蔣巍亮 綜述 鄭 萍 審校

上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院消化科1(200080) 同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院消化醫(yī)學(xué)部2

人類 SHIP［Src homology 2(SH2)domain-containing inositol 5’-phosphatase］蛋白為肌醇磷酸酶家族成員之一，主要表達(dá)于造血細(xì)胞中，在造血細(xì)胞的生長、分化和功能發(fā)揮方面起關(guān)鍵性負(fù)向調(diào)控作用，可抑制細(xì)胞增殖和存活，過度表達(dá)時可引起細(xì)胞凋亡增加。炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種病因尚不十分清楚的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn’s disease，CD)。近年國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)SHIP可能在IBD的發(fā)病中發(fā)揮不容忽視的作用，為IBD治療靶點的選擇提供了一種新思路。本文就SHIP及其相關(guān)信號通路與IBD的關(guān)系作一綜述，并展望SHIP在IBD中可能的臨床意義。

一、SHIP的基本結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

1996年，Damen等［1］應(yīng)用多種細(xì)胞因子刺激鼠類造血細(xì)胞后，首次發(fā)現(xiàn)了一種新的酪氨酸磷酸化蛋白——SHIP。人類SHIP蛋白由定位于染色體2q37.1的INPP5D基因編碼，是一種含Src同源序列2(SH2)結(jié)構(gòu)域的肌醇5’-磷酸酶，包括SHIP1、sSHIP、SHIP2等成員。通常所稱的SHIP系指最常見的SHIP1。SHIP1相對分子質(zhì)量為145 kDa(1 Da=0.9921 u)，由1188個氨基酸組成，僅表達(dá)于血細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、血小板等［2，3］。

位于氨基末端的SH2結(jié)構(gòu)域是SHIP蛋白的特征性結(jié)構(gòu)域，對生長因子介導(dǎo)的蛋白/蛋白相互作用具有重要意義，可特異性地識別、結(jié)合蛋白質(zhì)分子中的磷酸化酪氨酸殘基。SHIP蛋白中部由400～500個氨基酸組成的序列構(gòu)成具有去磷酸化作用的肌醇5’-磷酸酶活性區(qū)域，可使肌醇多磷酸鹽的5’位磷酸發(fā)生水解。位于羧基末端的兩個NPXY單元在發(fā)生酪氨酸磷酸化后與銜接蛋白SH2攜帶蛋白(Shc)的磷酸酪氨酸結(jié)合域以及磷脂酰肌醇(PI)3-激酶(PI3K)p85亞基的SH2結(jié)構(gòu)域相互作用。此外，SHIP蛋白羧基末端還存在數(shù)個富含脯氨酸的區(qū)域(proline rich region)，其中一個是銜接蛋白生長因子受體結(jié)合蛋白2(Grb2)SH3結(jié)構(gòu)域的結(jié)合位點。作為一種信號蛋白，SHIP的功能由其結(jié)構(gòu)特征和酶活性決定［1，3，4］。

二、SHIP相關(guān)信號通路及其作用

SHIP可在多種細(xì)胞因子、生長因子的刺激下發(fā)生酪氨酸磷酸化，參與這些因子介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。SHIP能與銜接蛋白Shc和Grb2結(jié)合，提示其為與c-fms/CSF-1通路相關(guān)的磷酸酶。B細(xì)胞和肥大細(xì)胞上的SHIP能被抑制性IgG受體FcγRⅡB激活，證實其為細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制分子。FcγRⅡB胞質(zhì)部分的免疫受體酪氨酸相關(guān)抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)磷酸化后能募集SHIP于胞膜，SHIP通過抑制含血小板-白細(xì)胞C激酶底物同源序列(pleckstrin homology)結(jié)構(gòu)域蛋白的募集，阻止細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流，從而抑制細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄激活和釋放［5，6］。此外，SHIP尚能調(diào)控淋巴細(xì)胞、骨髓細(xì)胞中的多種細(xì)胞因子相關(guān)以及抗原、抗體相關(guān)信號通路。SHIP能否在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用取決于以下三點:①細(xì)胞是否表達(dá)以及以何種水平表達(dá)SHIP;②SHIP須從胞質(zhì)被募集至胞膜，方能發(fā)揮其去磷酸化作用;③SHIP的酶活性區(qū)域需要變構(gòu)激活［7］。

