干擾素調(diào)節(jié)因子7(IRF7)與系統(tǒng)性硬化癥關(guān)系研究進展

閉雄杰

(廣西科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院,柳州 545002)

系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis，SSc)是一種以血管病變、皮膚和內(nèi)臟纖維化、免疫調(diào)節(jié)紊亂為特征的慢性、多系統(tǒng)自身免疫性疾病[1,2]。目前，SSc的病因尚不清楚，尚無有效的治療方案。近年來，相關(guān)研究結(jié)果表明，Ⅰ型干擾素(IFN)在SSc纖維化的發(fā)病中起著重要作用，但是其誘導(dǎo)的下游分子如何參與SSc病理生理的確切機制尚不清楚。最近研究發(fā)現(xiàn)，IRF7被認(rèn)為是Ⅰ型IFN的最主要調(diào)節(jié)因子，其過度激活可能參與SSc纖維化的發(fā)病機制，現(xiàn)就有關(guān)研究進展綜述如下。

1 IRF7基因結(jié)構(gòu)

IRF7，被稱為淋巴特異性因子。人IRF7基因位于11p15.5染色體上，有4種剪接體，分別是IRF7A、-B、-C和-H，不同的剪接體表現(xiàn)某一個結(jié)構(gòu)域的缺失(圖1)，通過隨機基因敲除的方法確定IRF7識別的序列為5′-GAAA/TNC/TGAAANT/C-3′。IRF7的氨基端含有一個由115個氨基酸組成的可與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域(DNA binding domain,DBD)，其中DBD能特異性結(jié)合IFN于ISRE，DBD確定為1～149位氨基酸，緊鄰DBD結(jié)構(gòu)域的是CAD(constitutive activation domain)，即活化結(jié)構(gòu)域，確定為150～246位氨基酸。SRD(signal response domain)位于278～305位氨基酸，稱為病毒功能結(jié)構(gòu)域，增加病毒誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性。ID位于372～467位氨基酸稱為抑制結(jié)構(gòu)域，主要抑制反式激活作用。C末端為VAD(virus activated domain)，是副誘導(dǎo)區(qū)域，同時這個區(qū)域也是IRF7 的磷酸化位點所在區(qū)域。上述區(qū)域是根據(jù)其誘導(dǎo)IFN過程中的作用進行的劃分[3]。

圖1 IRF7的4種剪接體示意圖[3]Fig.1 Four splicing variants of IRF7[3]Note:Four splicing variants of IRF7 have been identified,named IRF-7A,IRF-7B,IRF-7C,and IRF-7H.DBD is localized in the N-terminal region of IRF7.C-terminal region of IRF-7 contains multiple domains,including constitutive activation domain (CAD),virus-activated domain(VAD),inhibitory domain (ID),and signal response domain (SRD).

IRF7受Ⅰ型IFN的調(diào)控，也受TLR3、TLR4、TLR7/9的調(diào)控[4]。激活的IRF7可導(dǎo)致大量Ⅰ型IFN 的分泌。據(jù)研究報道，已經(jīng)確定IRF7基因有幾個易感位點與自身免疫性疾病相關(guān)，其中位點rs1131665與SSc密切有關(guān)[5,6]。

