研究表明NLRP3炎症小體與動脈粥樣硬化、急性和慢性呼吸系統疾病、阿爾茨海默病、創傷性腦損傷、急性腎損傷、慢性腎臟疾病和癌症等疾病有關。已知NLRP3炎症小體依賴性炎症反應可由多種危及宿主的訊號觸發，包括感染、組織損傷和代謝異常。最近研究表明線粒體整合了這些不同觸發訊號，並將這些資訊傳遞給NLRP3炎性小體。功能失調的線粒體產生活性氧，進而啟用炎症小體，引起炎症反應。
NLRP3炎症小體受自噬的負向調控，自噬是一種去除包括線粒體在內的受損或功能失調的細胞器的分解過程。炎症小體和IL-1β訊號通路的啟用在結腸炎相關的結直腸癌中很大程度上受到保護。然而，由炎性小體和IL-1β訊號通路驅動的過度炎症促進了乳腺癌、纖維肉瘤、胃癌和肺轉移。有文獻表明，根據線粒體氧化抑制和NLRP3炎症小體啟用機制，氫氣可透過以制這種途徑抑制炎症反應。
最近有報道稱，內毒素刺激的巨噬細胞產生線粒體活性氧可觸發NLRP3炎症小體的啟用，但靶向線粒體抗氧化劑可抑制線粒體產生活性氧。任等人利用小鼠RAW264。7細胞進行體外實驗，研究氫氣對NLRP3炎症小體啟用的影響。他們報告說，LPS刺激這些細胞，在沒有氫氣的情況下，隨著線粒體活性氧的產生，NLRP3、caspase-1和IL-1β的表達增加，但氫氣能抑制線粒體活性氧的產生和NLRP3、caspase-1和IL-1β的表達。此外，氫氣在LPS刺激下消除線粒體活性氧，從而抑制線粒體活性氧介導的NLRP3去泛素化，這是一種非轉錄訊號系統。這些結果揭示了氫氣抑制線粒體活性氧介導的NLRP3生成啟用的可能機制。
已有研究表明，活性氧可誘導氧化應激，而氧化應激是急性胰腺炎的重要病因之一。任等人還研究了腹腔注射富含氫氣的生理鹽水對急性胰腺炎小鼠模型中NLRP3炎症小體啟用的影響。結果顯示，對照組NLRP3炎症小體啟用，NF-κB活性升高，TNF-α、IL-1β等炎症因子的產生增加，但富氫氣鹽水組明顯抑制這些變化。對照組丙二醛（MDA）水平升高，超氧化物歧化酶（SOD）活性降低，而富氫鹽水組MDA水平降低，超氧化物歧化酶活性升高。胰腺組織病理學檢查也證實了富氫鹽水的療效。他們報告說，在急性胰腺炎中給予富含氫氣的生理鹽水有助於抑制NLRP3炎性小體活化。
腸缺血/再灌注損傷常導致炎症反應和凝血功能障礙。氫氣具有抗炎、抗氧化、抗凋亡的作用。楊等人在大鼠的實驗中研究了靜脈注射富含氫氣的生理鹽水對腸道缺血再灌注損傷的影響。他們報告說，給予富含氫氣的生理鹽水可以提高大鼠的存活率，改善腸道損傷、水腫和細胞凋亡。給予富含氫氣的生理鹽水可以改善炎症反應，並顯著改善缺血再灌注損傷介導的腸道凝血病。他們還報道了富含氫氣的生理鹽水抑制外周血單個核細胞中NF-κB和NLRP3炎症小體的啟用。他們認為富含氫氣的生理鹽水對凝血障礙和炎症的改善部分是由於NF-κB/NLRP3通路。
肢體缺血再灌注損傷是一種與高發病率和死亡率相關的臨床狀況。Zou等研究了富氫氣生理鹽水對肢體缺血再灌注損傷致大鼠急性肺損傷的作用及機制。在鬆開四肢夾的同時，腹腔內注入富含氫氣的生理鹽水。結果表明，富含氫氣的生理鹽水能改善存活，改善肺組織的水腫、損傷和凋亡。富含氫氣的生理鹽水也能降低血液和肺組織中TNF-α、IL-6、髓過氧化物酶和MDA的水平，增加SOD的活性。此外，富含氫氣的生理鹽水dawn調節肺組織18中趨化素和NLRP3蛋白的表達。這些結果表明，啟用的趨化素/NLRP3訊號通路參與了氫氣改善急性肺損傷的機制。
神經性疼痛是脊髓神經損傷後的併發症，炎症小體被認為是神經性疼痛的觸發器。陳等在之前的研究中證實了氫氣對大鼠神經性疼痛模型的保護作用，但其作用機制尚不清楚。因此，他們研究了腹腔注射富含氫氣的生理鹽水對疼痛模型的影響。結果表明，神經性疼痛刺激脊髓小膠質細胞NLRP3炎症小體的啟用和自噬通路。氫氣誘導自噬相關蛋白表達，抑制NLRP3通路啟用。此外，氫氣可減輕神經性疼痛引起的行為反應。他們報道氫氣透過其機制去啟用自噬介導的NLRP3炎性小體19來改善病理反應。
