段淑娟 王偉 逄宇 李凌

結(jié)核病是由結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)感染引起的慢性傳染病,已經(jīng)成為全球公共衛(wèi)生面臨的重要挑戰(zhàn)。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計,2022年全球新發(fā)結(jié)核病患者約1060萬例,且耐藥菌株的出現(xiàn)和HIV的合并感染也加劇了結(jié)核病的負擔(dān)。因此,對于全球公共衛(wèi)生而言,有效控制結(jié)核病仍是一大挑戰(zhàn)[1]。宿主導(dǎo)向治療(host-directed therapy,HDT)是一種新型有效的結(jié)核病輔助治療方法,具有增強對病原體的保護性免疫反應(yīng),減少炎癥加劇,并平衡病理部位的免疫反應(yīng)等特點,其對結(jié)核病的治療具有重要意義[2-4]。巨噬細胞在宿主防御MTB感染中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,因此,調(diào)節(jié)巨噬細胞功能的HDT策略是目前治療結(jié)核病研究的重點[5]。研究表明,自噬是機體中巨噬細胞抗MTB感染的重要機制,誘導(dǎo)自噬可促進巨噬細胞胞內(nèi)殺菌,而抑制自噬則會促進MTB在胞內(nèi)的存活[6]。因此,針對巨噬細胞功能的HDT候選藥物,尤其是參與有效控制胞內(nèi)MTB生長的藥物,如活性氧的產(chǎn)生和自噬,對藥物敏感和耐藥MTB都顯示出良好的抑制效果[7]。酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase,PTK)主要參與激活細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo),從而調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、死亡等一系列生理生化過程[8]。目前,大部分癌癥相關(guān)的抑制劑或藥物開發(fā)都以PTK為作用靶點,酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor,TKI)是一種新型抗癌藥物,在多種惡性腫瘤中可靶向過表達細胞通路,也可通過誘導(dǎo)自噬發(fā)揮抗腫瘤活性,具有巨大的治療潛力,有望成為HDT治療結(jié)核病的候選藥物[9-12]。本綜述將總結(jié)PTK的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及其抑制劑在MTB感染中發(fā)揮生物學(xué)功能的研究,為靶向宿主的結(jié)核病治療方法提供新的作用靶點。

PTK的研究進展

一、PTK的基本情況

PTK是激活并調(diào)節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的主要蛋白酶,可催化三磷酸腺苷-γ-磷酸轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基使其磷酸化,從而調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、死亡等一系列生理生化過程。雖然酪氨酸磷酸化在細胞變化中的比例較小,但它卻發(fā)生在整個磷酸化過程的初始階段,對細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)起到了至關(guān)重要的作用[13-14]。PTK可分為受體型酪氨酸激酶(receptor protein tyrosine kinase,RTK)及非受體型酪氨酸激酶(non-receptor protein tyrosine kinase,NRTK)兩大類。RTK的結(jié)構(gòu)具有相似性,其結(jié)構(gòu)域包括細胞外配體結(jié)合區(qū)、一段螺旋跨膜區(qū)及細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。其中,細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域具有PTK活性的細胞質(zhì)區(qū)及柔性的C末端尾區(qū)(圖1)。不同的RTK擁有獨特的胞外結(jié)構(gòu),因此發(fā)揮著各自不同的生物學(xué)作用。NRTK則通常沒有細胞外結(jié)構(gòu),其主要通過與細胞膜的結(jié)合或存在于細胞質(zhì)中發(fā)揮作用,包括Abl激酶、Src 家族激酶等[13,15-16]。NRTK主要通過細胞因子受體和其他信號通路進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[15]。

圖1 不同家族RTK的分子結(jié)構(gòu)

二、PTK激活與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

RTK獨特的配體結(jié)合特性是由細胞外結(jié)構(gòu)域的特征所決定的,當(dāng)RTK結(jié)合其特定配體后,會發(fā)生構(gòu)象的變化,進而導(dǎo)致二聚體的形成及自身磷酸化。大部分RTK酪氨酸磷酸化位點位于受體分子的非催化區(qū)域,其酪氨酸殘基將被催化結(jié)構(gòu)域磷酸化,從而激活下游信號。下游的效應(yīng)蛋白可以募集在受體的非催化區(qū)域并被磷酸化,從而啟動下游的級聯(lián)反應(yīng)[17-20]。淋巴細胞受體和免疫球蛋白受體等可以募集NRTK,酪氨酸磷酸化后形成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物,進而激活下游信號通路[17]。GRB2是一種銜接蛋白,其C端有一個SH2結(jié)構(gòu)域。當(dāng)PTK被激活時,GRB2直接與PTK結(jié)合,并招募一種鳥嘌呤核苷酸交換因子GEF,其被稱為SOS,后者將Ras中的三磷酸鳥苷(guanosine triphosphate,GTP)轉(zhuǎn)化為二磷酸鳥苷(guanosine diphosphate,GDP),從而完成Ras的激活。Ras水解GTP后,可激活Rac-PAK通路,也可通過激活Raf激酶觸發(fā)MAPK途徑(圖2)。GRB2也與另一種銜接蛋白Gab1結(jié)合,并通過Ras觸發(fā)PI3K-Akt途徑(圖2)。而JAK-STAT通路則直接通過PTK激活,并介導(dǎo)下游生物學(xué)效應(yīng),除此之外,PLC γ-PKC通路也由PTK直接激活,進而激活MAPK途徑(圖2)[10, 17-18, 21-22]。TKI具有抗感染療效[23-25],深入理解其介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程可進一步為TKI的作用機制研究提供指導(dǎo)方向,以下將總結(jié)PTK及TKI在癌癥和MTB感染中的研究,從而推動針對抗MTB更具有治療價值的藥物研發(fā)。

