《Virulence》：NLRP3 inflammasome in major swine viral infections: Host defense and viral antagonism
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NLRP3炎症小体是一种胞质信号平台，驱动caspase-1依赖性的IL-1β和IL-18成熟以及gasdermin D（GSDMD）介导的细胞焦亡。在主要猪病毒感染过程中——包括非洲猪瘟病毒（ASFV）、猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）、伪狂犬病病毒（P
NLRP3炎症小体是一种胞质信号平台，驱动caspase-1依赖性的IL-1β和IL-18成熟以及gasdermin D（GSDMD）介导的细胞焦亡。在主要猪病毒感染过程中——包括非洲猪瘟病毒（ASFV）、猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）、伪狂犬病病毒（PRV）、猪流行性腹泻病毒（PEDV）、传染性胃肠炎病毒（TGEV）和猪圆环病毒2型（PCV2）——NLRP3发挥相反的作用：适度激活可限制病毒传播，而持续刺激则导致组织损伤。研究人员综述了结构上不相关的病毒蛋白如何汇聚于有限的上游事件——内体-溶酶体损伤、离子流、线粒体损伤、内质网应激以及泛素-自噬网络。由于遗传背景不同的猪病原体利用同一调控轴，该轴代表了一个共同的脆弱点。研究人员评估了靶向NLRP3组装、GSDMD孔形成和宿主蛋白质稳态的治疗方案，并强调了需要在猪细胞和猪体内进行验证的关键问题。
论文主体内容总结
1. 引言
猪既是多种具有重大经济意义病毒病原体的储存宿主，也是扩增宿主，包括ASFV、PRRSV、PRV、PEDV、TGEV和PCV2，这些病毒共同造成全球养猪业的严重损失。先天免疫构成宿主防御的第一道防线，依赖模式识别受体（PRRs）检测病原体相关分子模式和损伤相关分子模式（PAMPs和DAMPs）。炎症小体是将危险感知与炎症输出和宿主防御联系起来的胞质多蛋白复合物，典型结构包含传感器蛋白、衔接蛋白ASC和效应蛋白pro-caspase-1。NLRP3不同于其他炎症小体传感器，它不识别特定配体，而是整合多种通用应激信号，包括钾外流、钙流、溶酶体破裂、线粒体功能障碍和活性氧（ROS）产生。NLRP3激活受双信号级联控制：启动信号（Signal 1）通常由NF-κB介导，上调NLRP3和促炎细胞因子的表达；激活信号（Signal 2）由ATP、离子紊乱或细胞器损伤触发，促进NLRP3寡聚化、ASC斑点形成和caspase-1激活。非经典通路使用不同的效应caspase：caspase-4/5/11切割GSDMD并可次级参与NLRP3轴，但该通路在病毒感染中的贡献尚未被系统分析。
2. NLRP3炎症小体：结构、激活与调控
2.1 结构、组装及经典与非经典激活
NLRP3包含N端pyrin结构域（PYD）、中央具有ATPase活性的NACHT结构域和C端富含亮氨酸重复序列（LRR）结构域。在静息细胞中，分子内相互作用维持自抑制状态。启动信号主要通过NF-κB转导，上调NLRP3表达并许可激活所需的翻译后修饰。受到刺激后，NLRP3发生NACHT依赖性寡聚化，通过同型PYD-PYD相互作用招募ASC，ASC聚合形成纤维状结构，通过CARD-CARD相互作用聚集pro-caspase-1，驱动邻近诱导的激活。病毒感染期间经典NLRP3激活整合多种上游信号：钾外流（常由病毒viroporin或膜破坏介导）释放NEK7以许可NLRP3寡聚化；线粒体功能障碍产生mtROS氧化修饰NLRP3促进激活；病毒颗粒摄取后的溶酶体破坏释放cathepsin B，进一步促进炎症小体组装。非经典炎症小体通路与NLRP3信号交汇：caspase-11（人类为caspase-4/5）感知胞质脂多糖（LPS），触发GSDMD切割和钾外流，次级激活NLRP3。尽管猪病毒病原体缺乏LPS，但病毒对内体膜的破坏或呼吸道和肠道道中的细菌共感染可能允许胞质LPS转位或直接参与caspase-11/4/5。
2.2 内体-溶酶体损伤、泛素化和自噬作为上游检查点
