Hippo通路在適應性免疫中的作用研究進展

李雅雯，程保輝，趙海亮，

(1.遵義醫(yī)科大學珠海校區(qū)，廣東 珠海 519041； 2.深圳市龍崗區(qū)耳鼻咽喉醫(yī)院耳鼻咽喉科，廣東 深圳 518172)

適應性免疫是一種在微生物等抗原物質刺激后由T細胞、B細胞和抗原呈遞細胞合作協(xié)調參與的抗原特異性免疫反應。適應性免疫具有抗原特異性和免疫記憶性，免疫系統(tǒng)對初次抗原刺激的信息可留下記憶，當機體再次受到特異性抗原感染時，可迅速產生特異性抗體清除抗原，避免機體再次感染。Hippo通路首次在果蠅中發(fā)現(xiàn)，由于與器官發(fā)育、干細胞生物學、再生和腫瘤生物學存在密切關系而受到廣泛關注[1-3]。Hippo通路通過參與細胞外和細胞內的生理信號反應、感知細胞環(huán)境、協(xié)調細胞反應，影響細胞分化[4]。研究顯示，Hippo通路在調節(jié)T細胞發(fā)育、維持B細胞穩(wěn)態(tài)、參與抗原呈遞細胞(包括巨噬細胞和樹突狀細胞)分化過程中均發(fā)揮關鍵作用[5-8]。Hippo通路在幼稚輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)向效應/記憶T細胞的分化中起主導作用，同時在B細胞祖細胞發(fā)育為成熟B細胞分化中具有重要作用。Hippo通路還可通過調控Th17與調節(jié)性T細胞(regulatory T cell，Treg細胞)平衡，參與機體自身免疫和抗腫瘤免疫應答。現(xiàn)就Hippo通路在適應性免疫中的作用研究進展予以綜述。

1 Hippo信號通路概述

Hippo通路由30多個組分組成，包括核心激酶模塊和轉錄模塊[9]。其中，激酶模塊包括11種激酶，即哺乳動物STE20樣蛋白激酶(mammalian STE20-like protein kinase，MST)1和MST2、促分裂原活化的蛋白激酶激酶激酶激酶1～7以及大型抑癌激酶(large tumor suppressor kinase，LATS)1和LATS2，這些激酶對應激活的蛋白分別為salvador家族WW結構域蛋白1、Ras相關蛋白2、MOB激酶激活因子(MOB kinase activator，MOB)1A和MOB1B；轉錄模塊包括Yes相關蛋白(Yes-associated protein，YAP)和PDZ結合基序轉錄共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ)，可結合最具特征的轉錄因子TEA結構域家族[10]。Hippo通路激活可導致MST1/2或促分裂原活化的蛋白激酶激酶激酶激酶磷酸化并激活下游LATS1/2，進而促進YAP/TAZ磷酸化，導致YAP/TAZ細胞質固著或蛋白酶體降解[11]。當Hippo通路失活時，低磷酸化的YAP/TAZ轉運至細胞核，結合并激活TEA結構域家族轉錄因子，促進靶基因轉錄[12]。而YAP/TAZ介導的轉錄可驅動細胞增殖、存活以及細胞可塑性和細胞干性等，因此對組織發(fā)育和再生至關重要[13]?？傊?，LATS1/2激活和YAP/TAZ失活是經典Hippo通路的主要分子功能。

除參與組織發(fā)育和腫瘤形成外，Hippo通路還廣泛參與適應性免疫和先天性免疫的調節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，Hippo和MST1/2均可介導果蠅和哺乳動物中的Toll樣受體信號轉導[14-15]。YAP/TAZ則通過結合TANK結合激酶1(TANK binding kinase 1，TBK1)蛋白或干擾素調節(jié)因子3并抑制其表達拮抗天然免疫反應[16-17]。雖然MST1/2在哺乳動物適應性免疫系統(tǒng)中的分子功能已被證實，但Hippo通路其他成分的功能仍是未來研究的熱點[18]。研究發(fā)現(xiàn)，MST1/2可獨立于YAP/TAZ和LATS1/2，自行調節(jié)淋巴細胞生物學[19]。還有研究證實，Hippo通路與參與免疫調節(jié)的其他關鍵信號通路存在聯(lián)系，包括促分裂原活化的蛋白激酶、p53以及叉頭框轉錄因子O(forkhead box O，F(xiàn)oxO)信號通路等[20-21]。雖然Hippo通路的名字來源于MST1/2-果蠅Hippo的哺乳動物同系物，但MST1/2除了可作為Hippo信號通路的關鍵成分外，還可調節(jié)其他蛋白質的表達，因此MST1/2的功能不僅限于表達LATS1/2或YAP/TAZ[11]。