蛛網膜下腔出血（蛛血）後72 h內發生早期腦損傷（EBI），與炎症和細胞凋亡有關。最近的報道表明富含氫氣的生理鹽水可以改善蛛血後的EBI，但其機制尚不清楚。邵安文等人研究了富含氫氣的生理鹽水對蛛血氫氣大鼠模型的作用機制。結果顯示，對照組蛛血升高腦組織中NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、cleaved caspase-3蛋白水平和IL-1β、IL-6、TNF-αmRNA水平，而氫氣組這些變化均得到改善。此外，對照組腦組織中活性氧、MDA含量升高，SOD含量降低，而氫氣組20改善上述變化。他們報道NF-κB通路和NLRP3炎症小體的失活在一定程度上參與了富含氫氣的生理鹽水改善EBI20炎症的機制。
蛛血是一種預後不良的腦血管疾病。NLRP3在炎症反應中發揮重要作用，可能導致血管內皮細胞損傷和血腦屏障破壞。莊宗等人研究了吸入氫氣氣體對大鼠蛛血模型的影響。蛛血上調了NLRP3和ASC的表達，並伴有炎症和凋亡標誌物的增加。然而，吸入氫氣氣體降低了這些標誌物，也抑制了NLRP3和ASC的表達。此外，吸入氫氣氣體也能改善腦水腫和血管痙攣。他們報道，氫氣抑制氧化應激相關內皮細胞損傷的機制可能部分涉及抑制活性氧/NLRP3軸的啟用。
膿毒症相關腦病（SAE）是死亡的主要原因，氧化應激、炎症和凋亡與其發病機制有關。謝等人研究了富含氫氣的生理鹽水對SAE的作用機制。結果顯示，SAE增加了小膠質細胞中NLRP3和Nrf2的表達，而NLRP3抑制劑MCC950則抑制了NLRP3的表達、IL-1β和IL-18的釋放、細胞凋亡和線粒體功能障礙。在野生型（WT）小鼠中，富含氫氣的生理鹽水增加了Nrf2的表達，抑制了sae誘導的NLRP3的表達、caspase-1、IL-1β和IL-18的釋放、凋亡和線粒體功能障礙，而在Nrf2敲除（KO）小鼠中未觀察到氫氣的這些作用。他們報告說，Nrf2介導的NLRP3通路參與了氫氣抑制SAE的機制。
敗血症也是一種有機體失去對感染的控制而發展成致命器官衰竭的情況。陳等人研究了富含氫氣的生理鹽水對盲腸結紮（CLP）誘導的膿毒症小鼠模型的影響。同樣，他們也檢測了氫氣處理對LPS誘導的巨噬細胞的影響。結果表明，氫氣治療可減輕大鼠重要器官損傷、炎症反應、線粒體功能障礙和NLRP3通路啟用。此外，氫氣處理誘導了LPS和CLP誘導的巨噬細胞自噬。他們報道氫氣透過自噬介導的NLRP3失活改善線粒體功能障礙。
近期，陳等證實氫氣對多種疾病具有神經保護作用，如神經退行性疾病、創傷性腦損傷、抑鬱症、蛛網膜下腔出血、認知功能障礙等。在這篇綜述中，他們指出過量的活性氧刺激NF-κB的表達，並透過啟用NLRP3炎症小體促進促炎細胞因子的分泌，而氫氣可能透過抑制NLRP3炎症小體的作用減弱多種中樞神經系統疾病中的炎症反應。此外，Li等在綜述中也報道了NLRP3炎症小體的啟用是胰腺炎炎症機制之一，因為任等在急性胰腺小鼠實驗中，氫氣顯著抑制了源處活性氧的產生和NLRP3炎症小體的表達。
參考文獻
Ren， J。D。； Wu， X。B。； Jiang， R。； Hao， D。P。； Liu， Y。 Molecular hydrogen inhibits lipopolysaccharide-triggered NLRP3 inflammasome activation in macrophages by targeting the mitochondrial reactive oxygen species。 Biochim。 Biophys。 Acta 2016， 1863， 50–55。
Ren， J。D。； Ma， J。； Hou， J。； Xiao， W。J。； Jin， W。H。； Wu， J。； Fan， K。H。 Hydrogen-rich saline inhibits NLRP3 inflammasome activation and attenuates experimental acute pancreatitis in mice。 Mediat。 Inflamm。 2014， 2014， 930894。
