针对上述问题，浙江大学公共卫生学院夏大静/吴一华团队首次揭示了环境污染物PFNA在低剂量暴露下，通过直接与巨噬细胞中的pro-caspase-11相互作用，促进其剪切活化，进而激活caspase-11依赖性的非经典NLRP3炎症小体通路，导致下游IL-1β和IL-18等促炎细胞因子的成熟与释放，从而驱动肠道炎症加剧。基于这一机制，团队进一步发现天然黄酮类化合物杨梅素（Myricetin）能够有效抑制该通路，减轻PFNA加剧的结肠炎进展。这一发现将环境毒理学与炎症小体生物学在肠道疾病中联通，为理解环境污染物如何驱动肠道炎症提供了全新视角，并为靶向caspase-11/NLRP3轴治疗PFAS加剧的IBD提供了具有临床转化潜力的新策略。该文章于2026年9月4日以《Low-dose PFNA exposure exacerbates intestinal inflammation via caspase-11-dependent noncanonical NLRP3 inflammasome activation in macrophages》为题发表于《Journal of Advanced Research》（DOI: 10.1016/j.jare.2026.09.005）。

（1）三种典型PFASs对PMs促炎细胞因子的评估和比较   

为探究PFAS暴露是否与NLRP3炎症小体相关，该团队评估了三种典型PFASs（PFOA、PFNA、PFDA）对NLRP3下游关键效应细胞因子IL-1β和IL-18表达及成熟的影响。CCK-8实验显示，在该浓度范围内PFOA对PMs活力无显著影响，而PFNA和PFDA分别在1 µM和10 µM浓度显著降低细胞活力。PFOA暴露未显著影响IL-1β或IL-18的水平。相反，PFNA和PFDA在一定程度上改变了炎症细胞因子的mRNA表达和蛋白水平：对于PFNA，IL-1β和IL-18的mRNA和蛋白水平在测试范围内于1 µM时达到最高，较低浓度（0.01、0.1 µM）下表达水平逐渐向该点升高，10 µM时仍维持较高水平但低于1 µM，而100 µM时接近或低于对照水平；对于PFDA，IL-1β mRNA和蛋白水平在0–100 µM范围内总体升高，而IL-18蛋白水平仅在100 µM显著降低，其mRNA水平无显著变化。基于这些差异，该团队随后聚焦于PFNA和PFDA诱导促炎反应的分子机制研究。

图1. 典型PFAS对PMs中炎症细胞因子表达的影响。(A–C) PFOA、PFNA和PFDA浓度梯度刺激24 h对PMs活力的影响。(D–E) PFOA对PMs中IL-1β和IL-18表达影响的代表性Western blot图像及相应的灰度分析结果。(F) PFOA处理后PMs中IL-1β和IL-18的相对mRNA表达。(G–H) PFNA对PMs中IL-1β和IL-18表达影响的代表性Western blot图像及相应的灰度分析结果。(I) PFNA处理后PMs中IL-1β和IL-18的相对mRNA表达。(J–K) PFDA对PMs中IL-1β和IL-18表达影响的代表性Western blot图像及相应的灰度分析结果。(L) PFDA处理后PMs中IL-1β和IL-18的相对mRNA表达。

（2）caspase-11介导的非经典途径促进低剂量PFNA暴露后NLRP3炎症小体激活

NLRP3炎症小体组装后，促炎细胞因子pro-IL-1β和pro-IL-18由激活的caspase-1加工为成熟且有生物活性的形式。该团队检测了关键效应蛋白caspase-1和caspase-11总蛋白及剪切形式水平：高浓度PFDA（10–100 µM）显著升高caspase-1和caspase-11的mRNA表达和蛋白水平；值得注意的是，低浓度PFNA（0.1–1 µM）以剂量依赖方式增加caspase-11的mRNA表达和蛋白水平，而caspase-1水平未发生显著变化。下游通路分析显示，在该浓度范围内PFNA以剂量依赖方式上调NLRP3、GSDMD、N-GSDMD和cleaved-caspase-1的蛋白水平，免疫荧光染色证实低浓度PFNA显著上调NLRP3、GSDMD和cleaved-caspase-1的表达。此外，高浓度PFNA同时激活caspase-8和caspase-3，与细胞活力的下降一致，提示外源性凋亡通路的参与。上述结果揭示了双相剂量反应效应：低剂量促进炎症，高剂量抑制炎症并诱导凋亡。鉴于低剂量PFNA强效诱导炎症和NLRP3炎症小体激活，且该剂量与人体环境暴露水平相当，该团队选择PFNA进行后续实验，并提出低剂量PFNA可能通过caspase-11依赖的非经典NLRP3途径激活NLRP3炎症小体。

图2. 低剂量PFNA暴露激活caspase-11依赖的非经典NLRP3通路，而高剂量PFNA暴露激活外源性凋亡通路。(A和B) PFDA对PMs中caspase-1和caspase-11蛋白水平影响的代表性Western blot图像及灰度分析结果。(C) PFDA/PFNA处理后PMs中caspase-1和caspase-11的相对mRNA表达。(D和E) PFNA对caspase-1、caspase-11及下游NLRP3炎症小体相关蛋白水平影响的代表性Western blot图像及相应的灰度分析结果。(F–I) PFNA暴露24 h后PMs中NLRP3、GSDMD、cleaved-caspase-1的免疫荧光染色及其相对定量数据。

