Caspase-8信號(hào)事件對(duì)免疫反應(yīng)的活化調(diào)節(jié)作用

韓建華,竇亞玲

(北京協(xié)和醫(yī)院 檢驗(yàn)科,北京 100730)

Caspase-8信號(hào)事件對(duì)免疫反應(yīng)的活化調(diào)節(jié)作用

韓建華,竇亞玲

(北京協(xié)和醫(yī)院 檢驗(yàn)科,北京 100730)

在機(jī)體的免疫系統(tǒng)中,抗原誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞活化增殖并使其具備效應(yīng)功能,而后生理性的死亡誘導(dǎo)信號(hào)活化并促使擴(kuò)增的效應(yīng)淋巴細(xì)胞通過(guò)凋亡而被清除,從而得以維持機(jī)體的免疫穩(wěn)態(tài)。Caspase是介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵蛋白酶,然而最近的一些研究顯示處于凋亡信號(hào)通路上游的caspase-8分子介導(dǎo)的信號(hào)事件卻在免疫細(xì)胞的增殖活化中發(fā)揮著重要作用[1-3]。

Caspase 8作為胞內(nèi)蛋白酶分子,其信號(hào)的啟動(dòng)與執(zhí)行需要上游的信號(hào)分子DR(death receptor)和下游錨接蛋白分子FADD(Fas-associated death domain protein)、FLIP(Flice-like Inhibitory Protein)的共同參與,他們所構(gòu)成的多分子復(fù)合體介導(dǎo)了caspase 8的胞內(nèi)信號(hào)事件,并參與調(diào)節(jié)caspase 8的效應(yīng)作用。本文將對(duì)caspase 8信號(hào)事件中的各相關(guān)分子的免疫活化調(diào)節(jié)效應(yīng)一一綜述。

1 caspase-8分子的淋巴細(xì)胞活化效應(yīng)

目前人們對(duì)于caspase的研究主要集中于其在細(xì)胞凋亡中的作用,但是最近的一些研究顯示處于凋亡信號(hào)通路上游的caspase-8分子對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不止于此,其作為單個(gè)蛋白酶分子參與調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞增殖。

1.1 體外試驗(yàn) 絲裂原刺激誘導(dǎo)的T細(xì)胞培養(yǎng)物中加入caspase抑制劑z-VAD-Fmk后發(fā)現(xiàn),鼠或人的T細(xì)胞的增殖活性被抑制,其IL-2分泌以及CD25的表達(dá)水平降低[1,4-6],提示caspase參與介導(dǎo)淋巴細(xì)胞的增殖活化,此效應(yīng)可能依賴于caspase 8的活化,因?yàn)門細(xì)胞在接受CD3單抗刺激后的4小時(shí)便可以檢測(cè)到低水平caspase-8而非caspase-3的活化,而且這些活細(xì)胞不會(huì)被AnnexinⅤ所結(jié)合[4,5]。Misra RS等的進(jìn)一步研究顯示[7],在效應(yīng)T細(xì)胞內(nèi)caspase活化水平介于未刺激細(xì)胞和凋亡細(xì)胞之間,同時(shí)伴有caspase-3/8的部分活化,然而令人驚訝的是發(fā)現(xiàn)只有caspase-8的底物裂解,并無(wú)凋亡的執(zhí)行者caspase-3底物的裂解。以上均提示caspase-8在介導(dǎo)T細(xì)胞的活化中發(fā)揮重要作用。

1.2 體內(nèi)試驗(yàn) chun等[1]報(bào)道一對(duì)均患有淋巴腺病和脾臟長(zhǎng)大的姐弟,同時(shí)出現(xiàn)反復(fù)的病毒感染,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)他們的caspase-8基因發(fā)生純合性C-T突變,使其多肽鏈第248位的精氨酸轉(zhuǎn)化為色氨酸,并導(dǎo)致caspase-8失去酶解活性。而caspase-8變異的淋巴細(xì)胞無(wú)論接受TCR信號(hào)或PHA刺激均發(fā)生IL-2分泌缺陷和增殖障礙,同時(shí)患者外周血T細(xì)胞表面CD25、CD28、CD152、CD95的等細(xì)胞表面活化標(biāo)志誘導(dǎo)表達(dá)障礙;提示caspase-8活性對(duì)于淋巴細(xì)胞的活化具有重要作用。而且Helen Su等[3]的進(jìn)一步研究顯示Caspase 8的酶解活性也是TCR-NF-kappaB途徑正?；罨馨图?xì)胞所必需的。

