B7-H3(CD276)在呼吸系統(tǒng)疾病中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

劉文潔 武帆

B7-H3分子也稱為CD276分子,是B7家族的成員之一,在人類組織中廣泛表達(dá)。近年研究顯示,B7-H3與肺癌、支氣管哮喘、感染性肺炎等呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病及病情嚴(yán)重程度密切相關(guān)。早期研究發(fā)現(xiàn)B7-H3在人類多種器官組織靜息細(xì)胞表達(dá)低,但在各類腫瘤、自身免疫性疾病以及感染性疾病細(xì)胞中高表達(dá),在外周血淋巴細(xì)胞中不表達(dá)[1]。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)上述疾病血清可溶性B7-H3水平亦明顯高于正常人群。可溶性B7-H3在活化的T細(xì)胞、單核細(xì)胞以及樹突狀細(xì)胞中表達(dá),并可在血清中用ELISA法檢測到。因此,本文對(duì)B7-H3的分子結(jié)構(gòu)、表達(dá)形式、生物學(xué)活性及其在呼吸系統(tǒng)常見疾病中的作用機(jī)制、臨床特征等進(jìn)行綜述,為指導(dǎo)臨床早期診斷及判斷預(yù)后提供幫助。

一、B7-H3的結(jié)構(gòu)和表達(dá)形式

B7-H3是B7免疫球蛋白超家族成員之一,屬于B7-CD28家族的免疫分子,最初從人類樹突狀細(xì)胞來源的cDNA文庫中克隆而來,位于人染色體15q24.1上,由4.1kb大小的mRNA所編碼[2],長度為951個(gè)堿基,由316個(gè)氨基酸組成,為Ⅰ型跨膜糖蛋白,在氨基酸端有一個(gè)信號(hào)肽,包括細(xì)胞外的免疫球蛋白樣可變區(qū)(IgV)、恒定區(qū)(IgC)、跨膜區(qū)和45個(gè)氨基酸的包漿區(qū)[1-3],相對(duì)分子質(zhì)量在45 000～66 000之間[4]。人類B7-H3基因由于剪接差異形成兩種不同形式的剪切體:一種為2IgB7-H3又稱B7-H3a,由IgV-IgC 2個(gè)免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域組成;另一種為4IgB7-H3又稱B7-H3b,其分子胞外段由 IgV1 -IgC1 -IgV2 -IgC2 4個(gè)免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域組成[5]。基因序列研究發(fā)現(xiàn),4IgB7-H3為 2IgB7-H3 串聯(lián)外顯子復(fù)制的結(jié)果,分子量為110KDa,4IgB7-H3在第一個(gè)C樣結(jié)構(gòu)域末端存在“PQRSPT”6個(gè)保守性氨基酸,而2IgB7-H3則不存在該段序列[6]。B7-H3有膜型(mB7-H3)和可溶性(sB7-H3)兩種存在形式,mB7-H3存在于活化的T淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞,可在基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的切割下脫落,形成sB7-H3[7]。實(shí)驗(yàn)證實(shí)[6],可溶性B7-H3僅來源于2IgB7-H3,而4IgB7-H3僅以膜型形式存在,保守性氨基酸PQRSPT的存在可能是導(dǎo)致4IgB7-H3不能被剪切成可溶性蛋白的原因。