PI3K信號級聯(lián)是一條關(guān)鍵性的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與調(diào)控細(xì)胞的存活、黏附、遷移、代謝活性、增殖、分化、激活等大量生物學(xué)過程，對免疫系統(tǒng)功能的調(diào)控亦具有重要意義。PI3K接受各種生長信號的刺激被激活后，催化PI-4，5-二磷酸鹽(PI-4，5-P2)生成 PI-3，4，5-三磷酸鹽(PI-3，4，5-P3，PIP3)，PIP3作為第二信使激活下游信號分子Akt，Akt通過NF-κB 抑制蛋白激酶 α(IKKα)活化 NF-κB［3］。PI3K-PIP3-Akt-NF-κB信號通路在細(xì)胞存活和凋亡過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，與炎癥、自身免疫介導(dǎo)的病變以及腫瘤發(fā)生、發(fā)展等密切相關(guān)。而位于SHIP蛋白中部的肌醇5’-磷酸酶活性區(qū)域能特異性地催化PI肌醇環(huán)上的5’位磷酸發(fā)生脫磷酸化反應(yīng)，使PIP3水解為PI-3，4-P2。SHIP通過此種酶催化作用下調(diào)生長信號誘導(dǎo)的PI3K依賴性Akt激活，負(fù)向調(diào)控PI3KAkt信號通路，進(jìn)而抑制下游NF-κB等信號分子活化。目前國內(nèi)外對SHIP的認(rèn)識主要集中在血液病領(lǐng)域，關(guān)于其在包括IBD在內(nèi)的自身免疫性和炎癥性疾病中的表達(dá)及其意義仍處于探索階段，尚未形成系統(tǒng)性認(rèn)識。下文將著重概述SHIP及其相關(guān)信號通路在IBD中的表達(dá)和意義。

三、SHIP與IBD

IBD是一種病因不明的慢性非特異性自身免疫性疾病，目前觀點認(rèn)為腸道微生物在IBD的發(fā)病中起重要作用［8］。腸道微生物(主要是革蘭陰性桿菌)細(xì)胞壁中所含的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)在細(xì)菌死亡或破壞后被釋放，對腸黏膜造成損傷，故亦稱為內(nèi)毒素，其主要毒性成分為類脂質(zhì)A。大量研究證實LPS的刺激是觸發(fā)IBD相關(guān)炎癥通路的起始信號。LPS被腸上皮細(xì)胞、樹突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞表面的Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)識別并結(jié)合后，炎癥通路即正式啟動［9，10］。在腸道炎癥反應(yīng)中處于中心地位的巨噬細(xì)胞激活后分泌大量炎癥因子和生物活性物質(zhì)，在促進(jìn)和維持炎癥反應(yīng)中起重要作用?；顒悠贗BD患者腸黏膜巨噬細(xì)胞明顯增加［11］，映證了其與IBD發(fā)病有密切聯(lián)系。

腸道細(xì)菌胞壁LPS釋放后，與可溶性LPS結(jié)合蛋白(LBP)結(jié)合形成復(fù)合體，被細(xì)胞表面的CD14分子(廣泛表達(dá)于單核巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、淋巴細(xì)胞表面)識別并結(jié)合，其后CD14將LPS/LBP復(fù)合體呈遞至TLR4并導(dǎo)致其構(gòu)象發(fā)生改變。跨膜蛋白TLR4激活后，其胞質(zhì)部分開始聚集多種銜接蛋白，包括MyD88、TIRAP、TICAM-1。之后的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩條通路，分別為MyD88依賴性和非依賴性通路。MyD88依賴性通路即MyD88與TIRAP共同激活下游IRAK家族，主要是IRAK-1和IRAK-4，引起其自身磷酸化;磷酸化的 IRAK脫離TLR4復(fù)合體，結(jié)合并激活下游TRAF6;至此，腸道炎癥級聯(lián)信號通路得以啟動，p38 MAPK、ERK、c-Jun、AP1逐級激活，最后活化的 NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核，與特異性κB序列結(jié)合，誘導(dǎo)相關(guān)炎癥因子基因如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)等轉(zhuǎn)錄，繼而大量合成、釋放。MyD88非依賴性通路即 TICAM-1通過 TBK-1、IKKε激活A(yù)P1和NF-κB。值得注意的是，MyD88非依賴性通路可通過轉(zhuǎn)錄因子——干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3)上調(diào)干擾素-β(IFN-β)表達(dá)，后者以自分泌方式通過胞膜受體激活另一條重要炎癥通路——JAK/STAT1通路，在誘導(dǎo)生成誘生型一氧化氮合酶(iNOS)以及NO的同時，協(xié)同NF-κB通路促進(jìn)炎癥發(fā)展［10，12］。

