唐紅梅，趙麗娜，賈長虹，丁存寶，李巍偉，李明

(華北理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河北唐山063000)

TAM受體及其信號通路在免疫調(diào)節(jié)中作用的研究進展

唐紅梅，趙麗娜，賈長虹，丁存寶，李巍偉，李明

(華北理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河北唐山063000)

Tyro3、Axl和Mer受體酪氨酸激酶簡稱TAM受體，是受體酪氨酸激酶亞家族之一。TAM受體的配體是結(jié)構(gòu)相似的生長停滯特異性基因6(Gas6)和S蛋白(ProS)。TAM受體和配體廣泛表達于哺乳動物多種細(xì)胞表面，具有抑制細(xì)胞凋亡，促進細(xì)胞增殖，介導(dǎo)細(xì)胞黏附、遷移、吞噬等生理功能，參與機體的免疫調(diào)節(jié)。缺失TAM受體的小鼠患有慢性炎癥和自身免疫病等免疫性疾病，這與TAM受體信號通路介導(dǎo)的清除凋亡細(xì)胞和抑制天然免疫等作用密切相關(guān)。

TAM受體；TAM信號通路；受體酪氨酸激酶；細(xì)胞黏附；細(xì)胞遷移；細(xì)胞吞噬；自身免疫性疾病

Tyro3、Axl和Mer受體酪氨酸激酶簡稱TAM受體，屬于受體酪氨酸激酶亞家族之一，其共同配體是生長停滯特異性基因6(Gas6)和S蛋白(ProS)。TAM受體和配體廣泛表達于哺乳動物免疫、血液、生殖、循環(huán)和神經(jīng)等系統(tǒng)的多種細(xì)胞中，具有抑制細(xì)胞凋亡、促進細(xì)胞增殖和介導(dǎo)細(xì)胞黏附、遷移、吞噬凋亡細(xì)胞等多種生物學(xué)功能。本研究對TAM受體及其信號通路在免疫調(diào)節(jié)中作用的研究進展進行綜述。

1 TAM受體及其信號通路

1.1 TAM受體 Tyro3、Axl和Mer基因的DNA序列非常相似，大小均為3～5 kb。Tyro3和Axl含有20個外顯子，Mer含有19個外顯子[1～3]。Tyro3、Axl和Mer基因的表達產(chǎn)物分別稱為Tyro3[4]、Axl和Mer受體酪氨酸激酶。TAM受體是單次跨膜蛋白，由神經(jīng)細(xì)胞黏附分子的胞外配體結(jié)合域、跨膜區(qū)和有酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域的胞內(nèi)區(qū)組成，所以該家族受體既有黏附分子的特點，又有酪氨酸激酶的活性。與Tyro3相比，Axl與Mer受體在結(jié)構(gòu)上具有較高的相似性，胞外區(qū)同源氨基酸占31%～36%，胞內(nèi)區(qū)同源氨基酸占54%～59%[4]。由于翻譯后糖基化、磷酸化和泛素化等修飾作用，Axl和Tyro3受體的分子量100～140 kDa，Mer受體的分子量為165～205 kDa，其修飾作用具有組織和細(xì)胞特異性[5]。

配體Gas6和ProS同為維生素K依賴蛋白家族成員，二者同源的氨基酸序列達42%，由11～12個谷氨酸殘基組成的Gla結(jié)構(gòu)域、4個表皮生長因子樣重復(fù)區(qū)、1個與性激素結(jié)合球蛋白樣結(jié)構(gòu)域組成[6]。但是，Gas6缺乏ProS被凝血酶識別的結(jié)構(gòu)域，所以ProS既充當(dāng)TAM受體的配體，又發(fā)揮抗凝劑作用。由于結(jié)構(gòu)的細(xì)微差異，配體與TAM受體結(jié)合的親和力亦有差別，Gas6與受體的親和力從高到低依次為Axl、Tyro3、Mer；ProS可結(jié)合Tyro3和Mer，很少與Axl結(jié)合[7]。

