劉會(huì)佳綜述, 宋秀娟, 鄧曉紅, 全墨緣審校
多發(fā)性硬化(multiple sclerosis,MS)是一種以中樞神經(jīng)系統(tǒng)(center nervous system,CNS)白質(zhì)脫髓鞘為主要病理特點(diǎn)的自身免疫性疾病。視黃酸(retinoic acid,RA)通過與RA受體(retinoic acid recepters,RARs)或類視黃酸受體(retinoic X receptors,RXRs)結(jié)合調(diào)控目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄、參與神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性與再生、調(diào)控認(rèn)知和行為的形成,在免疫耐受性中具有重要作用。近來眾多研究表明維生素A及其代謝產(chǎn)物可以重建以輔助性T細(xì)胞(helper T cell type 1,Th1)、Th17、Th9為代表的炎性細(xì)胞與以Th2、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell,Treg)為代表的免疫保護(hù)細(xì)胞之間的平衡;調(diào)節(jié)B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)的功能;增強(qiáng)免疫耐受和CNS再生,這或許對(duì)MS的治療有益,本文將對(duì)RA在免疫系統(tǒng)及MS中的作用加以綜述。
RA又稱視黃酯、視黃酸、維甲酸,是維生素A在體內(nèi)的主要活性代謝產(chǎn)物,也是發(fā)揮其相關(guān)神經(jīng)免疫功能的責(zé)任因子。維生素A在體內(nèi)經(jīng)胃腸道吸收后,首先,視黃醇經(jīng)視黃醇脫氫酶轉(zhuǎn)換為視黃醛,后經(jīng)視黃醛脫氫酶(RALDH1、2和3)不可逆的氧化為RA,進(jìn)入細(xì)胞后與維甲酸結(jié)合蛋白結(jié)合。而后分為兩條代謝途徑,一方面,其經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的細(xì)胞色素P450氧化酶破壞;另一方面,轉(zhuǎn)化為RA的同分異構(gòu)體:全反式維甲酸(all-trans retinoic acid,ATRA)、11順式維甲酸、13順式維甲酸、9順式維甲酸等。
RARs與RXRs均有α、β和γ3種受體亞型,不同類型RA與不同的受體結(jié)合,其中全反式維甲酸、9順式維甲酸可與RARs及RXRs結(jié)合;ATRA優(yōu)先結(jié)合RARs[1]。
RA在初級(jí)淋巴器官的發(fā)生和分化過程中起到了至關(guān)重要的作用。RA及其受體是胸腺上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)者,是胚胎形成過程中胸腺間葉細(xì)胞的主要來源[1]。
RA及其受體通過直接或間接的干擾細(xì)胞核內(nèi)其他轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮其基因組角色,除了在細(xì)胞核中發(fā)揮作用以外,RA還通過共同或分別參與不同核外途徑和信號(hào)級(jí)聯(lián)系統(tǒng),從基因應(yīng)答的最初階段連接環(huán)境信號(hào),從而影響蛋白的表達(dá)、細(xì)胞因子的分泌等,進(jìn)而影響免疫應(yīng)答。
RARs和RXRs構(gòu)成異源二聚體與相應(yīng)DNA序列構(gòu)成RA反應(yīng)原件,可調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)、正性或負(fù)性調(diào)節(jié)其他途徑介導(dǎo)的基因激活,進(jìn)一步發(fā)揮生物學(xué)功能,調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答反應(yīng)。例如:RARα可易位至胞質(zhì),作為與信使RNA(mRNA)相連的RNA相關(guān)蛋白。當(dāng)mRNA釋放出RARα后,翻譯和蛋白質(zhì)的表達(dá)被抑制,因此,我們可以看出,RA以及RARα可以誘導(dǎo)快速短暫的目標(biāo)蛋白質(zhì)的表達(dá)。此外,RA可以誘導(dǎo)小分子核糖核酸(miRNA)的表達(dá),miRNA可以通過參與減少mRNA的編碼協(xié)同因子、轉(zhuǎn)錄因子或作為染色質(zhì)重塑和修改復(fù)合物的功能性支架參與RA誘導(dǎo)的表觀遺傳學(xué)。
