T細(xì)胞糖酵解代謝在口腔扁平苔蘚中的研究進(jìn)展

邢文敏，葛學(xué)軍，吳淑娟，張芳

山西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·口腔醫(yī)院，山西 太原（030001）

口腔扁平苔蘚（oral lichen planus，OLP）是一種慢性炎癥性疾病，發(fā)病率約2%，常見于50～60 歲的女性，惡變率約為0.44%～2.28%［1-3］，表現(xiàn)為雙頰對稱的白紋，典型的病理特征是基底細(xì)胞液化變性和固有層淋巴細(xì)胞帶狀浸潤，OLP 與多種因素有關(guān)，包括免疫、局部刺激及感染等，其中T 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫異常在OLP 的發(fā)生、發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用［4-5］。研究表明初始T 細(xì)胞在抗原刺激后廣泛活化，分化為多種T 細(xì)胞亞群，例如Th1、Th2、Th17、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（regulatory T cell，Treg）等，并分泌相關(guān)細(xì)胞因子導(dǎo)致OLP 的發(fā)生，T 細(xì)胞增殖和分化的調(diào)控在OLP 的研究中日益受到關(guān)注［6］。

糖酵解是指葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后，在細(xì)胞質(zhì)中經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)生成丙酮酸的過程。糖酵解影響T 細(xì)胞的增殖和分化，靜息狀態(tài)下T 細(xì)胞的能量主要來源于氧化磷酸化產(chǎn)生的ATP，T 細(xì)胞被抗原刺激活化后，會(huì)上調(diào)代謝相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子如缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α），直接或間接調(diào)控糖酵解相關(guān)蛋白及酶的表達(dá)，如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、甘油醛3-磷酸脫氫酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）以及乳酸脫氫酶A（lactate dehydrogenase A，LDHA），使T 細(xì)胞糖酵解代謝也相應(yīng)增強(qiáng)，這主要受到哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的調(diào)控，盡管這個(gè)過程產(chǎn)生的ATP 比氧化磷酸化要少得多，但該過程葡萄糖會(huì)更快地轉(zhuǎn)化為丙酮酸，更快的產(chǎn)生能量，若上調(diào)糖酵解失敗會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖所需的ATP 及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子減少，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［7-8］。阻斷活化T 細(xì)胞中的糖酵解代謝是治療自身免疫性疾病的一種策略，在系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和多發(fā)性硬化癥等多種疾病中均已有報(bào)道，糖酵解代謝對OLP 的影響也日益受到關(guān)注［9］，本文將對近年來關(guān)于T 細(xì)胞糖酵解代謝轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、酶及調(diào)控因子與OLP 的相關(guān)研究作一綜述，為探索OLP 的病因及治療方法提供新思路。

1 T 細(xì)胞糖酵解代謝轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及關(guān)鍵酶與OLP

糖酵解過程：首先葡萄糖通過葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入細(xì)胞，繼而經(jīng)過幾個(gè)糖酵解關(guān)鍵酶：己糖激酶（hexokinase 2，HK2）、6-磷酸果糖激酶-1（6-phosphofructokinase1，PFK-1）、丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）以及甘油醛3-磷酸脫氫酶（GAPDH）的作用，最終轉(zhuǎn)化為丙酮酸［10］。有氧條件下丙酮酸進(jìn)入線粒體，經(jīng)過三羧酸循環(huán)被氧化為CO2和H2O，并氧化磷酸化產(chǎn)生ATP；缺氧時(shí)細(xì)胞的氧化磷酸化受阻，丙酮酸在細(xì)胞質(zhì)中被乳酸脫氫酶A（LDHA）還原為乳酸，即warburg 效應(yīng)，其目前已經(jīng)在口腔癌及癌前病變中廣泛關(guān)注［11］。

T 細(xì)胞糖酵解代謝增強(qiáng)與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，Glut1）及多種酶表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)，如GAPDH 和LDHA，它們的表達(dá)增加不僅影響T 細(xì)胞的增殖、分化，導(dǎo)致Th1/Th2 及Th17/Treg 比例增加，同時(shí)促進(jìn)腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）等炎癥因子表達(dá)增加，趨化T 細(xì)胞聚集，導(dǎo)致基底角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡，與OLP 的發(fā)生密切相關(guān)（圖1）。