2 適應性免疫細胞譜系中的Hippo通路及其功能

2.1MST1/2在CD4+和CD8+T細胞發(fā)育中的作用 MST1雜合性突變基因丟失或MST1啟動子區(qū)高甲基化患者的臨床病例報道均支持Hippo信號通路在適應性免疫系統(tǒng)中具有重要作用[22]。缺乏MST1的患者臨床表現(xiàn)為對細菌和病毒易感、T細胞和B細胞淋巴細胞減少以及自身免疫性表現(xiàn)；MST1/2缺陷模型小鼠也會出現(xiàn)淋巴細胞減少、自身抗體產生等自身免疫癥狀[23]。

造血干細胞在骨髓內可產生共同淋巴樣祖細胞，進而分化為T細胞祖細胞，并在胸腺內發(fā)育成熟。胸腺內的T淋巴細胞起始為雙陰性胸腺細胞(CD4-CD8-)，隨后轉變?yōu)殡p陽性胸腺細胞(CD4+CD8+)，再轉變?yōu)槌墒斓膯侮栃?CD4+CD8-或CD4-CD8+)胸腺細胞，最后被釋放到外周組織啟動適應性免疫反應[24]。早期研究發(fā)現(xiàn)，MST1敲除小鼠的單陽性胸腺細胞可滲透到血管外，并在血管周圍空間聚集，導致機體外圍T細胞數(shù)量減少；進一步體外淋巴細胞黏附級聯(lián)實驗證明，MST1敲除T細胞可擾亂整合素介導的內皮細胞黏附，表明MST1在T細胞從胸腺高效遷出中發(fā)揮重要作用[25]。同時，MST1還可與Ras相關蛋白1和Ras相關結構域家族成員5形成復合物并磷酸化Dbf2相關激酶1，以確保有效的淋巴細胞遷移[26]。此外，MST1/2還可通過直接磷酸化介導MOB1A/B與胞質分裂作用因子8結合，進而調節(jié)胸腺中細胞骨架重塑和細胞遷移[27]。胞質分裂作用因子8缺乏的小鼠T細胞與MST1/2缺乏的胸腺細胞共享某些表型，特別是不能將淋巴細胞功能相關分子1極化到免疫突觸上，表明Hippo通路在小GTP酶激活和細胞骨架重塑中起關鍵作用[28]?？傊?，MST1可同時作用于細胞骨架重塑(通過MOB1A/B磷酸化)和細胞黏附(通過Dbf2相關激酶1磷酸化)過程，以確保T細胞有效地從胸腺遷出。

成功通過胸腺篩選的成熟T淋巴細胞不斷從胸腺遷移至次級外周淋巴系統(tǒng)，為抗原刺激、激活及分化做準備。Th細胞包括CD4+和CD8+T細胞，由于在外周未遇到其同源抗原，因此還未被分化。隨著細胞從幼稚CD4+T細胞向效應/記憶T細胞分化，MST1的表達水平降低，但MST2的表達水平則保持不變，表明MST1在幼稚T細胞功能中起主導作用[19]。雖然確切機制目前仍未明確，但已有研究表明，MST1可通過Hippo替代通路維持幼稚CD4+和CD8+T細胞穩(wěn)態(tài)[29]。此外，MST1還可通過促進細胞存活并限制抗原受體誘導的幼稚T細胞增殖維持其穩(wěn)態(tài)[30]。除了在胸腺排出中起作用外，MST1還參與幼稚T細胞的存活和維持，這也是MST1缺乏患者T淋巴細胞減少的誘因。在受到周圍T細胞受體信號和特異性細胞因子刺激后，幼稚CD8+T細胞分化為細胞毒性T淋巴細胞，同時幼稚CD4+T細胞激活并分化為特殊亞型，包括Th1、Th2、Th17或Treg細胞[31]。

目前已知T細胞受體和白細胞介素(interleukin，IL)-2信號可誘導CD8+T細胞中典型Hippo通路表達和激活，而T細胞固有的Hippo信號通路激活可抑制YAP介導的B淋巴細胞誘導成熟蛋白1的表達，從而引起CD8+T細胞的終末分化[32]。另有研究表明，MST1可抑制T細胞受體激活介導的CD8+T細胞毒性作用[33]。此外，MST1還可通過FoxO抑制轉錄因子T-bet的表達，而T-bet可通過誘導γ干擾素和細胞毒性蛋白酶顆粒酶B的表達增強細胞毒性T細胞的功能[34]。因此，MST1缺失的CD8+T細胞的細胞毒性功能顯著增強，從而抑制同源模型小鼠腫瘤的生長[33]。以上研究表明，Hippo通路可促進CD8+T細胞的終末分化，并抑制其細胞毒性功能。

