魏子昂 ， 涂穎欣 ， 尹 悅 ， 郭姝怡 ， 陳秋靜 ， 李獲朋 ， 嚴(yán) 丹 ， 田紀(jì)景

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院 ， 北京 海淀 100193)

芳香烴受體(Aryl hydrocarbon receptor,AhR)是一種配體依賴性的轉(zhuǎn)錄蛋白，其廣泛分布于人和動(dòng)物的各種組織和細(xì)胞，且在不同生物體內(nèi)其蛋白結(jié)構(gòu)具有高度保守性。目前研究證實(shí)，AhR的配體主要分為兩類，一類是外源性配體如二噁英，另一類為內(nèi)源性配體，主要為色氨酸代謝產(chǎn)物[1]。非激活狀態(tài)下，AhR主要位于細(xì)胞質(zhì)中，與熱休克蛋白90、X-相關(guān)蛋白2和p23等結(jié)合形成復(fù)合物；當(dāng)與其配體結(jié)合后，AhR即從復(fù)合物中解離，進(jìn)入細(xì)胞核，并與核中的AhR核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(AhR nuclear transloca-tor,ARNT)結(jié)合形成異二聚體，調(diào)節(jié)細(xì)胞色素酶P4501A1(Cytochrome P4501A1,CYP1A1)等多個(gè)下游基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，參與機(jī)體的解毒作用[2]。除此之外，AhR還具有十分廣泛的免疫調(diào)節(jié)作用，不僅參與調(diào)控Th細(xì)胞的分化及下游炎性因子的表達(dá)，同時(shí)也參與調(diào)控B細(xì)胞的分化、成熟和抗體分泌[3]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，AhR在機(jī)體抵御病毒、細(xì)菌等微生物入侵的過(guò)程中也發(fā)揮了重要的作用。因此，AhR作為多種疾病治療的藥物靶點(diǎn)已成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文主要對(duì)AhR的免疫調(diào)節(jié)及其在感染性疾病中作用的相關(guān)研究展開(kāi)綜述，以期為AhR及其配體在相關(guān)疾病治療中的臨床應(yīng)用提供參考。

1 AhR參與腸道炎癥調(diào)節(jié)

炎性腸炎(Inflammatory bowel disease,IBD)是一種常見(jiàn)的腸道慢性炎性反應(yīng)性疾病，臨床常表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、便血等，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致腸穿孔甚至威脅生命。雖然目前該病的發(fā)病機(jī)制并不清楚，但是越來(lái)越多的證據(jù)表明其與遺傳和環(huán)境因素導(dǎo)致的腸道穩(wěn)態(tài)改變密切相關(guān)，其中腸道微生物菌群的改變?cè)谠摬“l(fā)生過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，微生物通過(guò)分解色氨酸從而激活A(yù)hR信號(hào)通路，并進(jìn)一步上調(diào)局部腸道組織IL-22的表達(dá)，參與腸道炎癥過(guò)程。如色氨酸代謝產(chǎn)物6-甲?；胚醄3,2-b]咔唑(6-formylindolo[3,2-b]carbazole,FICZ)通過(guò)激活A(yù)hR抑制葡聚糖硫酸鈉(Dextran sulphate sodium salt,DSS)導(dǎo)致的腸道組織破壞和黏膜下炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，從而減輕腸道炎癥，最終抑制DSS誘導(dǎo)的小鼠潰瘍性結(jié)腸炎[4]。

腸道先天性免疫相關(guān)淋巴細(xì)胞，如固有淋巴細(xì)胞(Innate lymphoid cells,ILCs)和上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞(Intraepithelial lymphocytes,IELs)是機(jī)體抵御感染的第一道防線，參與腸道的免疫識(shí)別以及腸道穩(wěn)態(tài)的維持等。AhR可通過(guò)調(diào)控RORγt的轉(zhuǎn)錄表達(dá)進(jìn)而影響腸道IELs和ILCs的活化[5]。趙小靜[6]對(duì)正常和不同程度腸道慢性肉芽腫性炎癥患者腸道AhR表達(dá)量進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，腸炎患者腸道中AhR的表達(dá)減少，F(xiàn)oxp3表達(dá)也減少，而RORγt表達(dá)增加，故推測(cè)AhR可能通過(guò)調(diào)控Foxp3和RORγt的表達(dá)從而調(diào)控上述細(xì)胞的分化，并進(jìn)一步影響腸道免疫。因此，AhR作為調(diào)節(jié)腸道免疫和炎癥的重要因子，可以成為治療腸道疾病的潛在靶點(diǎn)。