圖2 PTK結(jié)構(gòu)域激活過程及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

RTK及其抑制劑的研究進展

一、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)

EGFR是調(diào)節(jié)上皮細胞和上皮細胞來源的腫瘤存活和凋亡的重要細胞表面受體[26],可通過調(diào)節(jié)自噬,影響溶酶體降解途徑,維護細胞穩(wěn)態(tài),并治療多種疾病[27]。EGFR抑制劑可調(diào)節(jié)細胞信號通路,降低腫瘤細胞內(nèi)EGFR水平,進而影響下游磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)[28],從而誘導(dǎo)自噬[29]。

EGFR功能喪失可恢復(fù)肺組織的脈管系統(tǒng),增強脂肪吞噬,抑制脂滴積累,保護肺組織免受嚴重病理反應(yīng)[30]。研究發(fā)現(xiàn),EGFR抑制劑吉非替尼可影響巨噬細胞感染MTB后釋放細胞因子并抑制MTB復(fù)制。除此之外,吉非替尼可抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)的活化,降低白細胞介素6(interleukin-6,IL-6)的水平,促進溶酶體降解途徑[31],并且對磷酸酪氨酸信號傳導(dǎo)產(chǎn)生重大影響,通過靶向宿主調(diào)控免疫應(yīng)答增強對MTB感染的內(nèi)在控制[31]。綜上所述,吉非替尼可以成為宿主導(dǎo)向療法的候選藥物,在未來的研究中,可以評估EGFR抑制劑與當(dāng)前一線藥物聯(lián)合使用的療效,這也是EGFR抑制劑作為新型療法潛在藥物的關(guān)鍵研究。

二、胰島素樣生長因子1受體(insulin-like growth factor 1 receptor,IGF1R)和胰島素受體(insulin receptor,IR)

IGF1R和IR都是癌細胞表達的RTK,通過結(jié)合并激活信號通路來促進腫瘤細胞的生長和增殖[32]。腫瘤細胞中IGF1R和IR的活性是決定腫瘤增殖和存活的關(guān)鍵因素,被認為是極具潛力的腫瘤治療靶點[33]。

針對實體瘤的分子靶向藥物中,IGF1R和IR的抑制劑已經(jīng)開發(fā)出來。這些TKI能夠特異性地阻斷IGF1R和IR的激酶活性,從而達到抑制腫瘤細胞增殖和促進其死亡的目的[32]。目前,已經(jīng)證實這些抑制劑在臨床試驗中可表現(xiàn)出較好的抗腫瘤治療效果,可以通過抑制PI3K/AKT/mTOR和MAPK信號傳導(dǎo),抑制急性淋巴細胞白血病細胞的增殖[34],而當(dāng)其與mTOR抑制劑聯(lián)合治療時,可進一步增強其抗腫瘤增殖作用[33]。此外,IGF1R抑制劑林西替尼具有抗MTB感染的作用,可在體外抑制MTB感染,并促進MTB感染后的自噬,從而增強對MTB的吞噬能力[35]。抑制IGF1R的活化可能成為治療結(jié)核病的潛在策略,但IGF1R抑制能否用于治療結(jié)核病,仍需進一步的研究和探索。

