TAM/Gas6通路及其與臨床疾病的關(guān)系

吳軍來，柴克霞

(1.青海大學(xué)，青海 西寧 810016；2.青海大學(xué)附屬醫(yī)院 風(fēng)濕免疫科， 青海 西寧 810001)

Tyro3、Axl及MerTK(TAM)受體屬于受體酪氨酸激酶(RTKs)家族的一員，是高等真核生物重要的炎癥穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)因子[1]。TAM的配體是兩種內(nèi)源性蛋白質(zhì)，即生長停滯特異性蛋白6(Gas6)和蛋白S(Pros1)[2]，這些配體以不同的親和力與其受體結(jié)合。Gas6與Axl的親和力最強，然后是Tyro3受體，而與MerTK親和力較弱(Axl>Tyro≥MerTK)[3]。相反，Pros1不與Axl結(jié)合，與Tyro3的親和力強于MerTK[4]。然而，這兩種配體都被認為是通過其同源結(jié)構(gòu)域中的相似接觸位點與受體相互作用的。TAM受體通過激活配體Gas6和Pros1從而發(fā)揮生理學(xué)效應(yīng)。不過，學(xué)術(shù)界部分專家認為Pros1不應(yīng)為TAM受體的特異性配體[5]。TAM受體通過激活配體Gas6進而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。因此，本文就TAM/Gas6通路的一般生物學(xué)特性及其在臨床疾病發(fā)生發(fā)展中的作用作一綜述，以期為相關(guān)疾病的診治提供新視角。

1 TAM/GAS6通路

1.1TAM受體 人類基因組包含58個RTKs，根據(jù)激酶結(jié)構(gòu)域中的氨基酸序列，這些RTKs可以進一步分為20個亞家族。TAM(Tyro3，Axl和MerTK)RTKs是人類基因組中調(diào)節(jié)一系列重要生物學(xué)過程的20個RTKs家族之一。Tyro3、Axl和MerTK由于它們的結(jié)構(gòu)相似和氨基酸序列之間的同源性而被歸類在一起。這3個基因最初是在20世紀90年代初被發(fā)現(xiàn)和克隆的，曾認為TAM是“孤兒”受體，但隨后不久就鑒定了它們的配體Gas6和Pros1。TAM受體由胞內(nèi)區(qū)、跨膜區(qū)及胞外區(qū)3部分組成，其中胞外區(qū)為N-末端區(qū)域，由兩個介導(dǎo)配體結(jié)合的免疫球蛋白(Ig)樣結(jié)構(gòu)域和兩個纖維連接蛋白III型(FNIII)重復(fù)序列形成，胞內(nèi)區(qū)為C-末端結(jié)構(gòu)域的酪氨酸激酶[6-7]。研究發(fā)現(xiàn)，TAM受體在多種細胞中表達，Tyro3可在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、卵巢、睪丸及腎臟等表達[8]；Axl在正常人體的心臟和骨骼肌中表達含量最高；MerTK在骨骼肌細胞、NK細胞、樹突狀細胞和單核/巨噬細胞等細胞中均可表達[9]。

1.2GAS6配體 研究發(fā)現(xiàn)，Gas6最初是于1988年在小鼠成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)的一種依賴維生素K蛋白，其普遍表達于骨骼肌、肺臟、心臟及腫瘤組織等多個器官及組織中，而在肝臟中表達較少[10]。當細胞周期進入到G0期時，它的表達量可增至30倍左右。Gas6生物學(xué)效應(yīng)是通過與TAM受體相互作用進而實現(xiàn)的。Gas6含有679個氨基酸，由羧基谷氨酸殘基(Gla區(qū))、4個表皮生長因子(EGF)樣結(jié)構(gòu)域及性激素結(jié)合球蛋白(SHBG)3部分組成[11]。其中，Gas6的Gla區(qū)與磷脂酰絲氨酸(PtdSer)結(jié)合；而SHBG結(jié)構(gòu)能夠與TAM受體結(jié)合，并激活TAM受體使其磷酸化，活化的受體能夠?qū)Σ煌南掠涡盘柾芳せ?，從而使得各類生物效?yīng)發(fā)生，最常見的有增殖效應(yīng)、吞噬效應(yīng)及炎癥抑制效應(yīng)等[12]。

