IRF5與SLE的關(guān)系及在免疫細(xì)胞中的作用研究進(jìn)展

李文英, 廖湘平

(1.南華大學(xué)，湖南 衡陽(yáng) 421001； 2.南華大學(xué)附屬郴州醫(yī)院腎內(nèi)科,湖南 郴州 423000)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus,SLE)是一種慢性特異性自身免疫性疾病，其主要特點(diǎn)是多種致病性自身抗體形成、補(bǔ)體激活及免疫復(fù)合物沉積。自身抗體和免疫細(xì)胞攻擊正常組織，導(dǎo)致包括腎臟、皮膚、關(guān)節(jié)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)在內(nèi)的多種器官的損傷。SLE血清中存在大量以抗核抗體為主的自身抗體，其形成的免疫復(fù)合物中的核酸可被細(xì)胞Fcγ受體結(jié)合后運(yùn)送至內(nèi)體Toll受體(Toll-like receptors，TLR)，這種異常遞送可能激活異常的抗病毒免疫，通過(guò)聯(lián)級(jí)放大作用，產(chǎn)生大量IFN-α，致使炎癥加重[1]。在上述過(guò)程中,IRF5發(fā)揮了重要作用。IRF5是參與調(diào)節(jié)先天性免疫應(yīng)答、免疫細(xì)胞發(fā)育和腫瘤發(fā)生的IRF家族的成員之一(共有10個(gè)成員IRF1-IRF9及vIRF)。大量研究表明IRF5多態(tài)性與一系列人類自身免疫性疾病(包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡、硬皮病，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，潰瘍性結(jié)腸炎)的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。近年來(lái)，IRF5在調(diào)控神經(jīng)病理性疼痛，心血管疾病，同種異體排斥反應(yīng)和代謝功能障礙等方面的作用也受到了關(guān)注。大量研究表明SLE患者中IRF5表達(dá)異常，推測(cè)IRF5通過(guò)影響多種免疫細(xì)胞的活性和(或)功能控制免疫反應(yīng)而使機(jī)體致病。本文將重點(diǎn)闡述IRF5與SLE的相關(guān)性及IRF5在樹突狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞中的作用。

1 IRF5和TLR信號(hào)通路

IRF5是IRF家族的成員之一，主要通過(guò)TLR信號(hào)途徑參與免疫應(yīng)答(圖1)，常見的TLR是位于胞質(zhì)的TLR7、TLR8和TLR9。TLR7、TLR8識(shí)別ssDNA細(xì)菌和ssRNA病毒,TLR9識(shí)別dsDNA病毒或細(xì)菌中的DNACpG基序，這些配體與系統(tǒng)性紅斑狼瘡中的抗核抗體及含有這些抗體的免疫復(fù)合物的識(shí)別相關(guān)。據(jù)報(bào)道，來(lái)自SLE患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中TLR7、TLR9的mRNA表達(dá)上調(diào)，且其水平與IFN-a的表達(dá)相關(guān)。識(shí)別上述配體后，通過(guò)信號(hào)中間體MyD88激活I(lǐng)RF5并啟動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)。作為具有Toll/白介素1結(jié)構(gòu)域的銜接蛋白，MyD88募集了白介素1受體相關(guān)激酶(IRAK-4)[2]。IRAK-4結(jié)合并磷酸化IRAK-1或IRAK-2，后者又募集腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)。TRAF6是E3泛素連接酶，與IFR5相互作用并將K63-Ub鏈添加至IRF5使其泛素化。以上這些事件為IRF5核轉(zhuǎn)位奠定了基礎(chǔ)，但這種泛素化作用仍不夠，所以還需要IκB激酶β(IKKβ)磷酸化調(diào)節(jié)IRF5蛋白表達(dá)和活性。相比IKKβ誘導(dǎo)IRF5磷酸化促進(jìn)IRF5的活化，IKKa誘導(dǎo)IRF5磷酸化可能抑制TRAF6介導(dǎo)的IRF5泛素化，從而起反作用?；罨腎RF5經(jīng)歷同型二聚體形成和核轉(zhuǎn)位，然后與編碼IFN-a和其他促炎因子的基因的特定序列結(jié)合，從而誘導(dǎo)這些基因的轉(zhuǎn)錄[3]。更高的IRF5活性可以誘導(dǎo)豐富的IFN-a和促炎因子，這可能促使狼瘡疾病的發(fā)生與發(fā)展。

