癫痫是一种常见的慢性脑部神经元异常放电的疾病。癫痫的发病机制复杂，与神经元递质效失衡、离子通道异常、神经网络重构及颅内炎症激活等密切相关。癫痫与炎症炎症与癫痫关系密切，癫痫会促使颅内炎症发生，而炎症会进一步加重癫痫。作为重要的炎性小体，核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白 3（NLPR3）激活后促使炎症效应因子释放，加重癫痫发作，是近年来研究热点。本文就 NLRP3 炎性小体与癫痫的关系进行综述，以期从炎症角度阐明两者之间的关系，为究癫痫的防治提供新思路。
引用本文： 廖勇, 董继波, 舒鹏, 吴碧华. NLRP3 炎症小体与癫痫的研究进展. 癫痫杂志, 2021, 7(6): 525-529. doi: 10.7507/2096-0247.20210087 复制
癫痫（Epilepsy）是中枢神经系统的一种常见慢性复发性疾病，是由大脑神经元反复异常过度放电而引起的一过性脑神经功能失常[1]。目前全世界癫痫患者超过 7 000 万人，并且以每年 240 万/年的速度增长。癫痫反复发作及癫痫持续状态，会对脑组织造成永久性损伤，遗留认知功能障碍、运动功能障碍，甚至发生死亡，严重影响人类生命健康安全，给家庭和社会带了沉重的负担[2]。癫痫的发病机制错综复杂，癫痫发病机制与颅内兴奋性和抑制性神经递质失衡、离子通道异常、神经网络重构、线粒体功能异常等为相关，根据不同的发病机制研发出了相应的抗癫痫药物（AEDs）[3]。尽管目前临床 AEDs 多达到 20 余种，但仍有 1/3 的患者经正规 AEDs 治疗后症状仍反复发作，称为耐药性癫痫，临床诊疗工作面临严峻挑战[4]。深入研究癫痫发病的本质，寻求新的 AEDs 靶点，阻止癫痫进展的新药物显得尤为重要。研究表明炎症反应与多种疾病相关（如糖尿病、肿瘤、冠心病、阿尔茨海默病及抑郁症等），经积极抗炎治疗后可明显改善症状。近年来临床研究及动物实验均证实，炎症反应与癫痫的关系密不可分，脑内特定区域（兴奋性增高的病变组织）的炎症反应是其共同的本质特征，炎症反应可以降低痫性发作的阈值、增加神经元兴奋性、破坏血脑屏障、介导神经元凋亡及突触重塑。核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白 3（NLRP3）作为重要的炎性小体，激活后促使炎症效应因子释放，加重癫痫发作[5, 6]。本文探讨 NLRP3 炎症小体与癫痫的联系，为预防和治疗癫痫提供新治靶点。
1 NLRP3 炎症小体的结构和功能
NLRP3 炎症小体主要由 NOD 样受体家族成员之一的 NLRP3、凋亡相关斑点蛋白（Apoptosis associated speck-like protein containing a CARD domain，ASC）和 pro-caspase-1 组成。NLRP3 主要由 C 端、N 端和中间段三部分构成。C 端含有丰富的亮氨酸序列（Leucine-rich-repeat domain，LRR），能够识别内源性及微生物等危险信号；N 端效应结构包含热蛋白结构域（Pyrin domain，PYD）、胱天蛋白酶募集结构域（Crecruitment domain，CARD）及杆状病毒凋亡抑制重复结构域（Baculovirus inhibitor of apoptosisrepeat domain，BIR），主要参与信号传递过程；中间段含特异性核苷酸寡聚化结构域，是形成炎症小体的主体部分[7]。当 NLRP3 小体接收到感染病原体的病原相关分子模式（Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和损伤相关的分子模式（Damage associated molecular patterns，DAMPs）时，NLRP3 发生构型变化，通过 PYD-PYD 结构域募集接头蛋白 ASC，在通过 ASC 结合 pro-casepse-1 的 CARD 结构域，从而形成活化后的 NLRP3 炎症小体，活化后的 NLRP3 炎症小体对 pro-casepase-1 进行处理，产生有活性的 casepase-1，进而 casepase-1 将无活性的 pro-IL-1β 及 pro-IL-18 催化为有活性 IL-1β 和 IL-18，进一步启动下游信号通路，产生炎症反应，导致炎性损伤，发挥生物学效应[8]。
