综述：靶向心肌炎中NLRP3炎症小体的治疗策略及临床转化

《Scientifica》：Targeting NLRP3 Inflammasomes in Myocarditis: Potential Therapeutic Strategies and Clinical Translation

　　

心肌炎可由病毒感染、系统性自身免疫性疾病及处方药物反应引发，核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族含pyrin结构域蛋白3（NOD-like receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3）炎症小体参与其病理生理过程。研究人员探讨了可调控NLRP3激活的药物及其他治疗手段，这些干预措施有望用于心肌炎治疗。秋水仙碱、钠-葡萄糖协同转运蛋白2（sodium/glucose cotransporter 2, SGLT2）抑制剂（恩格列净与卡格列净）、钙蛋白酶抑制剂及沙库巴曲/缬沙坦等药物，在减轻炎症反应、保护心功能方面已显示出潜力。包括莫罗尼苷与藏红花素在内的天然化合物，可通过靶向NLRP3炎症小体发挥抗炎与心脏保护作用。尽管上述治疗在临床前研究中展现出良好前景，但炎症小体靶向药物的成功临床转化仍需克服多项挑战，包括受试者招募困难、试验设计缺陷、高脱落率、安全性与毒性担忧以及生物标志物缺失等问题。天然产物或可成为解决上述问题的可行路径，其不仅能提供更安全的治疗选择，还可为心肌炎管理及长期并发症预防提供创新策略。临床试验注册号：ClinicalTrials.gov标识符NCT05855746。

1. 1.
   引言
   心肌炎指心肌组织的炎症性疾病，在全球范围内造成显著疾病负担，亦是心源性猝死的首要病因。全球疾病负担研究显示，1990年至2017年间，心肌炎发病率增长59.6%，死亡人数上升71.4%。该病患病率随年龄增长而升高，男性在80岁前发病率高于女性，此后性别差异发生逆转。心肌炎的病因具有异质性，主要包括病毒感染、系统性自身免疫性疾病，以及肿瘤治疗中使用的免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors, ICIs）等药物反应。
   核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族含pyrin结构域蛋白3（NLRP3）炎症小体直接参与心肌炎中的炎症反应。炎症小体是一类参与炎症信号传导与先天免疫的多蛋白复合物，可释放白细胞介素（interleukin, IL）-1β、IL-18等促炎细胞因子。其激活遵循两步过程：首先通过模式识别受体（pattern recognition receptors, PRRs）启动传感器组分转录上调，随后促进下游效应因子IL-1β的生成。
   NLRP3炎症小体主要表达于髓系细胞（如巨噬细胞、树突状细胞），可响应细菌、真菌、病毒等病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns, PAMPs），以及细胞外ATP、胆固醇等损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns, DAMPs）。其激活过程涉及含CARD凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD, ASC）募集及半胱天冬酶-1（caspase-1）活化，最终介导IL-1β、IL-18成熟释放，触发炎症反应、gasdermin-D活化及细胞焦亡。除心肌炎外，NLRP3炎症小体还参与动脉粥样硬化、心肌梗死、糖尿病心肌病及心力衰竭等多种心血管疾病的发生发展，通过释放IL-1β、IL-18促进炎症、纤维化、不良心室重构及心功能损害。Canakinumab抗炎血栓形成结局研究（Canakinumab Anti-Inflammatory Thrombosis Outcomes Study, CANTOS）证实，抑制IL-1β可减少复发性心血管事件，凸显NLRP3炎症小体在心血管病理中的广泛作用，支持其作为心肌炎治疗的潜在靶点。
   NLRP3炎症小体介导的炎症最终导致心肌炎患者发生心室重构与心功能下降。当前已有多种针对NLRP3炎症小体的治疗策略被提出，本综述系统总结了靶向该通路治疗病毒性、自身免疫性及ICI相关心肌炎的药物与天然产物研究进展，旨在明确可减轻炎症激活、改善临床预后的潜在干预手段。
2. 2.
   靶向炎症小体管理心肌炎
   近年来，针对NLRP3炎症小体的治疗策略开发为心肌炎提供了新方向，不同策略通过不同机制作用于不同临床场景。靶向NLRP3炎症小体是心肌炎极具吸引力的治疗思路，因其激活与炎症驱动的疾病进展及不良结局密切相关。
   2.1 靶向NLRP3治疗病毒性心肌炎的药物与其他干预措施
   病毒性心肌炎主要由柯萨奇病毒B3（coxsackievirus B3, CVB3）感染引起，是炎症性心肌病的重要病因，可导致进行性心肌损伤与心力衰竭。疾病进展分为三期：急性期（1-7天）以病毒侵入心肌细胞、先天免疫激活为特征；亚急性期（1-4周）以适应性免疫应答为主；若未缓解则进入慢性期（数月至数年），表现为持续炎症、免疫介导损伤及心室重构。大量研究证实NLRP3炎症小体介导CVB3感染相关的炎症与心肌损伤。
   秋水仙碱作为广谱抗炎药，可通过直接调控NLRP3炎症小体阻止病毒性心肌炎进展。尽管其在人类心血管疾病（尤其是动脉粥样硬化性疾病）中已开展多项临床研究，但结果存在异质性：COLchicine心血管结局试验（COLCOT）显示低剂量秋水仙碱可减少心肌梗死后心血管事件，而急性冠脉综合征患者中的Colchicine in Patients with Acute Coronary Syndromes（COPS）试验未观察到主要心血管事件的统计学显著降低。但在临床前模型中，CVB3诱导的心肌炎小鼠经5 μmol/kg秋水仙碱灌胃治疗后，心肌与脾脏巨噬细胞中NLRP3炎症小体组分（ASC、caspase-1、IL-1β）激活被抑制，心肌间质纤维化减少，左室功能得以保留，且未增加病毒载量，提示其在不削弱宿主抗病毒应答的前提下可有效减轻炎症与纤维化。
   钙蛋白酶是参与炎症与细胞死亡的蛋白酶，CVB3感染可激活该通路，放大经典（NLRP3/caspase-1）与非经典（caspase-11）焦亡途径。过表达钙蛋白酶内源性抑制剂钙蛋白酶抑制蛋白（calpastatin）的转基因小鼠在CVB3感染后，NLRP3炎症小体激活受抑，生存率提高，血清心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I, cTnI）水平降低，病毒载量与心肌纤维化程度减轻，焦亡标志物（caspase-1、caspase-11、gasdermin-D）及IL-1β表达下降。
   莫罗尼苷是山茱萸属植物来源的天然化合物，CVB3感染的大鼠经20 mg/kg腹腔注射治疗后，心率、动脉压及左室收缩压改善，其机制为抑制NLRP3炎症小体激活，减少IL-1β、IL-18生成，减轻炎症与心肌细胞凋亡，组织病理学分析证实其可减少心肌组织细胞凋亡，维持心脏结构与功能完整性。
   综上，靶向NLRP3炎症小体是病毒性心肌炎的有效干预方向，秋水仙碱、钙蛋白酶抑制剂与莫罗尼苷通过不同机制减轻炎症、抑制焦亡、保护心肌结构。目前这些药物仍处于临床前阶段，亟需开展人体临床试验验证其有效性与安全性。值得注意的是，多数靶向炎症通路的药物已进入心血管病临床试验，而调控NLRP3的天然化合物仍局限于临床前研究，需加强转化研究以评估其临床应用潜力。

