關于NLRP3 炎癥小體的雙向調節機制在乳腺癌發生發展及指導治療中的研究進展

鄭林彤 劉琛

乳腺癌是全球女性癌癥死亡的主要原因之一，發病率和死亡率均較高，已嚴重危及人類生命和健康。越來越多的證據強調了慢性炎癥在乳腺癌發病與治療中的重要性[1]。近年有關乳腺癌的研究逐步深入，但死亡率仍居高不下，并且其具體機制至今尚未闡明，現在認為癌癥的發生是遺傳基因、自身免疫等因素共同作用的結果[2]。目前關于Nod樣受體蛋白3（Nod like receptor proein 3，NLRP3）炎癥小體在癌癥的發生和進展中的作用和效應機制研究較少，已有的研究顯示NLRP3 炎癥小體與癌癥的進展有關，但結論不一，而關于NLRP3 炎癥小體的雙向調節機制在人類乳腺癌進展中發揮的作用，目前還未有完善的體系概括，本研究總結NLRP3 炎癥小體在人類乳腺癌進展中發揮的作用、相關機制通路以及未來可能采用的治療方法的研究進展。

1 NLRP3 炎癥小體與乳腺癌概述

1.1 NLRP3 炎癥小體炎癥小體是一種多蛋白復合物，由模式識別受體組成，主要包括NLRP3、NLRP1、Nod 樣受體C4（Nod like receptor C4，NLRC4）等。2001 年Hoffman 等[3]研究家族性冷性自身炎癥綜合征和毛克爾-威爾斯綜合征時發現了CIAS1（Cold induced autoinflammatory syndrome 1，CIAS1），表明其在炎癥和凋亡的調節中發揮作用，其編碼了NLRP3 炎癥小體，包含3 個不同的結構域。當危險信號來臨時，其與含有Caspase 募集結構域的凋亡相關斑點樣蛋白（Apoptosis-associated speck-like protein，ASC）和Caspase-1 或Caspase-5 結合，形成活化的NLRP3 炎癥小體，參與機體的炎癥反應[4，5]。而炎癥反應是誘發某些癌癥的危險因素之一。因此，研究NLRP3 炎癥小體在癌癥發生發展及治療中發揮的作用具有一定的意義。

1.2 乳腺癌乳腺癌被定義為免疫學上的“靜”的癌癥，其特質表現為低腫瘤淋巴細胞浸潤、低抗PD-1/L1 反應、低腫瘤突變負荷[6]。有研究[7，8]表明，乳腺癌免疫環境存在一定異質性并處于動態變化狀態，在乳腺癌分子亞型和疾病環境中可觀察到其中差異。在人單核細胞中，可介導Caspase-1活化和IL-1β 釋放，而IL-1 信號傳導促進原發性和轉移性乳腺腫瘤進展。NLRP3 炎癥小體通過Caspase-1 釋放炎癥因子，促進炎癥反應，從而活化半胱天冬酶-1 誘導細胞焦亡[9]。與此同時，乳腺癌是典型的上皮起源的惡性腫瘤，有研究表明NLRP3 炎癥小體除了表達在固有免疫細胞外，也可表達在上皮細胞中，并參與部分上皮來源的腫瘤的進展[10]。

1.3 NLRP3 炎癥小體與乳腺癌炎癥是腫瘤所有發展階段的關鍵特征，炎癥小體是炎癥反應的重要組成部分，也是先天免疫系統不可或缺的一部分。炎癥小體通過發出不同細胞因子和趨化因子分泌的信號來調節浸潤免疫細胞的性質，從而調節機體的抗腫瘤免疫力。炎性小體表達模式在不同的腫瘤類型和階段中有所不同，在腫瘤進展中亦發揮不同的作用。炎癥小體的復雜多樣性由與腫瘤建立和進展有關的內部和外部因素決定。已有研究表明，NLRP3 的啟動和激活廣泛參與多種疾病的發生發展，在乳腺癌的轉移中也起著重要作用[11]。Wang 等[12]指出NLRP3 炎癥小體可促進乳腺癌細胞的遷移和侵襲，通過半胱天冬酶-1 依賴性途徑誘導IL-1β 分泌，促進乳腺癌細胞的上皮間充質轉化。Ershaid 等[13]證實，源自癌癥相關成纖維細胞的NLRP3 信號可以促進乳腺癌的生長和轉移。Yao 等[14]發現小檗堿可以通過抑制NLRP3 途徑來抑制三陰性乳腺癌細胞的增殖和遷移。