1.2 TAM受體的信號通路 配體Gas6和ProS具有兩個特征性結(jié)構(gòu)域，其對于TAM受體的生物學(xué)活性至關(guān)重要。第一個結(jié)構(gòu)域是位于羧基端的性激素結(jié)合球蛋白，此結(jié)構(gòu)域可結(jié)合受體胞外區(qū)，使受體二聚化和胞內(nèi)區(qū)酪氨酸激酶活化；另一個結(jié)構(gòu)域是位于氨基末端含有豐富谷氨酸殘基的Gla結(jié)構(gòu)域，此結(jié)構(gòu)域可與凋亡細(xì)胞的磷脂酰絲氨酸(PS)結(jié)合，促使巨噬細(xì)胞識別這些死細(xì)胞。

在表達Tyro3和(或) Axl受體的細(xì)胞中，胞內(nèi)區(qū)羧基端酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域有相對保守的、與PI3K的Grb2和p85亞單位結(jié)合的位點，可激活磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/AKT途徑，促進細(xì)胞存活和增殖[8]；而在表達Mer受體的細(xì)胞中，除了能激活PI3K/AKT途徑，還可以激活γ-磷脂酶C(PLC-γ)、活化蛋白酶C(PKC)和Rac等蛋白，使細(xì)胞骨架發(fā)生改變，介導(dǎo)凋亡細(xì)胞的吞噬[9]。巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DC)和其他免疫細(xì)胞既表達TAM受體又表達炎癥因子α型干擾素(INFα)受體。TAM受體和INFα受體相互作用，激活JAK/STAT信號通路，誘導(dǎo)SOCS1和SOCS3產(chǎn)生，抑制炎癥發(fā)展[10]。因此，TAM受體的不同生物學(xué)作用取決于差別性激活PI3K/ AKT信號通路還是 JAK/STAT信號通路。

2 TAM受體及其信號通路在免疫調(diào)節(jié)中的作用及其機制

基因敲除的Tyro3-/-Axl-/-Mer-/-小鼠(簡稱TAM小鼠)不僅患有慢性炎癥和自身免疫性疾病等，還表現(xiàn)雄性小鼠不育、視覺障礙等非免疫性疾病，上述疾病的發(fā)生均與TAM受體介導(dǎo)的清除凋亡細(xì)胞、抑制天然免疫等生物學(xué)功能密切相關(guān)。

2.1 介導(dǎo)凋亡細(xì)胞清除 巨噬細(xì)胞和DC等吞噬細(xì)胞每天吞噬人體產(chǎn)生的約109個凋亡細(xì)胞，以維持組織更新和穩(wěn)定。Gas6或ProS作為“橋聯(lián)分子”鏈接在吞噬細(xì)胞表面TAM受體和凋亡細(xì)胞表面PS分子之間，激活TAM受體胞內(nèi)區(qū)酪氨酸激酶，觸發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的級聯(lián)反應(yīng)，重新配置肌動蛋白骨架，清除凋亡細(xì)胞。

小鼠進入性成熟期后，超過一半的精子細(xì)胞在生精過程中凋亡，曲細(xì)精管的支持細(xì)胞清除這些凋亡細(xì)胞，維持睪丸內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。TAM雄性小鼠出生5周后開始精子發(fā)生，由于其支持細(xì)胞缺乏TAM受體信號通路作用，吞噬凋亡細(xì)胞的能力顯著減弱，曲細(xì)精管中堆積大量凋亡細(xì)胞，導(dǎo)致生精細(xì)胞退化[2]，并且成年TAM雄性小鼠睪丸的大小只有野生型小鼠的1/3。TAM小鼠視網(wǎng)膜也出現(xiàn)相似的退行性病變，出生2個月后視網(wǎng)膜上大部分感光細(xì)胞死亡，導(dǎo)致視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良甚至失明[11]。但是，視網(wǎng)膜感光細(xì)胞并不表達TAM受體，而作為吞噬細(xì)胞的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE)表達Mer和Tyro3受體。在RPE中，Mer受體參與MFG-E8介導(dǎo)的αVβ5整合素的吞噬過程[12]。與支持細(xì)胞不同，RPE吞噬的不是凋亡細(xì)胞，而是視細(xì)胞外節(jié)盤膜的活細(xì)胞。新合成的感光細(xì)胞插入到視細(xì)胞外節(jié)基底部，遠(yuǎn)端細(xì)胞被RPE吞噬，維持視網(wǎng)膜外節(jié)長度穩(wěn)定。視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞正常情況下不會發(fā)生凋亡，只有突變的RPE無法吞噬視細(xì)胞外節(jié)盤膜時才發(fā)生凋亡。人體不同的Mer基因突變體可導(dǎo)致遺傳性視網(wǎng)膜色素變性和視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良[13]。