内体-溶酶体不仅是降解区室，还充当将病原体感知与炎症小体激活耦合的平台。内体-溶酶体损伤、cathepsin释放、离子流和内体-溶酶体运输是NLRP3激活的既定上游事件。泛素化为NLRP3提供关键的翻译后控制：K63连接的泛素化（如TRAF3介导）促进炎症小体组装，而K48连接的泛素化（如MARCH7、FBXL2介导）靶向NLRP3进行蛋白酶体降解。去泛素化酶BRCC3移除激活型泛素修饰，调节激活阈值。自噬在多个层面调控NLRP3：线粒体自噬清除受损线粒体，减少mtROS并限制激活；自噬还通过介导IL-1β分泌和清除炎症小体组分（包括ASC斑点）促进炎症消退。多种猪病毒调节线粒体自噬和自噬以校准感染期间的NLRP3应答。
3. 猪DNA病毒感染中的NLRP3
3.1 非洲猪瘟病毒（ASFV）
ASFV是一种大型有囊膜dsDNA病毒，基因组约170-193 kb，编码超过150种蛋白质，主要在单核细胞/巨噬细胞中复制，在家猪中引起急性出血性疾病，死亡率接近100%。ASFV对NLRP3的影响双向进行：B169L是一种定位于内质网（ER）的viroporin，形成Ca2?通透性通道，Ca2?稳态破坏和K?外流释放NEK7，允许NLRP3组装。跨膜结构域中残基29、55和57对通道活性至关重要。沉默B169L可减弱炎症小体激活和病毒复制。病毒蛋白C84L通过促进p65磷酸化增强NF-κB信号，增加NLRP3、pro-IL-1β、IL-6和TNF-α的转录并诱导细胞焦亡。pEP364R与宿主DDX3X结合，增强caspase-1激活和IL-1β成熟。ASFV还通过干扰自噬调节NLRP3活性：病毒Bcl-2同源物A179L结合Beclin-1，破坏VPS34-Beclin-1-ATG14复合物，抑制自噬体起始。线粒体自噬受损使NLRP3激活信号持续存在。MGF360-4L将自噬受体p62/SQSTM1重定向至MDA5降解，削弱抗病毒感知。A238L抑制NF-κB和NFAT依赖性转录，减少NLRP3启动。
3.2 猪圆环病毒2型（PCV2）
PCV2是一种小型无囊膜ssDNA病毒（约1.7 kb），引起猪圆环病毒相关疾病（PCVAD）。PCV2诱导显著的线粒体功能障碍和内体-溶酶体损伤，导致线粒体膜电位丧失、mtROS产生和mtDNA释放至胞质。这些线粒体DAMPs直接参与NLRP3激活信号。同时，胞质病毒DNA中间体被AIM2感知，导致ASC寡聚化、caspase-1激活和IL-1β成熟。PCV2还通过宿主microRNA网络发挥作用：病毒ORF5蛋白抑制ssc-miR-30d，导致miR-21持续上调，增强NF-κB活性并强化NLRP3启动。
3.3 伪狂犬病病毒（PRV）
PRV是有囊膜dsDNA病毒（约143 kb），引起奥耶斯基氏病。在基础条件下，猪NLRC3与NLRP3相互作用抑制激活。感染期间，病毒dsDNA结合NLRC3，破坏抑制性复合物，释放NLRP3进行寡聚化。PRV UL4蛋白直接增强ASC寡聚化和斑点形成，促进细胞焦亡。PRV还激活TLR-NF-κB信号和AIM2炎症小体，表明多种炎症小体通路同时运行。
4. 猪RNA病毒感染中的NLRP3
RNA病毒主要通过间接机制参与NLRP3，汇聚于细胞应激通路，包括内质网应激、线粒体功能障碍、离子失衡和mtDNA释放。
4.1 猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）
PRRSV是有囊膜正链RNA动脉炎病毒（约15 kb），靶向猪肺泡巨噬细胞。非结构蛋白NSP5将NLRP3招募至ER-线粒体接触位点，诱导内质网应激和Ca2?泄漏，提供炎症小体组装的激活信号。G30A突变消除此活性并减少IL-1β释放。NSP5同时将STING滞留于ER，阻止高尔基体转位，抑制I型干扰素产生，建立“高炎症、低干扰素”状态。PRRSV-2 nsp2通过IKKβ依赖性TGN弥散促进NLRP3启动。相反，包膜糖蛋白GP5与线粒体结合，增加ROS产生的同时诱导线粒体自噬，清除受损线粒体减少ROS依赖性信号，防止过度NLRP3激活和细胞焦亡。NSP11靶向STAT2进行K48连接泛素化和降解，损害干扰素刺激基因表达。
4.2 猪流行性腹泻病毒（PEDV）
PEDV是肠道甲型冠状病毒（约28 kb），感染肠上皮细胞。感染诱导线粒体功能障碍，mtROS释放激活NF-κB启动，胞质mtDNA直接触发NLRP3组装。病毒E蛋白作为viroporin，通过诱导内质网应激和上游线粒体损伤参与此过程。PEDV通过PERK和IRE1α通路激活未折叠蛋白反应，内质网应激通过Ca2?释放、线粒体ROS扩增和K?外流促进NLRP3激活。PEDV编码多种上游信号拮抗剂：N蛋白抑制TBK1-IRF3激活，nsp1破坏IRF3-CBP复合物，nsp2诱导FBXW7降解。