圖1 IRF5參與免疫應(yīng)答的TLR信號(hào)途徑

2 IRF5基因結(jié)構(gòu)

IRF5的激活不僅受不同酶的調(diào)控，其基因表達(dá)也很復(fù)雜。IRF5基因染色體7q32上，由50個(gè)非翻譯區(qū)(UTR)中的8個(gè)編碼外顯子和4個(gè)非編碼第一外顯子(1a,1b,1c，1d)組成。外顯子1c啟動(dòng)子含有干擾素刺激響應(yīng)元件(ISRE)通過(guò)形成STAT1/2-IRF9復(fù)合物(干擾素刺激的基因因子3，ISGF3)對(duì)I型IFN響應(yīng)[4]。4個(gè)非編碼第一外顯子啟動(dòng)子均位于外顯子2中的ATG翻譯起始密碼子，均有3個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，因此，經(jīng)不同剪接可產(chǎn)生9個(gè)IRF5轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體(v1-v9)，已經(jīng)證明不同轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體在不同細(xì)胞類型中差異性表達(dá)。選擇性剪接產(chǎn)生的大量新型IRF5同種型在SLE患者中特異性表達(dá)，意味著其可以作為自身免疫性疾病的生物標(biāo)志物。具有不同細(xì)胞特異性表達(dá)、功能和活性的幾種IRF5轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體也可因外顯子6的插入/缺失發(fā)生選擇性剪接而產(chǎn)生[5]。外顯子6中30 bp框內(nèi)缺失形成的indel-10具有啟動(dòng)IRF5靶基因轉(zhuǎn)錄的獨(dú)特能力。外顯子6中插入48 bp后稱為剪接變體SV-16，這一突變與IRF5-v1和IRF5-v5的轉(zhuǎn)錄有關(guān)，且可促進(jìn)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞因子釋放。然而，indel-10共表達(dá)可以中和SV-16的這些作用[5]。IRF5還具有一個(gè)CpG島，包括轉(zhuǎn)錄因子Sp1的結(jié)合位點(diǎn)?；钚訡GI啟動(dòng)子通常富含Sp1結(jié)合位點(diǎn)，因?yàn)镾p1的DNA結(jié)合反過(guò)來(lái)可以將RNA聚合酶II和TATA結(jié)合蛋白吸引到該區(qū)域，即使在沒有TATA盒的情況下也能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄[4]。CGI區(qū)域富含非甲基化GC，與轉(zhuǎn)錄起始相關(guān)，因而外顯子1a的轉(zhuǎn)錄物高表達(dá)，所以CpG島甲基化，可能導(dǎo)致IRF5基因沉默。

3 IRF5基因多態(tài)性與SLE

IRF5基因多態(tài)性一直是研究的熱點(diǎn)，全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)證實(shí)，IRF5風(fēng)險(xiǎn)單倍體與SLE易感性呈顯著性相關(guān)。不同人群中SLE表型有所差異，這可能是IRF5單核苷酸多態(tài)性(SNP)在不同遺傳背景下的表達(dá)結(jié)果。最初在歐洲血統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)IRF5中的三種變異基因型(rs2004640、rs10954213和rs77571059)與SLE風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[6]。目前，研究發(fā)現(xiàn)IRF5 NSP中與SLE易感性關(guān)聯(lián)最緊密的主要是rs2004640單倍體。最新的一項(xiàng)Meta分析[7]指出目前的研究表明攜帶rs2004640 t等位基因的個(gè)體與SLE的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，IRF5 rs2004640多態(tài)性與SLE易感性相關(guān)。