圖1 糖酵解代謝對T 細(xì)胞分化及細(xì)胞因子分泌的影響以及在OLP 中的作用機(jī)制Figure 1 Effect of glycolytic metabolism on T cell differentiation and cytokine secretion and its mechanism in OLP

1.1 Glut1 與OLP

葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，Glut1）是SLC2A1 基因編碼的，主要作用是將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，受HIF-1 的調(diào)節(jié)，HIF-1 進(jìn)入細(xì)胞核后能夠誘導(dǎo)SLC2A1 轉(zhuǎn)錄和翻譯，最終上調(diào)Glut1 的表達(dá)，促進(jìn)葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞，使糖酵解代謝增強(qiáng)，這是促進(jìn)細(xì)胞生長和增殖所必需的［12-13］。T 淋巴細(xì)胞在沒有Glut1 的情況下，只能維持有限的增殖，活化的T 細(xì)胞糖酵解代謝增加，Glut1 的表達(dá)升高，T細(xì)胞的增殖和分化也相應(yīng)增加［11］。在激活的免疫細(xì)胞中Glut1 過表達(dá)，以滿足其對葡萄糖的需求，已成為自身免疫性疾病的一個(gè)新的治療靶點(diǎn)［8］。

Wang 等［14］的研究顯示，Glut1 在正?？谇火つ?、非糜爛型OLP、糜爛型OLP 及口腔鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)逐漸升高，隨著Glut1 表達(dá)的增加，HIF-1α在OLP 和口腔鱗狀細(xì)胞癌標(biāo)本中的表達(dá)也有所增加，這些結(jié)果表明，Glut1 和HIF-1α 可能參與了OLP 向口腔鱗狀細(xì)胞癌的進(jìn)展。Brands 等［15］通過口腔刷拭活檢發(fā)現(xiàn)，80%的口腔鱗狀細(xì)胞癌患者Glut1 染色陽性，50%的口腔白斑患者Glut1 染色陽性，在OLP 中的陽性比例為60%，但有一半的OLP患者有代謝紊亂，可能造成Glut1 染色假陽性率較高，因此Glut1 染色對OLP 的診斷可能存在一定的局限性，但可以作為檢測口腔黏膜惡性轉(zhuǎn)化的手段。

1.2 GAPDH 與OLP

甘油醛3-磷酸脫氫酶（GAPDH）作用是將甘油醛3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)化為1，3-二磷酸甘油酸，并生成丙酮酸，經(jīng)過氧化磷酸化或糖酵解代謝，以NADH 和ATP 的形式產(chǎn)生能量，抑制GAPDH 會(huì)影響細(xì)胞能量代謝及炎癥因子的分泌［16-17］。

目前的研究表明OLP 的發(fā)病與T 細(xì)胞分化及相關(guān)細(xì)胞因子的分泌增加有關(guān)，如IFN-γ 和TNF-α等［1］，這可能與T 細(xì)胞被活化后，GAPDH 與細(xì)胞因子mRNA 的分離有關(guān)。Wen 等［18］研究表明T 細(xì)胞中GAPDH 可以通過與IFN-γ mRNA 的3'非翻譯區(qū)結(jié)合，阻止其翻譯，并減少IFN-γ 的分泌，當(dāng)細(xì)胞被活化后，GAPDH 與mRNA 結(jié)合能力減弱，IFN-γ 的分泌增加。此外，GAPDH 還抑制了巨噬細(xì)胞中TNF-α mRNA 的翻譯，當(dāng)糖酵解代謝增強(qiáng)時(shí)，GAPDH與TNF-α mRNA的結(jié)合減弱，使TNF-α 表達(dá)增加。研究證明GAPDH 的抑制劑，如富馬酸二甲酯可以直接使其失活，從而降低免疫細(xì)胞的糖酵解代謝，已經(jīng)用于多發(fā)性硬化癥的治療，GAPDH 作為重度糖酵解腫瘤以及自身免疫疾病治療的潛在靶點(diǎn)［19］，也有望成為治療OLP 的新靶點(diǎn)。

