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    樹突狀細(xì)胞相關(guān)GPCR與多發(fā)性硬化①

    2013-01-25 08:04:26段彥輝杜昌升上海市信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院受體生物醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院上海200092
    中國免疫學(xué)雜志 2013年7期
    關(guān)鍵詞:樹突白三烯組胺

    段彥輝 杜昌升 (上海市信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院受體生物醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,上海200092)

    1 多發(fā)性硬化癥與樹突狀細(xì)胞

    多發(fā)性硬化癥(Multiple sclerosis,MS)是一種由CD4+T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病,其病理特征是免疫細(xì)胞攻擊中樞神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致脫髓鞘,從而引發(fā)功能障礙。最新研究顯示,分泌干擾素-γ(IFN-γ)的TH-1細(xì)胞和分泌白介素17(IL-17)的TH-17這兩個(gè)CD4+細(xì)胞亞群失調(diào)是多發(fā)性硬化癥及其實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型EAE(Experimental autoimmune encephalomyelitis,實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎)的主要病因。在TH細(xì)胞移植誘導(dǎo)EAE的實(shí)驗(yàn)研究中人們發(fā)現(xiàn),TH-17受體小鼠主要表現(xiàn)為腦部巨噬細(xì)胞浸潤產(chǎn)生炎癥,最終形成非典型性的EAE,而TH-1受體小鼠只表現(xiàn)出脊髓部的中性粒細(xì)胞浸潤而形成典型的 EAE[1]。

    樹突狀細(xì)胞(Dendritic cells,DC)最先由Steinman等人發(fā)現(xiàn),是機(jī)體內(nèi)功能最強(qiáng)的抗原提呈細(xì)胞,在免疫反應(yīng)的啟動(dòng)過程中起著重要的作用。在免疫應(yīng)答過程中,未致敏的T細(xì)胞(na?ve T cell)的發(fā)育由抗原激活的成熟DC細(xì)胞提供的信號(hào)決定:DC細(xì)胞表面的MHC-抗原復(fù)合體、共刺激信號(hào),結(jié)合一系列的細(xì)胞因子,使未致敏的T細(xì)胞成為活化的效應(yīng)T細(xì)胞;DC細(xì)胞通過調(diào)節(jié)自身細(xì)胞因子的分泌,打破細(xì)胞因子穩(wěn)態(tài),決定T細(xì)胞的分化方向與免疫應(yīng)答的類型。研究結(jié)果顯示,白細(xì)胞介素1(IL-1)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)[2]、白細(xì)胞介素 6(IL-6)[3]等細(xì)胞因子水平上調(diào)會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞向TH-17分化,IL-23對(duì)于維持TH-17細(xì)胞活性以及其增殖有重要作用[4],腫瘤壞死因子-α(TNF-α)能夠增強(qiáng) IL-6 和IL-23的作用,從而促進(jìn)TH-17的分化[5]。而IL-12、IL-18、IL-27、IFN-γ 等能夠促進(jìn) TH-1 分化,特別是IL-12與IL-18更是起著決定性作用[6]。IL-10可以誘導(dǎo)T細(xì)胞向Treg方向轉(zhuǎn)化[7],抑制IL-23和TNF-α的在影響T細(xì)胞分化中的作用[8]。

    2 GPCR與樹突狀細(xì)胞

    G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)是細(xì)胞表面蛋白中最大的一個(gè)家族,人類共有1 000多種GPCR,是細(xì)胞外的信息向胞內(nèi)傳遞過程中重要的中間體。它們介導(dǎo)的信號(hào)不僅涉及視覺控制、腫瘤發(fā)生等,而且參與調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)。免疫或炎癥反應(yīng)中的多種介質(zhì)如組胺、嘌呤核苷、前列腺素等都通過GPCR傳遞信號(hào)。樹突狀細(xì)胞的細(xì)胞膜上能夠表達(dá)種類繁多的GPCR,如:組胺受體(HRs)、半胱氨酸白三烯受體(Cys-LTRs)、前列腺素受體(EPRs)、阿片受體和腺苷受體(ARs)等等。

    樹突狀細(xì)胞膜表面GPCR能通過調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞的功能與細(xì)胞因子分泌,間接影響下游T淋巴細(xì)胞的活化與分化,緩解或加劇MS、EAE的發(fā)病。

