牛病毒性腹泻病毒Erns蛋白激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3炎症小体诱发细胞焦亡的研究

【目的】牛病毒性腹泻病毒(bovine viral diarrhea virus, BVDV)是引起牛病毒性腹泻-黏膜病的关键病毒。BVDV的结构蛋白Erns可在病毒感染的初期削弱宿主的免疫防御,引发牛群炎症反应。核苷酸寡聚化结构域样受体(nucleotide-binding oligomerization domain, NOD)热蛋白结构域相关蛋白3 (NLRP3)炎症小体是NOD样受体(NOD-like receptor, NLRs)家族重要成员,调控炎症性疾病的发生发展,同时激活的NLRP3炎症小体能够引起宿主细胞焦亡,进而诱发级联放大的炎症反应。但BVDV Erns蛋白在BVDV感染诱发炎症反应的分子机制尚不清楚。【方法】为进一步探索Erns蛋白对BVDV感染激活NLRP3炎症小体诱发细胞焦亡的影响,构建了BVDV Erns蛋白的真核表达质粒pCMV-HA-Erns,过表达BVDV Erns蛋白,检测BVDV感染细胞中NLRP3炎症小体组分[半胱氨酸蛋白酶(caspase-1)、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein, ASC)和NLRP3]、IL-1β的mRNA转录水平和蛋白表达水平,以及细胞死亡调节蛋白(gasdermin D, GSDMD)的基因表达和蛋白剪切情况,并通过扫描电镜观察牛睾丸(bovine testis, BT)细胞膜成孔及BT细胞内容物释放情况,以分析Erns蛋白诱导BT细胞产生细胞焦亡。【结果】Erns蛋白能够显著引起NLRP3炎症小体活化进而激活caspase-1,活化的caspase-1一方面切割GSDMD,形成有活性的GSDMD-N端并在BT细胞膜形成孔洞,释放内容物,诱导BT细胞发生细胞焦亡;另一方面活化的caspase-1切割pro-IL-1β,形成有活性的IL-1β,并释放到BT细胞外,引起BT细胞上清中IL-1β水平上升。【结论】系统解析了BVDV Erns蛋白激活NLRP3炎症小体介导细胞焦亡的产生,对疫苗及治疗药物的研制具有重要指导意义。     

抗阻运动对胰岛素抵抗小鼠海马内焦亡相关蛋白的影响*

目的: 探讨胰岛素抵抗小鼠海马内焦亡相关蛋白的变化,以及抗阻训练对海马内焦亡相关蛋白的调节作用。方法: 6周龄C57BL/6J雄性小鼠随机分为对照组(C, n=12)和高脂膳食组(HFD, n=26)分别进行普通膳食或高脂膳食喂养12周。随后根据葡萄糖耐量实验(GTT)和胰岛素耐量实验(ITT)的结果,将HFD组分为胰岛素抵抗组(IR, n=10)和抗阻运动组(RT, n=10),维持高脂膳食喂养同时RT组小鼠进行抗阻训练。12周后,全部小鼠麻醉后处死,取脑并剥离出海马组织,通过Western blot检测焦亡相关蛋白的表达。结果: 与C组相比,IR组小鼠海马内NF-κB、NLRP3炎症小体、下游焦亡相关蛋白GSDMD-N和GSDMD以及炎症因子IL-1β和IL-18的蛋白表达量显著性上升(P＜0.05),SIRT1蛋白表达量以及p-AMPK蛋白水平显著性下降(P＜0.05);与IR组相比,RT组小鼠海马内NF-κB、NLRP3炎症小体、下游焦亡相关蛋白GSDMD-N和GSDMD以及炎症因子IL-1β和IL-18的蛋白表达量显著性下降(P＜0.05),SIRT1蛋白表达量以及p-AMPK蛋白水平显著性上升(P＜0.01)。结论: 胰岛素抵抗小鼠海马内NLRP3炎症小体被激活,介导海马内发生细胞焦亡;经过12周的抗阻运动可有效抑制NLRP3炎症小体激活,改善海马内细胞焦亡和炎症状态。     

