死亡受體5的生理作用及臨床應(yīng)用概述

曹佳樂 葉子煊 余冰慧 林道潑 勞佳瀅 邵曉曉

腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）與凋亡素配體1、TNF-α同源性較高，因此也被命名為凋亡素配體2[1]。TRAIL共有5種受體：死亡受體（death receptor，DR）4、DR5、誘騙受體 1、誘騙受體 2 以及護骨素。DR作為TRAIL的功能性受體可介導(dǎo)靶細胞凋亡，其中DR5因與TRAIL親和力高、誘導(dǎo)效應(yīng)強備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，DR5與TRAIL結(jié)合后可選擇性誘導(dǎo)多種腫瘤細胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用，同時也調(diào)節(jié)免疫細胞參與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。本文就DR5的基本結(jié)構(gòu)、生物學(xué)功能及其與腫瘤和自身免疫性疫病的關(guān)系等作一綜述。

1 TRAIL的結(jié)構(gòu)與功能

TRAIL為Ⅱ型跨膜蛋白，C端位于細胞外，N端位于細胞質(zhì)內(nèi)，其基因TNFSF10位于染色體3q26，含5個外顯子和4個內(nèi)含子并編碼281個氨基酸。TRAIL廣泛分布于脾、肺、前列腺等正常組織，還在淋巴細胞、自然殺傷細胞、巨噬細胞等表達并進行調(diào)控[2]。TRAIL的受體中，DR含有完整的死亡結(jié)構(gòu)域傳遞死亡信號從而誘導(dǎo)靶細胞凋亡。誘騙受體不含死亡結(jié)構(gòu)域或缺乏完整的死亡結(jié)構(gòu)域從而競爭性抑制細胞凋亡。護骨素與TRAIL的親和力較弱，可結(jié)合核因子κB（nuclear factor kappa B,NF-κB）受體活化素配體調(diào)節(jié)骨密度，但不誘導(dǎo)細胞凋亡[3]。

TRAIL較凋亡素配體1、TNF-α等凋亡因子特異性更高，主要在激活的T細胞和自然殺傷細胞表面表達并介導(dǎo)細胞毒性，殺傷高度表達DR的腫瘤細胞。正常細胞表達較高水平的誘騙受體，故可逃脫TRAIL的凋亡作用。TRAIL還可調(diào)節(jié)免疫穩(wěn)態(tài)，如抑制Th1和Th17增殖、促進Treg的增殖、參與衰老中性粒細胞的凋亡等。最近研究表明，TRAIL還與炎癥性腸病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等疾病相關(guān)，參與自身免疫性疾病的發(fā)病過程。

2 DR5的結(jié)構(gòu)與特性

DR5為Ⅰ型跨膜蛋白，主要分布于外周淋巴細胞、肝細胞、心肌細胞、神經(jīng)元、小腸細胞、結(jié)腸細胞等細胞中，并在肝癌、肺癌、乳腺癌、直腸癌等腫瘤中高度表達。DR5由基因TNFRSF10B編碼，cDNA全長1 146 bp，編碼381個氨基酸。DR5的轉(zhuǎn)錄受到多種因素影響，如抑癌基因p53、NF-κB、核轉(zhuǎn)錄因子C/EBP同源蛋白、異丁苯丙酸等，翻譯又受到人抗原R等影響[4-5]。

DR5與DR4的同源性僅為46%～48%，提示兩種受體存在明顯差異?；蜣D(zhuǎn)錄方面，兩者3′-非翻譯區(qū)差異較大[4]；基因表達方面，DR4表達主要受到啟動子甲基化、細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運和翻譯后修飾的調(diào)控，而DR5表達則多由轉(zhuǎn)錄過程調(diào)控[6]；組織分布方面，兩者均在多種組織中表達，但在膽管上皮中僅表達DR4，而在大腦血管內(nèi)、腎單位袢、結(jié)腸固有層、支氣管血管內(nèi)皮中僅表達DR5[7]。與DR4相比，DR5在凋亡方面發(fā)揮著主導(dǎo)作用[8-9]。這可能與以下兩點有關(guān)：（1）DR5與TRAIL的親和力更高。過去研究表明，TRAIL在37℃時與DR5的親和力更高[10]。（2）DR5誘導(dǎo)凋亡的能力更強。DR4和DR5在人肺鱗癌細胞SK-MES、人結(jié)腸癌細胞Colo205、人乳腺癌細胞MDA-MB-231中的表達量相當，Kelley等[11]制備出僅與DR4或DR5結(jié)合的兩種TRAIL進行凋亡實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DR5選擇性TRAIL誘導(dǎo)能力更強。