2 NLRP3 炎癥小體形成腫瘤微環境

NLRP3 炎癥小體激活后，可引起炎癥聯級反應，產生白細胞介素（IL）-1β、IL-18、IL-22，腫瘤壞死因子（TNF）-α 等促炎癥反應因子，待炎癥-腫瘤信號通路激活后通過TNF-α 和核轉錄因子（NF）-κB 形成腫瘤微環境，刺激腫瘤細胞生長，最終形成腫瘤和使腫瘤惡化[15]。在炎癥因子各種成分相互作用過程中，腫瘤微環境的各個組成部分受到炎癥因子直接或間接影響以促進腫瘤轉移[16]。乳腺組織成分占比最大的脂肪細胞可釋放多種脂肪因子，如IL-6 和趨化因子配體（CCL）2，以促進乳腺癌的增殖、血管生成、擴散、侵襲和轉移[17]。乳腺癌正常成纖維細胞活化后形成的腫瘤相關成纖維細胞在腫瘤影響下通過分泌各種生長因子，如成纖維細胞生長因子（FGF）2，CCL8，細胞因子（包括血小板衍生生長因子、FGF、IL-6 和肝細胞生長因子），對腫瘤的形成、發展、侵襲、轉移和治療耐藥性起重要作用，并重塑細胞外基質[18]。腫瘤相關巨噬細胞（TAM）可產生趨化因子，促進乳腺癌的腫瘤轉移、免疫逃逸和肺轉移[19]。

髓源性抑制細胞（Myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）既受腫瘤微環境的影響，又可改變腫瘤微環境。MDSCs 由腫瘤的組成型促炎細胞因子和趨化因子引起[20]，這反過來又導致MDSCs 在腫瘤微環境中成為抑制細胞，并阻止抗腫瘤免疫應答[21]。MDSCs 部分驅動免疫抑制腫瘤微環境，導致疾病惡化，它們是未成熟髓系細胞的異質性群體，可抑制抗腫瘤免疫調節，積累免疫抑制性MDSCs，通過促進腫瘤增殖、積累，募集并協助形成轉移前生態位[22]。有報道MDSCs 水平較高，易遷移到腫瘤部位和外周淋巴器官，與轉移性乳腺癌有關，因此與患者預后不良相關[23]。

3 NLRP3 炎癥小體的雙向調節機制

炎癥小體成分參與不同的生理和病理過程，其在癌癥中的作用是雙重的。

3.1 NLRP3 炎癥小體加速腫瘤進展炎癥小體作為橋接慢性炎癥、致癌和腫瘤進展的物質，其通過增強癌癥干細胞、MDSCs、轉移EMT 和血管生成以及抑制細胞凋亡來加速腫瘤進展[24]。從機制上來說，NLRP3 炎癥小體的激活通過IL-1β 誘導MDSCs 的擴增和激活來促進慢性炎癥發展。MDSCs 是在慢性炎癥條件下誘導的發育遲緩的中性粒細胞和單核細胞，其通過表達免疫調節受體（如PD-L1）或分泌分子（如TGF-β 或IL-10）表現出有效的免疫抑制特性，最終抑制T 細胞和NK細胞活性[25]。在乳腺癌進程中，通過細胞因子和趨化因子（如IL-6、G-CSF 和CCL2）的信號傳導增加而使MDSC 群體擴大[26]，且IL-1β 是這些細胞因子的有效誘導劑，提示IL-1β 可能介導了免疫抑制機制[27]，且有學者為了評估NLRP3 炎癥小體在乳腺癌中的作用，將小鼠轉移髓質乳腺癌細胞系E0771 原位植入野生型（WT）和NLRP3 缺陷小鼠，其相關數據表明NLRP3 炎癥小體對乳腺癌起促進腫瘤進展作用[28]。