2.2 調(diào)控天然免疫 TAM受體可以下調(diào)促炎因子INF-α介導(dǎo)的JAK-STAT1信號通路，從而抑制天然免疫。病原體感染前，DC中Axl表達處于中等水平，但膜上Toll樣受體(TLRs)被激活后，DC釋放的炎癥因子INF-α與其受體結(jié)合，激活JAK-STAT1信號通路，上調(diào)Axl表達[14]。上調(diào)的Axl蛋白結(jié)合到INF-α，阻斷IFN-α與受體結(jié)合，激活抑炎因子SOCS1和SOCS3。SOCS1和SOCS3的作用底物是MAL、TRAFs和JAKs等蛋白[15]。TAM受體信號通路不僅關(guān)閉了促進炎癥加重的INF-α介導(dǎo)的JAK-STAT1信號通路，而且可作為關(guān)鍵分子阻斷這一通路。Axl-/-和TAM小鼠的DC由INF-α誘導(dǎo)產(chǎn)生SOCS1和SOCS3的能力明顯減弱。此外，TAM受體還上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子twist表達，而twist下調(diào)炎癥因子TNF-α表達，抑制天然免疫[16]。

TAM受體信號通路還鏈接天然免疫和特異性免疫，限制免疫反應(yīng)的強度和持續(xù)時間，避免應(yīng)答失控引起的損傷。病原體進入機體，DC等抗原呈遞細(xì)胞激活T細(xì)胞，活化的T細(xì)胞表達ProS(靜止T細(xì)胞不表達)[17]。當(dāng)T細(xì)胞缺失ProS基因時，DC被活化和持續(xù)產(chǎn)生炎癥因子。條件敲除T細(xì)胞ProS基因的小鼠免疫應(yīng)答能力顯著提高。ProS-TAM受體介導(dǎo)的負(fù)反饋通路是維持機體免疫穩(wěn)態(tài)的重要機制。TAM受體缺失小鼠?；加新匝装Y。脂多糖可導(dǎo)致體外培養(yǎng)的Mer-/-小鼠腹腔巨噬細(xì)胞TNF-α表達明顯增加；體內(nèi)注射脂多糖，Mer-/-小鼠使用的LD50劑量是野生型小鼠的一半，但是Mer-/-小鼠血清中TNF-α水平是野生型小鼠3倍，而且超過90%的Mer-/-小鼠死于內(nèi)毒素性休克[18]。

3 TAM受體與自身免疫性疾病

凋亡細(xì)胞的清除障礙和TLRs/INFα信號通路的持續(xù)作用導(dǎo)致TAM小鼠患有多種自身免疫病，如多發(fā)性硬化癥(MS)、全身性紅斑狼瘡(SLE)、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)和炎性腸疾病(IBDS)等。

MS是一種脫髓鞘性自身免疫病。在Axl-/-或Gas6-/-小鼠飲食中添加cuprizone，神經(jīng)脫髓鞘癥狀明顯加重，且恢復(fù)期凋亡細(xì)胞的清除和髓鞘再生都延遲[19]。外源性添加Gas6促進野生型小鼠大腦由cuprizone誘導(dǎo)損傷后的髓鞘再生。此外，TAM小鼠關(guān)節(jié)腫脹，腎和其他組織有IgG沉積，肝、脾和淋巴結(jié)嚴(yán)重腫大，血清中出現(xiàn)較高滴度自身抗原的抗體(包括抗染色質(zhì)、抗雙鏈和單鏈DNA以及抗磷脂等抗體)[20]。表達TAM受體的易染體巨噬細(xì)胞(TBM)是淋巴結(jié)生發(fā)中心的巨噬細(xì)胞，吞噬通過負(fù)選擇而生成的低親和力或凋亡B細(xì)胞，阻止與自身反應(yīng)的B細(xì)胞激活以及隨之發(fā)生的自身免疫病[21]。在炎癥消退期，局部浸潤的粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞大量凋亡，必須清除這些凋亡細(xì)胞而終止炎癥反應(yīng)。如果不徹底清除凋亡細(xì)胞，會引起細(xì)胞二次壞死，泄漏的自身抗原亦可誘發(fā)自身免疫病。