2.2Hippo通路對Th17和Treg細胞分化的影響 Hippo通路在調控Th17和Treg細胞中具有關鍵作用。表達IL-17的Th17細胞為促炎癥細胞亞群，而表達FoxP3的Treg細胞則是免疫抑制細胞亞群的代表[35]。Th17與Treg細胞之間存在某種平衡，這種平衡受炎癥細胞因子IL-6和轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)的調節(jié)，且這種平衡關系已成為導致自身免疫和腫瘤免疫逃逸的因素之一[36]。既往研究表明，MST1具有促進Treg細胞分化、防止自身免疫和組織損傷的功能；MST1可通過與FoxO1/FoxO3或沉默信息調節(jié)因子1等相關 Hippo替代通路，強化Treg細胞譜系關鍵轉錄因子FoxP3的表達[37]。有研究表明，MST1通過調控樹突狀細胞與Treg細胞形成免疫突觸，促進Treg細胞的接觸依賴性抑制作用[38]。上述研究表明，MST1在Treg細胞譜系生理學中具有不同功能。

TAZ促進Th17譜系的同時，還可抑制幼稚CD4+T細胞向Treg細胞分化，一方面，TAZ與視黃酸相關孤兒受體γt結合，增強其轉錄活性，促進Th17細胞分化；另一方面，TAZ與FoxP3競爭性地與組蛋白乙酰轉移酶TIP60(60 kDa Tat-interaction protein)結合，破壞FoxP3穩(wěn)定，抑制Treg細胞分化[39]。在體外Th17細胞分化過程中，TAZ的表達增加，而YAP在Th17細胞中不表達，在Treg細胞中高表達[39-40]。Treg細胞中的YAP可通過誘導參與TGF-β超家族成員激活的基因，增強TGF-β/Smad信號，上調FoxP3的表達和Treg細胞功能[40]。干預YAP的表達則可顯著削弱Treg細胞的免疫抑制功能，促進抗腫瘤免疫反應。TAZ可促進Th17細胞分化，YAP則可誘導Treg細胞分化，因此在胚胎發(fā)育和再生過程中表現(xiàn)出協(xié)同功能。YAP和TAZ同時缺失可導致較兩者單獨缺失更嚴重的表型[41]。

2.3MST1在B細胞發(fā)育中的關鍵作用 B細胞祖細胞由骨髓中的共同淋巴樣祖細胞產生，并在次級淋巴小結中進一步發(fā)育為成熟的B細胞[42]。MST1在B細胞系中表達，其缺乏可導致人體及模型小鼠B淋巴細胞減少以及自身抗體產生，缺乏MST1的小鼠表現(xiàn)出CD19低表達、B細胞受體聚集/下游信號中斷，從而導致B細胞活力顯著減弱及邊緣區(qū)B細胞發(fā)育缺陷；MST1缺乏還可引起T、B淋巴細胞減少，從而導致聯(lián)合免疫缺陷，但MST1缺乏的患者可出現(xiàn)自身免疫癥狀，包括自身抗體的產生，這些癥狀可能由缺乏MST1的T細胞功能受損引起，因為T細胞特異性MST1缺乏小鼠可產生自身抗體，但B細胞特異性MST1缺乏(18～20個月內)小鼠則未產生自身抗體[43]。MST1對FoxO的適當活化至關重要，而MST1-FoxO信號缺陷可損害Treg細胞的分化和功能，破壞免疫耐受，因此導致自身免疫癥狀出現(xiàn)[23，37]。此外，MST1缺乏的CD4+T細胞所營造的富含IL-4的環(huán)境也會促進B細胞反應失控[44]。以上研究結果不僅突出強調了MST1在B細胞發(fā)育中的關鍵功能，還證明其可通過調節(jié)CD4+T細胞維持免疫耐受、防止B細胞過度激活。目前關于Hippo通路的其他成分在B細胞譜系中的功能研究仍較少，還需未來進一步探索。