（3）caspase-11敲低或泛caspase抑制处理抑制PFNA诱导的NLRP3依赖性炎症

为确定caspase-11是否介导PFNA诱导的NLRP3炎症小体依赖性炎症反应，该团队向PMs转染了靶向caspase-11的小干扰RNA（siRNA）。结果显示siRNA #2显著降低了caspase-11蛋白水平，被用于后续实验。caspase-11敲低显著抑制了PFNA诱导的NLRP3炎症小体相关蛋白（包括NLRP3、cleaved-caspase-1、GSDMD、N-GSDMD、pro-IL-1β、cleaved-IL-1β和IL-18）的上调，并伴随细胞活力的恢复。泛caspase抑制剂Z-VAD-FMK处理可抑制cleaved-caspase-11和cleaved-caspase-1活性，显著恢复细胞活力并降低下游激活蛋白（包括N-GSDMD、cleaved-IL-1β和IL-18）的水平。已知LPS可直接结合pro-caspase-11并使其寡聚化，从而激活非经典炎症小体通路。分子对接分析提示PFNA可能与pro-caspase-11发生相互作用：PFNA的氧原子被预测与pro-caspase-11中精氨酸残基ARG-360的骨架氮原子形成氢键，计算结合能为−8.40 kcal/mol。分子动力学（MD）模拟显示PFNA–caspase-11复合物在100 ns模拟中表现出相对稳定的RMSD轨迹并保持紧凑的构象特征，自由能景观呈现明确的低能盆地。这些结果确立了caspase-11作为NLRP3炎症小体上游调控者的地位，证明其在介导PFNA诱导的PMs中NLRP3依赖性炎症反应中的关键作用。

图3. 低剂量PFNA诱导NLRP3炎症小体激活的潜在机制。(A) PMs中siRNA敲低后caspase-11的相对mRNA表达。(B) PMs中siRNA敲低后caspase-11蛋白水平的代表性Western blot图像。(C) caspase-11敲低对PMs活力的影响。(D和E) caspase-11敲低后PFNA对caspase-1、caspase-11及下游NLRP3炎症小体相关蛋白水平影响的代表性Western blot图像及相应的灰度分析结果。(F和G) 2 h Z-VAD-FMK（20 µM）预处理后再进行24 h PFNA暴露，PFNA对下游NLRP3炎症小体相关蛋白水平影响的代表性Western blot图像及相应的灰度分析结果。(H) PFNA与pro-caspase-11的分子对接模型。PFNA中氧原子（红色）、氟原子（蓝色）、碳原子（黄色）着色；pro-caspase-11的分子表面为三文鱼色，结合口袋周围的残基为绿色。

（4）杨梅素抑制PFNA诱导的caspase-11依赖的非经典NLRP3炎症小体激活

既往研究表明杨梅素可通过抑制NLRP3炎症小体激活有效抑制炎症。该团队在PFNA暴露前2 h以杨梅素预处理PMs，结果显示杨梅素显著抑制了PFNA诱导的caspase-11、IL-1β和IL-18 mRNA表达上调，以及pro-caspase-11、cleaved-caspase-11和下游关键NLRP3炎症小体相关蛋白（包括NLRP3、GSDMD、N-GSDMD、cleaved-caspase-1、pro-IL-1β、cleaved-IL-1β和IL-18）蛋白水平的上调，并伴随细胞活力的恢复。这些发现表明，杨梅素可抑制与caspase-11信号相关的PFNA诱导的非经典NLRP3炎症小体通路激活。

（5）杨梅素缓解PFNA加重的慢性结肠炎进展

慢性结肠炎患者体内PFAS相对生物利用度显著升高，提示此类患者的潜在暴露风险高于健康人群。该团队建立了小鼠慢性结肠炎模型，按每日1.01 µg/kg的剂量给予PFNA灌胃24天（该剂量基于每日可耐受摄入量TDI），以模拟人类通过受污染食物和饮用水长期低水平连续暴露的真实情境；杨梅素治疗组自第9天起每日口服100 mg/kg杨梅素，该延迟干预方案模拟了人类IBD周期性"炎症—恢复—复发"的临床病程特点。结果显示，PFNA组结肠较DSS组显著缩短，H&E染色显示PFNA暴露加重结肠损伤，表现为广泛的炎性细胞浸润、隐窝丢失及组织病理学评分升高；PFNA暴露还显著上调结肠组织中pro-caspase-11、cleaved-caspase-11及下游NLRP3炎症小体通路分子，免疫荧光显示F4/80阳性细胞中cleaved-caspase-1荧光信号明显增强，血清IL-1β和IL-18水平显著升高。相反，杨梅素处理显著抑制PFNA诱导的结肠缩短，改善组织损伤并减轻炎性细胞浸润，降低血清IL-1β和IL-18水平，且该保护作用与抑制caspase-11依赖的非经典NLRP3炎症小体通路相关。单独PFNA或杨梅素处理（无DSS诱导）未引起体重或结肠长度的显著变化。这些体内结果证明，低剂量PFNA暴露通过caspase-11依赖的非经典NLRP3炎症小体通路加剧IBD进展，而杨梅素通过抑制该通路减轻PFNA诱导的肠道损伤。