1.3TAM/Gas6通路的生理學(xué)功能

1.3.1清除凋亡細胞 細胞凋亡是體內(nèi)平衡更新的主要方式，靶細胞中不同類型的細胞死亡可通過吞噬細胞觸發(fā)不同的免疫反應(yīng)[13]。清除凋亡碎片對于維持機體的健康狀態(tài)至關(guān)重要。TAM清除凋亡細胞的能力稱為胞吐作用。在凋亡過程中，凋亡細胞將磷脂酰絲氨酸(PtdSer)暴露在細胞膜上，作為“吃我”的信號，這使得吞噬細胞能夠?qū)⑺鼈兣c其他壞死或健康的細胞區(qū)分開來。TAM的配體Gas6通過其Gla結(jié)構(gòu)域與凋亡細胞上的PtdSer殘基結(jié)合，并通過其氨基末端區(qū)域與凋亡細胞上的TAM受體結(jié)合，從而實現(xiàn)TAM介導(dǎo)的胞吐作用。通過這種方式，TAM配體起到了凋亡細胞和表達TAM的吞噬細胞之間的“橋梁”作用[2, 4, 14]。研究表明Gas6的谷氨酸富含結(jié)構(gòu)域(GLA)和PtdSer之間的相互作用被證明是人血管內(nèi)皮細胞(HUVECs)生存和細胞內(nèi)AKT(蛋白激酶B)信號所必需的[15]。此外，PtdSer在凋亡細胞上的存在也增強了骨髓來源的巨噬細胞(BMDM)中配體依賴的TAM激活[16]。除了PtdSer在凋亡細胞中的暴露外，鈣耗竭的應(yīng)激細胞和腫瘤來源的胞外體小泡對PtdSer的暴露也在TAM受體激活中發(fā)揮作用[17]。

1.3.2調(diào)控固有免疫反應(yīng) TAM受體在成年組織中維持免疫系統(tǒng)動態(tài)平衡和控制炎癥反應(yīng)的能力最早是由表達Mer激酶的死亡小鼠中提出的，其特征是在脂多糖刺激下腫瘤壞死因子α的過度產(chǎn)生和較低致死劑量的脂多糖引起的內(nèi)毒素休克引起的死亡[18]。早期研究揭示了巨噬細胞或樹突狀細胞表面的TAM受體通過負反饋機制介導(dǎo)TLR信號的抑制作用，負反饋機制通過SOCS1和SOCS3的誘導(dǎo)而發(fā)生[19]。另外，TAM缺陷小鼠表現(xiàn)出自身免疫性疾病的癥狀和對TLR配體的高反應(yīng)性[20]。Axl通常在低水平表達，并在TLR3、TLR4和TLR9激活后被誘導(dǎo)[19]。

2 TAM/GAS6通路與相關(guān)疾病的關(guān)系

近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)TAM/Gas6通路與多種疾病如自身免疫性疾病、腫瘤、病毒感染、神經(jīng)退行性變及纖維化等有著密切的關(guān)系。探討TAM/Gas6通路與疾病之間的關(guān)系，以期為疾病的治療提供新的靶點。

2.1與自身免疫性疾病的關(guān)系

2.1.1一直以來，Gas6/TAM信號通路的缺失與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，TAM受體的三重敲除小鼠模型證明了這一點[20]。系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)是一種具有異質(zhì)性的與免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)受損有關(guān)的自身免疫性疾病，其多發(fā)生于育齡期女性。SLE具體的發(fā)病機制仍在探索之中，但已有研究顯示凋亡清除不利、先天性免疫調(diào)節(jié)異常參與SLE的發(fā)病過程。Zhu等[21]在對105例SLE患者和40例健康對照者的實驗中發(fā)現(xiàn)，SLEDAI≥10的SLE患者的Gas6水平較對照組降低，而sAxl濃度較對照組升高。與此同時，Gheita等[22]也得出了相同的結(jié)論，即與健康對照組相比，SLE患者的Gas6水平降低，而sAxl水平升高。然而，另外一項研究結(jié)果表明，狼瘡性腎炎或皮膚血管炎的SLE 患者血清Gas6水平升高，提示Gas6有可能作為SLE疾病活動度標志[23]。綜上所述，SLE患者血漿Gas6水平可能取決于SLE的活動性及嚴重程度，也可能受到其他臨床參數(shù)的影響，包括狼瘡疾病的表現(xiàn)(狼瘡性腎炎、血管炎、關(guān)節(jié)炎等)[24]。