2 NLPR3 炎症小体的激活与调控
NLRP3 炎症小体的经典激活机制主要包括炎症小体的启动阶段和炎症小体的活化组装阶段，两个阶段平行且独立进行[9]。第一阶段：炎症小体活化的启动，固有免疫细胞在病原相关分子模式和 DAMPs 作用下，通过 IL-1β 和肿瘤坏死因子-α 等细胞因子介导作用于 TLR 或 TNF 受体，激活细胞内的核因子 κB 信号通路，上调 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 和 NLRP3 的表达，为 NLRP3 炎症小体的激活做物质准备[10, 11]。第二阶段，炎性小体的活化阶段，在 NLRP3 激活剂如 ATP、胆固醇、尿酸钠、二氧化硅晶体、微生物毒素等作用下，诱导 NLRP3 小体发生聚集形成炎症活性小体，切割 pro-casepase-1 生成 caspase-1，在 caspase-1 的作用下 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 剪切为成熟的 IL-1β 和 IL-18，参与各种炎症反应[12]。目前关于 NLRP3 炎症小体激活途径的主要有 3 种：① 钾离子外流。ATP 是一种重要的 DAMP，主要来源于损伤坏死的细胞，各种损伤刺激引起释放 ATP 作用于细胞表面 P2X7 嘌呤受体，引起细胞内钾离子外流激活 NLRP3 炎症小体[13, 14]。转运钾离子的跨膜蛋白 TWIK2（Two-pore domain weak inwardly rectifying K + channel 2）是炎症小体激活所必需的钾外排通道，与 P2X72 受体共同调控 NLRP3 炎症小体的激活[15]；② 溶酶体破坏。颗粒物质通过内吞的方式进入细胞，引起噬溶酶体损伤和破坏，溶酶体膜失稳释放内容物，引起 NLRP3 炎症小体活化。研究表明若抑制吞噬过程，防止溶酶体破坏释放内容物，可以使 NLRP3 炎症小体活化过程终止[16]；③ 线粒体活性氧（mitochondria reactiveoxygen species，mtROS）生成。多种因素导致的线粒体损伤都能导致 ROS 的产生，mtROS 促使硫氧还蛋白结合蛋白（thioredoxin-interacting protein，TXNIP）与 NLRP3 相互作用，激活炎性小体，促进 IL-1β 表达。解偶联蛋白 2（Uncoupling protein 2，UCP-2）广泛分布于线粒体内膜上，起着调控线粒体的状态和活性氧的状态的作用，通过动物实验敲出和转染 UCP-2cDNA 质粒可以得出 mtROS 自 NLRP3 炎症小体激活中发挥重要作用[17]。线粒体 DNA 被氧化受损后可直接结合并激活 NLRP3 炎症小体[18]。总之，大量研究表明 NLRP3 的激活途径并不是孤立进行的，而是存在交互作用。如钾离子外流可以影响 ROS 的产生，ROS 升高能促使溶酶体破裂，破裂的溶酶体又能促进 ROS 的产生，ROS 也能促进钾离子外流。NLRP3 炎症小体的调控机制是复杂多样的，除了上述的共同性的调节机制之外，还存在其它调节机制。如近年来发现自噬相关的炎症激活途径，该过程复杂独特，具体机制还需要进一步研究[19]。
3 NLRP3 炎症小体参与全身多种疾病
“炎症小体”最早由 Martinon 等[20]在 2002 年首次提出，是一类能诱导 caspase-1 活化并促使 IL-1β 和 IL-18 释放，加重炎症反应的大分子复合物。NLRP3 小体是近年研究最广泛的 NLR 家族成员的炎症小体，是先天性免疫系统的重要组成部分，表达于树突状细胞、B 淋巴细胞、T 淋巴细胞、粒细胞等多种免疫细胞，参与各种炎症性疾病的发生发展[21]。研究表明 NLRP3 炎性小体广泛参与全身多种疾病的发生发展，干预 NLRP3 炎性小体可改善疾病症状，延缓病程，为相关疾病治疗提供新的治疗途径。有研究者提出炎症反应在动脉粥样硬化的病理生理过程中起着关键作用，多种损伤因子通过 ROS-NLPR3 信号途径诱发内皮细胞损伤，促进动脉粥样硬化的形成[22, 23]。蔡玉玲等[24]研究发现 IgA 肾病组织中 NLRP3 相关蛋白转录和翻译量增多，活化的 NLRP3 参与肾脏损伤过程，而敲除了 NLPR3 炎症小体的肾脏模型损害则明显减轻。同样在急性肾小管坏死、高血压肾病、糖尿病肾病、狼疮性肾炎中均提示 NLRP3 炎性的小体激活促进肾脏疾病进展[25]。