综述：NLRP3炎症小体与听力损失：从机制到治疗

本综述系统总结了NLRP3炎症小体作为先天免疫系统的关键组分，在多种感觉神经性听力损失（SNHL）中的核心作用。文章详细阐述了其在遗传综合征（如CAPS和DFNA34）及噪声性、年龄相关性、药物性和病毒性听力损失中的激活机制，指出异常活化会导致促炎细胞因子（IL-1β、IL-18）释放和细胞焦亡，造成不可逆的耳蜗损伤。文章重点讨论了靶向NLRP3（如MCC950、oridonin）及IL-1β信号通路（如anakinra、canakinumab）的治疗策略在临床前及临床研究中的巨大潜力，为其作为治疗SNHL的新靶点提供了有力证据。

背景

炎症小体是细胞质中响应多种有害信号而组装和激活的多蛋白复合物，是宿主防御反应中细胞因子释放的第一步。NOD样受体家族pyrin域包含蛋白3（NLRP3）炎症小体的失调传统上与自身炎症综合征相关，但近年来的许多研究已将其与众多其他人类疾病联系起来，包括心血管、过敏、神经退行性疾病、糖尿病和癌症。因此，NLRP3已成为一个潜在的治疗干预靶点。

NLRP3炎症小体与耳蜗

NLRP3炎症小体是一种胞质蛋白复合物，作为细胞内先天免疫传感器，由三个基本元件组成：模式识别受体（NLRP3）、衔接蛋白（ASC）和效应蛋白酶（caspase-1）。

其形成分为两个步骤：启动（priming）和激活。在启动阶段，病原体相关分子模式（PAMPs）和损伤相关分子模式（DAMPs）被不同受体（如TLR、NOD2、IL1R1或TNFR）识别，导致NLRP3和促炎细胞因子的转录上调。未激活的NLRP3以单体或寡聚体形式存在并定位于膜上。激活阶段发生在NLRP3识别次级损伤刺激时，随后招募ASC单体，形成丝状结构（称为speck），caspase-1在此被激活。活化的caspase-1将前细胞因子IL-1β和IL-18加工成其促炎形式，并切割gasdermin D（GSDMD），诱导质膜孔形成并最终通过细胞焦亡导致细胞死亡。IL-1β和IL-18通过这些孔离开细胞，并与周围细胞上的受体（分别为IL-1R1和IL-18-R1/IL-18-RAP）结合，引发下游炎症反应。

NLRP3与听力损失

感觉神经性听力损失（SNHL）在全球范围内影响约15亿人，其中约4.3亿患者需要康复服务。SNHL主要由内耳功能障碍引起，原因包括衰老、接触耳毒性药物或噪音，或核基因和线粒体基因突变。然而，炎症连同氧化应激被认为是听力损失的核心致病机制。

NLRP3炎症小体的激活是对危险信号的生理性宿主防御反应。然而，炎症小体活动的失调可能导致过度炎症，造成严重损害，尤其是在耳蜗这种再生能力稀缺的组织中。越来越多的证据表明炎症小体激活与听力损失有关。因此，自身炎症性疾病中NLRP3的功能获得性突变通常与听力损失相关。此外，通过MRI信号强度测量的耳蜗钆摄取增加表明屏障泄漏，并可被anakinra治疗逆转。在噪声性听力损失、氨基糖苷类抗生素或铂类化疗药物诱导的耳毒性实验模型中，也证实了NLRP3炎症小体的诱导。此外，怀孕期间的巨细胞病毒感染也可能导致听力损失。