    2.1 組胺受體 組胺(Histamine)是一類內(nèi)源性的短效生物胺,因其在速發(fā)性過敏反應(yīng)等方面起了重要作用而成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域近一個(gè)世紀(jì)以來研究最為熱點(diǎn)的物質(zhì)之一。組胺受體家族目前有四個(gè)成員:H1R,H2R,H3R,H4R。研究發(fā)現(xiàn),這幾種受體在樹突狀細(xì)胞中均有表達(dá),組氨通過這些受體可以調(diào)節(jié)成熟樹突狀細(xì)胞細(xì)胞因子的分泌,從而改變T淋巴細(xì)胞的極化。

    在樹突狀細(xì)胞中,H1受體對(duì)于IFN-γ和IL-17的平衡十分重要。利用從人體中分離出的DC細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),H1受體能夠提高樹突狀細(xì)胞提呈抗原和分泌促炎因子的能力,從而激活TH-1細(xì)胞。利用基因敲除小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在過敏性皮炎實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中,H1r-/-小鼠相對(duì)于野生小鼠發(fā)病減輕,小鼠體內(nèi)分泌IFN-γ的CD8+細(xì)胞比例相對(duì)于野生型小鼠要小。而且在H1r-/-小鼠體內(nèi)分離出的樹突狀細(xì)胞IL-12分泌水平有所下降,而IL-6、IL-23的水平上調(diào)。從上述細(xì)胞因子變化情況研究者猜測:H1r-/-小鼠體內(nèi)TH-17分化會(huì)劇,EAE發(fā)病會(huì)相對(duì)嚴(yán)重,但是,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)H1r-/-小鼠不僅表現(xiàn)出病發(fā)延遲,而且臨床癥狀也相對(duì)于野生鼠較輕,這一現(xiàn)象與TCR下游p38MAPK活性受抑制而導(dǎo)致CD4+T細(xì)胞分泌的IFN-γ顯著下降有關(guān)[9]。樹突狀細(xì)胞也表達(dá)H2和H3受體。H2受體一定程度上能夠調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞抗原提呈能力以及TH-1和TH-2免疫應(yīng)答:H2R受體激活后,樹突狀細(xì)胞分泌的IL-10上調(diào)而IL-12被下調(diào)從而促進(jìn)Na?ve T向TH-2分化而抑制TH-1 的分化[10-11]。Gschwandtner等[12]還發(fā)現(xiàn) H2受體能夠協(xié)同H4受體抑制樹突狀細(xì)胞分泌TNF-α和IFN-α。但關(guān)于H3R在免疫方面特別是在調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞功能方面的研究還比較鮮見。

    H4受體在2001年被發(fā)現(xiàn),因其在調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫均發(fā)揮重要作用而成為近些年來的研究熱點(diǎn)。H4受體相比于H1受體,對(duì)組胺有更強(qiáng)的親合力,組胺通過作用于樹突狀細(xì)胞 H4受體,能夠促進(jìn)T細(xì)胞分化為TH-2細(xì)胞而且組胺作用于H4R使得 DC 抗原提呈能力下降[13]。Simon 等[14]后來用H4R-/-小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)受體敲除小鼠的樹突狀細(xì)胞抗原提呈能力增強(qiáng),IFN-γ和 IL-10分泌水平下降。作為一個(gè)具有良好前景的治療炎癥性疾病與自身免疫病藥物靶點(diǎn),H4R受到許多研究機(jī)構(gòu)、公司的關(guān)注、并致力于開發(fā) H4R 特異性藥物[15,16]。

    2.2 白三烯受體 白三烯是花生四烯酸的衍生物,由花生四烯酸經(jīng)磷酸化酶 A2α,5-脂氧化酶等一系列下游酶作用(5-脂氧化酶途徑)而生成白三烯 B4和半胱氨酸白三烯(包括 LTC4,LTD4,LTE4)兩類物質(zhì)。其中白三烯B4可作用于兩種G蛋白偶聯(lián)受體BLT1和BLT2,半胱氨酸白三烯可作用于兩種受體CysLT1和CysLT2。白三烯在哮喘、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化、腸炎等一系列自身免疫性疾病中,都作為一個(gè)促炎介質(zhì)存在。LTB4主要由多核白細(xì)胞釋放,近些年來,它與PGE2作為兩個(gè)主要的由抗原提呈細(xì)胞在炎癥條件下分泌的酯類物質(zhì)而在免疫學(xué)研究中日益受到關(guān)注。