随着对神经系统炎症研究的深入，发现多种神经性疾病与 NLPR3 炎症小体的异常活化密切相关。在诱导 tau 蛋白形成的小鼠模型中，NLRP3 敲出的小鼠 tau 蛋白的活化和在脑组织中病理聚集明显比正常少[26]。另外研究提示通过 NLRP3 炎症小体抑制剂 MCC950 抑制 NLRP3 小体组装及激活得到了 Tau 相关的神经纤维缠减少的结果，这也说明了 NLRP3 炎症小体在 AD 发病中起着重要的作用[27]。NLRP3 炎症小体还参与脑部感染、抑郁症、脑卒中、帕金森、癫痫等中枢神经系统疾病的发生发展[28]。近年来随着对癫痫研究的深入，NLRP3 炎症小体活化日益引起人们的关注。在癫痫及其他中枢神经系统疾病中，NLRP3 炎症小体是否有共同的潜在激活机制，是否存在共同的病理组织学改变，目前仍未知，需要进一步的验证。
4 NLRP3 炎症小体与癫痫
4.1 NLRP3 炎症小体与癫痫的关系
研究显示，在杏仁核点燃的癫痫持续大鼠模型中，癫痫持续状态（Status epilepticus，SE）后 3 小时 IL-1β 水平和 NLRP3 炎性小体成分水平显着增加，SE 后 12 小时达到最高水平。SE 后 12 小时，敲低 NLRP3 会降低 IL-1β 和 IL-18 的水平，并伴随着对慢性癫痫期自发性发作（Spontaneous recurrent seizure，SRS）的发展和严重程度的显着抑制。同时，在 SE 后 6 周，敲低 NLRP3 或 caspase-1 导致海马 CA1 和 CA3 区海马神经元损失明显减少。这表明 NLRP3 炎性小体参与了杏仁核点燃模诱导癫痫发生的过程，并且通过抑制 NLRP3 可以为发生 SE 的大鼠提供神经保护作用[29]。也有研究通过采用戊四氮（PTZ）点燃或脂多糖（LPS）刺激建立慢性癫痫模型和 BV2 小胶质细胞炎症模型。这些模型通过 Morris 水迷宫检测认知功能障碍，免疫荧光染色检测海马神经元凋亡。同样发现 NLRP3 参与癫痫模型的形成，通过氨基黄酮抑制戊四氮点燃小鼠海马 NLRP3 炎症小体的激活，降低炎性细胞因子水平。在 BV2 胶质细胞中，通过抑制 LPS 诱导的 NLRP3 炎性小体而减轻 LPS 诱导的炎症反应。总之，通过抑制 PTZ 点燃小鼠 NLPR3 炎症小体激活和 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞的 NLRP3 炎性小体，均会影响癫痫的发生，发挥神经保护作用[30]。在难治性癫痫患儿中发现 NLRP3 炎症小体的激活和 IL-1β 水平的升高，并且发现难治性癫痫患者 IL-1β 表达水平与单次惊厥发作时间呈正相关。在用毛果芸香碱建立的小鼠癫痫模型中发现，NLRP3 基因敲除小鼠模型外周血 IL-1β 水平低于野生型小鼠，海马 CA 区的神经元坏死和和凋亡水平也低与野生型小鼠模型，推测 NLRP3 参与难治性癫痫的发生发展[31]。既往研究发现多种炎症因子（如白细胞介素 6、肿瘤坏死因子、超敏 C 反应蛋白等[32]）与癫痫相关。随着炎症与癫痫关系的深入，发现炎症过程的重要核心物质 NLRP3 小体与癫痫发生发展密切相关。尽管目前两者之间的关系已成专家共识，两者之间可以相互影响，但癫痫的炎症通路机制尚未阐明，NLRP3 影响癫痫的发生发展机制不明，是否能通过干预 NLRP3 炎性小体，从而达到治疗癫痫的目的，尚待进一步研究。
4.2 NLRP3 炎症小体激活标志物 IL-1β 与癫痫的关系
IL-1β 是 NLRP3 炎症小体效应的重要靶向物质，其浓度的高低可以反映 NLRP3 炎症小体活化的程度。研究表明 IL-1β 在神经炎症相关疾病中具有重要作用，参与了神经免疫的调节、情绪和认知相关的功能调节以及癫痫的发病过程。通过对 IL-1β 信号传导通路进行药理学阻断，可以有益于疾病的控制[33]。已有实验通过神经元培养和毛果芸香碱建立的癫痫模型证实 IL-1β 可激活原代海马神经元 PI3K/AKT/MTOR 信号通路，推测 IL-1β 可能通过 PI3K/AKT/MTOR 信号通路影响突触素表达和神经元电生理，刺激突触蛋白表达和痫样放电，阻断 PI3K/AKT/MTOR 通路可减轻上述现象。因此，IL-1β 激活 PI3K/AKT/MTOR 信号通路参与了癫痫的发病过程，调节这一信号通路是预防或逆转 MTLE 致痫细胞和分子机制的一种有前途的研究策略[34]。