2.2 靶向NLRP3治疗自身免疫性心肌炎的药物与其他干预措施

自身免疫性心肌炎是严重的炎症性心脏病，可通过免疫介导损伤导致扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy, DCM）与心力衰竭，既可作为原发性疾病，也可继发于病毒感染或系统性红斑狼疮等系统性自身免疫病。

恩格列净作为钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）抑制剂，除降糖作用外还具有抗炎、抗氧化效应。实验性自身免疫性心肌炎（experimental autoimmune myocarditis, EAM）小鼠经30 mg/kg/d恩格列净灌胃治疗后，心肌组织炎性细胞浸润、纤维化及胶原沉积显著减少，其机制为促进抗炎M2型巨噬细胞极化、减少促炎M1型巨噬细胞浸润，并干扰信号转导与转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3, STAT3）信号通路。研究同时发现，炎症因子IL-1β可上调SGLT2表达，而恩格列净可降低SGLT2水平并抑制IL-1β，提示SGLT2可能参与炎症调控，是其心脏保护作用的重要介质。

卡格列净同为SGLT2抑制剂，EAM小鼠经60 mg/kg/d灌胃治疗后，心脏病理评分、心重/体重比改善，cTnT水平下降。其通过下调NLRP3炎症小体组分（NLRP3、ASC、caspase-1）及下游IL-1β、IL-18表达减轻心肌炎症，同时减少辅助性T细胞17（Th17）浸润，降低Bax/Bcl-2比值与cleaved caspase-3水平，抑制心肌细胞凋亡。

