炎癥小體是由細(xì)胞內(nèi)的傳感器和連接著接頭蛋白的炎性caspase共同組成的多蛋白復(fù)合物。它們的組裝可以由多種微生物和宿主源性刺激物觸發(fā)。一旦炎癥小體被激活，它們就會(huì)在細(xì)胞表面形成Gasdermin-D膜孔，允許非經(jīng)典分泌IL-1β和IL-18促炎細(xì)胞因子、IL-1α和HMGB1警報(bào)素蛋白，最終導(dǎo)致細(xì)胞焦亡。當(dāng)炎癥小體的組裝需要caspase-1時(shí)，它們屬于“經(jīng)典”的炎癥小體；當(dāng)炎癥小體的組裝依賴于人源caspase-4或caspase-5（或它們的小鼠同源蛋白caspase-11）時(shí)，則為“非經(jīng)典”的炎癥小體。

炎癥小體傳感器

炎癥小體是根據(jù)其傳感器命名。這些傳感器主要是以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域分類的細(xì)胞質(zhì)模式識(shí)別受體（PRRs）。大多數(shù)PRRs都是屬于NLR（核苷酸結(jié)合域（NBD）和富含亮氨酸重復(fù)序列（LRR）受體）家族，特別是NLRP和NLRC亞群。NLRPs與NLRCs的差異在于其N-末端的pyrin結(jié)構(gòu)域（PYD）和 caspase募集結(jié)構(gòu)域（CARD）。NLR傳感器包括NLRP3、NLRP1和NLRC4能夠形成炎癥小體。其他非NLR傳感器也可以形成炎癥小體，如AIM2和Pyrin。不論是否有ASC接頭蛋白，這些傳感器可以通過(guò)招募caspase-1（CASP-1）引發(fā)經(jīng)典炎癥小體的組裝。至于非經(jīng)典炎癥小體的組裝涉及同時(shí)具有傳感器和效應(yīng)蛋白功能的人源CASP-4/5或鼠源CASP-11。

經(jīng)典炎癥小體傳感器

NLRP3（又名cryopyrin或NALP3）是自Tschopp團(tuán)隊(duì)在2004年發(fā)現(xiàn)其炎癥小體組裝功能以來(lái)最為廣泛研究的傳感器 [1]。這種LRRNOD-PYD傳感器可被多種結(jié)構(gòu)和化學(xué)上不相關(guān)的刺激物激活（如造孔毒素、離子通道激活劑、尿酸晶體、β-淀粉樣蛋白）[2-4]，顯示出NLRP3不會(huì)直接與這些分子結(jié)合。NLRP3反而感測(cè)下游細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)，例如離子失衡，尤其感測(cè)可能造成細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)絮亂的K+外排 [5]。重要的是，NLRP3參與多種疾病的炎癥病理過(guò)程，包括阿爾茨海默病、2型糖尿病和COVID-19（咨詢欣博盛生物獲取更詳細(xì)資料）。

NLRC4（又名Ipaf）是在2004年首次被Dixit團(tuán)隊(duì)報(bào)道其引發(fā)炎癥反應(yīng)的作用 [6]。后來(lái)，Vance和Shao團(tuán)隊(duì)更證實(shí)NLRC4是一種間接傳感器，與NLR家族凋亡抑制蛋白（NAIPs）有相互作用。NLRC4可以直接與細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌（如鞭毛蛋白）和細(xì)菌分泌系統(tǒng)的組成部分（如內(nèi)桿和針型蛋白）產(chǎn)生的PAMPs結(jié)合。雖然人源NLRC4的上游只有一種NAIP蛋白去識(shí)別這些PAMPs的激活分子 [7]，但研究顯示，小鼠擁有多個(gè)NAIPs基因，不同的NAIPs蛋白在識(shí)別不同PAMPs分子有偏好性 [8-11]。此外，NLRC4炎癥小體亦表現(xiàn)出可以保護(hù)肺部、胃部和腸道中的粘膜屏障免受細(xì)菌入侵 [12]。