流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，人類自身免疫病與TAM受體及配體的表達下降密切相關(guān)。伴有漿膜炎、造血和免疫功能紊亂的SLE患者體內(nèi)游離ProS含量顯著降低。Mer基因的多態(tài)性與SLE和MS亦有關(guān)。活化TAM受體可治療自身免疫病。糖皮質(zhì)激素能上調(diào)Mer受體表達，增強巨噬細(xì)胞吞噬凋亡細(xì)胞的能力。腺病毒運載的Gas6或ProS可減輕膠原蛋白誘導(dǎo)的小鼠關(guān)節(jié)炎癥狀[22～24]。

4 展望

TAM受體功能的多樣性和表達的廣泛性提示其在哺乳動物體內(nèi)發(fā)揮重要的調(diào)控作用。目前研究已經(jīng)明確，TAM受體介導(dǎo)的信號通路參與免疫功能調(diào)節(jié)和維持免疫反應(yīng)穩(wěn)態(tài)，但仍有一些關(guān)鍵性問題需要解決。例如，哺乳動物紅細(xì)胞造血微環(huán)境是以巨噬細(xì)胞為中心的血島，TAM受體是否參與巨噬細(xì)胞清除紅細(xì)胞生成末期排出的細(xì)胞核？TAM小鼠骨髓內(nèi)成熟紅細(xì)胞數(shù)量明顯減少，是否與TAM小鼠凋亡細(xì)胞的清除障礙有關(guān)？TAM受體在白血病、結(jié)直腸癌、乳腺癌等多種癌組織中表達上調(diào)，參與腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的腫瘤相關(guān)性巨噬細(xì)胞是否表達TAM受體？上述問題的解決將有助于了解自身免疫性疾病的發(fā)生機制。

[1] Lewis PM, Crosier KE, Wood CR, et al. Analysis of the murine Dtk gene identifies conservation of genomic structure within a new receptor tyrosine kinase subfamily[J]. Genomics, 1996,31(1):13-19.[2] Lu Q, Gore M, Zhang Q, et al. Tyro-3 family receptors are essential regulators of mammalian spermatogenesis[J]. Nature, 1999,398(6729):723-728.

[3] O′Bryan JP, Frye RA, Cogswell PC, et al. Axl, a transforming gene isolated from primary human myeloid leukemia cells, encodes a novel receptor tyrosine kinase[J]. Mol Cell Biol, 1991,11(10):5016-5031.

[4] Graham DK, Bowman GW, Dawson TL, et al. Cloning and developmental expression analysis of the murine c-mer tyrosine kinase[J]. Oncogene, 1995,10(12):2349-2359.

[5] Ling L, Templeton D, Kung HJ. Identification of the major autophosphorylation sites of Nyk/Mer, an NCAM-related receptor tyrosine kinase[J]. J Biol Chem, 1996,271(31):18355-18362.

[6] Manfioletti G, Brancolini C, Avanzi G, et al. The protein encoded by a growth arrest-specific gene (gas6) is a new member of the vitamin K-dependent proteins related to protein S, a negative coregulator in the blood coagulation cascade[J]. Mol Cell Biol, 1993,13(8):4976-4985.

[7] Nagata K, Ohashi K, Nakano T, et al. Identification of the product of growth arrest-specific gene 6 as a common ligand for Axl, Sky, and Mer receptor tyrosine kinases[J]. J Biol Chem, 1996,271(47):30022-30027.