除SGLT2抑制剂外，血管紧张素受体脑啡肽酶抑制剂（angiotensin receptor–neprilysin inhibitor, ARNI）沙库巴曲/缬沙坦（sacubitril/valsartan, Sac/Val）在EAM小鼠中亦显示治疗效果，可减少心肌组织Th17细胞群，下调Th17分化转录因子RORγt，其机制为上调可溶性鸟苷酸环化酶（soluble guanylate cyclase, sGC）-α1、sGC-β1，下调磷酸化核因子κB（nuclear factor-κB, NF-κB）p65，但该作用不依赖NLRP3炎症小体通路。

2.3 靶向NLRP3治疗ICI相关心肌炎的药物与其他干预措施

免疫检查点抑制剂（ICIs）如伊匹木单抗通过增强宿主抗肿瘤免疫革新了肿瘤治疗，但可诱发免疫相关不良事件（immune-related adverse events, irAEs），心肌炎是其中严重类型之一，其发病机制与NLRP3炎症小体激活密切相关。

藏红花素是藏红花中的生物活性成分，ICI诱导的心肌炎小鼠经10 mg/kg/d与50 mg/kg/d藏红花素治疗后，超声心动图显示高剂量组左室功能改善，组织病理染色证实炎症浸润与瘢痕形成减少。其机制为抑制NLRP3炎症小体激活，降低NLRP3、cleaved caspase-1、IL-1β、IL-18表达，并抑制NF-κB信号通路，从而减轻心肌细胞焦亡与炎症损伤。

近期研究证实高糖环境可增强NLRP3炎症小体激活，加重乳腺癌患者ICI相关心脏毒性。在高糖条件下，伊匹木单抗处理的乳腺癌细胞与AC16人心肌细胞可产生更多白三烯与细胞因子，而恩格列净干预可逆转该效应，其机制为降低NLRP3与髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88, MyD88）激活，提示恩格列净在高糖状态下对ICI相关心肌炎具有保护作用。

1. 3.
   临床转化的障碍
   前述临床前研究证实，靶向炎症小体（尤其是天然来源NLRP3抑制剂）可减少心肌损伤、保护心功能，但仅有少数研究成功实现临床转化。干扰素（IFN-α、IFN-β）、阿那白滞素、卡那奴单抗等药物曾进入早期临床试验，但均面临安全性、有效性及试验设计方面的挑战；天然化合物虽安全性更优，却仍未得到充分研究。
   3.1 当前临床试验的挑战
   早期临床试验探索了干扰素（IFN-α、IFN-β）通过清除病毒触发因素间接抑制NLRP3激活的潜力。IFN-β治疗慢性病毒性心肌炎伴左室功能不全患者的研究显示，24周给药可清除所有患者肠道病毒与腺病毒基因组，左室射血分数显著提高，左室直径减小，且耐受性良好。IFN-α治疗心肌炎或特发性扩张型心肌病的开放标签试验显示，与传统治疗相比，免疫调节治疗可改善左室功能与体能耐力，自然杀伤细胞活性增强，但该研究缺乏安慰剂对照与病毒学确认，结论受限。
   这些研究提示干扰素对病毒性心肌炎有效，但针对NLRP3炎症小体的心肌炎临床试验仍面临诸多挑战。首先，心肌炎病因异质性导致受试者招募困难，若未按病理生理机制（如病毒持续感染vs自身免疫驱动）分层，会导致疗效混杂。例如，严格筛选病毒阳性患者的试验获得成功，而未要求病毒学确认的试验因纳入非病毒性心肌炎患者而稀释疗效。其次，试验设计缺陷（如样本量不足、统计效力不够）亦导致失败，心肌炎相对罕见，小样本研究难以检测到真实治疗效应。第三，高脱落率普遍存在，免疫调节或免疫抑制剂治疗会增加感染风险，尤其对于心功能已受损的患者，或合并基础疾病、同时使用ICIs的肿瘤患者，不良反应（如流感样症状）常导致治疗中断。第四，安全性与毒性担忧突出，抑制IL-1β、IL-18会削弱宿主防御，增加感染易感性，卡那奴单抗在COVID-19心肌损伤患者中即观察到细菌感染风险升高；此外，细胞因子阻断还可能引发脱靶效应与器官毒性，如CANTOS试验中卡那奴单抗虽减少心血管事件，但剂量依赖性增加致死性感染风险。第五，现有短期研究无法证实NLRP3抑制可预防心肌纤维化或进展为DCM等长期并发症，ARAMIS试验仅评估了阿那白滞素对急性期的改善作用，未观察长期心室重构；Three C研究也未评估其对慢性心功能不全的预防效应。第六，缺乏验证的生物标志物指导治疗反应，现有试验使用的C反应蛋白（C-reactive protein, CRP）、肌钙蛋白仅用于入组筛选或终点评估，无法预测长期疗效或代偿性炎症激活。