NLRP1（又名NALP1）是NLR家族第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的炎癥小體傳感器，在2001-2002年被Tschopp團(tuán)隊(duì)描述了其特征 [13, 14]。人源NLRP1具有一個(gè)CARD和一個(gè)PYD結(jié)構(gòu)域；而鼠源NLRP1的旁系同源基因（a，b，c）則欠缺了PYD結(jié)構(gòu)域，這些同源基因當(dāng)中尤其以NLRP1b最為研究透徹。另外，人源和鼠源NLRP1都有一個(gè)位于CARD上游的獨(dú)特FIIND（function to find domain）結(jié)構(gòu)域。盡管目前仍然沒(méi)有辨別出NLRP1的同源配體 [15, 16]，但已知的是NLRP1b的活化由致病酶（例如炭疽桿菌致死因子或弗氏志賀菌IpaH7.8）所誘導(dǎo)，這些致病酶會(huì)觸發(fā)FIIND結(jié)構(gòu)域的自切割和N末端結(jié)構(gòu)域的蛋白酶體降解 [16]。?

AIM2（黑色素缺乏因子2）是一種含有PYD結(jié)構(gòu)域和寡核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域的非NLR蛋白。AIM2是微生物或宿主來(lái)源（細(xì)胞損傷后）的細(xì)胞質(zhì)雙鏈DNA（dsDNA）的受體，其識(shí)別不依賴特定的DNA序列順序，但依賴于序列的長(zhǎng)度 [17-19]。雖然有研究證實(shí)AIM2在鼠源骨髓細(xì)胞中形成炎癥小體的功能，但在人源細(xì)胞的形成機(jī)制則尚未明確 [19-21]。

Pyrin最初是在攜帶MEFV基因突變的家族性地中海熱（FMF）患者中發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)時(shí)除了知道它的激活涉及其PYD結(jié)構(gòu)域外，還未完全清楚它的激活機(jī)制。此外，盡管它已被證明能感應(yīng)細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)的異常變化，并能被Rho修飾蛋白（例如艱難梭菌毒素B和肉毒梭菌毒素C3）激活 [15]，但它的同源配體仍然不明。

NLRP6 和 NLRP9b 傳感器越來(lái)越受到關(guān)注，有數(shù)個(gè)研究顯示它們介導(dǎo)了小鼠的炎癥反應(yīng)，尤其是在腸上皮細(xì)胞中的炎癥反應(yīng) [15]。

非經(jīng)典傳感器

人源caspase-4和caspase-5（CASP-4/5）和鼠源caspase-11（CASP-11）擁有雙重功能。它們既是細(xì)胞溶質(zhì)脂多糖（LPS）直接的受體，也是炎癥小體直接的效應(yīng)蛋白。更確切地說(shuō)，CASP-11/4/5形成非經(jīng)典炎癥小體，導(dǎo)致CASP-1依賴性的IL-1β和IL-18分泌，以及CASP-1非依賴性的細(xì)胞死亡 [22, 23]。

知識(shí)點(diǎn)：“經(jīng)典”和“非經(jīng)典”的術(shù)語(yǔ)不僅指炎癥小體的類型，還指導(dǎo)致炎癥小體激活的途徑類型。NLRP3和CASP-11分別形成經(jīng)典和非經(jīng)典炎癥小體。然而，NLRP3均可以通過(guò)經(jīng)典和非經(jīng)典途徑活化，詳情請(qǐng)咨詢欣博盛生物，獲取更詳細(xì)的資料。

接頭蛋白?

ASC（凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白）又名PYCARD，是由CARD和PYD結(jié)構(gòu)域兩部分組成的接頭蛋白，允許傳感器和pro-caspase-1之間的相互作用。這個(gè)蛋白是由不含CARD結(jié)構(gòu)域的炎癥小體傳感器（如NLRP3和AIM2）所招募的。而NLRP1、NLRC4和CASP-11/4/5炎癥小體的形成過(guò)程并不需要ASC [15, 23]。在靜止細(xì)胞中，ASC作為可溶蛋白分散存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。當(dāng)炎癥小體被激活后，ASC分子會(huì)在每個(gè)細(xì)胞中聚集形成一個(gè)微米級(jí)的“斑點(diǎn)”，從而集中CASP-1的激活位點(diǎn) [24]。

NEK7（NIMA相關(guān)蛋白激酶7）是一種與有絲分裂相關(guān)的絲氨酸蘇氨酸激酶，最近被發(fā)現(xiàn)其為NLRP3炎癥小體活化的必需蛋白，且作用于K+外排的下游。經(jīng)體內(nèi)和體外使用NLRP3激動(dòng)劑刺激驗(yàn)證，NEK7的缺失會(huì)阻斷CASP-1的激活和IL-1β的釋放 [25]。有研究顯示，NEK7通過(guò)結(jié)合LRR結(jié)構(gòu)域，橋接相鄰的NLRP3分子，從而發(fā)揮其支架功能 [26]。?