1.3 LDHA 與OLP

乳酸脫氫酶（LDHA）的作用是將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸，其表達(dá)受HIF-1α 及磷脂酰肌醇三羥基激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/絲氨酸蘇氨酸激酶（protein kinase B，Akt）/mTOR 通路的調(diào)控［20］。沉默HIF-1α 可以抑制T 細(xì)胞中LDHA 的表達(dá)，阻斷mTOR 通路可抑制T 細(xì)胞中LDHA 的磷酸化，降低T 細(xì)胞的糖酵解代謝。T 細(xì)胞被激活后，糖酵解代謝增強(qiáng)，LDHA 的活性增加，LDHA 和TNF-α mRNA 的穩(wěn)定性降低，促進(jìn)TNF-α mRNA 的翻譯，使TNF-α 產(chǎn)生增加，原花青素B2 通過抑制mTORHIF-1 通路可以降低糖酵解水平，抑制T 細(xì)胞中TNF-α 和IFN-γ 的產(chǎn)生［21］。此外，LDHA 介導(dǎo)的糖酵解在促進(jìn)Th1 反應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，活化的Th1 細(xì)胞中，LDHA 的活性增加導(dǎo)致IFN-γ 的產(chǎn)生，在沒有LDHA 的情況下，產(chǎn)生的IFN-γ 則較少，阻斷OLP 來源T 細(xì)胞中的糖酵解和mTOR 通路都可以有效地減少IFN-γ 的產(chǎn)生，從而削弱角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡［22］。

總之，Glut1、GAPDH 和LDHA 影響T 細(xì)胞糖酵解代謝進(jìn)而影響OLP 的發(fā)生，另外糖酵解代謝還受到己糖激酶2（HK2）、磷酸果糖激酶-1（PFK-1）、丙酮酸激酶M2（pyruvate kinase M2，PKM2）三個(gè)限速酶的影響，它們也參與多種自身免疫性疾病的發(fā)生。例如：HK2 在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中的表達(dá)增加，受到PI3K/Akt 及HIF-1α 的調(diào)控，與T 細(xì)胞的增殖、IFN-γ 和TNF-α 等炎癥因子的分泌以及疾病的風(fēng)險(xiǎn)性增加有關(guān)［23-25］。PFK-1 的作用是將6-磷酸果糖轉(zhuǎn)化為1，6-二磷酸果糖，抑制PFK-1 能夠顯著降低糖酵解通量，阻止肝癌細(xì)胞的增殖，這個(gè)過程受到HIF-1α 的調(diào)節(jié)［26］。PKM2 是Th1 和Th17 分化所必需的，其表達(dá)受mTOR 及HIF-1α 的調(diào)控，沉默PKM2 可以抑制T17 細(xì)胞的增殖和分化，從而改善自身免疫性腦脊髓炎的癥狀［27-28］。以上研究表明糖酵解代謝限速酶能夠調(diào)節(jié)T 細(xì)胞糖酵解代謝，進(jìn)而影響T 細(xì)胞的增殖分化及炎癥因子的分泌，但在OLP 中的作用尚未研究，值得深入探尋。

2 調(diào)控T 細(xì)胞糖酵解代謝的關(guān)鍵因子在OLP 中的作用

OLP 進(jìn)展與T 細(xì)胞被活化后糖酵解代謝增強(qiáng)有關(guān)，這個(gè)過程受到mTOR 的調(diào)控，mTOR 被激活后HIF-1α 也隨之上調(diào)，使糖酵解相關(guān)蛋白及酶的表達(dá)增加，促進(jìn)T 細(xì)胞的增殖和分化。