二、B7-H3的免疫活性

B7-H3可作用于不同的T細(xì)胞亞群,影響宿主T細(xì)胞免疫應(yīng)答過程。B7-H3最初被認(rèn)為是共刺激分子,可刺激CD4+T、CD8+T細(xì)胞增殖,增強(qiáng)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的誘導(dǎo),在T細(xì)胞受體信號(hào)通路存在的情況下選擇性地刺激干擾素γ(Interferon-γ,IFN-γ)的產(chǎn)生,促使T細(xì)胞向Th1分化,對(duì)腫瘤壞死因子-α(Tumor Necrosis Factor α,TNF-α)、白介素-6(Interleukin-6,IL-6)和白介素-8(Interleukin-8,IL-8)等也有上調(diào)作用[1,8]。然而另有學(xué)者證實(shí),B7-H3也可通過抑制T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子如激活蛋白-1(AP-1)、核因子Kappa-B(NF-κB)等的活性,抑制IFN-γ的分泌,因此被認(rèn)為是共抑制分子[9-10]。目前的證據(jù)表明,B7-H3對(duì)T細(xì)胞產(chǎn)生兩種不同效應(yīng)的機(jī)制與兩種不同的剪接體相關(guān),2IgB7-H3促進(jìn)T細(xì)胞的增殖和IFN-γ的產(chǎn)生,4IgB7-H3則抑制了T細(xì)胞的增殖及細(xì)胞因子的產(chǎn)生[6]。此外,B7-H3對(duì)NK細(xì)胞的活性也有抑制作用,在B7-H3基因缺陷小鼠體內(nèi)NK細(xì)胞的百分比和絕對(duì)數(shù)量均增加[11],Liu等學(xué)者證實(shí)其機(jī)制與NK細(xì)胞表面CD16信號(hào)通路特異性激活有關(guān)[12],B7-H3的過表達(dá)降低了NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性[13]。對(duì)于B7-H3的特異性受體目前尚無定論,研究發(fā)現(xiàn)B7-H3具有Toll樣受體2(Toll-like-receptor 2,TLR2)依賴性,提示TLR2可能為B7-H3的受體分子[14],另有學(xué)者發(fā)現(xiàn),B7-H3能與細(xì)胞表面的白細(xì)胞介素-20受體α亞基(IL-20RA)結(jié)合,表明B7-H3與IL-20細(xì)胞因子家族之間存在著未知的聯(lián)系[15]。因此,B7-H3導(dǎo)致的機(jī)體的免疫功能紊亂、自穩(wěn)態(tài)失衡及由此導(dǎo)致的免疫風(fēng)暴可能是導(dǎo)致機(jī)體組織的炎性損傷的重要原因之一。

三、與呼吸系統(tǒng)疾病的關(guān)系

呼吸系統(tǒng)疾病是臨床最常見的一類疾病,國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),B7-H3與呼吸系統(tǒng)多種疾病的發(fā)生、發(fā)展以及病情預(yù)后有關(guān)。

1 B7-H3與肺癌

根據(jù)全球癌癥最新統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示,2020年肺癌占所有癌癥新發(fā)病例的11.4%,占所有癌癥死亡病例的18.0%,肺癌依然是致死率第一的惡性腫瘤[16]。研究證實(shí),B7-H3在肺癌尤其在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)組織中高表達(dá),其水平與患者的臨床預(yù)后成負(fù)相關(guān)[17],在肺腺癌患者血清中sB7-H3水平也高于健康人群。B7-H3通過PI3K/AKT、JAK2/STAT3和Raf/MEK/ERK1/2信號(hào)通路級(jí)聯(lián)反應(yīng)觸發(fā)肺腺癌細(xì)胞中表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR),促進(jìn)肺腺癌的發(fā)生發(fā)展。目前已觀察到B7-H3可降低EGFR突變的肺腺癌細(xì)胞藥物治療的敏感性[18]。國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)[19],在肺腺癌中B7-H3高表達(dá)患者對(duì)表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor,EGFR-TKI)靶向治療更容易耐藥,且耐藥的發(fā)生時(shí)間更短,由此推測B7-H3有望作為避免或延緩肺腺癌EGFR-TKI靶向治療發(fā)生耐藥的潛在靶點(diǎn)。目前,B7-H3靶向嵌合抗原受體T細(xì)胞(chimeric antigen receptor T cell,CAR-T)已證實(shí)在小鼠和體外實(shí)驗(yàn)可抑制NSCLC生長,尤其對(duì)伴有IFN-γ和IL-2分泌的NSCLC效果明顯[20-21],抗B7-H3單克隆抗體奧布爾他抗(8H9)已成功用于B7-H3(+)非小細(xì)胞肺癌患者的免疫治療[22],并取得了良好的臨床療效。

