鋅指蛋白A20在自身免疫病中的作用及調控機制

王晨，程艷杰

(大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院檢驗科，遼寧大連 116000)

·綜述·

鋅指蛋白A20在自身免疫病中的作用及調控機制

王晨，程艷杰

(大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院檢驗科，遼寧大連 116000)

鋅指蛋白A20，是一種具有泛素化與去泛素化的雙重酶活性蛋白，能夠通過多種途徑負性調控NF-κB。目前已有許多研究證實，自身免疫病中存在A20表達的異常，并與疾病的發(fā)生、發(fā)展有著千絲萬縷的關系。該文就鋅指蛋白A20在自身免疫病中的作用及調控機制作一綜述。

鋅指蛋白A20；NF-κB；自身免疫??；調控作用

鋅指蛋白A20，又稱腫瘤壞死因子α誘導蛋白3(tumor necrosis factor alpha-induced protein 3,TNFAIP3)，由Dixit等[1]于1990年在經(jīng)腫瘤壞死因子-α(TNF-α)處理后的人臍靜脈內皮細胞中首次發(fā)現(xiàn)。之后發(fā)現(xiàn)A20在上皮細胞、樹突狀細胞、T淋巴細胞及B淋巴細胞中均有表達[2-4]。研究表明，鋅指蛋白A20作為NF-κB的負性調控因子，在調控機體免疫和炎癥反應中發(fā)揮重要作用[5]。自身免疫病是由于機體免疫系統(tǒng)失衡，產(chǎn)生針對自身組織和器官的免疫應答效應從而導致自身組織和器官受損的一類疾病。已有報道證實A20參與很多自身免疫病的發(fā)生和發(fā)展。本文就A20在自身免疫病中的作用及調控機制進行闡述。

1 NF-κB簡介

NF-κB是一種普遍存在于細胞質中的快反應轉錄因子，靜止時以同源或異源二聚體的形式存在于胞漿中，由具有Rel同源區(qū)(Rel homology domain, RHD)結構的蛋白質組成，包括RelA(p65)、RelB、c-Rel、p100/p52和p105/p50。在細胞靜止狀態(tài)下NF-κB利用其RHD羧基末端(C端)所含的核定位序列結構與其抑制蛋白(inhibitor of NF-κB, IκB)的中心區(qū)結合, 在細胞質中形成無活性的NF-κB-IκB復合體。當細胞受到外界刺激時，NF-κB與IκB解離，進入細胞核對靶基因進行轉錄。NF-κB的激活主要通過經(jīng)典和非經(jīng)典途徑。經(jīng)典激活途徑中，Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)、抗原誘導產(chǎn)生的特異性B細胞受體(B cell receptor,BCR)和T細胞受體(T cell receptor,TCR)以及促炎細胞因子誘導產(chǎn)生的IL-1、TNF-α的模式識別受體的活化能夠介導IκB激酶β(IκB kinase β，IKKβ)的激活，使得IκB磷酸化并被蛋白酶體降解，NF-κB二聚體(p65/p50)進入胞核對靶基因進行轉錄。NF-κB經(jīng)典激活途徑的主要功能是誘導細胞的活化，確保細胞發(fā)揮特定的免疫學效應[6]。非經(jīng)典途徑中，TNF受體超家族如細胞毒素β受體、CD40以及TNF配體家族的B細胞活化因子、NF-κB受體活化因子的活化，使IκB與NF-κB在細胞質中分離，NF-κB以二聚體形式進入細胞核對基因進行轉錄。非經(jīng)典途徑中NF-κB的激活為維持細胞內的功能正常運行提供有利條件，如在淋巴組織中確保淋巴細胞的正常分化與增值[7]。