2.1 mTOR調(diào)控T細(xì)胞糖酵解代謝在OLP中的作用

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）作為糖酵解代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，包括兩種相互作用的蛋白復(fù)合物：哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物C1（mammalian target of rapamycin C1，mTORC1）和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物C2（mammalian target of rapamycin C2，mTORC2），其中mTORC1 在細(xì)胞代謝和增殖方面發(fā)揮重要作用，通過調(diào)節(jié)代謝相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)糖代謝，抑制mTORC1 活性可減弱糖酵解，而mTORC2 的缺失可增強(qiáng)糖酵解［29］。mTOR主要受到PI3K/Akt的調(diào)控，激活后促進(jìn)HIF-1α的表達(dá)，使糖酵解代謝增強(qiáng)，對T 細(xì)胞不同亞群的細(xì)胞發(fā)育和分化至關(guān)重要，從而引起多種炎癥及免疫性疾?。?］。

利用T 細(xì)胞與角質(zhì)形成細(xì)胞共培養(yǎng)體系模擬OLP 局部微環(huán)境，發(fā)現(xiàn)T 細(xì)胞中mTOR 通路的激活隨著葡萄糖濃度的變化而變化，抑制mTOR 通路可降低HIF-1α 在T 細(xì)胞中的表達(dá)，抑制LDHA 的表達(dá)。在OLP 的外周T 細(xì)胞和局部T 細(xì)胞中PI3K/Akt/mTOR 通路活性增強(qiáng)，下游的p-mTOR 和HIF-1α 的表達(dá)升高，T 細(xì)胞糖酵解增加，誘導(dǎo)T 細(xì)胞增殖和分化，同時(shí)產(chǎn)生一系列促炎細(xì)胞因子，包括IFN-γ、TNF-α 和白細(xì)胞介素-2（interleukin-2，IL-2）等，導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞液化變性，同時(shí)促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞釋放趨化因子，介導(dǎo)T 細(xì)胞的募集［22，30］，這可能是OLP 患者Th1/Th2 與Th17/Treg 不平衡和細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)紊亂的原因［6］。

2.2 HIF-1α 調(diào)控T 細(xì)胞糖酵解代謝在OLP 中的作用

HIF-1α 受到HIF 脯氨酸羥化酶的調(diào)節(jié)，缺氧時(shí)表達(dá)增加，影響細(xì)胞的增殖、分化與凋亡，在免疫炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要的作用［14］。T 細(xì)胞活化后HIF-1α 的表達(dá)增加，糖酵解相關(guān)酶表達(dá)上調(diào)，糖酵解代謝增強(qiáng)，HIF-1α 沉默對T 細(xì)胞中Glut1 表達(dá)和LDHA 的激活產(chǎn)生抑制作用，這表明HIF-1α 參與了Glut1 介導(dǎo)的葡萄糖攝取和LDHA 介導(dǎo)的乳酸生成，從而調(diào)節(jié)T 細(xì)胞的糖酵解代謝［8，31］。

在OLP 病變區(qū)組織微循環(huán)障礙，血液黏稠度增高導(dǎo)致缺氧，HIF-1α 的表達(dá)增加，進(jìn)而調(diào)控糖酵解酶的表達(dá)，增強(qiáng)糖酵解代謝，誘導(dǎo)T 細(xì)胞的分化，破壞T 細(xì)胞中HIF-1α 的表達(dá)會(huì)通過阻礙維甲酸受體相關(guān)的孤兒受體t 的轉(zhuǎn)錄來減少Th17 的分化，并增加叉頭盒P3 的表達(dá)來促進(jìn)Treg 的分化，從而導(dǎo)致Th17/Treg 細(xì)胞的比例降低；沉默HIF-1α 后還會(huì)使Th1 細(xì)胞分化減少，Th2 細(xì)胞亞群分化增加，使Th1/Th2 細(xì)胞的比例降低，減輕OLP 的病程［31-32］。綜上所述，HIF-1α 調(diào)節(jié)糖酵解代謝增強(qiáng)了T 細(xì)胞的促炎表型，削弱抗炎表型，在OLP 的發(fā)展中起致病作用，抑制HIF-1α 的表達(dá)可以減緩OLP 的發(fā)展。