2 AhR可雙向調(diào)控腫瘤的發(fā)生

近年來(lái)大量研究表明，AhR參與腫瘤發(fā)生的調(diào)節(jié)是極為復(fù)雜的。AhR參與腫瘤發(fā)生的起始、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的主要階段，特別是在侵襲性腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)AhR高表達(dá)且伴隨持續(xù)的核轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程[7]，亦有研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論AhR的激活劑還是拮抗劑，均可作為多種腫瘤關(guān)鍵進(jìn)程的阻斷劑[8]。研究發(fā)現(xiàn)，色氨酸2，3-雙加氧酶(Tryptophan 2,3-dioxygenase,TDO)催化產(chǎn)生的色氨酸代謝產(chǎn)物犬尿氨酸，可以通過(guò)AhR介導(dǎo)的自分泌和旁分泌方式，抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的存活，且在人腦腫瘤組織中可以檢測(cè)到TDO-AhR信號(hào)通路的激活，其激活與腫瘤的惡性程度和較差的存活率相關(guān)[9]。但是也有研究表明，AhR在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中為腫瘤抑制基因[10]。由此可見(jiàn)，AhR在不同的腫瘤中可發(fā)揮截然相反的作用，這種雙向調(diào)節(jié)機(jī)制可能與配體依賴的不同的AhR信號(hào)通路的激活有關(guān)，但是臨床中如何利用AhR信號(hào)通路來(lái)治療腫瘤性疾病還有待進(jìn)一步研究。

3 AhR在病原微生物感染過(guò)程中的作用

3.1 AhR在細(xì)菌性疾病中的作用 細(xì)菌感染是一項(xiàng)全球性的公共衛(wèi)生問(wèn)題，特別是有些致病菌還有較高的致死率。銅綠假單胞菌為一種條件致病菌，在術(shù)后或機(jī)體免疫力差時(shí)較容易引起感染。Moura-Alves等[11]利用銅綠假單胞菌研究AhR在細(xì)菌感染中的作用發(fā)現(xiàn)，AhR就像一個(gè)“處理中樞”，可以在體內(nèi)外整合大量不同的與菌群感應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)的信息，讓宿主可以根據(jù)細(xì)菌群落的發(fā)展階段、細(xì)菌密度以及感染的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)調(diào)節(jié)免疫防御，從而在特定的感染階段調(diào)動(dòng)最合適的防御機(jī)制。Larian等[12]的研究進(jìn)一步表明，銅綠假單胞菌產(chǎn)生的綠膿素在一定濃度下刺激CYP1A1的表達(dá)，而同時(shí)綠膿素可以抑制C57BL/6 J小鼠脂肪細(xì)胞的分化，使其體重和脂肪量降低，從而促進(jìn)敗血癥的發(fā)生，雖然CYP1A1是AhR激活的一個(gè)指標(biāo)，但綠膿素對(duì)脂肪細(xì)胞的影響是否由AhR信號(hào)通路介導(dǎo)尚待進(jìn)一步確認(rèn)。而Zhai等[13]發(fā)現(xiàn)，線粒體衍生肽對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌感染引起的小鼠敗血癥具有保護(hù)作用，其作用機(jī)制之一即為上調(diào)AhR的表達(dá)及促進(jìn)下游信號(hào)通路的激活。