但是對(duì)caspase-8信號(hào)分子在淋巴細(xì)胞活化調(diào)節(jié)作用的確認(rèn)仍需要 caspase-8缺陷模型的建立。由于caspase-8在鼠胚胎的發(fā)育中具有重要作用,Salmena等[2]使caspase-8僅在T細(xì)胞系中特異性缺陷,不影響胚胎的發(fā)育而成功構(gòu)建出caspase-8缺陷的鼠模型。在這些鼠模型的胸腺中T細(xì)胞數(shù)目正常,但是其脾臟和淋巴結(jié)中成熟T細(xì)胞數(shù)目顯著降低,提示caspase-8參與成熟T細(xì)胞的存活增殖,但對(duì)T細(xì)胞的成熟分化作用不明顯。與此一致的是,caspase-8缺陷的小鼠不能發(fā)動(dòng)有效的針對(duì)LCMV感染的毒性T細(xì)胞效應(yīng),而且在接受絲裂原刺激后caspase-8-/-T細(xì)胞的增殖活性顯著低于野生型T細(xì)胞。

2 caspase-8信號(hào)事件中其他分子對(duì)淋巴細(xì)胞增殖活性的調(diào)節(jié)作用

2.1 FADD介導(dǎo)的淋巴細(xì)胞活化作用 FADD敲除或表達(dá)變異FADD的T細(xì)胞不僅完全抵抗死亡受體Fas配體誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,而且在接受絲裂原或抗原刺激后不能有效增殖,進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞活化異常是由于這些細(xì)胞內(nèi)部信號(hào)通路的缺陷而非IL-2產(chǎn)量、Ca2+的遷移、NF-kB的活化或MAPK信號(hào)通路的異常[8-10]。

更為有趣的是FADD缺陷的T細(xì)胞和caspase-8缺陷的T細(xì)胞增殖能力的減退相似[2,11],而且在這兩種鼠模型中,由Go期向S期的細(xì)胞分裂似乎存在缺陷,然而一旦細(xì)胞進(jìn)入分裂周期,FADD和caspase-8的功能對(duì)于細(xì)胞的增殖則是可有可無(wú)的了,這些均提示在參與介導(dǎo)淋巴細(xì)胞的增殖活化中caspase-8和FADD可能共用同一信號(hào)通路。

2.2 接頭蛋白FLIP對(duì)淋巴細(xì)胞的活化調(diào)節(jié)作用

哺乳動(dòng)物FLIP基因由于不同的剪接方式可以產(chǎn)生兩種不同的蛋白:FLIPs(FLIPshort)和FLIPl(FLIPlong),前者只包括兩個(gè)DED結(jié)構(gòu)域;而FLIPl不僅包含兩個(gè)DED結(jié)構(gòu)域,同時(shí)含有與caspase-8類似的p20和p10結(jié)構(gòu)域,但是卻不具酶的活性。