博峰等人研究发现长时间婴儿热性惊厥后 IL-1β 受体的一过性升高促进了成人癫痫的敏感性，而随后动物实验也发现，通过出生后单独给予 IL-1β 可模拟 FS 对成人癫痫敏感性的影响。IL-1R1 基因敲除小鼠不易发生热性惊厥以及在热性惊厥发作阶段使用 IL-1β 治疗后不容易发生成年癫痫发作。以上不仅说明 IL-1β 与癫痫发生发展密切相关，还提示阻断高热惊厥儿童体内 IL-1β 效用是预防婴幼儿 FS 后癫痫发展的潜在治疗靶点[35]。通过选择 100 例特发性全面性癫痫患儿并与之年龄、性别想匹配的健康儿童组，通过限制性片段长度多态性（RFLP）限制性消化相应的聚合酶链反应（PCR）产物，对这些单核苷酸多态性（SNP）进行分析。发现 IL-1β-31 的 rs1143627 TT 和纯合的 IL1RN * I 的基因型频率在癫痫患者中更为普遍。还观察到，IL-1β-31 和 IL1-RAI / I 的 T 等位基因与对 AEDs 反应良好的患者的耐药性呈正相关。得出结论：与 IL-1β-31T 和 IL1-RAN * I 等位基因的显着关联增强了它们作为癫痫发展和药物治疗反应的预测标志物的有用作用[36]。综上，NLRP3 炎症小体下游效应因子 IL-1β 与癫痫的发生密切相关并且有基因遗传关联性，通过阻断 IL-1β 效应有预防控制癫痫的作用。是否可以通过阻断 IL-1β 效应，排除炎症反应致癫痫的作用及抑制癫痫导致的炎症反应，目前尚不清楚，仍需进一步研究。
4.3 NLRP3 炎症小体为靶点治疗癫痫的现状
在临床工作中，由于目前缺乏安全有效的 NLRP3 炎症小体的抑制药物，对于 NLRP3 炎症小体参与的相关疾病的治疗，主要是靶向阻断 IL-1β 发挥作用，相关 IL-1β 受体拮抗剂已批准用于临床。IL-1β 为多种炎症小体的作用产物，靶向 IL-1β 会影响其他生理功能，产生副作用，故特异性阻断 NLRP3 炎症小体是治疗 NLPR3 疾病的新思路[37]。目前许多 NLRP3 炎症小体的抑制剂在 NLRP3 癫痫动物模型上表现出了良好的抑制或治疗效果。在细胞实验中，证实双黄酮抑制了 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞中的 NLRP3 炎症小体的产生，减轻 LPS 诱发的炎症效应；在戊四氮（PTZ）慢性点燃致痫模型中，通过双黄酮抑制点燃模型小鼠海马 NLRP3 炎症小体的激活，降低了炎性因子的表达，减少了神经元的丢失，抑制了癫痫的发生，改善了癫痫小鼠的认知功能；因此，双黄酮可能是一种安全有效的癫痫治疗药物[30]。姜黄素是一种天然具有抗炎活性的衍生物，通过建立红藻氨酸（KA）癫痫模型，发现姜黄素可以通过抑制 NLRP3 炎症小体激活，抑制 KA 诱导癫痫综合征，减少神经元的丢失，改善认知功能，为癫痫提供潜在的治疗途径[38]。CY-09 是一种 NLRP3 特异性阻断剂，可直接与 NLRP3 蛋白的主要结构域 的 ATP 结合部位结合并通过抑制 ATP 酶活性，特异性阻断 NLRP3 炎性体的组装和激活[39]。通过建立戊烯四唑（PTZ）诱导的小鼠癫痫模型，发现 CY-09 可以通过减轻星形胶质细胞的活化和 IL-1β 的分泌，改善癫痫发作程度并抑制 PTZ 诱导的神经元丢失。表明 CY-09 可能是癫痫和其他 NLRP3 炎性体相关疾病的重要治疗剂[40]。目前临床上，用于各种炎症性疾病治疗的抗炎药物，大部分抗炎机制不清，效应靶点不明。研究发现有部分抗炎药物是通过抑制 NLRP3 炎症小体活性而发挥抗炎作用。通过使用抑制 NLRP3 活性的临床抗炎药物治疗癫痫，减少药物开发周期，达到理想的治疗效果，需要进一步的探索。
5 小结与展望
目前临床药物治疗癫痫仅可以控制患者临床症状而不能达到预防及根治疾病的作用，并且约有 1/3 的患者正规应用 AEDs 治疗后仍无效。在癫痫发病中，多种信号分子参与刺激炎症反应，激活 NLRP3 炎症小体，激活后的 NLRP3 炎症小体作为危险信号释放并促进 caspase-1 的成熟，进一步放大炎症级联反应，加快炎症发生促进癫痫的发生发展。现有研究已发现多种小分子在细胞及动物模型中表现通过间接靶向作用于 NLRP3 达到了较好的防治疾病的效果，但应用 NLRP3 抑制剂抑制其活性改善癫痫发病的情况，目前仍处于动物实验阶段，需要大量的实验和临床验证。NLRP3 是目前研究最为深入的一种炎症小体，可能成为未来改善癫痫的新靶点。NLRP3 炎症小体的激活是如何参与癫痫的发生，NLRP3 蛋白质复合物是否会受到基因和表观遗传的调控，如何进行调控，需要进一步研究。侧重对 NLRP3 炎症小体上游分子的研究以及特异性干预 NLRP3 炎症小体的组装可能是未来学者们的研究重点。随着 NLRP3 炎症小体激活机制的不断深入，能够研发出靶向阻断 NLRP3 效应的药物，为癫痫乃至炎症参与的疾病带来新的希望。