Yang， L。； Guo， Y。； Fan， X。； Chen， Y。； Yang， B。； Liu， K。X。； Zhou， J。 Amelioration of coagulation disorders and inflammation by hydrogen-rich solution reduces intestinal ischemia/reperfusion injury in rats through NF-κB/NLRP3 pathway。 Mediat。 Inflamm。 2020， 2020， 4359305。
Zou， R。； Wang， M。H。； Chen， Y。； Fan， X。； Yang， B。； Du， J。； Wang， X。B。； Liu， K。X。； Zhou， J。 Hydrogen-rich saline attenuates acute lung injury induced by limb ischemia/reperfusion via down-regulating chemerin and NLRP3 in rats。 Shock 2018， 52， 134–141。
Chen， H。； Zhou， C。； Xie， K。； Meng， X。； Wang， Y。； Yu， Y。 Hydrogen-rich saline alleviated the hyperpathia and microglia activation via autophagy mediated inflammasome inactivation in neuropathic pain rats。 Neuroscience 2019， 421， 17–30。
Shao， A。； Wu， H。； Hong， Y。； Tu， S。； Sun， X。； Wu， Q。； Zhao， Q。； Zhang， J。； Sheng， J。 Hydrogen-rich saline attenuated subarachnoid hemorrhage-induced early brain injury in rats by suppressing inflammatory response： Possible involvement of NF-κB pathway and NLRP3 inflammasome。 Mol。 Neurobiol。 2016， 53， 3462–3476。
Zhuang， K。； Zuo， Y。C。； Scherchan， P。； Wang， J。K。； Yan， X。X。； Liu， F。 Hydrogen inhalation attenuates oxidative stress related endothelial cells injury after subarachnoid hemorrhage in rats。 Front。 Neurosci。 2020， 13， 1441。
Xie， K。； Zhang， Y。； Wang， Y。； Meng， X。； Wang， Y。； Yu， Y。； Chen， H。 Hydrogen attenuates sepsis-associated encephalopathy by NRF2 mediated NLRP3 pathway inactivation。 Inflamm。 Res。 2015， 69， 697–710。
Chen， H。； Mao， X。； Meng， X。； Li， Y。； Feng， J。； Zhang， L。； Zhang， Y。； Wang， Y。； Yu， Y。； Xie， K。 Hydrogen alleviates mitochondrial dysfunction and organ damage via autophagy-mediated NLRP3 inflammasome inactivation in sepsis。 Int。 J。 Mol。 Med。 2019， 44， 1309–1324