曾 斌,江翠華綜述,張吉翔審校
免疫球蛋白超家族補(bǔ)體受體(complement receptor of the immunoglobulin superfamily,CRIg)可與補(bǔ)體成分C3b、iC3b結(jié)合,清除C3凋理的病原微生物,抑制T細(xì)胞活化,調(diào)節(jié)免疫相關(guān)性疾病。免疫相關(guān)性疾病的發(fā)病機(jī)制之一是免疫應(yīng)答及免疫調(diào)節(jié)異常,近年來越來越多的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)CRIg參與疾病的發(fā)生、發(fā)展,并起著重要作用,現(xiàn)將某些疾病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中CRIg參與疾病發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展綜述如下。
人和鼠的CRIg基因都位于X染色體的Xq12[1]。人 CRIg分子由長(zhǎng)鏈人 CRIg和短鏈人CRIg交替剪接形式組成。長(zhǎng)鏈人CRIg編碼區(qū)全長(zhǎng)1200bp,編碼有399個(gè)氨基酸的跨膜糖蛋白,細(xì)胞質(zhì)區(qū)含有YARL、DSQALI等結(jié)構(gòu)區(qū)和激活蛋白因子2內(nèi)化基序以及蛋白激酶C的磷酸化位點(diǎn)和環(huán)腺苷酸/環(huán)磷酸鳥苷依賴的磷酸激酶位點(diǎn),其細(xì)胞外區(qū)包括IgC和IgV結(jié)構(gòu)域。短鏈人CRIg編碼區(qū)長(zhǎng)918 bp,編碼有305個(gè)氨基酸,細(xì)胞外區(qū)只有IgV結(jié)構(gòu)域,其他區(qū)域則與長(zhǎng)鏈人 CRIg完全相同。小鼠CRIg只有1種剪接形式,細(xì)胞外區(qū)僅編碼IgV結(jié)構(gòu)域[2-3]。
B7分子家族是一組共刺激分子,屬于50000~70000 U免疫球蛋白超家族的跨膜蛋白,提供T淋巴細(xì)胞活化的第二信號(hào),此信號(hào)是T細(xì)胞抗原特異性激活所必需。目前已證實(shí)B7家族包括7個(gè)成員:B7-1(CD80)、B7-2(CD86)、B7-Dc(PD-L2)、B7-H1(PD-L1)、B7h(ICOS-L)、B7-H3 和 B7-H4(B7x、B7S1)。CRIg有典型的B7家族的特征,屬于B7家族相關(guān)蛋白,CRIg與B7家族成員均能從抗原提呈細(xì)胞傳遞信號(hào)給T細(xì)胞,抑制T細(xì)胞的增殖、活化及細(xì)胞因子的分泌,參與疾病發(fā)生[4]。
多種自身免疫疾病可導(dǎo)致以肝細(xì)胞為靶抗原的ILI。乙型和丙型肝炎病毒感染亦可誘發(fā)ILI。在ILI中會(huì)產(chǎn)生多種細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)、干擾素(interferon gamma,IFN)、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)、粒細(xì)胞集落刺激因子等,引起細(xì)胞和組織損害,參與清除病原體。
Jung等[5]發(fā)現(xiàn)在肝損傷模型中CRIg能通過T細(xì)胞和自然殺傷T細(xì)胞(natural killer T cell,NKT)來保護(hù)肝細(xì)胞。將刀豆蛋白A通過靜脈注入野生型CRIg小鼠和敲除CRIg基因的小鼠制作ILI模型,經(jīng)脫氧核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記技術(shù)分析的2種模型小鼠的肝細(xì)胞凋亡率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在注入了刀豆蛋白A 24 h后,敲除小鼠死亡率比野生型小鼠高,證實(shí)CRIg具有一定的保護(hù)作用。