《Nature Communications》:NLRP3-induced systemic inflammation controls the development of JAK2V617F mutant myeloproliferative neoplasms
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为破解MPN炎症-克隆互作谜题,研究团队聚焦NLRP3,证实其调控血小板增多与骨髓纤维化;遗传敲除或药物抑制均可逆转病变,为ET及前纤维化患者提供精准新靶点。
在血液系统肿瘤的“通缉榜”上,费城染色体阴性的经典骨髓增殖性肿瘤(MPN)长期占据显眼位置。真性红细胞增多症(PV)、原发性血小板增多症(ET)与原发性骨髓纤维化(PMF)虽临床表现各异,却共同携带JAK2这一“致癌火种”。该突变让JAK2激酶摆脱细胞因子束缚,持续点燃STAT、PI3K/Akt等多条信号通路,导致红细胞、血小板、粒细胞疯狂增殖。患者常被血栓、出血、脾脏肿大和疲惫折磨,且可能急变为急性髓系白血病。更棘手的是,现有JAK抑制剂(如ruxolitinib)虽能缓解症状,却对炎症风暴与骨髓纤维化疗效有限,提示“灭火”需找到更上游的“点火器”。
谁在为JAK2煽风点火?既往研究把聚光灯打在IL-1β上——它由炎症小体剪切成熟,可加剧脾大与纤维化,但上游“传感器”是谁?NLRP3作为炎症小体家族最“多面手”的成员,在糖尿病、动脉粥样硬化中早已“劣迹斑斑”,却在MPN领域留下大片空白。于是,Ruth-Miriam Koerber与Lino L. Teichmann团队决定追问:NLRP3是否就是MPN炎症-恶性耦合的“总开关”?靶向NLRP3能否逆转既成病变?
为回答上述问题,作者首先分析173例MPN患者血清,发现43%呈现IL-1β、IL-18、TNFα等17种炎症因子高表达,且外周血单个核细胞(PBMC)中ASC speck阳性率远高于健康人;共聚焦证实这些speck与NLRP3共定位,而NLRP3抑制剂MCC950可显著减少speck形成。随后,利用Vav-Cre;JAK2小鼠(简称Jak2)构建MPN模型,发现Jak2小鼠血清IL-1β、IL-18、HMGB1显著升高,骨髓NLRP3蛋白表达上调;若将NLRP3整体敲除(Jak2;Nlrp3),上述炎症因子几乎回落至野生型水平,提示NLRP3是JAK2驱动炎症的核心环节。
主要技术方法:
GSG-MPN多中心临床队列(173例MPN、37例健康对照)血清多因子检测与单细胞转录组再分析;
Jak2条件突变小鼠与Nlrp3杂交,构建造血系统特异性缺失模型;
骨髓移植(BMT)与IFM-2384口服抑制剂干预实验;
3′-mRNA测序、流式细胞术、ASC speck成像、组织纤维化评分。
研究结果:
MPN患者存在自发炎症小体激活
——血清IL-1β、IL-18、HMGB1水平升高,PBMC中ASC speck阳性率与IL-1β浓度正相关,且JAK2突变造血干/祖细胞(HSPC)高表达炎症小体基因集,ruxolitinib治疗未能降低IL-1β/IL-18,提示NLRP3独立于JAK-STAT通路持续活化。
ASC speck形成依赖NLRP3
——MPN患者PBMC中speck阳性比例在淋巴细胞与髓系细胞均增高;NLRP3与ASC共定位,MCC950阻断NLRP3后speck显著减少,证实NLRP3是炎症小体组装的关键平台。
Jak2小鼠caspase-1依赖性细胞因子分泌需NLRP3
——Jak2骨髓巨噬细胞经LPS+nigericin刺激后,上清中成熟IL-1β显著增加;敲除Nlrp3后血清IL-1β、IL-18、TNFα完全正常化,且骨髓NLRP3蛋白高表达消失,说明JAK2通过NLRP3控制炎症因子成熟。
NLRP3驱动血小板增多与粒细胞增多
——将Jak2或Jak2;Nlrp3骨髓移植至致死照射野生型受体,发现缺失NLRP3使血小板、中性粒细胞、嗜酸/嗜碱粒细胞降至野生型水平,并减少血小板-白细胞聚集体;非移植Jak2;Nlrp3小鼠同样表现血小板与粒细胞双下降,证实NLRP3作用于造血本室。
NLRP3炎症小体促进HSPC扩增与髓系偏向
——Jak2骨髓LSK(LinSca-1c-Kit)细胞、HSC、MPP、HPC数量显著增加;敲除Nlrp3后各亚群回落,且高表达CD150的髓系偏向HSC比例降低。尽管NLRP3激活caspase-1诱导HSPC焦亡(pyroptosis),Ki67染色显示其增殖效应更占上风,导致HSPC池净扩增。
NLRP3刺激“直接血小板生成通路”
——经典模型认为HSC→CMP→MkP→血小板;新发现HSC可绕过CMP直接分化为MkP(CD48)。Jak2小鼠骨髓与脾脏巨核细胞、MkP数量显著升高,而Nlrp3缺失减少CD48MkP及其Ki67增殖比例;外源IL-1β可迅速提高CD48MkP比例,提示NLRP3通过IL-1β优先扩增“短路径”MkP,从而加速血小板生成。
NLRP3激活加重骨髓纤维化与脾脏肿大
——26周龄非移植Jak2小鼠银染示骨髓及脾脏网状纤维2–3级纤维化,胶原基因COL1A1表达升高,脾重占体重比增加;敲除Nlrp3后纤维化降至0–1级,脾重几乎正常,巨核细胞数量与纤维化程度平行下降,表明NLRP3通过促进巨核细胞炎症因子释放驱动纤维化。
药物抑制NLRP3可逆转已形成的血小板增多、脾大与纤维化
——对已发病16周的Jak2骨髓移植小鼠,给予口服NLRP3抑制剂IFM-2384(0.18 mg/g饲料)20周,血清IL-1β、TNFα、HMGB1显著下降;血小板由914 G/L降至333 G/L,骨髓巨核细胞、HSPC数量回落,脾重与骨髓纤维化评分明显减轻,且未影响非造血区室,证实NLRP3是“可治疗窗口”。
研究结论与讨论
该工作首次系统阐明NLRP3炎症小体在JAK2阳性MPN中的“三重角色”:①作为IL-1β/IL-18成熟的核心平台,持续点燃炎症;②优先启动HSC→CD48MkP“捷径”,驱动恶性血小板增多;③通过巨核细胞-成纤维细胞互作加重骨髓纤维化与脾大。更重要的是,遗传缺失或后期药物阻断NLRP3均可逆转已建立的血栓危险与组织病变,为ET及前纤维化PMF患者提供了“炎症-克隆”双靶精准策略。论文2025年11月26日在线发表于《Nature Communications》,为MPN治疗地图添上关键一块拼图,也让NLRP3抑制剂从自身免疫病走向血液肿瘤临床成为可能。