2 NF-κB的抑制因子A20

人類A20基因定位于染色體6q23.3，其氨基末端(N端)的卵巢腫瘤(ovarian tumor, OTU)結構域具有去泛素化蛋白酶的作用，能夠使諸多信號轉導通路如NF-κB信號通路中的受體相關蛋白(receptor-interacting protein, RIP)發(fā)生去泛素化，抑制蛋白酶對其的降解作用；羧基末端(C端)含有7個Cys2-Cys2鋅指(zinc finger，ZnF)的重復結構，具有泛素化蛋白酶的作用，能夠使RIP的Lys48泛素化被降解，其中第4個鋅指具有E3泛素連接酶(ubiquitin-conjugating enzyme, Ubcl3)活性[8]。

A20對NF-κB的調控體現(xiàn)在：一方面，A20可在一些炎癥因子如TNF、IL-1、TLR和NOD樣受體(NOD-like receptor,NLR)配體的誘導下，負性調節(jié)NF-κB的活化；另一方面，A20可抑制TNF誘導的細胞凋亡[9]。A20 N端DUB結構域的激活可切割NF-κB信號通路上的蛋白質分子如RIP1(receptor-interactingprotein 1)、RIP2、腫瘤壞死因子受體相關因子-6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6)和黏膜相關淋巴組織淋巴瘤異位基因(mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma translocation gene 1，MALAT1)的63位Lys連接的多聚泛素化鏈，使其發(fā)生去泛素化而阻止蛋白質之間的相互作用，進而抑制NF-κB信號通路的轉導[10]。A20的C端鋅指結構區(qū)具有Ubcl3的作用，能夠促進Lys連接的多聚泛素鏈泛素化，使其被蛋白酶體降解[11]。

3 A20與自身免疫病

3.1 A20與系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE) SLE是以體內產(chǎn)生大量自身抗體和系統(tǒng)性炎癥反應為病理特癥，最終引起器官衰竭的一種自身免疫病。B淋巴細胞的活化、增殖和分化在SLE的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，特異性敲除B淋巴細胞中A20基因的大鼠可發(fā)生嚴重的狼瘡腎炎，伴有B細胞的大量增殖和自身抗體的產(chǎn)生[4]。深入研究發(fā)現(xiàn)，A20可通過抑制B細胞與BCR結合，阻止CARMAL-Bcl10-MALT 1復合體聚集引起的蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)β活化，進而抑制NF-κB的激活[12]。A20對B細胞凋亡的調控也起關鍵作用，A20缺失的B細胞可抵抗Fas介導的細胞凋亡，可能由于NF-κB的大量增加，從而使抗凋亡蛋白如Bcl-x的轉錄增加，最終引起NF-κB依賴性的細胞抗凋亡作用[13]。

巨噬細胞作為炎癥細胞和抗原提呈細胞，在SLE和狼瘡腎炎的發(fā)病中同樣具有重要作用[14]。其可在腎臟組織中大量浸潤并釋放炎癥細胞因子(如IL-1β、IL-6、趨化因子CCL2等),引起腎臟的損傷[15]。以上炎癥細胞因子的產(chǎn)生可進一步激活由核苷酸結合寡聚化結構域(nucleotide-binding oligomerization domain containing NACHT)、富亮氨酸重復序列(leucine-richrepeat,LRR)和熱蛋白結構域 (pyrin domain, PYD)區(qū)域構成的NLRP3炎癥小體的表達，促使NLRP3與凋亡相關斑點樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing，ASC)相互作用，進而招募caspase-1聚集，誘導炎癥小體的激活。NLRP3還可增強NF-κB的信號通路，兩者共同加重SLE和狼瘡腎病的發(fā)展[16]。Li等[17]利用腺病毒介導A20基因在巨噬細胞中過表達，發(fā)現(xiàn)A20可通過抑制NF-κB途徑從而抑制NLRP3炎癥體的激活，達到明顯減輕大鼠狼瘡性腎炎的作用。因此，A20在B細胞和巨噬細胞中的缺失都可能導致SLE的發(fā)生與發(fā)展。