這種ILI引起急性肝炎的主要機(jī)制是T細(xì)胞和NKT細(xì)胞激活產(chǎn)生的大量細(xì)胞因子如TNF-α和IFN-γ等[6]。敲除小鼠急性損傷后激活細(xì)胞內(nèi)的因子如TNF-γ及IFN-γ明顯比野生型小鼠多,在注入刀豆蛋白A前2 h注入CRIg的野生型小鼠比對(duì)照組分泌細(xì)胞因子明顯減少。利用α-半乳糖神經(jīng)鞘胺醇介導(dǎo)的方式激活NKT細(xì)胞模型分泌細(xì)胞因子,結(jié)果顯示CRIg對(duì)NKT細(xì)胞的激活有抑制作用[7]。將CRIg注入野生型小鼠中,流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)到S期T細(xì)胞明顯減少,G0/G1期明顯增加,提示CRIg能通過抑制T細(xì)胞分裂使其細(xì)胞周期停在G0/G1期,但流式結(jié)果提示其無誘導(dǎo)凋亡。以上研究表明,CRIg能通過抑制T細(xì)胞和NKT細(xì)胞的激活對(duì)ILI的發(fā)生和發(fā)展起著重要作用。
I/R是在腸缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后腸損傷加重,甚至發(fā)生不可逆性損傷的狀態(tài)。I/R時(shí)腸黏膜的吸收功能障礙,營(yíng)養(yǎng)不足,腸道細(xì)菌移位,可能引起全身炎癥反應(yīng)綜合征,甚至發(fā)展成多器官功能障礙綜合征[8]。補(bǔ)體激活的3條途徑即經(jīng)典途徑、甘露糖結(jié)合凝集素途徑和旁路途徑對(duì)I/R均有不同程度的作用[9]。
Chen等[10]將CRIg的Fc片段和對(duì)照片段注入腸缺血8周的小鼠模型中,當(dāng)血流恢復(fù)后,發(fā)現(xiàn)炎癥散布至全身,致遠(yuǎn)端的器官如肺、腎等受損,而注入CRIg組的小鼠肺損傷明顯減輕,再分別對(duì)2組的肺、腸組織進(jìn)行染色,發(fā)現(xiàn)CRIg阻礙C3的沉積,因此認(rèn)為是CRIg抑制了補(bǔ)體旁路途徑和經(jīng)典途徑來調(diào)控I/R引起的炎癥反應(yīng)。同類實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在注入CRIg組小鼠恢復(fù)血供后,肺和腸組織中嗜中性粒細(xì)胞明顯減少[11]。嗜中性粒細(xì)胞是I/R中關(guān)鍵的介質(zhì),在再灌注的早期,嗜中性粒細(xì)胞會(huì)通過滲透增加,C5a增加,補(bǔ)體途徑激活,補(bǔ)體活化發(fā)生炎癥反應(yīng),因而CRIg還可能通過抑制嗜中性粒細(xì)胞來減少缺血性再灌注損傷。針對(duì)I/R治療困難、預(yù)后差的難題,CRIg有可能成為新的治療手段。
TID是T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的器官特異性的自身免疫性疾病,由于自身抗原耐受破壞而導(dǎo)致胰島細(xì)胞破壞和功能衰竭,即胰島素絕對(duì)缺乏引起血糖升高。免疫、氧化應(yīng)激、遺傳、飲食和環(huán)境等因素參與其發(fā)病機(jī)制[12]。
Fu等[13]發(fā)現(xiàn)控制CRIg能控制TID的發(fā)病或疾病的進(jìn)展。將CRIg的Fc片段和對(duì)照片段注入同齡的雌性非肥胖性糖尿病小鼠模型(一種被廣泛應(yīng)用的自身免疫性TID的模型),然后利用磁性毫微粒核磁共振成像觀察胰島炎的發(fā)展[14]。發(fā)現(xiàn)注入CRIg的FC片段的小鼠糖尿病較對(duì)照組遲發(fā)或是發(fā)生頻率降低約50%。主要機(jī)制是CRIg或含CRIg巨噬細(xì)胞抑制雌性非肥胖性糖尿病小鼠的T細(xì)胞增殖,且呈劑量依賴性。另外CRIg抑制旁路途徑中C3轉(zhuǎn)化酶及C5轉(zhuǎn)化酶的活性,但不抑制經(jīng)典途徑中轉(zhuǎn)化酶的活性,從而抑制胰島炎癥的進(jìn)展。調(diào)節(jié)CRIg的表達(dá)可能用于控制TID。