2 IRF7的激活

Ⅰ型IFN、TNF-α、IL-1β和病毒感染均可誘導(dǎo)IRF7在脾臟、胸腺和外周血淋巴細(xì)胞的B細(xì)胞漿、漿細(xì)胞樹突狀細(xì)胞(pDCs)和單核細(xì)胞中持續(xù)表達。未活化的IRF7存在于細(xì)胞質(zhì)中。在病毒感染的早期，病原體與識別受體(PRRs)結(jié)合，激發(fā)TLR9/7誘導(dǎo)IRF7磷酸化；IRF7磷酸化后與磷酸化的IRF3(受TLR3、TLR4誘導(dǎo))進入細(xì)胞核內(nèi)，與其他協(xié)同激活因子(如P300結(jié)合蛋白)形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物；該轉(zhuǎn)錄復(fù)合物與IFN-α和IFN-β啟動子中的病毒應(yīng)答物質(zhì)(VRES)結(jié)合誘導(dǎo)產(chǎn)生少量Ⅰ型IFN[7]。這些少量Ⅰ型IFN與細(xì)胞膜上的IFN受體(IFNR)結(jié)合，激活JNK激酶信號，導(dǎo)致信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)-1和-2的磷酸化而激活；激活的STAT-1和-2與IRF9形成復(fù)合物“IFN刺激的基因因子3”；該復(fù)合物與IRF7啟動子上的IFN刺激反應(yīng)物結(jié)合，誘導(dǎo)合成更多的IRF7。新合成的IRF7通過正反饋調(diào)節(jié)促進生成更多的IFN而產(chǎn)生強大的放大效應(yīng)。除TLR9/7和IFN受體外，炎癥細(xì)胞因子IL-1β也能刺激人星形膠質(zhì)細(xì)胞IRF7的表達。IL-1β是一種由活化的單核/巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥細(xì)胞因子，對宿主產(chǎn)生炎癥、感染性或免疫攻擊的反應(yīng)[8]。動物模型研究結(jié)果表明，IL-1β誘導(dǎo)的急性肺炎癥、重塑和纖維化依賴于IL-1R1和MyD88信號通道。在培養(yǎng)的小鼠IRF7缺失的胚胎成纖維細(xì)胞中，病毒誘導(dǎo)的MyD88信號通道對IFN-α/β mRNA水平不升高反而明顯降低[9]。此外，IRF7誘導(dǎo)pDCs和單核細(xì)胞產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子IL-6[10]。由此可見，IRF7在炎癥、組織重塑和纖維化等方面具有重要的作用。本文根據(jù)Honda等[11]報道的IRF7在細(xì)胞內(nèi)模式識別受體激活及在Ⅰ型干擾素基因正反饋調(diào)控中的作用機理，提出IRF7激活的可能機制(圖2)。

圖2 可能的IRF7激活機制示意圖[11]Fig.2 Possible mechanisms of IRF7 activation[11]Note:DNA or RNA of virus in the cytosol of virus-infected cells triggers type Ⅰ IFN gene induction through TLR pathway;TLR3/TLR4 recognizes dsRNA;TLR7 mediates recognition of ssRNA;TLR9 recognizes CpG DNA of viruses.TLR3 utilizes TRIF;TLR4 utilizes TRAF6.TLR7,TLR9 use only MyD88;Phosphorylated IRF3,enabling IRF7 interact with P300,initiate efficient transcription of target genes;After initial activation of type Ⅰ IFN genes is achieved by IRF7,positive-feedback regulation comes into effect.

3 IRF7與SSc

IRF7與包括SSc在內(nèi)的多種自身免疫性疾病有關(guān)[5,12]。基因芯片研究顯示早期SSc患者外周IRF7 mRNA表達上調(diào)[13]。最近一項研究也表明[14]：與健康對照組相比，SSc患者的外周血單個核細(xì)胞中IRF7 mRNA表達升高；此外，對不同類型的SSc患者分析，結(jié)果顯示局限性皮膚系統(tǒng)硬化癥患者的IRF7 mRNA表達顯著高于健康對照組，而彌漫性皮膚系統(tǒng)硬化癥患者IRF7 mRNA表達不升高，這可能與IRF7基因多態(tài)性有關(guān)。另一項獨立研究表明，IRF7基因區(qū)域的變異與SSc患者自身抗體ACA的產(chǎn)生密切有關(guān)，并對疾病的發(fā)生發(fā)展起關(guān)鍵作用[6]。另一項研究顯示，SSc患者外周血單個核細(xì)胞IRF7轉(zhuǎn)錄水平與對照組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義,可能與該研究樣本為晚期SSc疾病患者且樣本量較小有關(guān)[15]。因此，IRF7在SSc發(fā)病中的作用機制需要進一步研究。

4 IRF7在SSc發(fā)病中的作用機制

4.1IRF7參與Ⅰ型IFN誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控 IRFs在哺乳動物中該家族由9名成員組成：IRF1、IRF2、IRF3、IRF4(又稱LSIRF、PIP或ICSAT)、IRF5、IRF6、IRF7、IRF8(又稱ICSBP)和IRF9(又稱ISGF 3γ)，其最主要特征是參與Ⅰ型IFN和IFN誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，在調(diào)節(jié)先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[12，16]。