    Machida[17]發(fā)現(xiàn)在小鼠的樹突狀細(xì)胞上有半胱氨酸白三烯受體的表達(dá),同時(shí)還發(fā)現(xiàn),半胱氨酸白三烯主要通過 CysLT1受體來調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞的功能。用CysLT1受體的激動(dòng)劑處理樹突狀細(xì)胞能夠抑制細(xì)胞分泌IL-12、提高IL-10分泌水平從而促進(jìn)T細(xì)胞向TH-2分化、抑制TH-1細(xì)胞分化。由此看來CysLT1受體藥物或許可以成為良好的MS治療用藥。但是,新的研究發(fā)現(xiàn),CysLT1信號(hào)并不影響T細(xì)胞的分化,CysLT1拮抗劑可以阻斷 T細(xì)胞的趨化及改善血腦屏障的通透性,從而延緩及減輕EAE小鼠發(fā)?。?8]。在兩個(gè)半胱氨酸白三烯受體中,Cys-LT2相比于CysLT1作用沒那么顯著,再加上到目前為止,CysLT2受體的特異性拮抗劑還沒有被發(fā)現(xiàn),因此針對(duì)于 CysLT2的研究還比較少。不過,Jiang等人在巨噬細(xì)胞中CysLT1和CysLT2是共表達(dá)的,CysLT2會(huì)與CysLT1爭奪配體,從而影響CysLT1的功能,而且在巨噬細(xì)胞中CysLT2受體表達(dá)下調(diào)會(huì)相對(duì)提高CysLT1受體的表達(dá)量[19]。

    關(guān)于LTB4,最初人們發(fā)現(xiàn),BLT1/2的激活會(huì)提高樹突狀細(xì)胞中CCR7的表達(dá)量,影響樹突狀細(xì)胞與CCL-19/21相關(guān)的遷移。之后又發(fā)現(xiàn),BLT1-/-樹突狀細(xì)胞激活T細(xì)胞的能力和分泌IL-12的能力下降,這也就提示BLT1或許能夠最終調(diào)控EAE等與T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫疾病的病發(fā),而后續(xù)的研究也觀察到了 BLT1-/-表現(xiàn)出了對(duì) EAE 的抗性[20,21]。

    2.3 代謝性谷氨酸受體 代謝性谷氨酸受體(mGluRs)是谷氨酸受體的一個(gè)分支,包括mGluR1、mGluR2、mGluR3、mGluR4、mGluR5、mGluR6、mGluR7、mGluR8。在這些受體中,mGluR4在樹突狀細(xì)胞中有較高水平的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn),樹突狀細(xì)胞上的mGluR4對(duì)于樹突狀細(xì)胞控制TH細(xì)胞分化過程是必不可少的。谷氨酸受體被激活后能夠降低細(xì)胞內(nèi)的cAMP水平,從而提高IL-12和 IL-27的分泌水平,降低IL-6與IL-23水平。利用來源于Grm4-/-小鼠的樹突狀細(xì)胞分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其分泌的IL-23和IL-6水平上升,IL-12和IL-27水平下降有,利于TH-17細(xì)胞分化。利用EAE小鼠模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),mGluR4敲除小鼠發(fā)病相比于正常小鼠也要嚴(yán)重的多[4]。

    2.4 前列腺素受體 前列腺素(Prostaglandin,PG)包括前列腺素 D2、E2、F2α、I2和凝血惡烷,與之對(duì)應(yīng)的有八種受體:PGD受體(DP),四種 PGE受體亞型(EP1,EP2,EP3,EP4),PGF 受體(FP),PGI 受體(IP)和 TXA受體(TP)[22]。利用上述八種受體的基因敲除小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),除了EP4-/-小鼠表現(xiàn)出了對(duì)EAE抗性外,其他基因敲除小鼠與野生型小鼠一樣對(duì)EAE易感。前列腺素通過作用于樹突狀細(xì)胞上的EP4受體調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞的功能并控制下游T淋巴細(xì)胞的分化:EP4受體的激動(dòng)能夠提高樹突狀細(xì)胞分泌IL-23促進(jìn)TH-17細(xì)胞分化增殖加劇病情;而EP4受體被拮抗之后,IL-23分泌下調(diào),病狀減輕[23]。有趣的是,EP2雖同是 PGE2的受體,也同樣能夠引起胞內(nèi)cAMP水平升高,但是相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn),EP4受體存在之后,EP2在促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞分化以及誘導(dǎo)EAE中的作用就成多余的了,基本不起作用[22],這也就解釋了為什么EP-/-2小鼠同樣表出對(duì)EAE易感。