2.1.2原發(fā)性干燥綜合征(pSS) pSS是一種以外分泌腺功能障礙為特征的自身免疫性疾病，可伴有嚴重的全身性疾病表現(xiàn)，由于其發(fā)病機制目前仍然未知，因此大量研究旨在探討其發(fā)病機制。既往研究認為，細胞凋亡被認為是pSS患者唾液腺上皮細胞死亡的機制之一。Qin等[25]應(yīng)用qRT-PCR和ELISA方法檢測TAM/Gas6通路蛋白Tyro3、Axl、Mer及Gas6，發(fā)現(xiàn)血漿可溶性Mer水平明顯升高，并與自身抗體、IgG、ESR、疾病活動性呈正相關(guān)。Chen等[26]發(fā)現(xiàn)pSS患者的血漿及唇腺組織中Gas6的表達均比對照組顯著降低，并認為Gas6在唾液腺炎癥和功能障礙中具有潛在的作用。

2.1.3與其他自身免疫性疾病的關(guān)系 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸病、貝赫切特病及多發(fā)性硬化癥均屬于自身免疫性疾病，凋亡細胞清除不利、固有免疫參與自身免疫性疾病的發(fā)生過程[2, 27-29]，TAM/Gas6通路在此類疾病中發(fā)揮調(diào)控固有免疫、清除凋亡細胞的作用[2, 24]。而TAM受體信號通路的缺陷使得促進自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。因此，對于自身免疫性疾病而言，靶向Gas6/TAM通路是很有前途的治療策略。

2.2與腫瘤的關(guān)系 TAM受體參與介導(dǎo)腫瘤微環(huán)境中的吞噬作用、免疫細胞調(diào)節(jié)、炎癥因子的分泌及上皮向間質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[30]。TAM受體在免疫和神經(jīng)系統(tǒng)中都是重要的參與者。TAM受體在腫瘤免疫微環(huán)境中具有自主致瘤作用，因此抑制TAM受體作為一種潛在的抗腫瘤策略已被探索出來[31-32]。許多腫瘤不僅表達TAM受體，還表達配體Gas6[33]。結(jié)合大量凋亡的PtdSer，癌細胞能夠發(fā)出TAM受體的自動識別信號[34]。隨后可以刺激MEK/ERK、PI3K/AKT、JAK/STAT、p38、NF-κB和FAK/RAC下游通路，使腫瘤細胞具有較強的增殖、存活、遷移、侵襲和抗藥性[32, 35-36], 因此，TAM受體的過度表達經(jīng)常與腫瘤細胞侵襲性和不良預(yù)后相關(guān)[37-38]。研究認為，TAM受體抑制劑可能通過阻斷胞吞作用而削弱M2樣巨噬細胞的促腫瘤效應(yīng)。由于TAM受體的激活也會使巨噬細胞從M1表型偏向M2表型，因此抑制TAM受體會降低腫瘤相關(guān)巨噬細胞的M2特征[39]。由于M2巨噬細胞具有腫瘤促進作用，涉及癌癥進展和免疫抑制，損害M2極化將減緩疾病進展。鑒于以上，因此TAM受體抑制劑可能是治療腫瘤的一種新的方法，但仍需大量的研究支持這一觀點。