Ⅰ型IFN是天然免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,對免疫細(xì)胞的分化、增殖和促進炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生起關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用[17]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)SSc患者外周血細(xì)胞中存在Ⅰ型IFN誘導(dǎo)基因功能失調(diào)和早期階段甚至在沒有發(fā)生皮膚纖維化之前血清中存在Ⅰ型IFN系統(tǒng)激活[18-20]。有報道，接受IFN-α治療慢性病毒性肝炎的患者中并發(fā)SSc[21]。此外，對早期SSc患者皮下注射IFN-α治療組與安慰劑治療組相比，IFN-α治療導(dǎo)致肺功能惡化，皮膚評分也沒有改善[22]。有研究小組也報告了SSc患者外周血和皮膚組織中異常調(diào)控的Ⅰ型IFN誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄模式[23-25]。有證據(jù)表明TLR的激活觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而參與了SSc的病理生理過程[26]。最近的研究結(jié)果顯示，TLR3配體Poly I∶C刺激SSc皮膚成纖維細(xì)胞Ⅰ型IFN和TGF-β反應(yīng)基因的表達[27]；Ⅰ型IFN也通過上調(diào)SSc中TLR3的表達而增加真皮成纖維細(xì)胞的炎癥潛能[28]。Bhattacharyya等[29]通過激活典型的Smad信號和抑制抗纖維化的microRNA miR-29的表達，證實了TLR4信號激活成纖維細(xì)胞，促進膠原合成并增加組織重塑和細(xì)胞外基質(zhì)基因的表達。因此，Ⅰ型IFN信號通路是通過TLR激活促進SSc纖維化。雖然Ⅰ型IFN激活系統(tǒng)的存在，但這種調(diào)控異常的Ⅰ型IFN信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和干擾素誘導(dǎo)下游分子參與SSc病理生理的確切機制尚不清楚。而近年來研究結(jié)果表明，在免疫反應(yīng)中IRF7被認(rèn)為是Ⅰ型IFN的最主要調(diào)節(jié)因子可能參與SSc纖維化的發(fā)生和發(fā)展[9]。

4.2IRF7參與促進單核/巨噬細(xì)胞的表達 單核/巨噬細(xì)胞系具有相當(dāng)?shù)亩鄻有院涂伤苄?，受信號分子、轉(zhuǎn)錄因子和表觀遺傳機制的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。單核/巨噬細(xì)胞是由循環(huán)血液單核細(xì)胞進入組織內(nèi)轉(zhuǎn)變而來。在組織內(nèi)單核/巨噬細(xì)胞受到刺激做出反應(yīng)，并顯著改變其生理活性。單核/巨噬細(xì)胞大致可分為經(jīng)典激活(M1型)和交替激活(M2型)兩種類型[30]。兩類單核/巨噬細(xì)胞功能并不相同，M1型主要參與炎癥性的反應(yīng)，而M2型被更多認(rèn)為參與組織重塑和纖維化[31]。據(jù)有關(guān)報道，SSc患者血清中IL-4、IL-13表達增加，而IL-4或IL-13能夠激活單核/巨噬細(xì)胞變成為M2型[32-34]。SSc患者皮膚活檢結(jié)果表明M2單核/巨噬細(xì)胞表達增加[35]。目前研究結(jié)果認(rèn)為，SSc患者M2單核/巨噬細(xì)胞表達增加與IL-6水平升高關(guān)系密切，使用IL-6受體阻滯劑能減少SSc患者皮膚M2的表達[36,37]；Maier等[38]認(rèn)為磷酸二酯酶4(PDE4)抑制劑通過干擾M2單核/巨噬細(xì)胞中的IL-6釋放從而降低SSc皮膚纖維化的發(fā)生。最近報道，用博萊霉素(BLM)誘導(dǎo)的小鼠模型中，IRF5+/+小鼠中單核/巨噬細(xì)胞皮膚和肺內(nèi)表達顯著上升，但是在IRF5-/-小鼠則明顯下降[39]。由于IRF7和IRF5具有高度的同源性，IRF7如何促進單核/巨噬細(xì)胞的表達，目前確切機制尚不清楚[40]。皮膚真皮組織中可能的M2型單核/巨噬細(xì)胞激活機制的示意圖[30]。見圖3。