Rademacher等[14]通過(guò)對(duì)皮膚共生表皮葡萄球菌與角質(zhì)形成細(xì)胞之間的分子相互作用的研究，進(jìn)一步為“AhR不僅能感知環(huán)境毒素，還參與宿主—微生物相互作用”的假說(shuō)提供證明。在感染表皮葡萄球菌的人原代角質(zhì)形成細(xì)胞中，AhR激活后可誘導(dǎo)CYP1A1基因的轉(zhuǎn)錄，而阻斷AhR可減弱表皮葡萄球菌誘導(dǎo)的CYP1A1和IL-1β的表達(dá)，說(shuō)明AhR信號(hào)通路在皮膚的防御反應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。金黃色葡萄球菌的皮膚定植及其相對(duì)豐度與特異性皮炎疾病嚴(yán)重程度和治療反應(yīng)有關(guān)，Smits等[15]鑒定了煤焦油的一種新型治療作用，即通過(guò)激活A(yù)hR信號(hào)通路來(lái)誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞衍生的抗菌肽的表達(dá)并進(jìn)一步抑制炎癥反應(yīng)。對(duì)煤焦油作用機(jī)制的深入了解有助于臨床藥物的開(kāi)發(fā)，如AhR的天然激動(dòng)劑塔皮那羅夫(Tapinarof)是一種正在進(jìn)行第3階段試驗(yàn)的AhR局部靶向藥物，它對(duì)銀屑病和特異性皮炎具有明顯療效[16]。

慢性阻塞性肺部疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)和哮喘屬于慢性呼吸道疾病，臨床中肺炎鏈球菌和銅綠假單胞菌均可引起COPD的急性發(fā)作。研究表明，AhR激動(dòng)劑如2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英(2，3，7，8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,2,3,7,8-TCDD)可以通過(guò)激活A(yù)hR信號(hào)通路緩解肺部細(xì)菌感染，從而提高患病動(dòng)物的存活率，在COPD疾病發(fā)展過(guò)程中，AhR能夠通過(guò)抑制香煙煙霧對(duì)于中性粒細(xì)胞的誘導(dǎo)而減輕肺部炎癥反應(yīng)[17]。Tsai等[18]發(fā)現(xiàn)，COPD和哮喘患者血漿中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)含量明顯高于健康受試者，給予小鼠AhR激動(dòng)劑2，3，7，8-TCDD后，支氣管上皮細(xì)胞中VEGF的表達(dá)量顯著上調(diào)，這一發(fā)現(xiàn)可為COPD和哮喘的治療提供新的潛在靶標(biāo)。在由百日咳博德特氏菌釋放的百日咳毒素(Pertussis toxin,PTX)引起的人類呼吸道疾病中，AhR扮演了類似的角色。AI-Ghezi等[19]研究表明，在PTX誘導(dǎo)的系統(tǒng)性炎癥過(guò)程中，2，3，7，8-TCDD通過(guò)激活A(yù)hR信號(hào)通路，誘導(dǎo)脾臟CD4+T淋巴細(xì)胞向Th2和Foxp3+Treg分化，提高抗炎因子IL-10和TGF-β的表達(dá)水平，同時(shí)降低Th1和Th17細(xì)胞的比例以及相關(guān)促炎因子IL-17A、IL-6和IFNγ的表達(dá)水平，從而抑制PTX誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。因此，AhR信號(hào)通路可作為治療該類炎癥反應(yīng)的潛在靶點(diǎn)，但是由于2，3，7，8-TCDD對(duì)機(jī)體有較強(qiáng)的毒性，篩選新型、有效、副作用低的AhR配體，特別是天然配體，將會(huì)為臨床該類疾病的治療提供新的思路。

3.2 AhR在病毒性疾病中的作用 在病毒感染過(guò)程中，AhR可被直接或間接激活，進(jìn)一步降低機(jī)體抗病毒免疫反應(yīng)或促進(jìn)病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等。研究已證實(shí)AhR在多種病毒如艾滋病病毒(Human immunodeficiency virus,HIV)、寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)等感染過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但在不同的病毒感染中可通過(guò)不同的機(jī)制影響病毒的復(fù)制及感染。在艾滋病病毒1型(Human immunodeficiency virus type-1,HIV-1)感染時(shí)，色氨酸代謝物犬尿氨酸和FICZ激活A(yù)hR，被激活的AhR直接與HIV-1的5′末端重復(fù)序列結(jié)合，激活病毒的轉(zhuǎn)錄，同時(shí)AhR會(huì)抑制Ⅰ型干擾素介導(dǎo)的防御功能，促進(jìn)HIV-1的感染[20]。在ZIKV感染模型中，病毒感染通過(guò)上調(diào)犬尿氨酸表達(dá)水平激活A(yù)hR信號(hào)通路，并進(jìn)一步抑制I型干擾素的產(chǎn)生，降低機(jī)體的抗病毒反應(yīng)，相反，抑制AhR激活則可限制ZIKV的復(fù)制[21]。