rs10954213多態(tài)性在SLE中也起著特殊的作用。對(duì)IRF5和SLE中rs10954213的多分形關(guān)系進(jìn)行了11項(xiàng)研究，結(jié)果表明IRF5中rs10954213和TCA單倍型(rs2004640-rs2070197r-rs10954213)等位基因與不同種族的SLE患病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。此外，rs10954213被證明對(duì)復(fù)發(fā)性妊娠損失(RPL)具有保護(hù)作用[8]。在克里特人群中也驗(yàn)證了IRF5可以通過(guò)IFN水平升高來(lái)調(diào)節(jié)SLE的風(fēng)險(xiǎn)[9]。Hammad等[10]在埃及兒童中首次研究了IRF5多態(tài)性研究，發(fā)現(xiàn)rs10954213，rs2004640和rs2280714、rs2004640 T等位基因及TT基因型和GTA單體型可作為埃及兒童SLE發(fā)生的危險(xiǎn)因素，rs2004640 T等位基因的存在增加了埃及SLE兒童腎炎發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。雖然GWAS已經(jīng)檢測(cè)到許多SLE易感基因，但在不同的種群中IRF5 SNP與SLE的遺傳關(guān)聯(lián)存在許多差異，繼續(xù)研究SLE在多人群中的遺傳基礎(chǔ)仍是重要且有必要的。

4 IRF5在免疫細(xì)胞中的作用

4.1 樹突狀細(xì)胞中的作用

在病毒感染的早期反應(yīng)中，大多數(shù)免疫細(xì)胞都能產(chǎn)生Ⅰ型干擾素，漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC)是最主要的生產(chǎn)者。而且IRF5在pDC中高度表達(dá)并參與促炎細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，尤其是TNF和IL-6。Steinhagen[11]使用RNA干擾技術(shù)，明確IRF5和IRF8作為正面和負(fù)面調(diào)控因子在pDC產(chǎn)生干擾素和細(xì)胞因子的誘導(dǎo)機(jī)制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用:TLR9 TLR激活的CAL-1 pDC細(xì)胞系(功能上類似于原代人類pDC)中，IRF-5在MyD88/TRAF6(泛素連接酶)依賴性誘導(dǎo)IFN-β和IL-6的誘導(dǎo)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。CAL-1 pDC細(xì)胞系是研究pDC信號(hào)通路的重要工具，但Steinhagen的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是因細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化引起的供體特異性效應(yīng)和異常，隨后通過(guò)測(cè)序證實(shí)存在CAL-1細(xì)胞中的IRF8基因不含有突變[12]。與此同時(shí)，證明了IRF5在上調(diào)人類pDC的絕大多數(shù)基因中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而且IRF8是通過(guò)與IRF5的直接相互作用起到制動(dòng)作用。MyD88依賴性IRF5通過(guò)調(diào)節(jié)CCL19/CCL21來(lái)促進(jìn)pDC向腹膜遷移。與野生型B6小鼠相比，用Pristane處理的IRF5-/小鼠的腹膜腔中pDC的數(shù)量顯著減少，說(shuō)明在缺乏IRF5的情況下MRL/lpr小鼠的炎性細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生受到了抑制，干擾素水平有所下降，MRL/lpr小鼠類SLE癥狀也得到緩解。經(jīng)IFNβ預(yù)處理的FL-DC(從在fms樣酪氨酸激酶3配體中培養(yǎng)的BM細(xì)胞獲得的DC)中的LPS誘導(dǎo)的IFNα合成依賴于TLR4、TRIF(Toll/IL-1受體含有結(jié)構(gòu)域的銜接蛋白誘導(dǎo)IFNβ)和MyD88通路，強(qiáng)調(diào)IRF5參與Flt-3L DC產(chǎn)生的TLR9誘導(dǎo)的IFN-α和IFN-β產(chǎn)生。此外，來(lái)自DOCK2-/-小鼠的漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC)對(duì)于TLR7和TLR9配體的應(yīng)答產(chǎn)生IFN-α和IFN-β的能力受損，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)的DOCK2的異位表達(dá)恢復(fù)了pDC的發(fā)育。因此，DOCK2基因突變可導(dǎo)致pDC產(chǎn)生Ⅰ型干擾素的能力下降和免疫應(yīng)答減弱。