牙龈卟啉单胞菌感染通过激活NLRP3小体诱导牙周膜细胞炎症反应及凋亡效应

目的观察牙龈卟啉单胞菌感染通过激活含NLR家族PYRIN域蛋白3(NLRP3)小体诱导人牙周膜细胞(hPDLCs)炎症反应及凋亡的效应。方法取健康前磨牙样本并分离培养hPDLCs,分为牙龈卟啉单胞菌感染的感染组和常规处理的对照组,检测细胞中NLRP3小体[NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-1]、凋亡基因[自杀相关因子(Fas)、Fas配体(FasL)、B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)、Bcl-2相关x蛋白(Bax)、Caspase-3]的表达量及培养基中炎症细胞因子[白细胞介素(IL)-1β、IL-18、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]的含量。结果感染组hPDLCs中NLRP3、ASC、Caspase-1、Fas、FasL、Bax、Caspase-3的表达量及培养基中IL-1β、IL-18、TNF-α的含量明显高于对照组,细胞中Bcl-2的表达量明显低于对照组。结论牙龈卟啉单胞菌感染能够诱导hPDLCs的炎症反应及凋亡且该作用与NLRP3小体的激活有关。     

NLRP3炎症小体的负向调控机制

NLRP3炎症小体是由NOD样受体(NOD-like receptor, NLR) NLRP3、接头蛋白ASC和胱冬肽酶-1(Caspase-1)所形成的多聚蛋白复合体,能够感受来自病原微生物的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)和胞内自身危险信号-危险相关分子模式(danger-associated molecular patterns, DAMPs),促进细胞因子IL-1β和IL-18的成熟和分泌、引起细胞焦亡,从而在多种生理、病理过程中发挥重要作用. NLRP3炎症小体是目前研究最深入的炎症小体,其表达水平和活化强度与多种疾病的发生、发展密切相关,如感染性疾病、痛风、Ⅱ型糖尿病、动脉粥样硬化、阿尔兹海默症及癌症等.因此,阐明NLRP3炎症小体活化的调控机制,对于揭示这些疾病发生、发展的机理,寻找免疫调节治疗的新途径具有重要意义.本文详细介绍了NLRP3炎症小体的负向调控机制.     

自噬与NLRP3炎症小体的相互作用

自噬是一种普遍存在的细胞内稳态机制,通过将细胞质成分运送到溶酶体进行降解,以抵抗病原体感染并促进氨基酸循环。NLRP3炎症小体是一种多蛋白复合物,在多种内源和外源性刺激下被激活,介导促炎细胞因子的分泌,参与炎症的发生。自噬功能失调可导致NLRP3炎症小体的过度激活,引起各种炎症性疾病以及癌症的发生。自噬作为NLRP3炎症小体的一种重要调节方式,可以通过去除NLRP3炎症小体的激活信号、包裹和降解其成分来调控炎症小体。此外,自噬在调控IL-1β的分泌中也起着重要作用。同样,NLRP3炎症小体也调控自噬过程,以平衡宿主防御所需的适当炎症反应以及预防过度、有害炎症的发生。因此,阐明这两个生物学过程之间的相互作用,能够加深对相关疾病发病机制的认识,为疾病治疗及药物研发提供新的思路和理论基础。     

白细胞介素-1β信号与β细胞功能

由胰岛β细胞功能失调,导致胰岛素分泌的相对或绝对的缺失,进而出现高血糖症状,是糖尿病的重要发病机制.目前认为糖尿病的发病与机体的炎症过程密切相关.作为炎症过程的重要调节因子白细胞介素-1β(IL-1β),通过激活MAPK、NFkB、PKC等信号通路,最终导致b细胞功能失调是糖尿病发生发展的重要原因.IL-1β在介导糖尿病的b细胞功能失调中发挥核心作用.     

炎症小体调控机制的研究进展

炎症小体(Inflammasome)是一种由机体胞浆内模式识别受体(PRRs)参与组成的多蛋白复合体,主要参与天然免疫反应中caspase-1激活,并介导IL-1β、IL-18的前体产生成熟细胞因子以及诱导细胞凋亡。NLRP3、NLRC4、NLRP1、AIM2是目前研究较多的炎症小体,对其结构、组成成分、作用机制等方面已有较为深入的研究,而主要只对炎症小体的活化及负性调控机制的研究进展进行了综述。     