Ohashi等[22]發(fā)現(xiàn)，丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus,HCV)通過(guò)激活A(yù)hR-CYP1A1信號(hào)通路引起機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)滴的積累，為子病毒的生存和增殖提供平臺(tái)，增加了子代病毒的增殖量，有助于病毒的進(jìn)一步入侵。流感病毒(Influenza virus,IV)感染后AhR的激活會(huì)促進(jìn)機(jī)體活性氧的產(chǎn)生，破壞體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)，誘導(dǎo)宿主細(xì)胞的凋亡和壞死[23]。Grunewald等[24]通過(guò)對(duì)鼠肝炎病毒(Mouse hepatitis virus,MHV)感染引起的小鼠肝臟炎癥反應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，病毒侵襲機(jī)體可誘導(dǎo)非依賴于吲哚2,3-二加氧酶(Indoleamine 2,3-dioxygenase 1,IDO1)的AhR信號(hào)通路激活，并可進(jìn)一步調(diào)節(jié)細(xì)胞因子IL-1β、TNF-α以及AhR下游效應(yīng)子TCDD誘導(dǎo)型ADP-核糖聚合酶(TCDD-inducible-poly-ADP-ribose polymerase,TiPARP)的表達(dá)，而TiPARP作為MHV的前病毒因子可促進(jìn)病毒的復(fù)制。雖然冠狀病毒感染后以不依賴IDO1的特殊方式直接激活A(yù)hR，但是AhR的激活促進(jìn)了炎癥因子如IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá)，可進(jìn)一步誘導(dǎo)IDO1-犬尿氨酸的活化而加劇AhR的激活以及下游促炎因子的表達(dá)，因此有學(xué)者將這一過(guò)程稱為“系統(tǒng)性AhR激活綜合征”，而IDO1-犬尿氨酸-AhR信號(hào)通路也被認(rèn)為是預(yù)防和治療新型冠狀病毒肺炎(Coronavirus disease 2019,COVID-19)的一個(gè)潛在靶點(diǎn)[24-25]

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在某些病毒感染過(guò)程中，外源性或內(nèi)源性配體激活A(yù)hR信號(hào)通路后可抑制病毒的復(fù)制，起到抗病毒感染的作用。Kueck等[26]通過(guò)對(duì)巨噬細(xì)胞在HIV-1和I型單純皰疹病毒(Herpes simplex virus type-I,HSV-1)感染機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，病毒感染后AhR的激活會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶及相關(guān)的細(xì)胞周期蛋白表達(dá)受到抑制，從而減少細(xì)胞酶組氨酸/天冬氨酸殘基雙聯(lián)體結(jié)構(gòu)域包涵蛋白(Sterile alpha motif and histidine/aspartic acid domain-containing protein 1,SAMHD1)的磷酸化，降低細(xì)胞dNTP水平，抑制HIV-1及HSV-1的復(fù)制，使機(jī)體處于抗病毒狀態(tài)。Duan等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在AhR基因敲除小鼠感染新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)的過(guò)程中，AhR缺失后病毒RNA的合成和病毒復(fù)制顯著增加，說(shuō)明AhR在NDV感染中起到了抑制病毒增殖的作用。

3.3 AhR在真菌性疾病中的作用 某些真菌感染可以通過(guò)激活A(yù)hR信號(hào)通路減輕機(jī)體的真菌負(fù)荷并且抑制過(guò)度的炎癥反應(yīng)，起到免疫保護(hù)作用，從而抑制疾病的發(fā)展，因此，AhR信號(hào)通路也被認(rèn)為是潛在的真菌感染的治療靶標(biāo)。de Araújo等[28-29]研究發(fā)現(xiàn)在副球孢子菌肺病中，AhR基因敲除小鼠受到真菌的侵襲更加明顯，組織炎癥更加嚴(yán)重，死亡率也更高，并且其體內(nèi)IDO1的含量明顯少于AhR野生型小鼠，還發(fā)現(xiàn)AhR基因敲除小鼠的肺中Th17細(xì)胞增加，Th1、Th22、Treg細(xì)胞數(shù)量減少。由此可見(jiàn)，使用配體激活A(yù)hR，通過(guò)IDO1與AhR的聯(lián)合作用能夠?qū)е耇reg和Th22細(xì)胞等抗炎細(xì)胞數(shù)量的增加以及Th17等促炎細(xì)胞數(shù)量減少，從而發(fā)揮炎癥抑制作用，這為副球孢子菌肺病提供了新的治療靶標(biāo)。另外，在煙曲霉菌感染引起的真菌性角膜炎中，AhR激活可抑制M1巨噬細(xì)胞分泌促炎因子TNF-α和iNOS，同時(shí)促進(jìn)M2細(xì)胞抗炎因子IL-10和Arg-1的表達(dá)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)煙曲霉菌的免疫耐受，發(fā)揮由AhR介導(dǎo)的免疫保護(hù)作用[30]。