2.2.1 體外試驗(yàn) 傳統(tǒng)上認(rèn)為FLIP在DISC(deathinducing signaling complex)中被裂解并抑制caspase-8的活化與招募,從而阻滯死亡受體介導(dǎo)的凋亡信號(hào)傳導(dǎo)。但是有趣的是FLIP的缺失卻產(chǎn)生了與caspase-8或FADD缺失相類似的胚胎致死事件[12]。而且新近的報(bào)道顯示高水平的FLIPl能夠抑制死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,而低水平的FLIPl則會(huì)促進(jìn)caspase-8的活化[13],提示FLIPl對(duì)caspase-8活性的調(diào)節(jié)具有雙向性。FLIP的不同剪接變異體在淋巴細(xì)胞的活化調(diào)節(jié)中似乎發(fā)揮著不同的作用,Oehme等[14]顯示FLIPs的過(guò)度表達(dá)可以顯著降低活化誘導(dǎo)的T細(xì)胞增殖,但是金葡菌外毒素B刺激后,體內(nèi)的Vβ8+記憶性T細(xì)胞數(shù)目增加,此提示FLIPs在體內(nèi)可能參與維持再刺激T細(xì)胞的狀態(tài)。

2.2.2 體內(nèi)試驗(yàn) 為了進(jìn)一步驗(yàn)證FLIP在機(jī)體免疫調(diào)節(jié)中的作用,研究者們構(gòu)建出c-FLIP高表達(dá)的轉(zhuǎn)基因T細(xì)胞,但是卻得到不同的結(jié)果。

Lens SM等[15]在T細(xì)胞系高度表達(dá)c-FLIPL后,不僅使T細(xì)胞能夠拮抗FasL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,而且c-FLIPL轉(zhuǎn)基因鼠來(lái)源的T細(xì)胞其接受抗CD3單抗或抗原刺激后的增殖活性顯著增強(qiáng),提示c-FLIPL在體內(nèi)可降低T細(xì)胞活化的閾值而參與調(diào)節(jié)T細(xì)胞的增殖。

同時(shí)c-FLIPL-Tg(Tg,transgenetic)CD8+T細(xì)胞接受同類抗原或低親和性抗原變異體刺激后其CD25表達(dá)增高使得這些細(xì)胞的增殖反應(yīng)和IL-2反應(yīng)性增強(qiáng);活化細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子呈現(xiàn)Th2型極化,而且此效應(yīng)可能是通過(guò)對(duì)caspase-8的活性調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的[16]。

Tseveleki V等[17]所構(gòu)建的FLIPL-Tg鼠在接受T細(xì)胞依賴抗原刺激后其IgG1產(chǎn)量增加,對(duì)過(guò)敏原的接觸超敏反應(yīng)增強(qiáng),也提示c-FLIPL的組成性高表達(dá)可以驅(qū)使效應(yīng)T細(xì)胞反應(yīng)發(fā)生Th2極化。

但是Van Parijs等[18]用表達(dá)FLIPL的腺病毒轉(zhuǎn)染骨髓細(xì)胞,再將這些骨髓細(xì)胞植入經(jīng)致死性放射處理的小鼠體內(nèi)后發(fā)現(xiàn),高表達(dá)FLIPL的T、B細(xì)胞能夠抵抗抗Fas抗體誘導(dǎo)的凋亡,使這些小鼠體內(nèi)B、T細(xì)胞聚集并發(fā)生自身免疫性疾病。但要注意的是此研究顯示FLIPL高表達(dá)對(duì)絲裂原誘導(dǎo)的淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)毫無(wú)作用。

這些高表達(dá)c-FLIPL研究結(jié)果之間的差異可能是由于不同研究之間其FLIPL表達(dá)水平的差異,或者是由于FLIPL過(guò)度表達(dá)的細(xì)胞系不同。Van Parijs等的研究中FLIPL在所有血細(xì)胞類型中均高表達(dá),然而其他所構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因鼠模型中,FLIPL僅在T細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)。

為了更加明確c-FLIP對(duì)淋巴細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用,Chau H等[19]通過(guò)將Rag-/-的母細(xì)胞和c-FLIP缺陷的胚胎干細(xì)胞重組獲得c-FLIP缺陷的T細(xì)胞。這些Rag嵌合變異小鼠(rcFLIP-/-)的T細(xì)胞能夠發(fā)育成熟,但是其胸腺、淋巴結(jié)和脾臟中的T細(xì)胞數(shù)目顯著降低。與FADD或caspase-8缺陷的T細(xì)胞相似,rcFLIP-/-T細(xì)胞由TCR介導(dǎo)的增殖反應(yīng)受損,提示T細(xì)胞的存活以及TCR信號(hào)通路介導(dǎo)的細(xì)胞增殖需要c-FLIP的作用。