中药有效成分调控NLRP3 炎症小体活化的研究进展

炎症小体是细胞内组装形成的大分子蛋白复合体,可将白介素-1β(IL-1β) 和IL-18 加工成熟,并诱导细胞焦亡性死亡,在协调对抗病原体感染和生理紊乱的过程中发挥重要作用。Nod 样受体蛋白3(Nod-like receptor protein 3, NLRP3) 炎症小体是迄今为止结构和功能研究得最为明确的炎症小体,其活化后参与免疫性疾病、心血管疾病、神经系统疾病等多种疾病发生及发展过程。研究显示,许多中药有效成分可以调节相关疾病靶细胞中NLRP3 炎症小体的活化。从中药有效成分调节相关疾病靶细胞（如神经细胞、肝肾细胞、内皮细胞、肿瘤细胞等）中NLRP3 炎症小体活化的机制出发,综述近4 年国内外对中药有效成分调节NLRP3 炎症小体活化的研究进展,以期阐释相关中药有效成分的作用特点,并为相关疾病的防治提供一定参考。     

NLRP3炎性小体激活调控机制及其在类风湿性关节炎中的潜在作用

NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)炎性小体是一种多蛋白复合物,在非特异性免疫中发挥重要作用,可以通过K+外流、溶酶体损伤、线粒体功能障碍和活性氧生成等途径被激活,产生具有生物活性的白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、IL-18和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α),从而导致细胞死亡,激活适应性免疫。NLRP3基因多态性、表达水平、激活状态都与类风湿性关节炎的疾病进程关系密切,并且NLRP3炎性小体异常激活驱动的慢性炎症在类风湿性关节炎发生发展中发挥重要作用。本文就NLRP3炎性小体的分子结构、基本生物学功能及其与类风湿性关节炎疾病进程之间的相关性作一综述,以期为防治该类自身免疫性疾病提供新思路。     

自噬与NLRP3炎症小体激活间的相互作用

自噬作为真核生物细胞遭遇各种应激压力时发生的一种基本应答方式,参与细胞的多种生命活动,使细胞在各种应激条件下维持一种动态平衡状态。NOD样受体家族核苷酸结合寡聚化结构域样受体3（NOD-like receptor family,pyrin domain containing 3,NLRP3）炎症小体,是生物体内防御病原微生物的固有免疫防御系统的重要组成部分。NLRP3炎症小体通过激活胱天蛋白酶-1（caspase-1）,从而促进白细胞介素-1β（interleukin-1,IL-1β）和白细胞介素-18（interleukin-18,IL-18）等促炎细胞因子的成熟和分泌,继而介导炎症的发生。众多研究表明,自噬能够负向或正向调控NLRP3炎症小体的激活。同时,NLRP3炎症小体也会逆向影响自噬的作用。本文对自噬包括选择性自噬与NLRP3炎症小体激活的相互作用,以及通过激活自噬抑制NLRP3炎症小体,从而在炎症相关疾病治疗中的应用进行综述。     

NLRP3炎症小体在真菌感染中的作用机制研究进展

炎症小体(Inflammasome)是细胞内识别危险信号的多蛋白复合体,是固有免疫的重要组成部分,NOD样受体家族含热蛋白结构域蛋白3炎症小体(NLRP3)是目前研究最多的一种炎症小体。真菌感染中,NLRP3炎症小体通路募集半胱天冬蛋白酶的前体半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1(pro-caspase-1)自身剪切活化,活化后的半胱天冬蛋白酶(Caspase-1),通过对促炎因子IL-1β(interleukin-1β, IL-1β)和IL-18(interleukin-18, IL-18)的激活,引起宿主的炎症反应,在宿主免疫应答中发挥了重要作用。     

甲型流感病毒感染后NLRP3炎症小体的活化及调控机制

固有免疫系统是机体抗流感病毒感染的第一道防线。NOD样受体(nucleotide-binding oligomerization domainlike receptors,NLR)作为胞质内重要的模式识别受体,介导病原体相关分子模式的识别,促进固有免疫细胞的活化及效应。NOD样受体蛋白(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein,NLRP)家族是NLR的重要成员,其中NLRP3炎症小体是由NLRP3、ASC和Pro-Caspase-1组装成的多蛋白复合体,可将Pro-Caspase-1剪切为有活性Caspase-1,进而剪切Pro-Interleukin-1β(Pro-IL-1β)、Pro-IL-18和Pro-IL-33形成有活性的成熟IL-1β、IL-18和IL-33,分泌至细胞外,介导炎症反应和诱导免疫病理损伤。主要综述了NLRP3炎症小体在甲型流感病毒感染过程中的活化及调控机制。     