圖3 皮膚真皮纖維化中的巨噬細(xì)胞替代激活的可能機制和功能Fig.3 Possible mechanisms and functions of alternative activation of macrophages in dermal fibrosisNote:In the early inflammatory phase of the fibrotic process,in situ M2 polarization of macrophages may be induced by infiltrating Th2 cells via the release of several mediators,mainly IL-4 and IL-13.In particular,M2 macrophages may further promote Th2 effector responses,neovascularization,and contribute to the transition of fibroblasts into apoptosis-resistant profibrotic myofibroblasts via the production and release of fibrogenic cytokines and growth factors,such as TGF-β.

4.3IRF7激活參與β轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)信號轉(zhuǎn)導(dǎo) SSc發(fā)病機制主要是由正常組織結(jié)構(gòu)被漸進性的纖維化組織代替所致。最近的研究闡明，在許多重要的致纖維化的細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)中，TGF-β被認(rèn)為是在SSc發(fā)生纖維化過程中起最重要作用的因子[41]。TGF-β促進成纖維細(xì)胞的增殖、分化、遷移、黏附和活化，并誘導(dǎo)細(xì)胞因子分泌，最重要的是促進膠原和細(xì)胞外基質(zhì)的合成。鑒于TGF-β在SSc發(fā)病中的關(guān)鍵作用，TGF-β已成為一種潛在的治療靶點。目前，TGF-β抗體已經(jīng)在動物模型和臨床SSc患者中進行了應(yīng)用研究，并取得良好的治療效果[42]。

有研究表明，TLR 3激動劑Poly(Ⅰ∶C)在體外和體內(nèi)均能激活皮膚纖維化及Ⅰ型IFN表達升高[43]；升高的Ⅰ型IFN通過激活Smad2/3 促進TGF-β表達升高，而升高的TGF-β對SSc纖維化起關(guān)鍵作用[44]。有研究證實，Smad轉(zhuǎn)錄因子家族的C-末端區(qū)域與IRF7的C末端區(qū)域同源，誘導(dǎo)TGF-β的反應(yīng)，其中Smad3是刺激TGF-β信號通路中生成膠原的關(guān)鍵成分[45]。Smad3與IRF7相互作用并在TGF-β/Smad3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中調(diào)控IRF7的轉(zhuǎn)錄活性。IRF7激活后與其他IRF(如IRF3)形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，該轉(zhuǎn)錄復(fù)合物與另一個轉(zhuǎn)錄共激活因子P300結(jié)合蛋白結(jié)合，參與Smad依賴性TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)并促進膠原合成。IRF7與P300結(jié)合蛋白四個不同區(qū)域相互作用不僅刺激了IRF7的內(nèi)在轉(zhuǎn)錄活性，而且增強其與其他轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同的能力[46]。IRF7與CBP/P300的相互作用有助于形成更多穩(wěn)定蛋白轉(zhuǎn)錄復(fù)合物CBP/P300，增強TGF-β的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)從而促進膠原蛋白過度生成[47]。

5 展望

SSc 10年生存率約為66%，且伴隨內(nèi)臟受侵犯生存率驟降為38%[48]，Elhai等[49]的一項40年2 691例SSc患者的隊列薈萃分析發(fā)現(xiàn)SSc是致死風(fēng)險非常高的風(fēng)濕免疫性疾病，過去40年其死亡風(fēng)險并未得到改善，而首要死因就是心肺并發(fā)癥，包括肺纖維化和肺動脈高壓。因此，如何破解SSc的纖維化難題、有效改善肺纖維化，是降低SSc患者死亡率的關(guān)鍵。IRF7單核苷酸多態(tài)性(SNP)與SSc易感性有關(guān)，其中多態(tài)性位點rs1131665與SSc易感性關(guān)系最密切。IRF7參與Ⅰ型IFN誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控及促進單核/巨噬細(xì)胞的表達和TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。因此，IRF7作為Ⅰ型IFN的主要調(diào)節(jié)因子，其過度表達和激活可能參與了SSc纖維化的發(fā)病機制，可作為抗炎和抗纖維化藥物發(fā)展的合適治療靶點，從而減緩SSc的纖維化進程。