3 DR5的生物學(xué)功能

DR5活性多樣且以介導(dǎo)凋亡為主，結(jié)合TRAIL后可經(jīng)內(nèi)外源性途徑產(chǎn)生半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cysteine-containing aspartate-specific proteases,caspases）高效激活凋亡通路[12]。此外DR5還參與非凋亡途徑，如激活NF-κB通路、誘發(fā)壞死性凋亡等。

3.1 介導(dǎo)細胞凋亡 DR5與TRAIL結(jié)合后三聚化，募集Fas相關(guān)蛋白死亡結(jié)構(gòu)域（Fas-associated protein with death domain，F(xiàn)ADD）。FADD 與 caspase-8前體（procaspase-8）結(jié)合，最終形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物（deathinducing signaling complex，DISC）。FADD 樣白介素-1轉(zhuǎn)換酶抑制蛋白（FADD-like intedeukin-1β converting enzyme inhibitory protein，F(xiàn)LIP）是 caspase-8 無活性的同系物，可競爭FADD抑制DISC招募pro-caspase-8。

凋亡細胞根據(jù)是否依賴線粒體的放大作用分為Ⅰ型細胞和Ⅱ型細胞。Ⅰ型細胞產(chǎn)生大量DISC，經(jīng)外源性即非線粒體途徑凋亡。死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物經(jīng)多泛素化和切割后形成新的caspase-8進入細胞質(zhì)，激活下游效應(yīng)蛋白caspase-3，直接誘導(dǎo)細胞凋亡。Ⅱ型細胞僅有少量DISC，經(jīng)內(nèi)源性即線粒體依賴途徑凋亡?；罨腸aspase-8使BH3相互作用域死亡激動劑斷裂形成截短形式，進入線粒體并誘導(dǎo)細胞色素C等釋放。細胞色素C與凋亡酶激活因子、pro-caspase-9形成凋亡復(fù)合體，活化caspase-3，啟動caspase級聯(lián)反應(yīng)。

TRAIL與DR5胞外域結(jié)合使DR5三聚化并激活下游通路，因此傳統(tǒng)觀點認為DR5胞外域是負責(zé)信號傳遞的主體。最近Pan等[13]發(fā)現(xiàn)，即使缺乏TRAIL和（或）DR5胞外域，DR5也可經(jīng)其跨膜域中同源二聚體和三聚體的相互作用進行自我聚集，激活caspase級聯(lián)反應(yīng)，而DR5跨膜域關(guān)鍵氨基酸位點的變異會影響受體聚集以及凋亡進行，這說明DR5的激活主要依賴跨膜域。

3.2 激活NF-κB通路 DR5可激活腫瘤壞死因子受體相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白介導(dǎo)的NF-κB通路，并獨立于凋亡通路。DR5主要通過兩條途徑激活，第一條依賴成熟的caspase-8激活casapse-3，第二條則由procaspase-8介導(dǎo)，最后均在抑制性κB激酶的作用下活化NF-κB[14]。凋亡通路中的caspase-8和caspase-3可裂解和滅活NF-κB通路中的信號因子，而 NF-κB會上調(diào)抗凋亡蛋白FLIP，提示DR5凋亡通路與NF-κB通路之間互相制約[14]。

3.3 促進細胞增殖 DR5在部分腫瘤中可促進細胞增殖甚至誘導(dǎo)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移，其機制主要包括3個方面：（1）消除細胞毒性T細胞等殺腫瘤細胞，導(dǎo)致腫瘤免疫逃避。（2）激活NF-κB通路、磷脂酰肌醇3-激酶等非凋亡通路分泌細胞因子，刺激腫瘤活化增殖。（3）增強Treg免疫抑制功能。此外，DR5效應(yīng)還與其細胞定位有關(guān)。DR5在細胞表面可介導(dǎo)細胞凋亡，但在核轉(zhuǎn)運受體蛋白importin-β1作用下，借助核定位序列可移位核內(nèi)最終導(dǎo)致細胞TRAIL耐藥[4]。不僅如此，核DR5還可與核酸內(nèi)切酶Drosha、結(jié)合蛋白DGCR8以及調(diào)節(jié)蛋白p68、hnRNPA1等相互作用，抑制let-7 miRNA成熟，造成基因LIN28B和HMGA2損傷，從而正向調(diào)節(jié)腫瘤生長[4]。