T細(xì)胞不產(chǎn)生RA,但持續(xù)表達(dá)RARα和RARγ,并在一定條件下誘導(dǎo)RARβ的產(chǎn)生。然而,RA對(duì)T細(xì)胞的大部分作用是通過RARα亞型固有的細(xì)胞功能起作用的。維生素A可以下調(diào)RORγt基因表達(dá)及MS患者IL-17水平;補(bǔ)充維生素A可以顯著降低MS患者體內(nèi)白細(xì)胞介素-17(interleukin-17,IL-17)水平,抑制RORγT基因表達(dá)[2]。同時(shí)可以促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的產(chǎn)生,誘導(dǎo)其體內(nèi)FoxP3+T細(xì)胞的表達(dá),從而起到保護(hù)性作用[3]。
2.1 RA及其受體調(diào)節(jié)Th細(xì)胞的分化
2.1.1 影響Th1/Th2細(xì)胞的平衡 在免疫應(yīng)答過程中,CD4+T細(xì)胞被活化、增值、最終分化為Th1和Th2細(xì)胞,介導(dǎo)細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答。
T-Bet作為一種轉(zhuǎn)錄因子,可上調(diào)Th1的表達(dá)。干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)是Th1細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子,可激活巨噬細(xì)胞對(duì)感染的反應(yīng)。研究表明,補(bǔ)充RA可以下調(diào)MS患者T-bet及IFN-γ的基因表達(dá)。Niyaz等[4]進(jìn)行了隨機(jī)雙盲實(shí)驗(yàn),選取39名MS患者,用藥組給予6個(gè)月的視黃醇棕櫚酸酯25000 IU/D治療,對(duì)照組給予安慰劑治療,通過RT-PCR法測得用藥組治療后較治療前外周血單核細(xì)胞IFN-γ/T-Bet的表達(dá)量明顯下降。并且,RA可以協(xié)同IL-4,顯著降低炎癥因子的產(chǎn)生[5]。由此可見,RA可以促使Th1/Th2平衡向Th2方向傾斜,促進(jìn)Th0向Fox P3+T細(xì)胞的方向轉(zhuǎn)化,從而調(diào)節(jié)MS患者的免疫應(yīng)答。
另有研究[6]選取了17位第2次發(fā)作的MS患者(患者之前均未應(yīng)用過其他免疫抑制劑及皮質(zhì)類固醇激素治療)以及25位健康人作為對(duì)照組,均隨機(jī)分為3組,分別應(yīng)用IFN-β1b、RA、以及聯(lián)合應(yīng)用IFN-β1b與RA。采集MS患者及對(duì)照組人群的外周血,分離出單核細(xì)胞,用于評(píng)價(jià)藥物對(duì)于IFN-γ分泌細(xì)胞功能、T抑制細(xì)胞(T suppressor cell)功能、淋巴細(xì)胞增殖應(yīng)答功能的作用。結(jié)果表明:單獨(dú)應(yīng)用IFN-β1b治療可提高分泌IFN-γ細(xì)胞的數(shù)量、增強(qiáng)T抑制細(xì)胞功能、抑制淋巴細(xì)胞增殖;單獨(dú)應(yīng)用RA治療的患者可減少分泌IFN-γ細(xì)胞的數(shù)量、對(duì)于T抑制細(xì)胞功能的促進(jìn)作用極小、對(duì)淋巴細(xì)胞增殖則無影響;聯(lián)合應(yīng)用IFN-β1b與RA時(shí),以RA顯著抑制了分泌IFN-γ細(xì)胞的數(shù)量的下調(diào)為主導(dǎo),T抑制細(xì)胞功能增強(qiáng)且數(shù)量增多,而對(duì)淋巴細(xì)胞增殖的抑制作用與單獨(dú)應(yīng)用IFN-β1b相同。