NRTK及其抑制劑的研究進展

一、Abl激酶

Abl激酶屬于NRTK,主要定位于細胞質(zhì)、細胞膜和肌動蛋白細胞骨架上,參與肌動蛋白重塑、細胞黏附和運動、DNA損傷反應(yīng)和微生物病原體反應(yīng)。Abl激酶可被細胞內(nèi)外的刺激激活,調(diào)節(jié)糖苷酶、組織蛋白酶和溶酶體的活性,從而調(diào)節(jié)自噬,以及溶酶體的定向運動,影響細胞的吞噬、消化和降解功能[36]。伊馬替尼是Abl激酶的抑制劑,能促進溶酶體蛋白及人巨噬細胞中的組織蛋白酶基因表達[37]。研究顯示,伊馬替尼的藥理學(xué)抑制和Abl激酶的基因敲減能通過增加質(zhì)子泵酶空泡型H+-三磷酸腺苷酶的轉(zhuǎn)錄和表達來降低人巨噬細胞中溶酶體的pH值[38],提示Abl激酶可能通過調(diào)節(jié)溶酶體的酸化影響細胞的自噬。此外,靶向宿主細胞激酶的抑制劑已被證明可抑制MTB和鼠傷寒沙門菌的生長[39]。尼洛替尼可通過抑制Abl激酶介導(dǎo)的PI3k/Akt/mTOR通路來誘導(dǎo)細胞內(nèi)MTB的自噬降解[40],從而顯著降低MTB的載量?？偟膩碚f,Abl激酶與結(jié)核病的關(guān)系密切,在MTB的致病過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,這為治療結(jié)核病提供了新的思路和方法。

二、布魯頓酪氨酸激酶(Bruton’ s tyrosine kinase,BTK)

BTK是一種由659個氨基酸組成的蛋白質(zhì), 是Tec家族的NRTK,在B細胞免疫應(yīng)答過程中激活B細胞受體和免疫球蛋白Ig受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),調(diào)節(jié)B細胞分化和免疫反應(yīng)[6]。研究表明,BTK對于B淋巴細胞發(fā)育、分化和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至關(guān)重要,通過抑制性信號來調(diào)節(jié)B細胞的增殖和分化,并參與了B細胞的趨化和黏附,以及B細胞的聚集和遷移[41]。

依魯替尼是BTK抑制劑,能抑制B細胞的活化、增殖和分化,并誘導(dǎo)凋亡,被批準治療慢性淋巴細胞白血病(chronic lymphocytic leukemia,CLL)等B細胞惡性腫瘤和自身免疫性疾病。臨床研究發(fā)現(xiàn),依魯替尼能夠顯著提高CLL患者的生存率[6,42],也能誘導(dǎo)皮膚癌細胞和膠質(zhì)母細胞瘤細胞自噬[43-44],增強細胞毒性作用和免疫調(diào)節(jié)作用,增加藥物療效。研究發(fā)現(xiàn),依魯替尼可以顯著降低MTB感染巨噬細胞中p62的表達并增加LC3B蛋白的表達,促進自噬溶酶體融合,有助于機體消除MTB,提高結(jié)核病的治療效果[6]。依魯替尼還可抑制BTK/Akt/mTOR通路誘導(dǎo)自噬,抑制人巨噬細胞內(nèi)MTB的生長,降低MTB感染小鼠縱隔淋巴結(jié)和脾臟中的MTB載量[6]。綜上,BTK抑制劑在結(jié)核病治療中有很大的應(yīng)用前景,但仍需進行更多的研究和驗證。

總結(jié)和展望

目前,研究人員在開發(fā)預(yù)防及治療結(jié)核病的藥物領(lǐng)域已取得顯著進展。雖然如此,目前的結(jié)核病治療仍面臨著許多挑戰(zhàn),例如藥物毒性和MTB耐藥性等問題,迫切需要尋找更加有效和安全的結(jié)核病治療方法,其中HDT治療方法雖然尚未走入臨床應(yīng)用,但是其潛力已經(jīng)得到了廣泛的認可。宿主和病原體之間的相互作用是HDT治療方法的關(guān)鍵,因此,需要繼續(xù)努力破譯這些相互作用,以進一步推動HDT治療方法的發(fā)展和應(yīng)用。

TKI在腫瘤治療領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的療效,近期研究發(fā)現(xiàn),其在MTB感染過程中同樣具有生物學(xué)功能。相比傳統(tǒng)抗生素,TKI可能可以減少耐藥MTB菌株的出現(xiàn),因此是潛在結(jié)核病HDT的候選藥物。但該療法仍面臨挑戰(zhàn)和限制,包括可能對身體功能產(chǎn)生負面影響,以及PTK在體內(nèi)的分布和作用機制不完全明確,且需個體化治療等。未來需探索TKI在結(jié)核病中的作用機制,研發(fā)新型藥物,開展臨床試驗確定最佳劑量和使用方法?？偟膩碚f,TKI在結(jié)核病HDT 中具有潛力,隨著研究的深入,有望帶來更有效的治療方法,為結(jié)核病患者的治療提供更多的選擇。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻段淑娟:分析/解釋數(shù)據(jù)、起草文章;王偉:分析/解釋數(shù)據(jù);逄宇:對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱、獲取經(jīng)費、支持性貢獻;李凌:對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱、獲取經(jīng)費、行政/技術(shù)或材料支持、支持性貢獻