4 DR5與腫瘤的關(guān)系及應(yīng)用

4.1 DR5與腫瘤的關(guān)系 DR5在多種腫瘤中高度表達，有效誘導(dǎo)細胞凋亡。DR5基因敲除（DR5-/-）和TRAIL基因敲除（TRAIL-/-）小鼠腫瘤易感性增加且更易發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)移。研究表明，敲低人肺癌細胞系A(chǔ)549、H460和PLA-801C中DR5表達會增強腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[15]。A20鼠B細胞淋巴瘤模型、鼠p53半敲除（Trp53+/-）淋巴瘤模型中，TRAIL-/-小鼠較野生型小鼠腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的概率增加[12]。

4.2 臨床應(yīng)用 惡性腫瘤傳統(tǒng)治療主要選用手術(shù)和放化療相結(jié)合的模式，常伴有明顯的毒副反應(yīng)和耐藥現(xiàn)象，因此亟須找到一種安全高效的藥物。TRAIL受體激動劑（TRAIL receptor agonists，TRAs）是基于 TRAIL-DR靶向特征而設(shè)計出的一類藥物，主要包括重組TRAIL和DR特異性抗體。但這些藥物臨床療效多不佳，究其原因，主要歸結(jié)于以下3點[12]：（1）原發(fā)性腫瘤對TRAs耐藥。（2）激動劑效應(yīng)不強。（3）缺乏可靠的生物標志物。

4.2.1 重組TRAIL 重組TRAIL形式多樣，抗腫瘤譜廣，臨床潛能較大，然而其有效性和安全性還有待考證。由于護骨素表達增加、DR表達降低、FLIP表達過度等原因，多種腫瘤出現(xiàn)TRAIL耐藥[12，16]。人重組TRAIL杜拉樂明因半衰期短、易與非凋亡受體結(jié)合等原因造成藥物療效低下。此外，TRAIL還可促進腫瘤生長。Hoogwater等[17]證明，TRAIL可原癌基因KRAS依賴性刺激小鼠結(jié)直腸腫瘤侵襲和肝轉(zhuǎn)移。Hartwig等[18]證明，TRAIL可經(jīng)NF-κB通路產(chǎn)生IL-8、C-X-C型趨化因子配體 12（C-X-C motif chemokine ligand 1，CXCL1）等趨化因子促進小鼠肺癌細胞增殖。

4.2.2 DR5特異性抗體 DR5特異性抗體較重組TRAIL半衰期更長，且僅結(jié)合DR5不受誘騙受體干擾。小鼠試驗證明，抗DR5單克隆抗體可誘導(dǎo)多種TRAIL敏感的腫瘤細胞凋亡，但對正常肝細胞作用甚微[8]。由于較高的穩(wěn)定性和安全性，DR5特異性抗體也很快發(fā)展至臨床階段。遺憾的是，第一代藥物如來沙木單抗、曲齊妥單抗等既沒有提高客觀反應(yīng)率，亦沒有增加患者整體生存率，多于Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗中被叫停，可能與其二價結(jié)合模式以及免疫細胞Fcγ受體減少有關(guān)[12，19]。

4.2.3 新型療法 盡管臨床效果不佳，DR5在腫瘤治療的潛能依然推動著治療進展。新型TRAs正在逐漸開發(fā)且部分用于臨床研究，主要特點為穩(wěn)定性更高、激動性更強、多價結(jié)合等。TRAs與放化療、抗凋亡蛋白抑制劑、TRAIL增敏藥物、天然化合物等的聯(lián)合也可增強凋亡活性。此外，利用生物標志物綜合考量TRAIL-DR5效力是腫瘤個性化治療的新方向。研究發(fā)現(xiàn)，O-糖基轉(zhuǎn)移酶GALNT14的表達增高與TRAIL敏感有關(guān)[20]。Pal等[21]表明，TRAIL可促進KRAS突變的非小細胞肺癌增殖。

5 DR5與自身免疫性疾病的關(guān)系及應(yīng)用

自身免疫性疾病是指機體以自身組織器官為抗原產(chǎn)生異常免疫應(yīng)答而導(dǎo)致的疾病。研究發(fā)現(xiàn)，DR5在部分自身免疫性疾病中上調(diào)并具有保護作用。敲除DR5及TRAIL會增加小鼠對自身免疫性疾病的易感性，而注射重組TRAIL卻可減少炎癥和自身免疫性破壞。此外，DR5及TRAIL對炎癥的緩解亦可預(yù)防自身免疫性疾病及其相關(guān)腫瘤的發(fā)生[2，22]。