2.3與病毒感染的關(guān)系 作為機會性病原體，病毒已經(jīng)進化出許多巧妙的策略來操縱宿主細胞進行感染和復(fù)制。病毒也以自己的方式劫持了細胞凋亡的識別和清除機制。通過清除異常或有害的細胞，抑制免疫反應(yīng)，并確保發(fā)育過程中正常的組織和器官形成。清除凋亡細胞在所有多細胞生物體中起著至關(guān)重要的作用[40]。磷脂酰絲氨酸(PtdSer)可結(jié)合在病毒包膜的外葉上，將病毒偽裝成凋亡小體，從而通過細胞清除機制將細胞吞噬成病毒粒子。這種增強病毒進入的機制被稱為凋亡擬態(tài)[41]。Vanlandschoot等[42]于2003年首次提出病毒可能破壞細胞凋亡清除機制的想法，當時他們假設(shè)病毒凋亡擬態(tài)是乙型肝炎病毒使用的免疫逃逸機制，其前提是在慢性乙型肝炎病毒感染期間，由富含磷脂酰絲氨酸的宿主膜蛋白和病毒包膜蛋白組成的非感染性亞病毒顆粒的大規(guī)模產(chǎn)生，通過磷脂酰絲氨酸和細胞凋亡清除受體間的相互作用抑制適應(yīng)性免疫。后來，Mercer等[43]研究揭示了痘苗病毒利用巨噬細胞吞噬和凋亡擬態(tài)進入宿主細胞。TAM RTKs在病毒感染中起重要作用，據(jù)報道，它們是許多包膜病毒的進入受體/輔助因子，并在病毒感染過程中調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)[44-45]。Gas6與病毒PtdSer結(jié)合促進了病毒的有效進入和復(fù)制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將一個或多個TAM受體異位表達到抗感染細胞系會增強絲狀病毒(例如埃博拉病毒)的感染[46]。SV40是一種無包膜的多瘤病毒，它通過模仿配體結(jié)合位點直接與TAMs相互作用。TAM抑制劑或突變的TAM受體可降低病毒的感染性，表明有效的病毒感染需要完整的TAM信號[47]?？傮w而言，TAM受體以一種被稱為“凋亡擬態(tài)”的方式作為無數(shù)包膜病毒的進入受體，提示病毒包膜上的磷脂酰絲氨酸類似于凋亡細胞表面的磷脂酰絲氨酸，與巨噬細胞、樹突狀細胞和其他吞噬細胞表面的TAM受體結(jié)合。磷脂酰絲氨酸與TAM受體的結(jié)合需要Gas6的橋聯(lián)，并能顯著促進吞噬細胞吞噬凋亡細胞[48]。TAM靶向正在成為一種醫(yī)學(xué)手段，這或許適用于病毒感染的治療，但仍需更多的研究支持這一結(jié)論。

2.4與纖維化的關(guān)系 纖維化是由于重復(fù)的組織損傷和(或)修復(fù)過程的失調(diào)導(dǎo)致細胞外基質(zhì)過度沉積的結(jié)果。不同的誘因可能導(dǎo)致進行性纖維化疾病的發(fā)展，如感染、慢性自身免疫反應(yīng)和缺血等[49]。目前纖維化形成的潛在機制仍然是未知的，因此幾乎沒有專門針對纖維化的藥物[50-51]，所以更深入地了解參與纖維化形成的生物系統(tǒng)可能有助于開發(fā)新的治療工具。在此背景下，TAM/Gas6系統(tǒng)似乎代表了一個很有前途的研究系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)TAM/Gas6參與了IPF肺成纖維細胞的活化，提示靶向RTKs通路可能是治療IPF的有效抗纖維化策略[52]。另外一項研究揭示了Gas6/Axl軸是肝星狀細胞完全激活所必須的；血清Gas6和Axl水平隨著慢性肝病的進展而升高[53]。Bellan等[51]發(fā)現(xiàn)Gas6在肝損傷時升高，是CLD的一個可能的生物標志物；由于Gas6/TAM軸與肝纖維化的發(fā)生有關(guān)，靶向Gas6/TAM軸可能被認為是CLD的一種潛在的治療策略。在此基礎(chǔ)上，靶向TAM系統(tǒng)成為治療人類疾病的一個新的研究領(lǐng)域，然而，還需要更多的研究來測試TAM靶向作為一種新的纖維化治療策略的有效性和安全性。

綜上所述，TAM/Gas6通路發(fā)揮清除凋亡細胞、調(diào)控固有免疫等重要作用，并且參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程。因此，在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，未來深入探討TAM/Gas6通路與疾病的關(guān)系，以期為疾病的治療帶來更優(yōu)的策略。