2.1.2 RA影響Th17/Treg細(xì)胞的平衡 Th17細(xì)胞是自身免疫性疾病的主要致炎細(xì)胞,Th9作為新發(fā)現(xiàn)的輔助性T細(xì)胞,其在MS中的免疫作用機(jī)制未明,但同Th1、Th17相似,起到了促炎作用[7]。Treg細(xì)胞及其產(chǎn)生的細(xì)胞因子(IL-10和TGF-β)可抑制Th0向Th1和Th17細(xì)胞的分化并下調(diào)表達(dá)量。相關(guān)研究表明,在MS患者中可見FoxP3基因表達(dá)的下調(diào)、Treg細(xì)胞功能障礙。在MS公認(rèn)的理想實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型:自身疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)模型中,TGF-β通過誘導(dǎo)Foxp3+Treg遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)來平衡T細(xì)胞亞群。在穩(wěn)定狀態(tài)下,RA通過提高Foxp3+Treg細(xì)胞、抑制Th17細(xì)胞的分化提高機(jī)體的免疫耐受能力、延緩MS患者的疾病進(jìn)展、延長急性復(fù)發(fā)間隔。Ali Akbar等[8]進(jìn)行了一項(xiàng)研究,選取36名復(fù)發(fā)-緩解型多發(fā)性硬化(relapsing-remitting multiple sclerosis,RRMS)患者進(jìn)行為期6個(gè)月的維生素A療法,患者每天接受25000 IU治療,結(jié)果表明:維生素A上調(diào)了TGF-β和FoxP3的基因表達(dá),或許補(bǔ)充維生素A可以輔助治療MS。此外,Mucida等[9]研究也發(fā)現(xiàn)RA是TGF-β依賴相關(guān)免疫應(yīng)答的主要調(diào)控因子,可抑制IL-6啟動(dòng)誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞Th17細(xì)胞的分化,促進(jìn)Treg細(xì)胞的分化。由此可見,RA與TGF-β結(jié)合可誘導(dǎo)初始CD4+T細(xì)胞向Fox P3+Treg細(xì)胞分化,誘導(dǎo)免疫耐受。
IL-1β和IL-23是許多自身免疫性疾病的致病性細(xì)胞因子。已有研究表明,無論在穩(wěn)定環(huán)境中或是炎性環(huán)境中,RA可以通過抑制IL-1β/IL-23信號(hào)通路選擇性抑制γδT胞產(chǎn)生IL-17A及IL-17F。IL-17A-/-的小鼠對(duì)EAE的發(fā)生具有抵抗作用。并且在體外試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn):RA可以直接抑制IL-1β和IL-23受體的表達(dá)[10]。
2.2 RA與B細(xì)胞 在體外建立的T細(xì)胞激活B細(xì)胞的模型中發(fā)現(xiàn),RA可以通過改變細(xì)胞周期調(diào)控因子的表達(dá)、下調(diào)NF-κB通路等機(jī)制抑制B細(xì)胞增殖,這在B細(xì)胞發(fā)育過程中極其重要。此外,對(duì)于具有維持免疫耐受作用的調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(regulatory B cell,Breg)細(xì)胞,體外研究表明,RA相關(guān)DC可增強(qiáng)Breg細(xì)胞功能,耐受性DC(tolerogenic dendritic cells,tol-DC)可誘導(dǎo)B細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Breg[11]。
Eriksen等[12]選取了25名女性RRMS患者(其中15名未經(jīng)治療、5名應(yīng)用醋酸格拉替雷治療6~18個(gè)月、5名應(yīng)用IFN-β1b治療6~18個(gè)月)以及15名健康女性進(jìn)行了為期3個(gè)月的研究,期間25名RRMS患者并未接受類固醇治療且無疾病復(fù)發(fā)。采集RRMS患者及健康對(duì)照組人群的全血分離B細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),一部分培養(yǎng)48 h后收集上清液經(jīng)ELISA檢測后得出:較對(duì)照組相比,MS患者B細(xì)胞分泌的IL-10明顯減少;另一部分加入100nM RA培養(yǎng),2 d后收集細(xì)胞上清經(jīng)ELISA檢測后得出結(jié)論:RA可增強(qiáng)MS患者B細(xì)胞分泌抗炎細(xì)胞因子IL-10,較對(duì)照組無明顯差別(P=0.008),而對(duì)TNF-α水平無影響。進(jìn)一步研究表明,與IFN-β1b相比RA可同等程度增強(qiáng)MS患者IL-10的分泌,但聯(lián)合應(yīng)用RA及IFN-β1b時(shí),RA并不能進(jìn)一步增強(qiáng)IL-10的分泌。另有研究顯示:應(yīng)用維生素A聯(lián)合IFN-β1b治療MS患者可增強(qiáng)對(duì)免疫抑制細(xì)胞的促進(jìn)作用,并且可能對(duì)患者認(rèn)知功能的改善有所幫助。此外,已經(jīng)證實(shí)應(yīng)用IFN-β1α治療MS患者可降低疾病的活動(dòng)性,而RA對(duì)此具有協(xié)同作用。