葡萄膜炎是常見的炎癥性疾病,目前認(rèn)為自身免疫反應(yīng)是其最為常見的病因。實(shí)驗(yàn)性EAU動(dòng)物模型與人類葡萄膜炎的發(fā)病過程及臨床表現(xiàn)極其相似。目前多數(shù)研究認(rèn)為Th1和Th17是參與EAU發(fā)病的主要致炎細(xì)胞。
Chen等[15]發(fā)現(xiàn)CRIg抑制補(bǔ)體旁路途徑會(huì)減少EAU的炎癥。正常小鼠非炎癥的視網(wǎng)膜Bruch膜中C3d表達(dá)很少,而在EAU小鼠的在睫狀體、節(jié)細(xì)胞層、脈絡(luò)膜中測(cè)到有大量的C3d沉積。在18 d的EAU小鼠視網(wǎng)膜色素上皮層細(xì)胞補(bǔ)體因子顯著增加,隨著疾病的進(jìn)展光感受器細(xì)胞補(bǔ)體因子也明顯增加,提示在EAU小鼠的補(bǔ)體旁路途徑激活。
在實(shí)驗(yàn)中觀察到CRIg在炎癥最高峰時(shí)表達(dá)最少,可能是由于CRIg過度消耗。其機(jī)制可能是T細(xì)胞增殖、細(xì)胞因子及一氧化氮的產(chǎn)生受到抑制。CRIg的片段處理過的EAU小鼠視網(wǎng)膜中只能見到輕微的病灶浸潤(rùn),大量結(jié)構(gòu)保存完整,而對(duì)照組小鼠則可見到大量炎性細(xì)胞和被破壞的視網(wǎng)膜組織。經(jīng)過CRIg片段處理的EAU小鼠淋巴細(xì)胞的增殖明顯低于對(duì)照組,且呈劑量依賴型。體外光感受器間維生素A類結(jié)合蛋白刺激淋巴細(xì)胞在炎癥高峰時(shí)產(chǎn)生大量細(xì)胞因子 IFN-γ、,IL-6、IL-17A、TNF-α 及少量的 IL-4、IL-10、IL-12和IL-21。經(jīng)CRIg處理后上述細(xì)胞因子明顯減少。浸潤(rùn)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的一氧化氮可能是EAU視網(wǎng)膜損傷的媒介,經(jīng)CRIg處理后iNOS基因的表達(dá)受到抑制,一氧化氮的產(chǎn)生減少[16]。CRIg對(duì)EAU小鼠的研究為人類EAU的臨床診治提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
RA是以軟骨破壞和骨侵蝕為主要表現(xiàn)的自身免疫性疾病。T細(xì)胞亞群如Th17、CD4+T、CD8+T等能直接或間接控制效應(yīng)性T細(xì)胞反應(yīng)及分泌細(xì)胞因子,對(duì)RA的發(fā)生發(fā)展起重要起作用[17-20]。
Katschke等[21]發(fā)現(xiàn)CRIg能抑制RA炎癥和關(guān)節(jié)的破壞。用膠原誘導(dǎo)的小鼠RA模型研究發(fā)現(xiàn)CRIg片段處理后的小鼠,炎癥的程度、骨骼的破壞和臨床評(píng)分都明顯的減少。CRIg主要是通過調(diào)節(jié)IL-1β和IL-6等細(xì)胞因子參與抑制炎癥,對(duì)抗膠原抗體無作用。Chen等[22]近來發(fā)現(xiàn)與CRIg結(jié)構(gòu)相似的B7家族的抑制性共刺激分子B7-H3在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎組織中發(fā)生異常表達(dá),提示B7家族與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展存在一定聯(lián)系。
CRIg作為一種新發(fā)現(xiàn)的分子,在作為補(bǔ)體受體的同時(shí),也具有強(qiáng)烈的抑制T細(xì)胞活化的作用。對(duì)CRIg與補(bǔ)體激活、T細(xì)胞活化、細(xì)胞因子等的關(guān)系深入研究,將為疾病早期診斷、預(yù)后判斷、臨床治療提供新的途徑。
[1]Villard L,Belougne J,Lossi A M,et al.Transcript map of the human chromosome Xq11-Xq21 region:localization of 33 novel genes and one pseudogene[J].Gene,1999,235(1):43-50.