T細胞信號轉導通路在SLE的發(fā)病中也占有重要作用。臨床實驗證明，與健康人對照組相比，SLE患者外周血T細胞呈現(xiàn)出過度活化與增殖的狀態(tài)，T細胞對病原體刺激的敏感度增高，并且活化后能夠產(chǎn)生持久的信號，最終使組織和器官發(fā)生免疫損傷[18]。Giordano等[19]特異性敲除大鼠CD8+T細胞中的A20基因發(fā)現(xiàn)，CD8+T細胞的活化程度受A20基因的調控，A20可通過阻斷T細胞與TCR結合，抑制T細胞的過度活化，從而抑制NF-κB對大量細胞因子(如IL-2、IFN-γ、Ⅱ型膠原自身抗體)的轉錄，具有減輕大鼠關節(jié)炎癥反應，防止機體發(fā)生免疫紊亂的功能。

3.2 A20與類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA) RA是一種以全身慢性炎癥為特征的自身免疫病，主要累及遠端關節(jié)。Matmati等研究發(fā)現(xiàn)，髓樣細胞中A20基因缺失的大鼠在8～12個月時會陸續(xù)出現(xiàn)四肢紅腫癥狀，到第20周幾乎所有的大鼠都會表現(xiàn)以上癥狀，免疫組化顯示這些大鼠的關節(jié)滑膜中有大量炎癥細胞浸潤，其中以單核細胞浸潤為主，并引起關節(jié)軟骨的損傷和骨的破壞。接下來研究者利用LPS刺激 A20myel-KOMyD88KO大鼠發(fā)現(xiàn)大鼠表現(xiàn)正常，并未發(fā)生炎癥反應，而LPS刺激A20myel-KOMyD88+/+的大鼠后免疫組化顯示關節(jié)組織中有大量炎癥細胞浸潤，因此可見髓樣細胞中A20缺失的大鼠發(fā)生關節(jié)炎的病理過程依賴于Toll樣受體4(toll-like receptor 4,TLR4)-髓樣細胞分化蛋白88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)信號轉導途徑，可引起下游NF-κB的活化[20]。Skaug等證實，LPS可引起TLR4活化，同時招募MyD88、IL-1、TRAF6聚集到細胞內的TLR區(qū)，TRAF6會與Ubcl3相互作用，激活轉化生長因子-β激活激酶1(TGF-β activated kinase-1,TAK1)/IκB激酶γ(IκB kinase γ，IKKγ)復合體，進而介導NF-κB活化。在此過程中A20可通過切割目的基因TRAF6和IKKγ的多聚泛素化鏈，達到抑制信號傳遞的作用，還可通過干擾TRAF6與Ubcl3的結合，使Ubcl3被蛋白酶體降解，達到阻止NF-κB的信號轉導作用[21-22]。最近有研究發(fā)現(xiàn)與野生型細胞株相比，A20缺失大鼠的巨噬細胞中，NLRP3炎癥小體和IL-1β在LPS誘導下表達水平明顯升高，這是由于NF-κB轉錄的結果。因此，A20可能通過負性調控NF-κB，抑制NLRP3炎癥小體的活化，從而減輕與RA相關的炎癥反應和關節(jié)損傷[23]。

3.3 A20與1型糖尿病 1型糖尿病是一種以大量炎性細胞在胰島中浸潤為主要特點，伴有β細胞選擇性的釋放胰島素障礙，引起血糖升高的一種自身免疫病。在多次小計量鏈脲佐菌素誘導的1型糖尿病大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，NF-κB信號通路的不斷激活不但能夠促進β細胞產(chǎn)生大量炎癥細胞因子，還可誘導β細胞的凋亡，導致高血糖現(xiàn)象的發(fā)生[24]。Catrysse等[25]在多次小計量鏈脲佐菌素誘導的1型糖尿病大鼠模型中敲除β細胞中的A20基因后轉入突變型的胰島素2基因，觀察到此過程抑制了胰島素的合成與釋放，并誘導內質網(wǎng)應激反應,導致β細胞凋亡，早期即可發(fā)生高血糖血癥；而對照組無基因突變的A20缺失的大鼠在5周后才發(fā)生高血糖。因此，A20基因缺失可誘導體外胰島β細胞的凋亡，但在大鼠體內卻對1型糖尿病的發(fā)展影響不大。Liuwantara等[26]利用腺病毒介導的A20基因轉染大鼠胰島β細胞，觀察到A20可保護胰島β細胞免受IL-1β和干擾素γ(IFN-γ)誘導產(chǎn)生的細胞凋亡，從而預防I型糖尿病的發(fā)生。進一步研究發(fā)現(xiàn)，A20抑制胰島β細胞凋亡機制可能是A20通過抑制NF-κB的轉錄，抑制誘導型一氧化氮合酶的合成，減少NO的產(chǎn)生，從而發(fā)揮抗胰島β細胞凋亡的作用[27]。