癫痫（Epilepsy）是中枢神经系统的一种常见慢性复发性疾病，是由大脑神经元反复异常过度放电而引起的一过性脑神经功能失常[1]。目前全世界癫痫患者超过 7 000 万人，并且以每年 240 万/年的速度增长。癫痫反复发作及癫痫持续状态，会对脑组织造成永久性损伤，遗留认知功能障碍、运动功能障碍，甚至发生死亡，严重影响人类生命健康安全，给家庭和社会带了沉重的负担[2]。癫痫的发病机制错综复杂，癫痫发病机制与颅内兴奋性和抑制性神经递质失衡、离子通道异常、神经网络重构、线粒体功能异常等为相关，根据不同的发病机制研发出了相应的抗癫痫药物（AEDs）[3]。尽管目前临床 AEDs 多达到 20 余种，但仍有 1/3 的患者经正规 AEDs 治疗后症状仍反复发作，称为耐药性癫痫，临床诊疗工作面临严峻挑战[4]。深入研究癫痫发病的本质，寻求新的 AEDs 靶点，阻止癫痫进展的新药物显得尤为重要。研究表明炎症反应与多种疾病相关（如糖尿病、肿瘤、冠心病、阿尔茨海默病及抑郁症等），经积极抗炎治疗后可明显改善症状。近年来临床研究及动物实验均证实，炎症反应与癫痫的关系密不可分，脑内特定区域（兴奋性增高的病变组织）的炎症反应是其共同的本质特征，炎症反应可以降低痫性发作的阈值、增加神经元兴奋性、破坏血脑屏障、介导神经元凋亡及突触重塑。核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白 3（NLRP3）作为重要的炎性小体，激活后促使炎症效应因子释放，加重癫痫发作[5, 6]。本文探讨 NLRP3 炎症小体与癫痫的联系，为预防和治疗癫痫提供新治靶点。
1 NLRP3 炎症小体的结构和功能
NLRP3 炎症小体主要由 NOD 样受体家族成员之一的 NLRP3、凋亡相关斑点蛋白（Apoptosis associated speck-like protein containing a CARD domain，ASC）和 pro-caspase-1 组成。NLRP3 主要由 C 端、N 端和中间段三部分构成。C 端含有丰富的亮氨酸序列（Leucine-rich-repeat domain，LRR），能够识别内源性及微生物等危险信号；N 端效应结构包含热蛋白结构域（Pyrin domain，PYD）、胱天蛋白酶募集结构域（Crecruitment domain，CARD）及杆状病毒凋亡抑制重复结构域（Baculovirus inhibitor of apoptosisrepeat domain，BIR），主要参与信号传递过程；中间段含特异性核苷酸寡聚化结构域，是形成炎症小体的主体部分[7]。当 NLRP3 小体接收到感染病原体的病原相关分子模式（Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和损伤相关的分子模式（Damage associated molecular patterns，DAMPs）时，NLRP3 发生构型变化，通过 PYD-PYD 结构域募集接头蛋白 ASC，在通过 ASC 结合 pro-casepse-1 的 CARD 结构域，从而形成活化后的 NLRP3 炎症小体，活化后的 NLRP3 炎症小体对 pro-casepase-1 进行处理，产生有活性的 casepase-1，进而 casepase-1 将无活性的 pro-IL-1β 及 pro-IL-18 催化为有活性 IL-1β 和 IL-18，进一步启动下游信号通路，产生炎症反应，导致炎性损伤，发挥生物学效应[8]。
2 NLPR3 炎症小体的激活与调控