5.1 炎癥性腸病 炎癥性腸病是一組病因尚未完全明確，反復(fù)發(fā)作的慢性非特異性腸道炎癥，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病。凋亡紊亂是炎癥性腸病重要特征之一。大量研究表明，潰瘍性結(jié)腸炎患者炎性腸段上皮細胞的凋亡水平顯著高于正常腸組織[23-24]，克羅恩病患者腸固有層中的淋巴細胞則存在凋亡缺陷[25-26]。DR5參與腸道炎癥的發(fā)生、發(fā)展。研究證實，DR和TRAIL基因多態(tài)性可能與炎癥性腸病易感性相關(guān)[27-28]。Zhu等[29]證實，DR5-/-小鼠較野生型對葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎以及相關(guān)腫瘤如結(jié)腸腺瘤有更高的易感性。國內(nèi)學(xué)者也證實，TRAIL-/-小鼠經(jīng)葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎較野生型更為嚴重，并伴有外周血單個核細胞和腸系膜淋巴結(jié)中Th17水平的升高和Treg數(shù)量變化[30-31]。最近小鼠研究證實，TRAIL主要是通過非凋亡途徑抑制葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，且是與DR5相互作用抑制結(jié)腸炎T細胞激活[32]。以上研究均提示DR5對炎癥性腸病特別是潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生發(fā)展具有保護作用。現(xiàn)多數(shù)研究僅處于初步階段，其分子機制仍待進一步闡釋。除了凋亡通路，研究者還可將DR5與炎癥性腸病的研究范圍拓展至非凋亡通路以及免疫細胞調(diào)節(jié)等方面。此外，可利用動物模型對重組TRAIL、DR5特異性抗體等制劑進行療效比較，為DR5臨床應(yīng)用奠定實驗基礎(chǔ)。

5.2 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種因滑膜細胞、淋巴細胞等浸潤導(dǎo)致滑膜組織增生和骨組織破壞的慢性炎癥性疾病。Zhang等[33]發(fā)現(xiàn)，抗DR5單克隆抗體可劑量依賴性誘導(dǎo)離體成纖維樣滑膜細胞凋亡，并抑制TNF-α、IFN-γ等炎性因子分泌。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎小鼠研究顯示，DR5與TRAIL結(jié)合后可抑制T細胞活化以及促炎細胞因子/趨化因子分泌[34]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)TRAIL可抑制類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎小鼠Th17增殖并誘導(dǎo)Treg增殖，發(fā)揮抗炎作用[35]?？梢?，DR5是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的理想靶點，通過誘導(dǎo)成纖維樣滑膜細胞的凋亡、調(diào)節(jié)Th17/Treg軸等途徑直接或間接緩解疾病。

5.3 系統(tǒng)性紅斑狼瘡 系統(tǒng)性紅斑狼瘡是一種多系統(tǒng)損害性結(jié)締組織病，表現(xiàn)為細胞凋亡紊亂，伴有DR5及TRAIL顯著增多。Saeed等[36]檢測發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者血清TRAIL水平不僅明顯高于正常對照組，且與疾病活動程度呈正相關(guān)。Wigren等[37]發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者血清DR5水平高于健康對照組，并與心血管風(fēng)險相關(guān)，提示DR5或許是該病心血管損傷的潛在生物標志物。

6 小結(jié)與展望

DR5可介導(dǎo)靶細胞凋亡并激活NF-κB等旁路途徑，對腫瘤和自身免疫性疾病具有重要意義。DR5與TRAIL親和力高并廣泛分布于腫瘤細胞，是腫瘤治療的理想靶點。盡管藥物有效性低下、腫瘤細胞耐藥等原因使得DR5前期臨床發(fā)展不佳，但越來越多的改良藥物和新型方法在臨床前研究中表現(xiàn)良好并相繼納入臨床試驗。DR5與多種自身免疫性疾病相關(guān)并有望成為新的治療靶點，但仍缺乏明確的分子機制，也尚無成熟的臨床應(yīng)用。最近DR5定位效應(yīng)及其跨膜域自行聚集的發(fā)現(xiàn)提示DR5可能比TRAIL更適合成為治療靶標，并為今后研究提供新的治療思路如促進DR5自我聚集、抑制DR5核受體表達、篩選合適的受體激動劑等[4，13]。未來的研究者需在充分掌握DR5生物學(xué)活性的基礎(chǔ)上結(jié)合DR5調(diào)節(jié)機制設(shè)計出多元化、精準化、聯(lián)合化的用藥新方略。