[2]Bonifacino JS,Traub LM.Signals for Sorting of Transmembrane Proteins to Endosomes and Lysosomes[J].Annu Rev Biochem,2003,72(1):395-447.
[3]Helmy KY,Katschke KJ,Gorgani NN,et al.CRIg:a macrophage complement receptor required for phagocytosis of circulating pathogens[J].Cell,2006,124(5):915-927.
[4]Vogt L,Schmitz N,Kurrer MO,et al.VSIG4,a B7 family –related protein,is a negative regulator of T cell activation[J].JCI,2006,116(10):2817-2826.
[5]Jung K,Kang M,Park C,et al.Protective role of V-set and immunoglobulin domain-containing 4 expressed on kupffer cells during immune-mediated liver injury by inducing tolerance of liver T-and natural killer T-cells[J].Hepatology,2012,56(5):1838-1848.
[6]Kaneko Y,Harada M,Kawano T,et al.Augmentation of valpha14 NKT cell-mediated cytotoxicity by interleukin 4 in an auto-crine mechanism resulting in the development of concanavalin ainduced hepatitis[J].J Exp Med,2000,191(1):105-114.
[7]Parekh VV,Lalani S,Kim S,et al.PD-1/PD-L blockade prevents anergy induction and enhances the anti-tumor activities of glycolipid-activated invariant NKT cells[J].J Immunol,2009,182(5):2816-2826.
[8]Lenaerts K,Ceulemans LJ,Hundscheid IH,et al.New insights in intestinal ischemia-reperfusion injury:implications for intestinal transplantation[J].Currt Opin Organ Tran,2013,18(3):298-303.
[9]Fleming SD,Kiang JG,Tsokos GC,et al.Targeting complement in treatment of intestinal ischemia/Reperfusion-Induced injury[J].Trauma Technology and Emergency Medical Procedures,2004,24(2):1-13.
[10]Chen J,Crispín JC,Dalle Lucca J,et al.A novel inhibitor of the alternative pathway of complement attenuates intestinal ischemia/reperfusion-induced injury[J].J Surg Res,2011,167(2):131-136.
[11]Simpson R,Alon R,Kobzik L,et al.Neutrophil and nonneutrophil-mediated injury in intestinal ischemia-reperfusion[J].Ann Surg,1993,218(4):444-454.
[12]Aseociation AD.Diagnosis and classifiearl of diabetes mellitus[Z].2008:S55-S60.
[13]Fu W,Wojtkiewicz G,Weissleder R,et al.Early window of diabetes determinism in NOD mice,dependent on the complement receptor CRIg,identified by noninvasive imaging[J].Nat Immunol,2012,13(4):361-368.
[14]Islam MS.Animal models of diabetic neuropathy:progress since 1960s[J].J Diabetes Res,2013,2013:149452.
[15]Chen M,Muckersie E,Luo C,et al.Inhibition of the alternative pathway of complement activation reduces inflammation in experimental autoimmune uveoretinitis[J].Eur J Immunol,2010,40(10):2870-2881.
[16]Liversidge J,Dick A,Gordon S.Nitric oxide mediates apoptosis through formation of peroxynitrite and Fas/Fas-ligand interactions in experimental autoimmune uveitis[J].Am J Pathol,2002,160(3):905-916.
[17]Schett G,Gravallese E.Bone erosion in rheumatoid arthritis:mechanisms,diagnosis and treatment[J].Nat Rev Rheumatol,2012,8(11):656-664.
[18]Cope AP.T cells in rheumatoid arthritis[J].Arthritis Res Ther,2008,10(Suppl 1):S1.
[19]曹 浩,范慧敏,劉中民.Th17細(xì)胞分化和功能的研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào),2009,22(11):1197-1200.
[20]姚茹冰,高佩芳,蔡 輝.樹突狀細(xì)胞與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎相關(guān)性研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào),2009,22(9):1001-1004.
[21]Katschke KJ,Helmy KY,Steffek M,et al.A novel inhibitor of the alternative pathway of complement reverses inflammation and bone destruction in experimental arthritis[J].J Exp Med,2007,204(6):1319-1325.
[22]Chen L,Lu Y,Wang F,et al.Expression of co-stimulatory molecule B7-H4 in patients suffering from rheumatoid arthritis[J].Immunol Lett,2013,154(1-2):25-30.