Cryopyrin相关周期性综合征（CAPS）中的听力损失

炎症小体的异常过度激活和IL-1β的过量产生是一系列常染色体显性系统性自身炎症性疾病的原因，称为Cryopyrin相关周期性综合征（CAPS），包括（按严重程度顺序）家族性寒冷自身炎症综合征（FCAS）、Muckle-Wells综合征（MWS）和慢性婴儿神经皮肤关节综合征（CINCA）。这些疾病通常包括神经系统表现，如脑膜炎、听力损失和其他非神经系统表现。CAPS患者经常患有感觉神经性听力损失，但尚不清楚NLRP3突变是耳蜗自身炎症的主要原因（这可能是一些CAPS罕见病例（DFNA34）的唯一表现），还是系统性炎症促进了进行性听力损失的发展。这一点可能影响治疗决策。

非综合征性遗传性听力损失

NLRP3基因突变是常染色体显性自身炎症性疾病（主要是包括听力损失的CAPS）的原因。然而，听力损失也被发现是这些疾病的唯一表现，导致被误诊为非综合征性耳聋。对最初诊断为非综合征性耳聋的家庭进行基因筛查，通过靶向下一代测序（NGS）panel未在72个已知与非综合征性听力损失相关的基因中发现致病变异。然而，随后的全外显子组测序在NLRP3基因中鉴定出一个杂合p.E313K变异。类似的，Nakanishi等人在两个无关家庭中发现了与常染色体显性非综合征性SNHL相关的错义突变p.Arg918Gln。总之，对非综合征性听力损失患者的基因分析应包括导致这些非典型形式的基因，以便及时有效地使用IL-1受体拮抗剂进行治疗。

非遗传性先天性听力损失

巨细胞病毒感染是儿童SNHL的主要原因，占4岁以下病例的25%。巨细胞病毒感染诱导螺旋神经节神经元的直接细胞病变效应和耳蜗炎症反应。研究表明，巨细胞病毒可诱导螺旋神经节神经元（SGN）通过凋亡和焦亡死亡，同时激活p53/JNK和NLRP3/caspase-1信号通路。

胆红素耳毒性。新生儿胆红素水平升高可对听觉系统产生毒性作用，导致听力损失。非结合胆红素（UCB）可激活炎症介质如IL-18和TNF。离体耳蜗器官培养物暴露于UCB后出现神经纤维脱髓鞘和螺旋神经节神经元体积减小，同时NLRP3、cleaved caspase-1和GSDMD水平升高。此外，使用焦亡抑制剂可降低上述蛋白、ASC和IL-18的水平，表明NLRP3信号通路可能参与UCB诱导的耳毒性。

药物耳毒性

顺铂诱导的耳聋。听力损失是顺铂抗肿瘤治疗后观察到的严重继发效应，影响40-80%的成人和超过50%的儿童。耳蜗对顺铂损伤的高度易感性部分是由于顺铂在血管纹中的长期滞留，在那里它诱导炎症反应和边缘细胞损伤。最近的体外研究证实，响应顺铂，边缘细胞表现出NLRP3、caspase-1、IL-1β和GSDMD的表达增加，并形成细胞膜孔。这种情况通过小干扰RNA下调NLRP3得以逆转，表明NLRP3炎症小体激活可能介导顺铂诱导的耳蜗血管纹边缘细胞炎症和焦亡。

氨基糖苷类耳毒性。几种抗生素可诱导儿童和成人听力损失，内耳中氧自由基的积累和炎症被认为是核心病理机制。一项研究调查NLRP3炎症小体是否参与氨基糖苷类相关听力损失，发现用卡那霉素加呋塞米治疗的小鼠NLRP3水平升高，活化的caspase-1、IL-1β、IL-18和GSDMD-N水平增加，而冬凌草甲素（oridonin）治疗逆转了这种情况。此外，另一项研究表明，通过MCC950药理抑制NLRP3以及NLRP3的基因缺失，可显著防止氨基糖苷类诱导的听力损失患者的SGN变性。