NLRP3 炎症小体的经典激活机制主要包括炎症小体的启动阶段和炎症小体的活化组装阶段，两个阶段平行且独立进行[9]。第一阶段：炎症小体活化的启动，固有免疫细胞在病原相关分子模式和 DAMPs 作用下，通过 IL-1β 和肿瘤坏死因子-α 等细胞因子介导作用于 TLR 或 TNF 受体，激活细胞内的核因子 κB 信号通路，上调 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 和 NLRP3 的表达，为 NLRP3 炎症小体的激活做物质准备[10, 11]。第二阶段，炎性小体的活化阶段，在 NLRP3 激活剂如 ATP、胆固醇、尿酸钠、二氧化硅晶体、微生物毒素等作用下，诱导 NLRP3 小体发生聚集形成炎症活性小体，切割 pro-casepase-1 生成 caspase-1，在 caspase-1 的作用下 Pro-IL-1β 和 Pro-IL-18 剪切为成熟的 IL-1β 和 IL-18，参与各种炎症反应[12]。目前关于 NLRP3 炎症小体激活途径的主要有 3 种：① 钾离子外流。ATP 是一种重要的 DAMP，主要来源于损伤坏死的细胞，各种损伤刺激引起释放 ATP 作用于细胞表面 P2X7 嘌呤受体，引起细胞内钾离子外流激活 NLRP3 炎症小体[13, 14]。转运钾离子的跨膜蛋白 TWIK2（Two-pore domain weak inwardly rectifying K + channel 2）是炎症小体激活所必需的钾外排通道，与 P2X72 受体共同调控 NLRP3 炎症小体的激活[15]；② 溶酶体破坏。颗粒物质通过内吞的方式进入细胞，引起噬溶酶体损伤和破坏，溶酶体膜失稳释放内容物，引起 NLRP3 炎症小体活化。研究表明若抑制吞噬过程，防止溶酶体破坏释放内容物，可以使 NLRP3 炎症小体活化过程终止[16]；③ 线粒体活性氧（mitochondria reactiveoxygen species，mtROS）生成。多种因素导致的线粒体损伤都能导致 ROS 的产生，mtROS 促使硫氧还蛋白结合蛋白（thioredoxin-interacting protein，TXNIP）与 NLRP3 相互作用，激活炎性小体，促进 IL-1β 表达。解偶联蛋白 2（Uncoupling protein 2，UCP-2）广泛分布于线粒体内膜上，起着调控线粒体的状态和活性氧的状态的作用，通过动物实验敲出和转染 UCP-2cDNA 质粒可以得出 mtROS 自 NLRP3 炎症小体激活中发挥重要作用[17]。线粒体 DNA 被氧化受损后可直接结合并激活 NLRP3 炎症小体[18]。总之，大量研究表明 NLRP3 的激活途径并不是孤立进行的，而是存在交互作用。如钾离子外流可以影响 ROS 的产生，ROS 升高能促使溶酶体破裂，破裂的溶酶体又能促进 ROS 的产生，ROS 也能促进钾离子外流。NLRP3 炎症小体的调控机制是复杂多样的，除了上述的共同性的调节机制之外，还存在其它调节机制。如近年来发现自噬相关的炎症激活途径，该过程复杂独特，具体机制还需要进一步研究[19]。
3 NLRP3 炎症小体参与全身多种疾病
“炎症小体”最早由 Martinon 等[20]在 2002 年首次提出，是一类能诱导 caspase-1 活化并促使 IL-1β 和 IL-18 释放，加重炎症反应的大分子复合物。NLRP3 小体是近年研究最广泛的 NLR 家族成员的炎症小体，是先天性免疫系统的重要组成部分，表达于树突状细胞、B 淋巴细胞、T 淋巴细胞、粒细胞等多种免疫细胞，参与各种炎症性疾病的发生发展[21]。研究表明 NLRP3 炎性小体广泛参与全身多种疾病的发生发展，干预 NLRP3 炎性小体可改善疾病症状，延缓病程，为相关疾病治疗提供新的治疗途径。有研究者提出炎症反应在动脉粥样硬化的病理生理过程中起着关键作用，多种损伤因子通过 ROS-NLPR3 信号途径诱发内皮细胞损伤，促进动脉粥样硬化的形成[22, 23]。蔡玉玲等[24]研究发现 IgA 肾病组织中 NLRP3 相关蛋白转录和翻译量增多，活化的 NLRP3 参与肾脏损伤过程，而敲除了 NLPR3 炎症小体的肾脏模型损害则明显减轻。同样在急性肾小管坏死、高血压肾病、糖尿病肾病、狼疮性肾炎中均提示 NLRP3 炎性的小体激活促进肾脏疾病进展[25]。随着对神经系统炎症研究的深入，发现多种神经性疾病与 NLPR3 炎症小体的异常活化密切相关。在诱导 tau 蛋白形成的小鼠模型中，NLRP3 敲出的小鼠 tau 蛋白的活化和在脑组织中病理聚集明显比正常少[26]。另外研究提示通过 NLRP3 炎症小体抑制剂 MCC950 抑制 NLRP3 小体组装及激活得到了 Tau 相关的神经纤维缠减少的结果，这也说明了 NLRP3 炎症小体在 AD 发病中起着重要的作用[27]。NLRP3 炎症小体还参与脑部感染、抑郁症、脑卒中、帕金森、癫痫等中枢神经系统疾病的发生发展[28]。近年来随着对癫痫研究的深入，NLRP3 炎症小体活化日益引起人们的关注。在癫痫及其他中枢神经系统疾病中，NLRP3 炎症小体是否有共同的潜在激活机制，是否存在共同的病理组织学改变，目前仍未知，需要进一步的验证。