與此同時，在受LPS刺激的免疫細(xì)胞中，PI3K亦得以激活(通過與MyD88或IRAK-1相互作用)。研究［13］發(fā)現(xiàn)在小鼠巨噬細(xì)胞中，LPS刺激可通過TLR4使PI3K與MyD88形成復(fù)合體，進(jìn)而選擇性誘導(dǎo)下游細(xì)胞因子產(chǎn)生。無論P(yáng)I3K以何種方式活化，PI3K-Akt-NF-κB信號通路對于炎癥因子、NO等的產(chǎn)生都是必需的。因此，SHIP對該信號通路活性的抑制作用在細(xì)胞生理活動過程中具有重要意義。實驗證明SHIP－/－骨髓源性巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞由LPS刺激產(chǎn)生的TNF-α、IL-6、IL-1β、NO 濃度明顯高于 SHIP+/+細(xì)胞，證實SHIP 對 PI3K-Akt-NF-κB 信號通路具有抑制作用［2］。NOD2在細(xì)菌感染時促炎反應(yīng)和抗微生物應(yīng)答的激活中起重要作用，是最早被發(fā)現(xiàn)的CD易感基因。研究［14］顯示SHIP－/－巨噬細(xì)胞中NOD2、NF-κB活化增強(qiáng)，由LPS刺激產(chǎn)生的TNF-α、IFN-γ等的濃度明顯高于 SHIP+/+細(xì)胞，表明 SHIP對NOD2-NF-κB信號通路同樣具有抑制作用。

人類腸道黏膜對細(xì)菌內(nèi)毒素的損傷作用存在下述保護(hù)機(jī)制:巨噬細(xì)胞初次受小劑量LPS刺激后，會出現(xiàn)短暫不應(yīng)期(2～3周)，在這段時間內(nèi)，即使再度受大劑量LPS刺激，產(chǎn)生的炎癥因子、NO亦大幅減少，該現(xiàn)象稱為內(nèi)毒素耐受(endotoxin tolerance)。內(nèi)毒素耐受可使宿主免于巨噬細(xì)胞或其他免疫細(xì)胞過度活化所致的損傷，并使免疫細(xì)胞適應(yīng)持續(xù)性細(xì)菌感染。體外實驗發(fā)現(xiàn)SHIP－/－骨髓源性巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞不存在內(nèi)毒素耐受現(xiàn)象，而相應(yīng)野生型細(xì)胞初次受LPS刺激后，SHIP水平明顯增高，且經(jīng)證實為內(nèi)毒素耐受的發(fā)生所必須;應(yīng)用SHIP－/－和SHIP+/+小鼠模型的動物實驗證實了上述發(fā)現(xiàn)，并顯示SHIP水平增高與內(nèi)毒素耐受時間相關(guān)［15］。該研究結(jié)果表明SHIP在腸道微生態(tài)平衡的維持中起重要作用。

巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞初次受LPS刺激而激活后，產(chǎn)生大量具有自分泌作用的細(xì)胞因子如轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、IL-10、IFN-β［2，16］，三者均可使細(xì)胞內(nèi) SHIP 表達(dá)上調(diào)，從而參與內(nèi)毒素耐受。盡管TGF-β、IL-10、IFN-β的作用機(jī)制可能各不相同，但三者極有可能協(xié)同促進(jìn)SHIP激活，從而負(fù)向調(diào)控巨噬細(xì)胞以及其他免疫細(xì)胞功能，減輕其再次暴露于LPS刺激時產(chǎn)生的炎癥應(yīng)答，下調(diào)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放，甚至可能誘導(dǎo)抗炎細(xì)胞因子產(chǎn)生和釋放［2］。

Arijs等［17］觀察了SHIP在IBD患者腸道中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)UC和CD腸黏膜的SHIP表達(dá)明顯高于正常對照者，但CD時SHIP僅在結(jié)腸中表達(dá)增高，回腸表達(dá)正常。鑒于SHIP mRNA表達(dá)與調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)標(biāo)記物 FOXP3 mRNA表達(dá)呈顯著正相關(guān)，推測其機(jī)制可能與Treg細(xì)胞的作用有關(guān)。Kerr等［18］發(fā)現(xiàn)SHIP缺陷小鼠發(fā)生典型CD樣回腸炎伴腸壁纖維化，腸黏膜中性粒細(xì)胞數(shù)量明顯增多，大量多形核白細(xì)胞浸潤末端回腸固有層，引起黏膜損傷;移植野生型小鼠骨髓的 SHIP－/－小鼠回腸炎明顯減輕，證明SHIP在腸道免疫中起關(guān)鍵作用，可抑制粒細(xì)胞在外周組織過度增殖。SHIP缺陷小鼠的回腸炎可能與局部黏膜T細(xì)胞免疫不足有關(guān)，SHIP缺陷導(dǎo)致小腸黏膜局部CD4、CD8 T細(xì)胞數(shù)量明顯減少，但Treg細(xì)胞數(shù)量不變，使粒-單核細(xì)胞對腸腔抗原產(chǎn)生異常免疫應(yīng)答，發(fā)生粒-單核細(xì)胞炎癥。值得注意的是，此種CD樣病變僅局限于末端回腸而不累及結(jié)腸。兩項研究中CD患者回腸SHIP表達(dá)正常以及SHIP缺陷可致小鼠回腸炎的結(jié)果或許并不是一種巧合，其間的聯(lián)系有待進(jìn)一步研究。

