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细胞因子影响了几乎每一个生理过程，从 续产生的IL-18结合蛋白(IL-18BP)来降低。IL-18BP 的重组及天然蛋白 10 胚胎发育和疾病发生，到认知功能的改 结合IL-18，亲和力高于与细胞结合的或可溶性的 变、感染的非特异反应、抗原的特异反应、移 IL-18受体，因此能阻止IL-18的信号传导6,7。 技术新体验 植排斥和衰老的退化过程。虽然细胞因子是由 IL-1β 的加工和分泌 加工和分泌过程的严谨 R&D SYSTEMS NEW TOOLS免疫系统的细胞为了对抗感染而分泌的，但是 调控为抑制IL-1β和IL-18的活性提供了另一种机 由于促炎细胞因子在促进或维持有害炎症时起 Cell-Based ELISAs 11 制。 IL- 1家族成员除个别外，一开始合成的都是 作用，它们也成为治疗性干预的靶标 1 。事实 无活性的前体，缺乏典型的信号肽。与这种模式一 ExactaChIPTM染色质免疫沉淀试 上，在细胞因子诱导的炎症中，一些内在机制 致，IL家族的成员-IL-33也是如此。这些细胞 剂盒 12也帮助减轻这些介质的有害影响。
首先，就白 因子不能像其他分泌蛋白一样，简单地进入典型的 介素-1(IL-1)来说，IL-1 RII细胞表面受体是真 分泌通路并离开细胞，而是必须从无活性的形式转 正的IL-1受体的冒牌货。IL-1 RII结合IL-1， BIObrief 变成有活性的形式。caspase-1是一种胞内半胱氨酸 但并不传递信号，从而剥夺了真正的受体启动 蛋白酶。IL-1β、IL-18和IL-33需经caspase-1的作IL-1 信号的机会2。在炎症过程中，细胞因子受 小鼠Th17分化中的信号途径 插页 用从无活性的前体转变为成熟的活性形式才能被分 体的细胞外域(如可溶性IL-1受体)得以释放，具 泌出胞外。caspase-1的激活是自身严格调控的，并 有中和IL-1信号的作用。此外，IL-1受体拮抗 成为限制炎症的又一*机理。 剂(IL-1ra)能结合IL-1受体，其亲和力高于IL-1α或IL-1β配体3，同样不引发信号传递。由于 Caspase-1 和炎症 Caspase-1，以前称为IL-1βIL-1ra是以高浓度的急性时相蛋白(acute phase 转换酶(ICE)，属于9种半胱氨酸蛋白酶家族中的一protein)存在的，因此IL-1ra与IL-1的比例可影 员。这种半胱氨酸蛋白酶可特异性识别底物P1位点 响疾病的严重程度。zui后一个限制IL-1内在炎 的天冬氨酸残基。这个蛋白酶家族的大多数成员在 症反应的机制是单个免疫球蛋白IL-1相关受体 凋亡激活中可通过促进关键胞内蛋白的切割而介导 4 5 (SIGIRR)，它在体外 和体内 均可降低炎症反 程序性细胞死亡。然而，似乎只有caspase-1通过 应。IL-1家族另一成员IL-18的作用也能通过持 切割IL-1β、IL-18和IL-33的前体，参与了炎症反 www.rndsystemschina。。ｃｏｍ.cn 癌症 发育学 内分泌学 免疫学 神经科学 蛋白酶 干细胞 1 |科研zui前沿|应。实际上，IL-1β或IL-18炎症中的限速步骤正是caspase-1的激 活。无活性的pro-caspase-1通过二聚体化转变成有活性的酶，接着 Pro-Caspase-1 ASC A.一个自身催化反应产生了包含两个大亚基和两个小亚基的活性分子。 caspase-1 CARD CARD PYR这种自身催化作用是由caspase-1炎性体(caspase-1 inflammasome)严 CARD FIIND PYR NACHT NAD LRR格控制的8。 Cardinal NALP-3 (Cryopyrin) 大量研究集中在caspase-1的激活和活性IL-1β的释放，然而对 于caspase-1在释放IL-18或IL-33中的作用却知之甚少。早在15年前 B. NALP-1 Pro-Caspase-5研究人员就已发现Caspase-1并认识到它在IL-1β分泌中的重要性, PYR NACHT NAD LRR FIIND CARD caspase-5 CARD通过实验证实caspase-1抑制剂能降低培养的单核细胞中分泌的活性 CARD PYR caspase-1 CARD IL-1β9,10。从那时起，对caspase-1缺陷小鼠的研究就证实了这个酶 ASC Pro-Caspase-1在控制炎症中的重要性11,12。