    2.5 腺苷受體 腺苷是一類重要內(nèi)源性生物分子,它可以通過 A1、A2A、A2B和A3四種 G蛋白偶聯(lián)受體來調(diào)節(jié)組織功能。其中A1和A3通過Gi途徑抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性,引起細(xì)胞內(nèi)cAMP水平下降,而A2A和 A2B通過 Gs蛋白提高細(xì)胞內(nèi)cAMP的濃度?,F(xiàn)有的研究資料表明,樹突狀細(xì)胞能夠表達(dá) A1、A2A、A2B和 A3四種受體[24]。

    A1在樹突狀細(xì)胞中的表達(dá)并不是恒定不變的,在未成熟的樹突狀細(xì)胞中A1的表達(dá)量比較高,伴隨著樹突狀細(xì)胞的成熟,A1的表達(dá)水平會(huì)下降。未成熟的樹突狀細(xì)胞表現(xiàn)出一定的趨化特性,腺苷通過作用A1受體使樹突狀細(xì)胞向產(chǎn)生腺苷的炎癥部位聚集。另外,有研究發(fā)現(xiàn),A1R-/-小鼠的巨噬細(xì)胞等單核細(xì)胞促炎基因表達(dá)相對(duì)活躍,A1受體敲除小鼠在做EAE建模中相比于野生型小鼠脫髓鞘更為嚴(yán)重[25]。A2A受體在未成熟的樹突狀細(xì)胞中表達(dá)水平不高,但成熟樹突狀細(xì)胞中其表達(dá)會(huì)顯著上調(diào)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中腺苷類似物作用于樹突狀細(xì)胞引起胞內(nèi)cAMP濃度升高,抑制樹突狀細(xì)胞分泌促炎因子IL-12和TNF-α[26],減弱 TH-1免疫應(yīng)答,從這點(diǎn)上看A2A受體激動(dòng)劑或許會(huì)可以成為治療 MS藥物。但是,小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),A2A受體拮抗劑能夠減輕EAE發(fā)病,因?yàn)锳2AR被阻斷后,脈絡(luò)叢中的粘連分子表達(dá)量相對(duì)較低,從而減少了CD4+淋巴細(xì)胞對(duì)腦和脊髓的浸潤[27]。

    關(guān)于A2B受體在樹突狀細(xì)胞表達(dá)的報(bào)道現(xiàn)在還不多,到目前,關(guān)于A2B受體免疫學(xué)作用的研究主要集中在肥大細(xì)胞上。但是最新研究也發(fā)現(xiàn),樹突狀細(xì)胞中A2B激動(dòng)后能夠促進(jìn)下游TH-17分化[28]。關(guān)于A3受體在樹突狀細(xì)胞中的功能的研究目前也不多見。Varani等發(fā)現(xiàn) A3受體激活后 NF-κB的活性受抑,關(guān)節(jié)滑液細(xì)胞分泌 TNF-α和IL-8的水平下降,在一定程度上抑制炎癥細(xì)胞的分化從而緩解炎癥反應(yīng)。另有報(bào)道提到 A3受體激動(dòng)劑能夠誘導(dǎo)外周單核細(xì)胞的凋亡,使用 A3的激動(dòng)劑 IB-MECA處理小鼠后,小鼠血漿中 IL-12、IFN-γ降低,IL-10水平上升[29]。上述資料表明,A3受體激動(dòng)劑在治療自身免疫性疾病中有很好的前景,而且IB-MECA已經(jīng)作為治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物進(jìn)入三期臨床試驗(yàn)?;蛟SIB-MECA在治療與風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎一樣同為自身免疫性疾病的多發(fā)性硬化中有一定功效,值得我們?nèi)パ芯孔C實(shí)。

    3 結(jié)語

    多發(fā)性硬化是由T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病,T細(xì)胞激活所需的多種細(xì)胞因子主要由樹突狀細(xì)胞分泌,因此樹突狀細(xì)胞在多發(fā)性硬化癥的病發(fā)和發(fā)展過程中起著重要作用。樹突狀細(xì)胞由此也成為治療自身免疫疾病的重要靶點(diǎn)。GPCR家族成員眾多,功能涉及幾乎所有的細(xì)胞生物學(xué)過程,通過干預(yù)GPCR來調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞功能,并最終達(dá)到治療或延緩自身免疫性中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥的目的,將為開發(fā)治療多發(fā)性硬化等自身免疫性疾病的新型藥物提供新的思路。

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