傳統(tǒng)觀點認(rèn)為巨噬細(xì)胞活化在IBD病程中起不可或缺的作用，但近年研究發(fā)現(xiàn)該結(jié)論必須建立在巨噬細(xì)胞系以經(jīng)典方式活化的基礎(chǔ)之上，此類巨噬細(xì)胞稱為M1型巨噬細(xì)胞。然而，越來越多的實驗證據(jù)表明巨噬細(xì)胞尚可經(jīng)由替代途徑活化為M2型巨噬細(xì)胞，后者的作用為減少NO等因子釋放，減輕炎癥反應(yīng)。有學(xué)者指出，由于SHIP－/－小鼠骨髓祖細(xì)胞PIP3水平長期增高，其巨噬細(xì)胞傾向于活化為M2型［19］。Weisser等［20］以葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)小鼠腸道炎癥，發(fā)現(xiàn)SHIP－/－小鼠的炎癥程度明顯輕于野生型小鼠，表現(xiàn)為直腸出血延遲以及腸道結(jié)構(gòu)破壞和免疫細(xì)胞浸潤減輕等，且證實該保護(hù)作用系由巨噬細(xì)胞所介導(dǎo)，證實SHIP缺陷可使小鼠體內(nèi)的巨噬細(xì)胞經(jīng)由替代途徑活化為M2型，M2型巨噬細(xì)胞對腸道炎癥起保護(hù)作用。該研究結(jié)果與Kerr等［18］研究結(jié)果的矛盾之處在于，SHIP－/－小鼠易患CD樣回腸炎，卻對DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎癥產(chǎn)生抵抗，相關(guān)機(jī)制有待進(jìn)一步探討。

PI3K通路雖已被證實在IBD的發(fā)病中起關(guān)鍵作用，但關(guān)于其確切作用，各文獻(xiàn)報道卻大相徑庭。Aman等［21］的研究顯示SHIP可水解PIP3產(chǎn)生PI-3，4-P2以抑制Akt活性，從而負(fù)向調(diào)控PI3K-PIP3-Akt-NF-κB信號通路，抑制炎癥因子基因轉(zhuǎn)錄。Franke等［22］卻發(fā)現(xiàn) SHIP水解 PIP3產(chǎn)生的PI-3，4-P2可通過與Akt的血小板-白細(xì)胞C激酶底物結(jié)構(gòu)域相互作用而激活下游Akt，其作用甚至強(qiáng)于PIP3。因此，SHIP在IBD中的作用究竟是抑制PIP3-Akt通路從而抑制炎癥，還是激活PIP2-Akt通路從而促進(jìn)炎癥，尚待深入研究。Imielinski等［23］在研究 IBD易感基因位點時，發(fā)現(xiàn)2q37位點——即SHIP基因位點多態(tài)性與IBD早期發(fā)病顯著相關(guān)。這一證據(jù)有力支持SHIP參與了IBD的發(fā)病，并在其中起重要作用。

四、結(jié)語和展望

目前臨床上IBD的治療手段仍以傳統(tǒng)5-氨基水楊酸制劑、糖皮質(zhì)激素制劑和免疫抑制劑為主，但存在療效不理想或長期使用不良反應(yīng)較嚴(yán)重等問題，新型生物制劑價格昂貴，多數(shù)患者難以承受。因此，尋找新的經(jīng)濟(jì)、有效的IBD治療藥物成為研究者關(guān)注的熱點。2012年，Blunt和Ward提出了一個全新的觀點:以PI3K抑制劑治療炎癥和自身免疫性疾?。?4］。SHIP為PI3K信號通路的有效調(diào)控因子，且局限性表達(dá)于造血細(xì)胞，故引導(dǎo)以SHIP為靶點的藥物在免疫系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮作用是一種可行的方法，SHIP有望成為理想的IBD治療靶點。相信圍繞SHIP的研究及其發(fā)現(xiàn)將引領(lǐng)我們從全新的角度重新審視IBD的治療。

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