4.3 传染性胃肠炎病毒（TGEV）
TGEV是甲型冠状病毒（约28.6 kb），靶向肠道上皮。与其他猪RNA病毒不同，TGEV主要激活NLRP1炎症小体。感染诱导NLRP1依赖性caspase-1激活和IL-1β分泌，抑制NLRP1而非NLRP3可显著减弱此效应。核衣壳蛋白激活NF-κB信号，增强促炎细胞因子转录，功能结构域（aa 128-252）介导此活性。
5. 病毒对NLRP3的拮抗与免疫逃逸
多种病毒蛋白直接抑制NLRP3组装。ASFV pB318L抑制NF-κB激活和炎症小体形成，A238L通过NF-κB和NFAT抑制抑制转录启动。PRRSV NSP5和nsp1α靶向NF-κB信号的多个步骤，提高NLRP3激活阈值。上游信号也受到攻击：ASFV MGF505-7R促进TBK1降解并阻断p65核转位；PRRSV nsp1α抑制IκBα磷酸化；PEDV非结构蛋白（nsp3、nsp5、nsp7、nsp14）通过不同机制抑制p65激活。PRRSV NSP5通过促进内质网应激依赖性NLRP3激活同时滞留STING阻断干扰素诱导，解偶联炎症和抗病毒应答，建立允许性免疫环境。
6. 猪与人NLRP3炎症小体：保守性、差异与模型价值
核心炎症小体机制（包括NLRP3、ASC和caspase-1）在猪和人之间表现出高度序列和功能保守性。两个物种均利用双信号激活模型并依赖NEK7进行NLRP3寡聚化。差异主要出现在非经典通路和细胞因子输出方面：人类拥有caspase-4和caspase-5，而猪和啮齿动物主要依赖caspase-11同源物进行胞质LPS感知。猪巨噬细胞在病毒刺激后表现出与人类单核细胞衍生巨噬细胞不同的干扰素动力学和IL-1β分泌幅度。猪因其与人类在生理、解剖和免疫学上的相似性，是研究人类炎症小体相关疾病的高度合适模型，但猪特异性病毒逃逸蛋白靶向猪特异性免疫通路，需谨慎情境化后再应用于人类医学。
7. 泛素-自噬-NLRP3轴作为整合枢纽
选择性自噬通过p62/SQSTM1、NDP52和NBR1等货物受体将K63泛素化底物连接至自噬体，通过清除受损线粒体和降解炎症小体诱导病毒组分限制炎症小体激活。泛素-蛋白酶体系统对NLRP3稳定性施加直接控制：K48泛素化促进蛋白酶体降解，K63泛素化增强炎症小体组装能力。猪病毒特异性利用此网络：ASFV MGF360-4L将p62/SQSTM1重定向至MDA5降解；PRRSV NSP5通过隔离syntaxin-17破坏自噬体-溶酶体融合；PEDV nsp2通过NBR1依赖性TBK1降解重编程选择性自噬。
8. 治疗意义、知识空白与未来方向
8.1 NLRP3和焦亡执行的药理学靶向
MCC950（CP-456773）稳定NLRP3的非活性NACHT构象，在多种疾病模型中显示抗炎功效。然而，广泛抑制可能损害抗病毒免疫。替代策略是靶向GSDMD解偶联细胞因子成熟与膜破裂，如双硫仑和坏死磺酰胺通过修饰GSDMD-N抑制孔形成。
8.2 病毒和宿主导向靶点：NSP5-STING轴与蛋白质稳态
PRRSV NSP5因其双功能角色成为有吸引力的靶点。选择性破坏NSP5-STING相互作用可恢复干扰素应答而不加剧炎症小体驱动的病理。mTOR抑制剂（如雷帕霉素）通过线粒体自噬增强自噬流并抑制NLRP3激活。
8.3 知识空白与研究优先事项
大多数现有数据来自非猪或永生化细胞系统，猪NLRP3可能具有需要猪特异性验证的独特调控特征。TGEV感染中NLRP1的主导地位已确立，但PEDV等肠道冠状病毒中非经典炎症小体通路和特异性传感器使用的潜在参与仍待探索。保护性与病理性炎症小体应答之间的微妙平衡需要通过受控体内感染模型精确定义。ASFV中新型病毒拮抗剂的系统鉴定对于完整绘制宿主-病原界面是必要的。抗原呈递细胞中受控NLRP3激活的佐剂潜力为改善猪疫苗效力提供了有前景的途径。
9. 结论
NLRP3炎症小体在宿主对主要猪病毒病原体的应答中发挥矛盾作用。在ASFV、PRRSV、PRV、PEDV、TGEV和PCV2中，病毒通过不同的上游触发因素参与此通路，同时部署对策以防止其复制生态位的过度焦亡性损失。汇聚于泛素-自噬-NLRP3网络使该轴既是宿主的弱点也是干预点。转化应用将依赖于将生理相关系统中的机制研究与体内感染模型和兽医特异性药理学相结合。