另有研究發(fā)現(xiàn)，在真菌侵襲機(jī)體過(guò)程中因侵襲部位不同，AhR信號(hào)通路可發(fā)揮截然不同的作用。白色念珠菌通常會(huì)侵襲機(jī)體口咽、外陰、胃腸道、皮膚等部位，引起嚴(yán)重的感染，其感染機(jī)體不同部位時(shí)，AhR扮演著不同的角色。白色念珠菌侵襲口咽部時(shí)，其感染能夠激活A(yù)hR，導(dǎo)致Src家族激酶(Src family kinases,SFK) 的激活，進(jìn)而使表皮生長(zhǎng)因子受體磷酸化，并誘導(dǎo)真菌的內(nèi)吞作用[31]。白色念珠菌侵襲外陰部位時(shí)，吲哚-3-醛激活A(yù)hR，通過(guò)AhR信號(hào)通路誘導(dǎo)IL-22表達(dá)，IL-22進(jìn)一步促進(jìn)IL-18的表達(dá)，從而對(duì)外陰念珠菌病(Vulvovaginal candidiasis,VVC)起到治療作用[32]。外陰念珠菌病的治療通常應(yīng)用抗真菌藥，但由于該類藥物治療易復(fù)發(fā)和存在耐藥性問(wèn)題，使用AhR激動(dòng)劑吲哚-3-醛激活A(yù)hR/IL-22/IL-18途徑這一方法有望成為VVC治療的新研究方向。

3.4 AhR在寄生蟲(chóng)病中的作用 AhR可調(diào)控寄生蟲(chóng)的增殖與感染。Knubel等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在克氏錐蟲(chóng)感染BALB/c小鼠模型中，AhR激動(dòng)劑3-羥犬尿氨酸可通過(guò)增加Treg細(xì)胞數(shù)量幫助機(jī)體抵抗克氏錐蟲(chóng)的感染。IDO-AhR信號(hào)通路也參與了克氏錐蟲(chóng)感染期間機(jī)體先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)，該信號(hào)通路的活性或與炎性細(xì)胞因子水平有關(guān)[34]。除此之外，Münck等[35]研究發(fā)現(xiàn)，AhR還參與了利什曼原蟲(chóng)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞TNF產(chǎn)生的過(guò)程，說(shuō)明AhR信號(hào)通路可能在機(jī)體單核細(xì)胞對(duì)利什曼原蟲(chóng)的反應(yīng)中發(fā)揮作用。

4 展望

AhR廣泛分布于人和動(dòng)物的各種組織和細(xì)胞，隨著研究的不斷深入，人們對(duì)AhR在機(jī)體生理功能和病理過(guò)程中的調(diào)控作用的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深入。AhR及其配體所調(diào)控的信號(hào)通路作為臨床多種疾病的新型治療靶點(diǎn)逐漸受到重視，且已有多個(gè)藥物在進(jìn)行臨床I/II期試驗(yàn)[36]。但是，AhR配體結(jié)合域的三維結(jié)構(gòu)尚未得到解析，因此配體的多樣性和結(jié)合后受體構(gòu)象變化的機(jī)制尚不清楚。在抗微生物感染方面，AhR參與促進(jìn)或抑制微生物增殖和感染的分子機(jī)制，以及配體依賴的抗感染效應(yīng)還需要更進(jìn)一步的研究，為臨床治療藥物的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。