例如，发现caspase-1缺陷小鼠不会形 成炎症性肠病(inflammatory bowel disease)13。然而，现在还不清楚 protein-protein interaction caspase-1缺陷小鼠中炎症的减轻是不是因为IL-18或IL-1β的加工 和释放的减少14。 图2 NALP3和NALP1炎性体。(A)NALP3是一种具有四个功能域的蛋白：PYR(Pyrin)、 NACHT(NAIP 、 CIITA 、 HET-E 、和 TP- 1 都含有此功能域 ) ， NAD(NALP 相关功能域 ) 和 Cryopyrin (NALP3)的发现 2001年，科学家们在研究对寒冷特别 LRR(亮氨酸富集重复区)。NALP3通过其CARD(Caspase-1 Recruitment Domain)与pro- caspase–1相关联。因NALP3缺乏自身的CARD，连接蛋白ASC(Apoptosis-associated敏感的患者时取得一个和pro-caspase-1前体加工有关的重大发现。 Speck-like protein containing CARD)上的CARD为其提供连接。ASC的pyrin功能域与 NALP3上的pyrin相互作用。NALP3上的NACHT功能域所发生的突变与三种自身免疫疾病 当暴露在寒冷的温度下，这些患者会出现荨麻疹性皮疹，进一步发展 有关(FCAS、MWS、NOMID,见表1)26-28.NALP3复合体上的其他蛋白，如Cardnical（NFkB为疲劳和关节疼痛的全身症状。此外，这些患者还出现了发烧和白细 活化配体的CARD 抑制剂）参与炎性体的寡聚反应及Caspase–1 的激活反应。(B) 位于 pro-caspase-1羧基端的CARD与NALP1羧基端的CARD相互作用。ASC的存在似乎有助于加 胞计数升高。实际上，他们对低温的反应类似于急性的感染的症状。NALP1炎性体的功能。NALP1还参与了对Caspase–5的激活。ASC的CARD和pyrin功能 域把pro-caspase-5与NALP1蛋白连接在一起。 生将这种疾病称之为家族性寒冷自身炎症综合症(Familial Cold Auto-inflammatory Syndrome ，FCAS)，但它的起因却无人知晓。通过对一 巨噬细胞、巨噬细胞系或从循环的单核细胞衍化来的树突状细胞中的 个大家庭中有症状的患者进行遗传分析，研究人员发现寒冷敏感性 炎性体就不是一直处于激活状态。在这些细胞中，IL-1β前体合成 状有着常染色体显性遗传模式，患者们的同一个基因发生了突变。 的激发以及钾离子流出的刺激都是激活炎性体所必需的。但在自身炎 这个基因被命名为“寒冷诱导自身炎症综合症-1"或CIAS-1(Cold- 症疾病的患者中，炎性体已被激活，它不需要胞内钾离子水平的减少induced Auto-inflammatory Syndrome-1)，这个基因编码的蛋白就 20 。 称为cryopyrin15。Cryopyrin 的另一个名字是NALP3。之后的研究表明 除了自身炎症疾病，NALP3炎性体对IL-1β和IL-18前体的加工NALP3 通过蛋白间的相互作用与胞内的pro-caspase-1蛋白结合16,17。 在接触性超敏反应中也起着重要作用。接触性超敏反应或湿疹是指 正如下文所述，这种结合对于pro-caspase-1的加工和激活是非常重 皮肤暴露在化学接触性致敏原下会引起免疫反应。角质细胞中包含 要的。 了NALP3炎性体的成分，而接触性致敏原引起了caspase-1依赖性的 NALP3 炎性体 这个炎性体由蛋白成分构成，它们由弱的蛋白- IL-1β和IL-18的加工和分泌。实际上，ASC和NALP3缺陷的小鼠所表 蛋白相互作用装配形成了一个复合物18。尽管NALP3炎性体可在某些 现出相对弱的接触性皮炎，提示接触性超敏反应部分是由NALP3 炎性 条件下预先激活，但大部分研究表明NALP3的激活需要胞内钾离子水 体的激活引起的21。 平的突然降低。细胞钾离子的流出可由胞外ATP经P2X7嘌呤通道或其 他死细胞的副产物引发。钾离子流出或其他微生物触发物，激活了 NALP1 炎性体 患有白癜风(一种攻击皮肤黑色素细胞的自身免NALP3炎性体的寡聚反应。Pro-caspase-1通过CARD功能域与炎性体结 疫疾病)的病人可能还患有第二种甚至第三种自身免疫疾病，如甲状 合。这个功能域结合了ASC衔接蛋白上的CARD功能域，然后通过它的 腺炎、风湿性关节炎、糖尿病或炎症性肠疾病(克罗恩氏病)。对患pyrin(PYR)功能域与NALP3相互作用。