4.2 IRF5在巨噬細(xì)胞中的作用

IRF5是巨噬細(xì)胞極化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。除了源自骨髓中產(chǎn)生的單核細(xì)胞的巨噬細(xì)胞之外，不同來(lái)源的組織巨噬細(xì)胞也可能在炎癥中發(fā)揮關(guān)鍵作用，有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明在顯著激活的巨噬細(xì)胞和其它髓系細(xì)胞大量浸潤(rùn)到淋巴組織和腎臟中,啟動(dòng)和促進(jìn)適應(yīng)性免疫應(yīng)答,從而導(dǎo)致SLE的發(fā)生[13]。巨噬細(xì)胞根據(jù)不同病原體的不同反應(yīng)可以分為不同的亞型：M1和M2巨噬細(xì)胞，M1巨噬細(xì)胞是具有更強(qiáng)的侵襲性表型，可以介導(dǎo)有效的炎癥反應(yīng)，M2巨噬細(xì)胞介導(dǎo)較少的溫和的炎癥反應(yīng)并促進(jìn)細(xì)胞增殖和組織修復(fù)。SLE特征之一就是表現(xiàn)為不可控的炎癥反應(yīng)，M1巨噬細(xì)胞在疾病發(fā)病機(jī)制中起重要作用。不同的巨噬細(xì)胞亞型不僅以細(xì)胞因子釋放的差異為特征，而且顯示關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的差異表達(dá)。IRF5被證明是涉及促炎性M1巨噬細(xì)胞極化的主要調(diào)節(jié)因子[14]，其表達(dá)也在巨噬細(xì)胞分化過(guò)程中被誘導(dǎo)。IRF5激活巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，如IL-6，IL-12b和IL-23a，同時(shí)抑制抗炎細(xì)胞因子如IL-10的轉(zhuǎn)錄，IRF5通過(guò)調(diào)控細(xì)胞因子譜影響M1巨噬細(xì)胞極化。IRF5作為M1巨噬細(xì)胞表型分化的主要調(diào)節(jié)劑并通過(guò)促進(jìn)炎性細(xì)胞因子，趨化因子和共刺激分子的轉(zhuǎn)錄激活，導(dǎo)致效應(yīng)性T細(xì)胞應(yīng)答效率的提高。在急性胰腺炎(SAP)小鼠模型及糖尿病大鼠模型中也證實(shí)了IRF5在巨噬細(xì)胞極化中的關(guān)鍵作用。

4.3 IRF5在B淋巴細(xì)胞中的作用

IRF5在B細(xì)胞成熟、分化和抗體類別轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)揮重要作用。GWAS已經(jīng)鑒定了人類基因組中的IRF5和PRDM1等狼瘡易感基因。瘡樣小鼠中,IRF5被TBK1和MyD88激活形成同源二聚體，激活的IRF5誘導(dǎo)PRDM1基因的轉(zhuǎn)錄生成B淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)成熟蛋白-1(Blimp-1)[15]。Blimp-1是維持抗原特異性免疫反應(yīng)的重要轉(zhuǎn)錄因子。在分子水平，IRF5通過(guò)調(diào)節(jié)Blimp-1的表達(dá)部分促進(jìn)B細(xì)胞成熟，促進(jìn)SLE的發(fā)生與發(fā)展。在小鼠中，IgG2a和IgGb亞類自身抗體被認(rèn)為是致病性最強(qiáng)的，在人類中，鼠IgG2a和IgG2b同種型被認(rèn)為分別對(duì)應(yīng)于IgG1和IgG3。與其鼠類相似，IgG1和IgG3是SLE患者中最主要的自身抗體亞型。在不同生物體內(nèi)，特定類型的抗體引起SLE的臨床表現(xiàn)，如免疫復(fù)合物沉積引起的狼瘡性腎炎和補(bǔ)體激活介導(dǎo)的炎癥。IRF5可能影響SLE中漿細(xì)胞抗體類別轉(zhuǎn)換,使IgG抗體分泌增多而其他類型如IgM減少。IRF-5-Ikaros軸是IgG2a/c類別轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。在正常小鼠的B細(xì)胞發(fā)育中，IRF-8激活ikzf1啟動(dòng)子而促進(jìn)Ikaro轉(zhuǎn)錄，繼而抑制IgGa/c基因座，而依賴于MyD88表達(dá)的IRF-5抑制IRF-8介導(dǎo)的IKaro轉(zhuǎn)錄，間接控制了IgG向更易致病的IgG2a和IgG2b亞型類別轉(zhuǎn)換[16]。此外，Ikaros通過(guò)促進(jìn)自身反應(yīng)性B細(xì)胞失能和抑制TLR信號(hào)，起到了保護(hù)機(jī)體自身免疫的作用，從而抑制狼瘡的發(fā)生發(fā)展。