噪声性听力损失（NIHL）

暴露于急性高强度噪声会严重损害耳蜗结构并释放DAMPs，被先天免疫受体识别，触发炎症反应。最近的研究证实，暴露于120 dB SPL噪声的迷你猪和小鼠耳蜗中NLRP3、cleaved caspase-1、IL-1β和IL-18水平升高，表明NLRP3炎症小体的激活是NIHL的核心致病机制。此外，使用anakinra或oridonin已被证明可通过促进炎症小体复合物组装来有效保护小鼠免受NIHL。

长期暴露于中等水平噪声也会影响内耳并重组中枢听觉通路。研究通过蛋白质印迹证实，在暴露于NMDA和红藻氨酸盐以模拟噪声诱导的兴奋毒性损伤的P3小鼠耳蜗外植体中，NLRP3、caspase-1和IL-1β水平显著增加。这些结果表明NLRP3炎症小体是噪声后听觉神经纤维损伤的重要潜在机制。

年龄相关性听力损失（ARHL）

ARHL或老年性耳聋是一种进行性的听力敏感性丧失，主要与内耳毛细胞和SGN变性有关。氧化应激和慢性低水平炎症反应常见于衰老的耳蜗。虽然炎症小体可能是免疫细胞中活性物种积累的原因，但它们是否参与ARHL的发展仍未知。一项小鼠研究表明，通过RT-qPCR、蛋白质印迹和ELISA检测，老年小鼠内耳中活化的NLRP3、caspase 1、IL-1β和IL-18水平显著高于年轻小鼠。

梅尼埃病（Meniere's disease）

梅尼埃病是一种以内耳严重眩晕发作和听力损失为特征的疾病。其病因和精确病理机制仍未明确，尽管已提出免疫反应改变的作用。最近发现，梅尼埃病患者前庭常驻巨噬细胞样细胞中血清/糖皮质激素诱导激酶1（SGK1）的下调与NLRP3炎症小体的激活相关。SGK1磷酸化NLRP3的PYD结构域，作为NLRP3炎症小体激活的生理抑制剂以维持内耳免疫稳态。SGK1耗竭增强NLRP3炎症小体和IL-1β产生，可能导致内耳毛细胞和前庭神经损伤。

前庭神经鞘瘤（Vestibular Schwannoma）

前庭神经鞘瘤起源于前庭神经的肿瘤性雪旺细胞，是第四常见的颅内肿瘤类型，常导致SNHL和耳鸣。肿瘤大小与听力损失程度无关，表明听力损失不仅由于听神经的机械压迫，还源于这些肿瘤内在生物学的差异。先前研究报告这些肿瘤中炎症通路的异常上调，以及前庭神经鞘瘤患者听力差与强烈炎症反应之间的相关性。一项大型前庭神经鞘瘤微阵列数据集的荟萃分析将NLRP3炎症小体确定为候选者，并通过RT-qPCR和免疫组织化学在人体前庭神经鞘瘤组织中得到进一步验证。此外，作者报告前庭神经鞘瘤中NLRP3炎症小体组分的过表达与高程度听力损失相关。

Nlrp3突变小鼠的听觉功能

由于炎症小体激活导致听力损失的发病机制仍未完全了解。因此，动物模型仍然是获取关键信息的必要手段。根据小鼠基因组信息学数据库，已生成47个Nlrp3突变等位基因。首个表达在MWS（A352V, R258W）和FCAS（L353P）患者中发现的功能获得性突变的Nlrp3基因敲入小鼠出现全身性炎症、生长不良和断奶前死亡率增加，因此这些小鼠未能存活到可以进行听力评估的年龄。类似地，表达D301N NLRP3突变（人类NLRP3 D303N的同源突变，导致CINCA）的小鼠也表现出类似症状。

近年来，研究人员培育了条件性突变小鼠，使其在耳蜗和造血细胞中特异性表达突变NLRP3，绕过了断奶前死亡率。这些新型小鼠模型在出生后20天表现出重度至极重度听力损失和通过MRI检测到的耳蜗炎症，并在螺旋凸、内外沟区域、 Corti器和SGN中过表达突变NLRP3。这些小鼠模型模拟了人类自身炎症性听力损失，可能是阐明炎症小体激活介导听力损失潜在致病机制的有价值工具。