胰岛特异细胞因子PANDER在糖尿病病理生理过程中的作用

胰腺衍生因子(PANcreatic DERived factor,PANDER)是新近克隆的细胞因子,在胰腺的胰岛β细胞中特异性高表达.重组PANDER蛋白预处理或腺病毒过表达PANDER基因均可在体外显著地诱导人、大鼠及小鼠胰岛β细胞及多种β细胞系凋亡, 并抑制其胰岛素分泌.同时,炎症细胞因子IFN-γ能显著地上调β细胞PANDER基因的表达,提示PANDER有可能在炎症细胞因子介导的1型糖尿病病理生理过程中起作用.PANDER蛋白与胰岛素通过Ca2 依赖的方式从β细胞中共分泌进入循环系统,特异性地结合到肝细胞膜上并抑制肝细胞胰岛素信号转导,这提示PANDER可能也介入了机体胰岛素抵抗的形成.本文结合笔者多年从事PANDER的生理学功能研究,对PANDER的发现、最新研究进展及其潜在的生理学功能进行总结与分析.     

NLRP3炎症小体介导的炎症相关疾病研究进展

炎症小体在炎症相关疾病的发生发展中发挥重要作用,其中NLRP3炎症小体能够被多种病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)和损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)激活,进而活化caspase-1,释放成熟形式的IL-1β和IL-18,引起机体的炎症反应,并参与多种疾病的发生发展,包括2型糖尿病、痛风、动脉粥样硬化、神经退行性疾病、肿瘤、炎症性肠病等。因此,研究NLRP3炎症小体的作用机制不仅有助于加深对炎症性疾病发生发展的认识,也为寻找此类疾病的潜在治疗靶点提供了新的思路。就NLRP3炎症小体在炎症相关疾病中的研究进展作一综述。     

NLRP3炎症小体及其相关通路与动脉粥样硬化研究进展

动脉粥样硬化所导致的心血管病是人类致死致残的重要原因。炎症因素作为重要危险因素已得到研究者共识,越来越多的证据表明炎症参与了从早期内皮功能障碍到晚期斑块破裂的AS形成的各个阶段。CANTOS研究作为测试AS炎症假说的第一个大规模临床试验,为寻找IL-1β介导的炎症性AS的潜在治疗靶点提供依据。Nod样受体蛋白3炎症小体作为固有免疫系统的一种识别受体,可引起半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶1激活,产生和释放成熟的促炎因子白细胞介素1-β,参与炎症反应发生发展。本文对胆固醇结晶,氧化低密度脂蛋白,血流动力学改变,斑块内细胞代谢方式变化等对NLRP3炎症体激活机制以及NLRP3炎症小体的激活途径和临床治疗方法进行综述,以期通过对NLRP3及其相关通路的研究,为临床动脉粥样硬化治疗提供新思路。     

细胞焦亡在心血管疾病中的作用

细胞焦亡是由gasdermin家族蛋白D(gasdermin D, GSDMD)介导的一种新型程序性细胞死亡方式,表现为早期细胞凋亡样染色质凝结和DNA断裂,之后形成细胞膜孔,细胞肿胀,膜破裂,导致细胞内容物和促炎介质的释放。细胞焦亡途径主要包括依赖含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1, caspase-1)的经典途径和依赖caspase-4/caspase-5/caspase-11的非经典途径。细胞焦亡的主要特点是Nod样受体蛋白3(nod-like receptor protein 3, NLRP3)炎性小体活化,caspase-1激活,细胞膜孔形成,白细胞介素(interleukin, IL)-1β和IL-18释放,从而放大炎症级联反应。NLRP3炎性小体活化与高血压、糖尿病、高脂血症及肥胖等心血管危险因素有关,是心血管炎症的重要触发和内源性调节因子。本文主要就细胞焦亡在心血管疾病中的相关研究进展进行综述。     