在小鼠紅斑狼瘡模型中，IRF5缺陷在疾病發(fā)病機(jī)制中具有重要作用。IRF5缺陷小鼠中常具有胞質(zhì)分裂素2(DOCK2)基因突變，同時(shí)由于DOCK2分子具有調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞運(yùn)輸和Toll樣受體信號(hào)傳導(dǎo)作用，這提高了由于IRF5缺陷引起的小鼠狼瘡模型中的某些保護(hù)作用反而是由于DOCK2缺陷引起的可能性。因此，很多研究分析了缺乏DOCK2突變的混雜效應(yīng)的情況下IRF5對(duì)B細(xì)胞發(fā)育、分化中的作用。Yasuda等[17]研究發(fā)現(xiàn)在不具有DOCK2突變的MRL/lpr狼瘡小鼠中抗核抗體和抗dsDNA自身抗體滴度較低，補(bǔ)體固定，IgG同種型IgG2a，IgG2b和IgG3水平較低，腎臟累積較輕，生存率大大提高，說(shuō)明IRF5可獨(dú)立于DOCK2突變發(fā)揮重要作用。無(wú)論有沒有DOCK2突變，在含有RNA的免疫復(fù)合物激活TLR7和/或通過(guò)合成配體激活TLR7和TLR9后，小鼠B細(xì)胞或DC產(chǎn)生IFN-α，IFN-β和IL-6的機(jī)制中，IRF5都是必不可少的，而且IRF5是從成熟B細(xì)胞向漿細(xì)胞轉(zhuǎn)變所需的。

4.4 IRF5在T淋巴細(xì)胞中的作用

SLE的特點(diǎn)是B細(xì)胞和T細(xì)胞對(duì)自身抗原失去耐受，導(dǎo)致自身抗體的產(chǎn)生和活性細(xì)胞因子的干擾。異常的T細(xì)胞幫助自身反應(yīng)的B細(xì)胞，使靶器官損害。一個(gè)描述SLE細(xì)胞因子譜的研究中發(fā)現(xiàn)，活動(dòng)性SLE患者中的IL-6,IL-12,IL-17,IFN-γ和IL-10水平顯著高于健康對(duì)照組,而IL-4在系統(tǒng)性紅斑狼瘡較低，Th1/Th2和Th17+Th1/Th2細(xì)胞比率上升[18]。在非自身免疫性環(huán)境中，IRF5被證明在Th1免疫反應(yīng)的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，在小鼠中敲除IRF5基因可以減少T細(xì)胞轉(zhuǎn)移性結(jié)腸炎模型中的腸道炎癥，減少Th1和Th17，增加Th2細(xì)胞因子[19]。在TH1驅(qū)動(dòng)的體內(nèi)疾病模型中觀察到，IRF5缺陷小鼠癥狀相對(duì)IRF5正常小鼠明顯減輕。另外，人巨噬細(xì)胞中IRF5的過(guò)度表達(dá)促進(jìn)了IL-6，IL-12和IL-23p19的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致共培養(yǎng)的人CD4+T細(xì)胞中IFN-γ和IL-17的表達(dá)增加，促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的增殖和活化，并驅(qū)使它們朝向TH1或TH17表型分化[20]。綜上，IRF5可調(diào)節(jié)關(guān)鍵促炎因子影響Th1、Th17細(xì)胞的增殖與分化。因此，IRF5可通過(guò)影響T淋巴細(xì)胞增殖、分化在SLE的發(fā)生、發(fā)展中起作用。

5 總 結(jié)

綜上所述，IRF5風(fēng)險(xiǎn)單倍體與SLE易感性相關(guān)已經(jīng)得到了證實(shí)，此外，IRF5還與其他的一系列人類自身免疫性疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。IRF5對(duì)體內(nèi)多種免疫細(xì)胞的活性與功能都有重要的調(diào)節(jié)功能，還需進(jìn)一步研究IRF5及其蛋白質(zhì)的功能與SLE患者的疾病狀態(tài)之間的關(guān)系。總之，了解IRF5相關(guān)作用機(jī)制，將有利于IRF5作為靶點(diǎn)治療SLE或其他有關(guān)的自身免疫性疾病。