B7-H3與肺腺癌調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子1(ets-like protein 1,ELK1)結(jié)合,激活上皮-間葉轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition,EMT)途徑促進(jìn)肺腺癌的轉(zhuǎn)移[23]。EMT使上皮細(xì)胞失去極性,并與周圍的上皮組織分離,轉(zhuǎn)化為具有游走能力的間質(zhì)細(xì)胞。B7-H3可調(diào)控EMT相關(guān)因子的表達(dá),通過PI3K/AKT通路上調(diào)SIRT1的表達(dá),從而促進(jìn)EMT與NSCLC轉(zhuǎn)移相關(guān)的激活[24]。綜上說明B7-H3在促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移方面,可作為獨(dú)立預(yù)測的指標(biāo)。B7-H3靶向?qū)Ψ伟┑拿庖咧委熅哂幸欢ǖ呐R床指導(dǎo)意義。

2 B7-H3與支氣管哮喘

支氣管哮喘是臨床上最常見的慢性氣道炎癥性疾病。研究發(fā)現(xiàn)支氣管哮喘患兒血清B7-H3水平明顯升高,急性發(fā)作期升高更顯著,并與肺功能成負(fù)相關(guān)[25]。研究證實(shí)[10],B7-H3對(duì)Th2細(xì)胞存在正性調(diào)節(jié)作用,促使Th1/Th2平衡向Th2偏倚,在哮喘患者血清中sB7-H3與白介素-4(IL-4)水平呈正相關(guān),IL-4是Th2細(xì)胞分泌的主要細(xì)胞因子,可趨化嗜酸性粒細(xì)胞聚集,誘導(dǎo)B細(xì)胞合成IgE抗體,引起喘息發(fā)作。Gu等[26]研究發(fā)現(xiàn)B7-H3融合蛋白通過上調(diào)Th2細(xì)胞GATA-3轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)而促進(jìn)Th2細(xì)胞分化參與哮喘發(fā)展。此外,B7-H3在中性粒細(xì)胞哮喘對(duì)Th17/Treg細(xì)胞失衡發(fā)揮了重要作用,B7-H3可促進(jìn)Th17細(xì)胞分化,并促進(jìn)Th17細(xì)胞分化的關(guān)鍵受體維甲酸相關(guān)孤兒受體γt(RORγt)過表達(dá),且對(duì)RORγt的作用存在劑量依賴性[27]。

哮喘患者存在微小RNA(miRNAs)異常表達(dá),研究發(fā)現(xiàn)B7-H3與miR-29b成負(fù)相關(guān),miR-29b表達(dá)上調(diào)后,肺組織B7-H3與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3(STAT3)表達(dá)水平下降,B7-H3與STAT3協(xié)同作用進(jìn)一步增強(qiáng)Th2型炎癥反應(yīng)[28]。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)B7-H3對(duì)miR-29c也有相反的作用,B7-H3是miR-29c的直接靶基因,miR-29c通過與B7-H3-3'UTR位點(diǎn)結(jié)合,降解B7-H3 mRNA,使B7-H3表達(dá)降低,從而抑制哮喘發(fā)生[29]。因此sB7-H3有可能成為判斷哮喘嚴(yán)重度及預(yù)后的生物學(xué)指標(biāo)。但B7-H3在哪種類型的哮喘中促進(jìn)疾病進(jìn)展或控制病情發(fā)作,需進(jìn)一步研究。

3 B7-H3在感染性肺炎中的作用機(jī)制

(1)B7-H3與肺炎支原體肺炎 肺炎支原體(MP)是臨床上常見的一種呼吸道病原體,目前普遍認(rèn)為肺炎支原體肺炎(MPP)的發(fā)病機(jī)制主要集中在免疫損害學(xué)說,自身免疫抗體與細(xì)胞因子相互誘導(dǎo),造成機(jī)體免疫反應(yīng)過度紊亂導(dǎo)致疾病的發(fā)生。當(dāng)機(jī)體被MP感染后,血漿及肺泡灌洗液(BALF)中sB7-H3的水平異常升高,且與疾病嚴(yán)重程度成正相關(guān)[30]。sB7-H3是MP感染后發(fā)病的主要炎癥介質(zhì),sB7-H3通過參與TLR-4/NF-κB信號(hào)通路,促進(jìn)Th2細(xì)胞因子IL-4、IL-10的分泌,加重肺部組織炎癥損傷[31]。TLR-4也可激活NLRP3炎癥小體,NLRP3炎癥小體和 NF-κB 信號(hào)級(jí)聯(lián)形成正反饋回路,與sB7-H3共同促進(jìn)下游炎性因子IL-1β的分泌,導(dǎo)致細(xì)胞的程序化死亡[8,32]。另外在MP感染患者血清sB7-H3與IL-36水平成正相關(guān),IL-36作為促炎因子可直接刺激初始CD4+T細(xì)胞增殖和促進(jìn)IL-2的產(chǎn)生[33]。