3.2 NLRP3 炎癥小體限制腫瘤細胞存活

3.2.1 NLRP3 炎癥小體通過細胞焦亡途徑限制腫瘤細胞存活 NLRP3 炎癥小體可以通過支持腫瘤抑制因子和免疫反應以及通過細胞焦亡途徑來限制腫瘤細胞存活。半胱天冬酶-1 在被NLRP3 炎癥小體激活后，能夠蛋白水解切割消皮素D（Gasdermin D，GSDMD）。Gasdermins（GSDMs）由以下成員組成：GSDMA，GSDMB，GSDMC，GSDMD，GSDME 和DFNB90，其具有焦亡誘導活性[29]。細胞焦亡是意味著細胞程序性死亡，具有高度促炎性，最早在受細菌感染或細菌毒素處理后的巨噬細胞中觀察到的細胞程序死亡，在很長一段時間內一直被誤認為是一種巨噬細胞特異的、依賴于能夠切割IL-1β 的促炎性蛋白酶Caspase-1 的細胞死亡。然而后續的研究發現，胞漿內模式識別受體識別病原體來源的模式分子或者機體本身來源的危險信號分子形成炎癥小體，招募和激活Caspase-1 導致細胞焦亡。需要強調的是，焦亡死亡是一種程序性細胞死亡的炎癥形式，其特征是細胞腫脹和破裂、裂解、核凝聚、DNA 片段化以及IL-1β 和IL-18 泄漏，從而加劇細胞外空間的炎癥反應[30]。焦亡誘導高遷移率蛋白B1（High morbility group box-1 protein，HMGB1）、IL-1α 和三磷酸腺苷（ATP）等DAMPs 釋放，從而促進局部免疫應答[31]。這些分子參與多種類型的癌癥，并有助于炎癥小體激活致癌潛力[32]。

3.2.2 NLRP3 炎癥小體通過影響腫瘤微環境限制腫瘤細胞存活 腫瘤微環境、組織類型和細胞類型參與確定癌基因和腫瘤抑制因子行為。MDSCs 是在癌癥中發揮有效免疫抑制作用的胃髓前體，在MDSCs中靶向NLRP3 可以克服腫瘤誘導的耐受性[33]。Papafragkos 等[33]證實NLRP3 炎癥小體缺乏的小鼠表現出腫瘤生長減緩，并誘導強大的抗腫瘤免疫，這伴隨著強大的抗腫瘤免疫和MDSC 隔室的重新排列。來自NLRP3-/-的單核細胞和粒細胞亞群小鼠失去了抑制T 細胞活化和增殖的能力，并表現出明顯的轉錄組改變和支持功能喪失，并與代謝重新編程有關。值得注意的是，NLRP3 炎癥小體的治療靶向抑制了腫瘤的發展并重新編程了MDSC 區室，靶向MDSCs 中的NLRP3 可以克服腫瘤誘導的耐磨性，揭示了機制有助于為癌癥免疫治療提供新的檢查點及為患者開發出新的治療機會。

4 NLRP3 炎癥小體應用于乳腺癌的治療效果

4.1 與NLRP3 炎癥小體相關的各種抑制劑通過體外研究和動物模型中的體內實驗可以揭示通過NLRP3 炎癥小體途徑的各種抑制劑對乳腺癌的治療獲益。

4.1.1 抑制劑直接靶向NLRP3 蛋白 患者罹患乳腺癌后，化療和放療是一線治療選擇，直接靶向NLRP3 蛋白的抑制劑已被證明通過免疫系統能夠促進化療和放療的成功[34，35]。結果表明，化療后垂死的腫瘤細胞釋放的ATP 可以作用于P2X7 嘌呤能受體（P2RX7，NLRP3 炎癥小體最有效的激活劑）并觸發炎癥小體的激活。有研究發現與攜帶正常等位基因的個體相比，蒽環類藥物治療的攜帶P2RX7 功能喪失等位基因的乳腺癌患者易迅速發生轉移性疾病[36]。

4.1.2 抑制劑靶向NLRP3 炎癥小體的成分和產物 吉西他濱（Gem）和5-氟尿嘧啶（5-FU）激活NLRP3 炎癥小體，隨后產生IL-1β 和樹突狀細胞，從而降低化療藥物的療效[37]。在同系免疫功能小鼠模型中，P2RX7 的激活聯合抗PD-1 治療可使腫瘤消退，然后出現免疫記憶應答[38]。