NLRP3炎症小体与心脏骤停复苏后心肌缺血再灌注损伤的研究进展

心脏骤停已成为世界范围内的重大公共卫生问题,及时有效的心肺复苏可以挽救生命,改善心脏骤停患者的预后。尽管心肺复苏技术取得了进步,但与心脏骤停相关的死亡率仍然很高。NLRP3炎症小体是细胞内多种蛋白质构成的复合物,在先天免疫中起着重要作用。组织损伤后,NLRP3炎症小体激活产生大量细胞因子如白细胞介素(IL)-1β和IL-18,最终导致炎症性细胞死亡(细胞焦亡)。虽然适度的炎症反应有利于损伤组织愈合,但过度的NLRP3炎症小体激活会产生不利影响。NLRP3炎症小体在大量心血管疾病(cardiovascular diseases, CVDs)中发挥关键作用。心脏骤停和复苏后缺血再灌注损伤(I/R损伤)可以通过各种信号通路激活NLRP3炎症小体。抑制NLRP3炎症小体活性可以改善心脏骤停和复苏后缺血再灌注损伤。该文将讨论NLRP3炎症小体在心脏骤停和复苏过程中对细胞损伤的作用,同时针对抑制NLRP3炎症小体激活,改善心脏骤停和复苏后缺血再灌注损伤的治疗方法进行系统阐述。     

NLRP3炎症小体活化、调控机制及相关疾病机制

炎症作为机体的一种自我保护机制有助于清除感染或者有害物质,但是炎症反应失调也会导致疾病发生.NLRP3炎症小体是由胞内模式识别受体NOD样受体家族成员NLRP3形成的一个胞内蛋白复合物,能够诱导IL-1β和IL-18等促炎因子的成熟和分泌,从而促进炎症反应的发生.NLRP3炎症小体可以被多种病原微生物和危险信号活化,并且参与多种人类重大疾病的发生过程,因而NLRP3炎症小体近年来受到了极大的关注.本文就NLRP3炎症小体的活化和调控机制、NLRP3炎症小体在疾病中的作用及靶向NLRP3炎症小体进行相关疾病干预的研究进展进行简要综述.     

NLRP3炎症小体与肠道微生态

NLRP3炎症小体(NOD-like receptor protein 3 inflammasome, NLRP3 inflammasome)由胞浆内模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs)、细胞凋亡相关的斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase-recruitment domain, ASC)和胱天蛋白酶(caspase)组成。NLRP3炎症小体是经典的细胞内固有免疫的感受器,能够被机体内外危险信号激活,进而诱导下游白介素(interleukin, IL)-1β、IL-18等促炎症因子释放,对维持宿主防御功能以及调控肠道微生态至关重要。肠道微生态是由数量巨大且结构复杂的肠道菌群及其代谢物组成,参与机体多种重要生命活动,导致相关疾病发生发展。肠道菌群及其代谢物,包括胆汁酸、脂肪酸、脂质和糖酵解产物,可调控NLRP3炎症小体激活。NLRP3炎症小体及其整合的信号通路与肠道微生态密切相关,然而对于NLRP3炎症小体在调控肠道微生态、肠道炎症却有截然不同结论。有关NLRP3炎症小体与肠道微生态相互作用研究较多,靶向NLRP3炎症小体调控肠道微生态也日益成为肠道微生态失衡疾病的治疗新方向。因此,本文重点就NLRP3炎症小体结构与激活、NLPR3炎症小体与肠道菌群代谢和NLRP3炎症小体与肠道微生态调控进行综述,以期为基于NLRP3炎症小体与肠道微生态相互作用的靶向治疗提供思路与参考。     

氧化应激与2型糖尿病

胰岛素抵抗、胰岛β细胞功能受损是2型糖尿病的主要病因。高血糖、高血脂导致在代谢过程中,线粒体产生大量活性氧,其可损坏线粒体功能,引起氧化应激反应。氧化应激可以激活细胞内的一系列应激信号通路,如JNK／SAPK、p38MAPK、IKKβ／NF-kβ和氨基己醣通路等。这些应激通路的激活可以产生以下结果：（1）阻断胰岛素作用通路,导致胰岛素抵抗;（2）降低胰岛素基因表达水平;（3）抑制胰岛素分泌;（4）促进β细胞凋亡等。本文主要针对活性氧的产生、氧化应激诱导胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能受损等机制加以综述,以便进一步阐明2型糖尿病的发病机理。