这种pro-caspase-1与NALP3 有白癜风及第二种自身免疫疾病的家族患者进行遗传分析，发现了 22的结合引发了自身催化事件，激活了pro-caspase-1，并导致IL-1β NALP家族基因的另一个突变，NALP1 。尽管NALP1和NALP3都参与了 前体的加工。加工过的活性IL-1β或可直接从胞浆离开细胞或可通 pro-caspase-1向活性酶的转变，但NALP1能通过CARD结构域与pro- 19过专门的分泌溶酶体离去(图3) 。 caspase-1直接结合(图2)。NALP3炎性体的低聚化需要ASC衔接蛋白连 接NALP3与pro-caspase-1，尽管ASC可以扩增NALP1复合物的形成，但 在新鲜获得的人血液单核细胞中，炎性体似乎一直处于激活妆态。这 并不是其形成所必需的。 种激活水平与内毒素、其他Toll 样受体(TLR)的配体或细胞因子(包括IL-1 本身)的刺激相似，在诱导IL-1β前体的加工后分泌这些活性细 NALP 1对 caspase 的加工显然在特定的促炎症细胞死亡过程 胞因子。加工过的IL-1β的释放在几小时内持续发生。相比之下， (pyroptosis) 中扮演了重要角色。 Pyroptosis 不像凋亡那样需要 caspase-1。例如，在感染了沙门氏菌的巨噬细胞中，caspase-1由 Idiopathic Arthritis)是一种使人虚弱的儿童期疾病，并伴有反复发NALP1激活，产生了IL-1β和IL-18，接着细胞内含物通过细胞膜孔 作的发烧和关节炎。这些患者与正常儿童相比，血液单核细胞分泌 迅速释放23。同样地，炭疽毒素引起的巨噬细胞死亡以pyroptosis 的 了更多的IL-1β。尽管没有特定的遗传基础能用来解释这种疾病， 方式发生，需要NALP1激活caspase-1，此外NALP1对caspase-5的激活 IL-1β阻断剂的治疗非常有效，这样的话，可以降低标准的皮质类固 也是pyroptosis所必需的(图2)。 醇的剂量，使这些儿童能正常生长。与此类似的是，新生儿多系统炎 症疾病患者的血液单核细胞与正常人的单核细胞对照组相比，分泌了 自身炎症疾病的治疗 一些慢性的常常导致人很虚弱的炎症疾病 更多的IL-1β20,27,29。 被称为自身炎症。这些失调还伴随着发烧、关节和肌肉疼痛、疲劳 以及白细胞计数升高(大部分为嗜中性粒细胞)、急性周期蛋白增加、 zui近对II 型糖尿病患者的研究也表明IL-1ra和Anakinra的注射能 贫血和血小板数量高(血小板增多症)。更重要的是，归为自身炎症的 保护胰岛中分泌胰岛素的β细胞30。这些临床发现证实了20多年前认 疾病在使用某一种治疗手段降低IL-1活性，尤其是IL-1β后，在临 为IL-1β对β细胞有毒并参与了糖尿病中β细胞团死亡的研究结果。 床、血液和生化参数上都表现出快速并持续的下降24。这种IL-1活性 在II 型糖尿病患者中 IL-1β的来源可能是生物试剂胰岛素的β细胞本 的下降可以通过IL-1受体拮抗剂、抗IL-1β单克隆中和抗体、IL-1 身，它释放出IL-1β以应对高葡萄糖水平31。总的来说，自体炎症疾Trap或口服caspase-1抑制剂来实现。相比之下，降低TNF-α的活性 病的成功治疗就是针对IL-1β。这种系统炎症反复发作的真正触发机 却几乎没有效果，表明自体炎症疾病主要是由IL-1β调节的。这些失 制似乎是IL-1β本身，因为IL-1β表现出正反馈。 调代表caspase-1炎性体无法控制IL-1β前体的加工。
在自体炎症疾 并不是所有的IL-1β前体都会被胞内的caspase-1切割。在细胞 病中阻断IL-1β常常会导致炎性体活性的降低。这暗示IL-1β本身 外，IL-1β前体能被嗜中性粒细胞中的丝氨酸蛋白酶proteinase-3操控了它自身的合成，以及炎性体的激活(图3)20。表1列出了一些被 切割32。这种类型的酶切加工同样产生了有活性的IL-1β，这类患者 归为自身炎症的疾病。一些遗传性自身炎症疾病也指的是家族周期性 对IL-1β阻断治疗反应良好。例如，嗜中性粒细胞起主要作用的尿酸 发烧综合症25。自身炎症综合症和疾病的症状构成了一系列的破坏性 26-28 盐结晶关节炎(痛风)就能用IL-1受体拮抗剂来进行治疗33。 的炎症反应 。