4 NLRP3 炎症小体与癫痫
4.1 NLRP3 炎症小体与癫痫的关系
研究显示，在杏仁核点燃的癫痫持续大鼠模型中，癫痫持续状态（Status epilepticus，SE）后 3 小时 IL-1β 水平和 NLRP3 炎性小体成分水平显着增加，SE 后 12 小时达到最高水平。SE 后 12 小时，敲低 NLRP3 会降低 IL-1β 和 IL-18 的水平，并伴随着对慢性癫痫期自发性发作（Spontaneous recurrent seizure，SRS）的发展和严重程度的显着抑制。同时，在 SE 后 6 周，敲低 NLRP3 或 caspase-1 导致海马 CA1 和 CA3 区海马神经元损失明显减少。这表明 NLRP3 炎性小体参与了杏仁核点燃模诱导癫痫发生的过程，并且通过抑制 NLRP3 可以为发生 SE 的大鼠提供神经保护作用[29]。也有研究通过采用戊四氮（PTZ）点燃或脂多糖（LPS）刺激建立慢性癫痫模型和 BV2 小胶质细胞炎症模型。这些模型通过 Morris 水迷宫检测认知功能障碍，免疫荧光染色检测海马神经元凋亡。同样发现 NLRP3 参与癫痫模型的形成，通过氨基黄酮抑制戊四氮点燃小鼠海马 NLRP3 炎症小体的激活，降低炎性细胞因子水平。在 BV2 胶质细胞中，通过抑制 LPS 诱导的 NLRP3 炎性小体而减轻 LPS 诱导的炎症反应。总之，通过抑制 PTZ 点燃小鼠 NLPR3 炎症小体激活和 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞的 NLRP3 炎性小体，均会影响癫痫的发生，发挥神经保护作用[30]。在难治性癫痫患儿中发现 NLRP3 炎症小体的激活和 IL-1β 水平的升高，并且发现难治性癫痫患者 IL-1β 表达水平与单次惊厥发作时间呈正相关。在用毛果芸香碱建立的小鼠癫痫模型中发现，NLRP3 基因敲除小鼠模型外周血 IL-1β 水平低于野生型小鼠，海马 CA 区的神经元坏死和和凋亡水平也低与野生型小鼠模型，推测 NLRP3 参与难治性癫痫的发生发展[31]。既往研究发现多种炎症因子（如白细胞介素 6、肿瘤坏死因子、超敏 C 反应蛋白等[32]）与癫痫相关。随着炎症与癫痫关系的深入，发现炎症过程的重要核心物质 NLRP3 小体与癫痫发生发展密切相关。尽管目前两者之间的关系已成专家共识，两者之间可以相互影响，但癫痫的炎症通路机制尚未阐明，NLRP3 影响癫痫的发生发展机制不明，是否能通过干预 NLRP3 炎性小体，从而达到治疗癫痫的目的，尚待进一步研究。
4.2 NLRP3 炎症小体激活标志物 IL-1β 与癫痫的关系
IL-1β 是 NLRP3 炎症小体效应的重要靶向物质，其浓度的高低可以反映 NLRP3 炎症小体活化的程度。研究表明 IL-1β 在神经炎症相关疾病中具有重要作用，参与了神经免疫的调节、情绪和认知相关的功能调节以及癫痫的发病过程。通过对 IL-1β 信号传导通路进行药理学阻断，可以有益于疾病的控制[33]。已有实验通过神经元培养和毛果芸香碱建立的癫痫模型证实 IL-1β 可激活原代海马神经元 PI3K/AKT/MTOR 信号通路，推测 IL-1β 可能通过 PI3K/AKT/MTOR 信号通路影响突触素表达和神经元电生理，刺激突触蛋白表达和痫样放电，阻断 PI3K/AKT/MTOR 通路可减轻上述现象。因此，IL-1β 激活 PI3K/AKT/MTOR 信号通路参与了癫痫的发病过程，调节这一信号通路是预防或逆转 MTLE 致痫细胞和分子机制的一种有前途的研究策略[34]。博峰等人研究发现长时间婴儿热性惊厥后 IL-1β 受体的一过性升高促进了成人癫痫的敏感性，而随后动物实验也发现，通过出生后单独给予 IL-1β 可模拟 FS 对成人癫痫敏感性的影响。IL-1R1 基因敲除小鼠不易发生热性惊厥以及在热性惊厥发作阶段使用 IL-1β 治疗后不容易发生成年癫痫发作。以上不仅说明 IL-1β 与癫痫发生发展密切相关，还提示阻断高热惊厥儿童体内 IL-1β 效用是预防婴幼儿 FS 后癫痫发展的潜在治疗靶点[35]。