2.4MST1/2在樹突狀細胞中的作用 由骨髓來源的前樹突狀細胞分化而來的樹突狀細胞遷移至非淋巴或淋巴器官(主要是脾臟)中可進一步分化為淋巴樣樹突狀細胞[45]。外周組織中分化成熟的樹突狀細胞通過CC趨化因子受體7依賴的趨化作用捕獲外源抗原并將其轉移至特定的引流淋巴結[46]。在淋巴樣樹突狀細胞中，CD8+樹突狀細胞亞群代表抗原交叉呈高表達的T細胞群體[47]。早期研究發(fā)現(xiàn)，小鼠MST1缺乏可導致樹突狀細胞從皮膚到引流淋巴結轉移功能障礙；缺乏MST1的小鼠樹突狀細胞在體外表現(xiàn)為對細胞外基質的附著減少[48]。另有研究表明，MST1可通過調節(jié)肌動蛋白細胞骨架介導人成熟樹突狀細胞CC趨化因子受體7依賴的趨化作用[49]。因此，MST1具有調節(jié)黏附和細胞運動以及協(xié)調樹突狀細胞有效遷移的功能。MST1還可通過調節(jié)樹突狀細胞源性細胞因子的產生，參與T細胞譜系發(fā)育。而缺乏MST1的樹突狀細胞由于p38促分裂原活化的蛋白激酶通路的激活導致IL-6生成增加，從而刺激CD4+T細胞中的IL-6-信號轉導及轉錄激活因子3信號表達，促進Th17細胞分化[50]。研究發(fā)現(xiàn)，MST1/2是存在于淋巴組織中的CD8+樹突狀細胞的關鍵調節(jié)因子，可誘導有效的抗原交叉呈遞；MST1/2還可促進CD8+樹突狀細胞的氧化代謝，有助于維持其生物活性；在CD8+樹突狀細胞中，MST1/2通過與非典型核因子κB信號通路串擾，介導T細胞激活IL-12的選擇性表達[51]。以上研究表明，MST1/2在樹突狀細胞功能中具有重要作用。

2.5Hippo通路對巨噬細胞的影響 巨噬細胞是在感染或腫瘤啟動過程中與抗原相互作用反應最快的免疫細胞之一。巨噬細胞通過提供主要組織相容性復合體Ⅱ、肽復合物以及共刺激信號激活T細胞。巨噬細胞的主要功能是在抗原刺激時生成啟動和維持炎癥反應的炎癥細胞因子[52]。MST1/2可通過磷酸化蛋白激酶Cα促進線粒體向吞噬體募集，從而調節(jié)線粒體轉運和線粒體-吞噬體并列存在，促進巨噬細胞活性氧類的吞噬誘導和抗菌反應[14]。Hippo通路通過參與細胞內的轉運調節(jié)巨噬細胞與其他免疫細胞類型中細胞器的功能和完整性[53]。此外，YAP也參與調節(jié)巨噬細胞的抗病毒反應。在抗病毒免疫反應中，細胞質中的病毒DNA或RNA可激活TBK1，導致關鍵的抗病毒轉錄因子干擾素調節(jié)因子3磷酸化并激活，從而誘導Ⅰ型干擾素反應[54]。Zhang等[17]研究表明，在HEK293細胞系、小鼠胚胎成纖維細胞和NMUMG上皮細胞等富含YAP/TAZ的黏附細胞中，YAP/TAZ通過直接結合TBK1損壞泛素化依賴的TBK1活化和抗病毒反應。但有研究表明，在HEK293、小鼠胚胎成纖維細胞和NMUMG上皮細胞等細胞系中，MST1可通過直接磷酸化干擾素調節(jié)因子3抑制其二聚和激活，從而阻礙胞質抗病毒防御功能[55]。由此可見，Hippo通路在調節(jié)抗病毒免疫應答中的確切作用機制目前尚未完全闡明，仍需未來進一步研究。

3 小 結

關于Hippo信號通路在免疫系統(tǒng)中的研究主要以MST1/2為主，多數(shù)情況下通過不依賴下游LATS1/2和經典的轉錄共激活因子YAP的非經典Hippo通路進行調控。替代性Hippo信號轉導可能與MST1/2協(xié)同發(fā)揮調節(jié)免疫細胞功能的作用。鑒于免疫細胞不斷暴露于細胞外基質和液體剪切流的壓力下，研究Hippo通路參與感知機械力和處理淋巴細胞的物理線索具有重要意義。未來進一步闡明經典Hippo信號通路調控組織器官發(fā)育的功能以及非經典Hippo信號通路維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的作用，對自身免疫性疾病和癌癥產生均具有重要的臨床意義。