NLRP3炎症小体抑制剂作为听力损失治疗药物

FDA和/或EMA批准的IL-1β信号通路抑制剂，如anakinra、canakinumab或rilonacept，是治疗CAPS和其他抗炎疾病的一线治疗选择；因此，它们可以使伴有听力损失的患者受益。

Anakinra（Kineret®）是人IL-1R拮抗剂蛋白的修饰版本，可竞争性抑制IL-1A和IL-1β与IL-1R1受体的结合，从而减少炎症和组织损伤。最近的一项研究揭示了其在治疗人类NLRP3相关自身炎症性疾病中选择性病例听力损失的潜力。对于患有严重耳聋且对anakinra无反应的患者，人工耳蜗植入可能是听力康复的最后选择。

Canakinumab（Ilaris®）是一种完全人源化的单克隆IgG1抗IL-1β抗体，在大多数CAPS患者中提供完全和持续的反应。关于SNHL，canakinumab的疗效是可变的，强调了早期干预的重要性。

大多数当前关于NLRP3在听力损失中作用的知识源于动物研究；因此，几种专门针对NLRP3本身的治疗策略已在临床前进行测试，并正在向临床转化推进。

冬凌草甲素（Oridonin）是一种具有抗炎特性的传统药用产品，最近报道可保护小鼠免受NIHL。研究证实，冬凌草甲素通过阻断NLRP3与NEK7之间的相互作用来抑制炎症小体复合物组装。冬凌草甲素也在治疗氨基糖苷类耳毒性方面显示出疗效，通过抑制NLRP3炎症小体激活和caspase-1/GSDMD相关的毛细胞焦亡来减少卡那霉素相关的听力损失。

MCC950是一种化学表征的NLRP3抑制剂，已在不同的炎症模型（如CAPS和痛风）中显示有效。关于听力损失，研究报道MCC950显著减轻了全身性LPS诱导的听力损失和表达病理变异D301N的突变小鼠耳蜗常驻CX3CR1巨噬细胞的炎症表型。

Dapansutrile（OLT1177）是一种选择性的NLRP3炎症小体抑制剂，目前正在研究用于各种炎症状况，包括痛风和心血管疾病。它因调节IL-1β驱动的炎症的潜力而受到关注。

最后，反苯环丙胺（tranylcypromine），一种传统上用作抗抑郁药的单胺氧化酶抑制剂，最近被提出通过不同机制（包括阻断NLRP3炎症小体信号通路）在NIHL小鼠模型中具有耳保护作用。

结论

此处回顾的越来越多的证据 firmly establishes the NLRP3 inflammasome as a pivotal player in the pathogenesis of sensorineural hearing loss across multiple etiologies. 从遗传性自身炎症综合征到噪声暴露、衰老和耳毒性损伤，NLRP3激活始终与耳蜗炎症增加、细胞焦亡和听力损失相关。遗传研究进一步暗示NLRP3变异在综合征性和非综合征性进行性听力损失中的作用。这些研究还揭示了对IL-1β抑制有反应的一系列疾病表型。虽然IL-1R1受体拮抗剂和单克隆抗体仍然是CAPS相关耳聋临床治疗的基础，但直接NLRP3抑制剂的发展（其中一些已处于早期临床阶段）为更广泛的应用提供了一个有希望的前景。动物模型、药物筛选和分子成像的进步有望加深我们对NLRP3在听力中作用的理解。

未来的研究应优先考虑转化努力，以在人体试验中验证靶向NLRP3的化合物，探索用于早期诊断的生物标志物，并研究整合抗炎、抗氧化和再生策略的联合疗法。最终，靶向NLRP3炎症小体可能会重新定义预防或阻止不可逆听力损失的治疗范式。