在MPP中B7-H3水平同樣受miR-29c調(diào)節(jié),miR-29c/B7-H3/Th17軸在重癥MPP中發(fā)揮重要作用,miR-29c水平降低,相應(yīng)B7-H3水平升高,并與Th17細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子IL-17水平呈正相關(guān)[34]。MP感染后B7-H3通過與炎癥因子的相互作用及級(jí)聯(lián)反應(yīng)參與組織細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致肺組織及其他組織器官的炎癥損傷。然而MP感染后引起的免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)中哪種細(xì)胞因子占主導(dǎo)地位尚未十分明確。

(2)B7-H3與膿毒癥及肺炎鏈球菌腦膜炎 B7-H3目前在細(xì)菌性肺炎的表達(dá)尚未見報(bào)道,但研究證實(shí)[35],細(xì)菌性膿毒癥患者血漿sB7-H3水平增高,其水平高低與感染程度正相關(guān),且該水平與臨床結(jié)局和血漿TNF-α和IL-6水平相關(guān),B7-H3通過TLR-4和TLR-2依賴機(jī)制放大了革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細(xì)菌引發(fā)的炎癥反應(yīng)。

在小鼠肺炎鏈球菌(SP)腦膜炎模型中發(fā)現(xiàn)[14,36],B7-H3通過TLR-2信號(hào)機(jī)制增強(qiáng)小鼠腦內(nèi)TLR-2下游NF-κB p65和MAPK p38通路的激活,進(jìn)一步介導(dǎo)腦內(nèi)炎癥反應(yīng),同時(shí)B7-H3能夠促使趨化因子如單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的表達(dá)增加,加劇腦損傷。B7-H3對(duì)腦損傷特異性標(biāo)志物神經(jīng)元特異性烯醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)及中樞神經(jīng)特異性蛋白(S100b)的基因表達(dá)也發(fā)揮了上調(diào)作用,血清水平越高,腦損傷的程度越重[37]。關(guān)于B7-H3在細(xì)菌和病毒性肺炎中的作用機(jī)制及對(duì)病情影響的研究尚少,尚需要更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、體外實(shí)驗(yàn)及臨床研究證實(shí)。

4 B7-H3與急性肺損傷

急性肺損傷(ALI)及其更嚴(yán)重的急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是肺內(nèi)過度的炎癥反應(yīng),肺泡-毛細(xì)血管屏障破壞和肺水腫導(dǎo)致的氣體交換嚴(yán)重受損。研究證實(shí)B7-H3通過抑制NF-κB p65的激活,并通過下調(diào)趨化因子配體2(CXCL2)的表達(dá)和釋放,減弱脂多糖誘導(dǎo)的肺多形核中性粒細(xì)胞(polymorphonuclear neutrophils,PMN)趨化和跨內(nèi)皮遷移,降低肺多形核中性粒細(xì)胞浸潤及肺髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)的活性,從而顯著減輕肺損傷[38]。

四、總結(jié)與展望

B7-H3作為B7家族新成員,逐漸被人們所認(rèn)識(shí),其分子結(jié)構(gòu)及表達(dá)譜已經(jīng)明確,但B7-H3的確切受體目前仍然未知。B7-H3的生物學(xué)功能復(fù)雜,其在免疫調(diào)節(jié)中可能存在共抑制和(或)共刺激作用,國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),B7-H3與肺癌、支氣管哮喘、肺炎支原體肺炎、細(xì)菌感染以及急性肺損傷均存在相關(guān)性。然而對(duì)B7-H3未來能否作為呼吸系統(tǒng)疾病的治療靶點(diǎn)仍缺乏更多的臨床研究,需更多的臨床病例及多中心研究證實(shí),特別是各種細(xì)菌及病毒所致的重癥肺部感染。