3.4 A20與炎癥性腸病 炎癥性腸病是一種慢性炎癥反應為特點的自身免疫病，包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎。通過基因組學研究發(fā)現(xiàn)A20是炎癥性腸病的易感基因，特異性敲除A20基因后，大鼠患DSS誘導的克羅恩病的概率大大增加[28]。Arsenescu等[29]在69個克羅恩病患者的小腸黏膜病變活檢中發(fā)現(xiàn)A20的表達相對正常人顯著降低。Zheng等[3]通過轉染方法使HT-29細胞中的A20基因過表達，發(fā)現(xiàn)與不使用LPS誘導劑組相比，用LPS誘導組A20的表達水平明顯增高，并且成時間依賴性，在LPS刺激2～4 h后A20達到最高水平；同時利用免疫組化技術和免疫熒光技術發(fā)現(xiàn)A20的高表達能夠有效抑制NF-κB的活化，阻止NF-κB向細胞核內轉移，提示A20的過表達能夠降低炎癥細胞因子的表達,從而減緩炎癥性腸病的發(fā)生和發(fā)展。此外，Vereecke等[30]證實在炎癥性腸病中A20作為NF-κB的負調控基因，一方面可減輕TLR4-MyD88誘導的腸道內炎癥反應，另一方面可通過其泛素化作用抑制由TNFR1的腸上皮細胞的凋亡，從而維持腸上皮細胞的緊密連接結構，保護腸黏膜屏障功能免受細菌的侵襲。

3.5 A20與系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis, SSc) SSc是一種以小血管結構和功能的異常和皮膚、內臟組織的纖維化為特點的一種自身免疫病[31]。轉化生長因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)在SSc中發(fā)揮著重要作用，其可誘導成纖維細胞活化，使其分泌大量的膠原纖維；還可促進成肌纖維細胞分化，合成細胞外基質，分泌大量炎癥細胞因子，最終導致皮膚和內臟器官的纖維化[32]。Bhattacharyya等[33]證實，A20可通過抑制TLR信號的活化，減少TGF-β的生成，最終減少I型膠原纖維、I型膠原纖維抗體(antibody collagen alpha-1,COLLA1)、Ⅱ型膠原纖維抗體(COLLA2)的合成，減輕皮膚和內臟器官的纖維化。遺傳相關研究發(fā)現(xiàn)A20基因的單核苷酸多態(tài)性(SNP)是SSc的一個易感的因素，如A20內含子2上位點rs50LL29939的SNP與SSc的易感性有較強的關系[34]?？梢?，A20在SSc中發(fā)揮著重要的作用。

4 小結

A20在多種免疫細胞如T、B淋巴細胞、巨噬細胞、髓樣細胞中通過對NF-κB及細胞凋亡的調控從而發(fā)揮免疫調節(jié)作用，進而參與自身免疫病的發(fā)生與發(fā)展。在NF-κB信號轉導通路中A20通過泛素化和去泛素化作用于靶基因，然而具體的調控機制還不是十分清楚，因此深入研究A20的結構和功能及調控機制對于自身免疫病的治療和預防具有重大意義。

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(本文編輯：劉群)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.01.16

王晨，1990年生，女，碩士研究生，主要從事自身免疫性疾病方面的研究。

程艷杰，教授，主任技師，E-mail：2845662180@qq.com。

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2016-10-26)