4.2 基因治療許多炎癥性疾病可以通過靶向NLRP3 炎癥小體來進行治療，通過CRISPR/Cas9 基因編輯，可以在基因組水平上直接消融NLRP3，基于陽離子脂質輔助納米顆粒（CLAN）mCas9/gNLRP3能夠劑量依賴性地破壞宏觀調控的NLRP3[39]。Xu等[40]的一項研究使用CLANs 檢測了Cas9 mRNA和RNA 進入巨噬細胞。為了抑制NLRP3 炎癥小體在巨噬細胞中的激活，將mCas9 和gRNA 封裝在mCas9 中，然后通過使用CLAN 封裝mCas9 和gRNA 靶向NLRP3，從而破壞巨噬細胞的NLRP3，抑制NLRP3 炎癥小體響應不同刺激的激活。CLANmCas9/gNLRP3 可減輕脂多糖誘導的感染性休克和MSU 誘導的腹膜炎患者靜脈給藥后的急性炎癥反應。CRISPR/Cas9 可以通過CLANs 載體傳遞到巨噬細胞，以治療NLRP3 依賴性炎癥性疾病[41]。通過基因編輯靶向NLRP3 炎癥小體，有可能為乳腺癌的治療提供新思路。

4.3 中醫藥通過影響STAT 家族介導炎癥反應對乳腺癌的治療效果STAT 家族是一組DNA 結合蛋白，含有SH2 功能域，具有信號轉導和轉錄因子的作用，它可以被細胞因子、生長因子、趨化因子和酪氨酸受體及其同源配體等激活，其活化后，磷酸化和二聚化的STAT 進入細胞核，促進靶基因的轉錄和表達，從而調節各種細胞代謝過程[42]。Choudhury 等[43]通過研究發現，參與炎癥反應的NF-κB 在誘導NLRP3 蛋白合成中起著至關重要的作用。An 等[44]的研究表明，信號轉導和轉錄激活因子3（STAT3）是介導炎癥反應的重要分子，可由多種因子激活，進而在胞內編碼一系列炎癥相關蛋白，并促進這些蛋白的釋放，增強炎癥反應。

4.3.1 黃酮類藥物抑制乳腺癌TM 40D 細胞增殖 黃酮類化合物影響STAT 磷酸化，從而抑制細胞發展。藤茶等植物含有二氫楊梅素等有效黃酮類化合物成分，具有抗炎、抗突變、抗腫瘤等藥理活性，通過降低c-Jun 氨基末端激酶（JNK）及STAT3 蛋白相對表達量，抑制JNK/絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路的信號轉導，表明二氫楊梅素可抑制乳腺癌TM 40D 細胞增殖[45]。

4.3.2 其他中醫藥成分影響腫瘤細胞發展 木脂素類化合物主要通過抑制STAT 磷酸化，降低細胞耐藥性，通過干預STAT 下游因子MMP、c-Myc 的表達影響腫瘤細胞發展。多糖主要可抑制STAT mRNA 的表達，抑制癌細胞生長。丹參酮及隱丹參酮是丹參中重要的醌類提取物，其主要對STAT4蛋白醌類化合物（丹參酮及隱丹參酮等）起作用，通過對STAT4 蛋白的上調，干預細胞免疫，影響腫瘤發展[46]。

以上多數研究目前尚處于實驗階段，未進行臨床實驗，仍需不斷研究、探索、改善。中醫藥作為我國瑰寶，在治療乳腺癌過程中發揮的作用不可忽視，相關研究表明[47]，通過NLRP3 炎癥小體途徑的各種抑制劑及其相關的中藥湯劑、中藥制劑等中醫療法治療乳腺癌能夠增強療效，有較多臨床隨機對照實驗結果作為依據。同時從中醫辨證論治角度分析，給予患者個體化中醫治療，對乳腺癌患者大有裨益。

5 小結與展望

NLRP3 炎癥小體相關藥物治療為大多數乳腺癌患者帶來了希望，具有很大的發展潛力，但對于乳腺癌患者，臨床醫師應當結合患者的情況，對NLRP3 炎癥小體相關藥物治療效果進行預測，實施個性化治療方案。希望未來更多學者關注NLRP3炎癥小體相關藥物治療乳腺癌的臨床療效，制定相關指南和藥效預測量表，規范臨床治療。同時，應積極對NLRP3 炎癥小體相關機制進行更深入的探討，并重視新藥研發以及新治療策略的研究，為乳腺癌的臨床治療提供參考。