效應(yīng)蛋白

Caspase-1（CASP-1）是一種半胱氨酸蛋白酶，最初被命名為白細(xì)胞介素-1β-轉(zhuǎn)換酶（ICE）[27]。CASP-1由無(wú)活性的caspase-1前體（pro-caspase-1）生成，包含N端CARD結(jié)構(gòu)域和兩個(gè)催化亞基p20和p10。CASP-1通過(guò)其CARD結(jié)構(gòu)域被招募到經(jīng)典炎癥小體。有研究顯示，四聚體形式的CASP-1（以及CASP-4或-11）允許鄰近誘導(dǎo)的自溶激活，釋放p20和p10亞基 [28]?；罨腃ASP-1能夠?qū)ro-IL-1β和pro-IL-18細(xì)胞因子以及Gasdermin D切割為它們具生物活性的形態(tài)。目前還需要進(jìn)行更多的結(jié)構(gòu)研究去了解其確切的作用方式。

Gasdermin D（GSDMD）又名DFNA5L或FKSG10，于2004年首次被發(fā)現(xiàn)，但近10年來(lái)仍未清楚其生物學(xué)功能。這種細(xì)胞質(zhì)蛋白含有兩個(gè)被連接區(qū)域分隔的結(jié)構(gòu)域，而C端結(jié)構(gòu)域（GSDMD-CT）會(huì)抑制著N端結(jié)構(gòu)域（GSDMD-NT）?；罨腃ASP-1或CASP-11/4/5會(huì)切割它們中間的連接區(qū)域，釋放GSDMD-NT片段。GSDMD-NT其后與膜脂質(zhì)結(jié)合，導(dǎo)致其寡聚化并在細(xì)胞膜上形成內(nèi)徑約為18 nm的孔 [30]。成熟的IL-1β、IL-18和警報(bào)素繼而通過(guò)GSDMD孔分泌出來(lái)，最終GSDMD孔的積累會(huì)引致細(xì)胞焦亡。

白細(xì)胞介素（IL）-1β和IL-18是在許多炎癥的激活和調(diào)節(jié)事件上起重要作用的細(xì)胞因子。IL-1β誘導(dǎo)包括發(fā)熱、血管擴(kuò)張、遭受感染或組織損傷后的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)等的基因表達(dá)控制。IL-18除了是誘導(dǎo)干擾素-γ（IFN-γ）產(chǎn)生所必需的細(xì)胞因子外，也負(fù)責(zé)介導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的共刺激性細(xì)胞因子。這兩種細(xì)胞因子必須通過(guò)切割其pro-IL-1β和pro-IL-18的酶原前體才能產(chǎn)成成熟的形態(tài) [31]。由于它們?nèi)狈M(jìn)入囊泡介導(dǎo)的生物合成途徑所必需的N端信號(hào)序列，這些細(xì)胞因子會(huì)從非經(jīng)典途徑（即通過(guò)GSDMD孔）分泌。

警報(bào)素（Alarmins）是受損或死亡的細(xì)胞對(duì)感染或損傷作出反應(yīng)時(shí)所釋放的DAMPs。這些分子在體內(nèi)穩(wěn)態(tài)時(shí)以低水平存在于細(xì)胞質(zhì)中，并隨時(shí)準(zhǔn)備在炎癥小體應(yīng)答時(shí)分泌。當(dāng)它們的表達(dá)被上調(diào)，危險(xiǎn)信號(hào)得以傳播出去。其中IL-1α [32]和HMGB1（高遷移率族蛋白-1）[33]被認(rèn)為是炎癥小體激活時(shí)釋放的兩種主要警報(bào)素蛋白。

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