3.2 临床转化的解决方案

优化临床试验设计是推进NLRP3抑制剂转化的关键，包括精准患者选择、联合治疗与适应性试验设计。精准选择需识别存在NLRP3激活的患者，类风湿关节炎研究中已发现ASC、caspase-1、cleaved gasdermin-D、IL-1β、IL-18等炎症小体激活标志物，可在心肌炎中进一步验证。联合治疗可将NLRP3抑制剂与SGLT2抑制剂等标准心衰治疗联用，同时靶向多条通路并减少单药剂量与不良反应。适应性试验设计允许根据中期结果调整剂量或增设治疗臂，更适合心肌炎异质性的特点。

安全性优化需开发更具选择性的炎症小体抑制剂，避免广泛抑制免疫。个性化医疗可通过治疗前基因检测（如NLRP3通路变异）与免疫谱分析，预测治疗反应与不良反应风险，实现个体化用药。

3.3 心肌炎中NLRP3炎症小体调控的新兴疗法

核酸类药物为NLRP3调控提供了新思路，RNA干扰（RNA interference, RNAi）策略可利用小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）或抗微小RNA（anti-miRs）沉默NLRP3或其上游调控因子，靶向PCSK9的siRNA药物英克西兰已证实RNAi在心血管领域的应用潜力。基因编辑技术如成簇规律间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR）可通过破坏NLRP3基因提供长期抗炎保护，临床前研究已证实CRISPR-Cas9介导的NLRP3敲除可减少自身炎症模型的炎性因子释放，但仍需优化递送系统与安全性评估。

综上，NLRP3炎症小体靶向治疗在心肌炎中具有巨大潜力，但需克服转化障碍。严格的试验设计（生物标志物驱动的患者选择、适应性方案、长期结局评估）、合成抑制剂的安全性优化及产业投入缺一不可。本综述提及的秋水仙碱、钙蛋白酶抑制蛋白、莫罗尼苷、恩格列净、卡格列净、沙库巴曲/缬沙坦、藏红花素等天然产物因安全性优势，值得深入探索。需通过系统多学科协作，推动炎症小体靶向治疗从临床前走向临床。

1. 4.
   总体概述与结论
   心肌炎仍是全球重大健康问题，发病率持续上升，病因涵盖病毒感染、自身免疫病及ICI毒性，可导致心力衰竭、DCM与心源性猝死。炎症介导的心室重构是核心病理改变，表现为过度纤维化、坏死与心肌细胞凋亡，破坏心脏结构并损害收缩功能。尽管发病机制研究不断深入，但尚未转化为新的临床治疗手段。
   近年研究证实，炎症小体（尤其是NLRP3炎症小体）是心肌炎损伤性炎症反应的关键介质，其激活连接PAMPs/DAMPs与心肌损伤，通过释放IL-1β、IL-18招募免疫细胞，驱动重构、纤维化与心功能不全。靶向NLRP3的治疗在不同病因心肌炎中均显示获益：病毒性心肌炎中，秋水仙碱与钙蛋白酶抑制剂可抑制炎症小体激活、减少焦亡与纤维化；莫罗尼苷可限制炎症损伤并促进心肌修复；自身免疫性与ICI相关心肌炎中，SGLT2抑制剂通过调控巨噬细胞极化、抑制炎症小体减轻炎症；沙库巴曲/缬沙坦则通过抑制Th17与NF-κB通路独立发挥治疗作用。
   然而，NLRP3靶向治疗的临床转化仍面临患者异质性、试验设计缺陷、免疫抑制相关安全性风险等挑战。干扰素仅对病毒性心肌炎有效，对非病毒亚型作用未明；RNAi与CRISPR等新兴技术仍需完善递送与安全性。天然产物因良好安全性成为有前景的替代选择，但需严格的临床评估验证其疗效与机制。
   本综述系统阐述了靶向NLRP3炎症小体治疗不同病因心肌炎的策略与潜力，这些干预在临床前模型中效果显著，但转化为临床应用仍需大规模人体试验、长期安全性评估及最优剂量与疗程的探索。未来研究应聚焦于优化现有策略，探索新型炎症小体抑制剂及联合其他通路的治疗方案，最终改善心肌炎患者的临床预后。