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天然免疫反应作为机体防御病原体的第一道防线,主要通过胚系编码的模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)来识别病原体编码的病原相关的分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)。目前研究较多的有三类模式识别受体:Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs),Nod样受体(Nod-likerecptors,NLRs)和RIG-Ⅰ样受体(RIG-Ⅰ like receptors,RLRs)。这些受体可以识别不同病原体的分子模式,通过信号转导诱导许多免疫和炎症基因的表达,从而使机体建立抵御外界病原体的先天免疫状态。NLRP3作为NLR的一员,在激活之后能够通过与其接头蛋白ASC相互作用,然后招募Pro-caspase-1,形成蛋白复合物,称为“炎症小体”,激活caspase-1,进而对Pro-IL-1β等底物进行切割使其成熟并释放到胞外发挥功能。虽然研究发现许多病原体或体内危险信号都能激活NLRP3炎症小体,但是对于NLRP3炎症小体的激活和调控过程还不清楚。本论文主要研究β-arrestin1参与NLRP3炎症小体的形成过程和TRIM30负性调控NLRP3炎症小体激活的分子机制。
我们研究发现,β-arrestin1缺失小鼠的巨噬细胞体外在LPS和ATP、Nigericin以及MSU的刺激下,NLRP3炎症小体的形成明显减少,caspase-1的活化和IL-1β的释放受到抑制。在MSU晶体诱导的腹腔炎症体内模型中,β-arrestin1敲除小鼠腹腔中IL-1β的水平比野生型明显减少,浸润的嗜中性粒细胞数量也明显降低。机制方面,我们发现β-arrestinl能够特异性地与NLRP3相互作用,并且促进其自身寡聚化。综上所述,β-arrestinl参与并调控NLRP3炎症小体的装配和功能。
TRIM30在我们之前的研究中发现其能够通过降解TLR信号通路中的重要分子TAB2/TAB3来负性调控TLR信号通路。在本研究中,我们发现TRIM30也能够负性调节NLRP3炎症小体的激活。在用各种刺激剂激活NLRP3炎症小体的情况下,抑制TRIM30的表达能够促进caspase-1的活化进而增强IL-1β的成熟和分泌。由于ROS在NLRP3炎症小体激活过程中起关键作用,我们发现下调TRIM30的表达能够促进ROS的产生,而通过ROS抑制剂处理能够阻断TRIM30对NLRP3炎症小体的调控作用。相反,在过表达TRIM30的情况下,ROS的产生和NLRP3炎症小体的激活都受到明显抑制。在体内,我们运用MSU晶体诱导的小鼠腹腔炎模型也发现,在TRIM30转基因小鼠体内IL-1β的分泌和嗜中性粒细胞的浸润都明显下降。因此,我们通过体内外实验证明TRIM30能够负性调控NLRP3炎症小体。