3 T 細(xì)胞糖酵解代謝作為治療靶點(diǎn)在OLP 中的研究

3.1 2-脫氧-d-葡萄糖（2-Deoxy-D-glucose，2-DG）

作為葡萄糖的類似物，2-DG 通過與Glut1 競爭，抑制葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞，在細(xì)胞內(nèi)2-DG 被HK2磷酸化為2-DG-P，這是一種不能在細(xì)胞內(nèi)代謝和積累的末端物質(zhì)，使糖酵解過程受阻，ATP 生成減少，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，已成為自身免疫性疾病和炎癥性疾病的治療劑［33］。

DG 選擇性地干擾依賴糖酵解的T 細(xì)胞，Wang等［22］研究發(fā)現(xiàn)，2-DG 能夠抑制mTOR 及其下游的蛋白4E-BP1 的表達(dá)，使OLP 來源的T 細(xì)胞增殖和分化減弱，同時(shí)有效地減少IFN-γ 的產(chǎn)生，減少角質(zhì)形成細(xì)胞的凋亡，阻止OLP 的進(jìn)展。

3.2 雷帕霉素（rapamycin，RAPA）

作為一種選擇性的mTOR 抑制劑，RAPA 主要針對mTORC1 起作用，不影響mTORC2 的活性，RAPA 對多種細(xì)胞具有生長抑制作用，包括T 細(xì)胞和癌細(xì)胞［34］，通過抑制mTORC1 減少HIF-1α 的表達(dá)，使T 細(xì)胞中Glut1 和糖酵解酶表達(dá)減少，降低糖酵解活性，抑制T 細(xì)胞的增殖，減弱Th17 細(xì)胞的分化，同時(shí)還誘導(dǎo)了Treg 細(xì)胞的生成，減輕OLP 的發(fā)病，此外，RAPA 還可以與其他免疫抑制劑協(xié)同使用，降低毒性［9，31］。

此外，一些藥物已在其他糖酵解相關(guān)疾病中得到驗(yàn)證，富馬酸二甲酯在多發(fā)性硬化癥中被證明通過抑制GAPDH 和有氧糖酵解產(chǎn)生抗炎作用［19］，原花青素B2 抑制mTOR 進(jìn)而抑制糖酵解代謝，減少活化T 細(xì)胞中TNF-α 和IFN-γ 的產(chǎn)生［21］，二甲雙胍作為目前廣泛應(yīng)用的降糖藥，可以抑制HIF-1α 的表達(dá)，進(jìn)而抑制糖酵解相關(guān)蛋白及酶的表達(dá)，發(fā)揮抗炎、調(diào)節(jié)脂類及糖類代謝的作用［35］，這些均為靶向T 細(xì)胞糖酵解治療OLP 提供了方向。

4 結(jié)語與展望

綜上所述，本文主要對T 細(xì)胞糖酵解代謝在OLP 中的作用進(jìn)行了探討，OLP 的發(fā)生與糖酵解代謝相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Glut1）、酶（GAPDH 和LDAH）及關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子（mTOR 和HIF-1α）有關(guān)，增強(qiáng)糖酵解代謝能夠誘導(dǎo)T 細(xì)胞的增殖、分化以及炎性細(xì)胞因子分泌，導(dǎo)致OLP 的發(fā)生；阻斷糖酵解代謝，可以減輕炎癥免疫反應(yīng)，進(jìn)而抑制OLP 的發(fā)生。靶向T細(xì)胞糖酵解代謝作為一種調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)以治療自身免疫性疾病的手段，已經(jīng)被廣泛關(guān)注，例如2-DG和RAPA 作為抑制T 細(xì)胞糖酵解的藥物，已在OLP相關(guān)實(shí)驗(yàn)中被證明。

此外，HK-2、PFK-1 和PKM2 等酶在其他糖酵解相關(guān)的免疫疾病中已有報(bào)道；一些藥物如富馬酸二甲酯、原花青素B2、二甲雙胍等證實(shí)在其他糖酵解疾病中發(fā)揮作用，但這些酶及藥物在OLP 中的作用尚未研究，未來仍需要針對糖酵解代謝相關(guān)酶及靶向藥物調(diào)控OLP 的機(jī)制開展大量的臨床和體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究。

【Author contributions】Xing WM performed literature searching and wrote the article.Wu SJ assisted in literature searching.Ge XJ,Zhang F reviewed the article.