通过选择 100 例特发性全面性癫痫患儿并与之年龄、性别想匹配的健康儿童组，通过限制性片段长度多态性（RFLP）限制性消化相应的聚合酶链反应（PCR）产物，对这些单核苷酸多态性（SNP）进行分析。发现 IL-1β-31 的 rs1143627 TT 和纯合的 IL1RN * I 的基因型频率在癫痫患者中更为普遍。还观察到，IL-1β-31 和 IL1-RAI / I 的 T 等位基因与对 AEDs 反应良好的患者的耐药性呈正相关。得出结论：与 IL-1β-31T 和 IL1-RAN * I 等位基因的显着关联增强了它们作为癫痫发展和药物治疗反应的预测标志物的有用作用[36]。综上，NLRP3 炎症小体下游效应因子 IL-1β 与癫痫的发生密切相关并且有基因遗传关联性，通过阻断 IL-1β 效应有预防控制癫痫的作用。是否可以通过阻断 IL-1β 效应，排除炎症反应致癫痫的作用及抑制癫痫导致的炎症反应，目前尚不清楚，仍需进一步研究。
4.3 NLRP3 炎症小体为靶点治疗癫痫的现状
在临床工作中，由于目前缺乏安全有效的 NLRP3 炎症小体的抑制药物，对于 NLRP3 炎症小体参与的相关疾病的治疗，主要是靶向阻断 IL-1β 发挥作用，相关 IL-1β 受体拮抗剂已批准用于临床。IL-1β 为多种炎症小体的作用产物，靶向 IL-1β 会影响其他生理功能，产生副作用，故特异性阻断 NLRP3 炎症小体是治疗 NLPR3 疾病的新思路[37]。目前许多 NLRP3 炎症小体的抑制剂在 NLRP3 癫痫动物模型上表现出了良好的抑制或治疗效果。在细胞实验中，证实双黄酮抑制了 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞中的 NLRP3 炎症小体的产生，减轻 LPS 诱发的炎症效应；在戊四氮（PTZ）慢性点燃致痫模型中，通过双黄酮抑制点燃模型小鼠海马 NLRP3 炎症小体的激活，降低了炎性因子的表达，减少了神经元的丢失，抑制了癫痫的发生，改善了癫痫小鼠的认知功能；因此，双黄酮可能是一种安全有效的癫痫治疗药物[30]。姜黄素是一种天然具有抗炎活性的衍生物，通过建立红藻氨酸（KA）癫痫模型，发现姜黄素可以通过抑制 NLRP3 炎症小体激活，抑制 KA 诱导癫痫综合征，减少神经元的丢失，改善认知功能，为癫痫提供潜在的治疗途径[38]。CY-09 是一种 NLRP3 特异性阻断剂，可直接与 NLRP3 蛋白的主要结构域 的 ATP 结合部位结合并通过抑制 ATP 酶活性，特异性阻断 NLRP3 炎性体的组装和激活[39]。通过建立戊烯四唑（PTZ）诱导的小鼠癫痫模型，发现 CY-09 可以通过减轻星形胶质细胞的活化和 IL-1β 的分泌，改善癫痫发作程度并抑制 PTZ 诱导的神经元丢失。表明 CY-09 可能是癫痫和其他 NLRP3 炎性体相关疾病的重要治疗剂[40]。目前临床上，用于各种炎症性疾病治疗的抗炎药物，大部分抗炎机制不清，效应靶点不明。研究发现有部分抗炎药物是通过抑制 NLRP3 炎症小体活性而发挥抗炎作用。通过使用抑制 NLRP3 活性的临床抗炎药物治疗癫痫，减少药物开发周期，达到理想的治疗效果，需要进一步的探索。
5 小结与展望
目前临床药物治疗癫痫仅可以控制患者临床症状而不能达到预防及根治疾病的作用，并且约有 1/3 的患者正规应用 AEDs 治疗后仍无效。在癫痫发病中，多种信号分子参与刺激炎症反应，激活 NLRP3 炎症小体，激活后的 NLRP3 炎症小体作为危险信号释放并促进 caspase-1 的成熟，进一步放大炎症级联反应，加快炎症发生促进癫痫的发生发展。现有研究已发现多种小分子在细胞及动物模型中表现通过间接靶向作用于 NLRP3 达到了较好的防治疾病的效果，但应用 NLRP3 抑制剂抑制其活性改善癫痫发病的情况，目前仍处于动物实验阶段，需要大量的实验和临床验证。NLRP3 是目前研究最为深入的一种炎症小体，可能成为未来改善癫痫的新靶点。NLRP3 炎症小体的激活是如何参与癫痫的发生，NLRP3 蛋白质复合物是否会受到基因和表观遗传的调控，如何进行调控，需要进一步研究。侧重对 NLRP3 炎症小体上游分子的研究以及特异性干预 NLRP3 炎症小体的组装可能是未来学者们的研究重点。随着 NLRP3 炎症小体激活机制的不断深入，能够研发出靶向阻断 NLRP3 效应的药物，为癫痫乃至炎症参与的疾病带来新的希望。