspase-1 自身酶解生成具有生物活性的caspase-1 。而活化的caspase-1 则进一步促使pro-IL-1β 被加工为成熟的有生物活性的IL-1β 并被分泌到细胞外，促使炎症反应的级联放大，导致肺泡上皮通透性增加，促进ALI 病程晚期的组织修复以及肺纤维化病变。综上，NALP3 炎性体介导了ALI 的发生、发展，针对NALP3 炎性体的靶向治疗可能是防治ALI 的有效方法之一。