[8] Weinger JG, Gohari P, Yan Y, et al. In brain, axl recruits Grb2 and the p85 regulatory subunit of PI3 kinase; in vitro mutagenesis defines the requisite binding sites for downstream Akt activation[J]. J Neurochem, 2008,106(1):134-146.

[9] Tibrewal N, Wu Y, D′Mello V, et al. Autophosphorylation docking site Tyr-867 in Mer receptor tyrosine kinase allows for dissociation of multiple signaling pathways for phagocytosis of apoptotic cells and down-modulation of lipopolysaccharide-inducible NF-κB transcriptional activation[J]. J Biol Chem, 2008,283(6):3618-3627.

[10] Rothlin CV, Ghosh S, Zuniga EI, et al. TAM receptors are pleiotropic inhibitors of the innate immune response[J]. Cell, 2007,131(6):1124-1136.

[11] Prasad D, Rothlin CV, Burrola P, et al. TAM receptor function in the retinal pigment epithelium[J]. Mole Cell Neurosci, 2006,33 (1):96-108.

[12] Hanayama R, Tanaka M, Miyasaka K, et al. Autoimmune disease and impaired uptake of apoptotic cells in MFG-E8-deficient mice[J]. Science, 2004,304(5674):1147-1150.

[13] Gal A, Li Y, Thompson DA, et al. Mutations in MERTK, the human orthologue of the RCS rat retinal dystrophy gene, cause retinitis pigmentosa[J]. Nat Genet, 2000,26(3):270-271.

[14] Scutera S, Fraone T, Musso T, et al. Survival and migration of human dendritic cells are regulated by an IFN-alpha-inducible Axl/Gas6 pathway[J]. J Immunol, 2009,183(5):3004-3013.

[15] Yoshimura A, Naka T, Kubo M. SOCS proteins, cytokine signalling and immune regulation[J]. Nat Rev Immunol, 2007,7(6):454-465.

[16] Sharif MN, Sosic D, Rothlin CV, et al. Twist mediates suppression of inflammation by type I IFNs and Axl[J]. J Exp Med, 2006,203(8):1891-1901.

[17] Carrera Silva EA, Chan PY, Joannas L, et al. T cell-derived protein S engages TAM receptor signaling in dendritic cells to control the magnitude of the immune response[J]. Immunity, 2013,39(1):160-170.

[18] Camenisch TD, Koller BH, Earp HS, et al. A novel receptor tyrosine kinase, Mer, inhibits TNF-alpha production and lipopolysaccharide-induced endotoxic shock[J]. J Immunol, 1999,162(6):3498-3503.

[19] Binder MD, Xiao J, Kemper D, et al. Gas6 increases myelination by oligodendrocytes and its deficiency delays recovery following cuprizone-induced demyelination[J]. PloS One, 2011,6(3):e17727.

[20] Lu Q, Lemke G. Homeostatic regulation of the immune system by receptor tyrosine kinases of the Tyro 3 family[J]. Science, 2001,293(5528):306-311.

[21] Vinuesa CG, Sanz I, Cook MC. Dysregulation of germinal centres in autoimmune disease[J]. Nat Rev Immunol, 2009,9(12):845-857.

[22] Brand BT, Abdollahi-Roodsaz S, Vermeij EA, et al. Therapeutic efficacy of Tyro3, Axl and Mer tyrosine kinase agonists in collagen-induced arthritis[J]. Arthritis Rheum, 2013,65(3):671-680.

[23] Meesters EW, Hansen H, Spronk HM, et al. The inflammation and coagulation cross-talk in patients with systemic lupus erythematosus[J]. Blood Coagul Fibrin, 2007,18(1):21-28.

[24] McColl A, Bournazos S, Franz S, et al. Glucocorticoids induce protein S-dependent phagocytosis of apoptotic neutrophils by human macrophages[J]. J Immunol, 2009,183(3):2167-2175.

河北省自然科學(xué)基金資助項目(H2013209194)；河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項目(20131059)。

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.44.038

R34

A

1002-266X(2016)44-0105-03

2016-01-22)