2.3 Caspase-8相關(guān)細(xì)胞表面受體誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞的活化作用 caspase-8和FADD介導(dǎo)的信號(hào)事件能夠促進(jìn)T細(xì)胞的增殖,但是位于其上游的信號(hào)分子仍不明確,經(jīng)典的Caspase 8活化信號(hào)為細(xì)胞表面死亡受體的交聯(lián)。有報(bào)道顯示在非最佳濃度抗CD3刺激時(shí)Fas可以給T細(xì)胞提供共刺激信號(hào)促其活化增殖[4,26],而且Fas對(duì)幼稚CD4+T細(xì)胞的共刺激活化作用依賴于 caspase的活性以及NF-kappaB的活化[20]。但是Fas缺陷的lpr(lymphoproliferation)鼠來(lái)源的T細(xì)胞接受絲裂原刺激卻能正常增殖[11],同時(shí)CD95缺陷的Ⅰ型ALPS患者并未發(fā)生免疫缺陷[21]。同時(shí)也有報(bào)道TNF-R1可以傳導(dǎo)細(xì)胞增殖信號(hào)[22,23],但是缺乏這種死亡受體的T細(xì)胞仍然能夠正常增殖[24,25]。這些與死亡受體相關(guān)的體外、體內(nèi)試驗(yàn)間的差異可能是由于成熟的T細(xì)胞可以表達(dá)幾種不同但功能重疊的死亡受體,某一個(gè)受體的缺乏不會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖的缺陷,因?yàn)槠渌乃劳鍪荏w仍然能夠?yàn)镕ADD和caspase-8提供啟動(dòng)活化信號(hào)。

另一方面,FADD和caspase-8可能在TCR/CD3復(fù)合體等免疫識(shí)別受體下游參與誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞的活化,因?yàn)閏aspase-8純合性變異患者的淋巴細(xì)胞無(wú)論接受TCR信號(hào)或PHA刺激均發(fā)生IL-2分泌缺陷和增殖障礙,但是可以跨過(guò)細(xì)胞表面抗原識(shí)別受體而直接活化PKC的PMA/ionomycin(佛波酯/離子霉素)刺激則可以恢復(fù)caspase-8缺陷T細(xì)胞IL-2的分泌[1];然而 caspase-8缺陷鼠的T細(xì)胞接受PMA和ionomycin刺激卻仍然呈現(xiàn)增殖障礙[2]。而他們之間結(jié)果的矛盾可能是由于人與鼠之間的種間差異,然而也有可能是由于所研究的caspase-8缺陷的患者數(shù)目有限;或者是由于小鼠缺乏caspase-10,而人體內(nèi)存在的caspase-10由于其結(jié)構(gòu)上的同源性可以部分替代caspase-8的功能;也有可能是因?yàn)榛颊咚蓄愋偷募?xì)胞均發(fā)生caspase 8的變異,而鼠模型中其變異僅局限于T淋巴細(xì)胞。

3 小結(jié)

目前有大量證據(jù)顯示caspase-8信號(hào)事件不僅參與死亡受體介導(dǎo)細(xì)胞死亡,同時(shí)對(duì)正常T細(xì)胞的增殖也具有重要作用,但是對(duì)于caspase-8選擇性裂解哪些底物以及采用哪些具體的信號(hào)通路而參與介導(dǎo)淋巴細(xì)胞的增殖活化有待于進(jìn)一步研究,這對(duì)深化了解機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)以及自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展等均有重要作用。同時(shí)明確caspase 8信號(hào)事件在淋巴細(xì)胞增殖存活或死亡中的分子開關(guān)作用,可為多重免疫相關(guān)疾病的治療找到新的治療靶點(diǎn)。

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1007-4287(2010)03-0462-03

韓建華(1980-),女,在讀碩士,北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科。

2009-02-14)