2.3 RA與DC細(xì)胞 在EAE小鼠模型中,RA通過抑制DC和單核細(xì)胞的成熟,阻礙DC表面分子的產(chǎn)生削弱其抗原提呈能力,從而起到保護(hù)性作用[13]。例如,當(dāng)受到脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激后,RA下調(diào)IL-12、TNF-α、NO、PGE2、COX2的生成,增加IL-10的產(chǎn)生;而IL-10可反饋?zhàn)饔糜诰奘杉?xì)胞,抑制其產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子。相反RAR拮抗劑減少TGF-β和IL - 10的生成、增加DC細(xì)胞產(chǎn)生IL-12[13]。此外,RA調(diào)節(jié)了tol-DC對(duì)免疫應(yīng)答的抑制作用[11]。
在MS發(fā)病的病理過程中,血腦屏障的破壞及髓鞘受損脫失起到了至關(guān)重要的作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的RA在大腦發(fā)育過程中對(duì)血腦屏障的形成起到了重要的作用。在MS患者的炎性損傷中,反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞高表達(dá)RALDH2,即RA產(chǎn)生的限速酶。反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞可以產(chǎn)生并分泌RA到細(xì)胞外,抑制炎性相關(guān)內(nèi)皮細(xì)胞基因的表達(dá),中和血腦屏障中內(nèi)皮細(xì)胞的氧化,起到保護(hù)性作用[14]。
少突膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成了CNS的髓鞘。JK Huang等[15]研究認(rèn)為:RXRγ對(duì)內(nèi)源性少突膠質(zhì)細(xì)胞的分化和髓鞘再生具有正性調(diào)節(jié)作用,為CNS的再生提供了新的研究方向。少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞(oligodendrocyte precursor cells,OPCS)會(huì)聚集于髓鞘受損傷的區(qū)域,在此分化為少突膠質(zhì)細(xì)胞(oligodendrocytes)并形成新的髓鞘。然而在MS患者中此過程多是失敗的,原因眾多,主要為受損區(qū)域消耗了過多的OPCS。9順式維A酸因其RXRγ通路,可促進(jìn)OPCS分化為成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞,有利于嚙齒類動(dòng)物的髓鞘再生。13順勢維A酸也具有促進(jìn)嚙齒類動(dòng)物OPCS分化為成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞的作用。對(duì)于MS的髓鞘脫失,可采用移植神經(jīng)干細(xì)胞或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞替代干細(xì)胞治療;亦可應(yīng)用RA促使機(jī)體產(chǎn)生新的OPCS[16]。
另有實(shí)驗(yàn)間接地證實(shí)了RA對(duì)MS患者的保護(hù)性作用。在未經(jīng)治療的RRMS患者血漿中RA水平較低。血清視黃酸水平與RRMS患者M(jìn)RI結(jié)果呈負(fù)相關(guān)。每天服用一定量維生素A的MS患者可見其體內(nèi)RARα、RARγ下調(diào)外周血單核細(xì)胞的表達(dá)[17]。此外,Klemann等[18]發(fā)現(xiàn),RARα激活劑可以通過激活免疫耐受系統(tǒng)抑制EAE的發(fā)生。因此我們認(rèn)為RA可以作為多發(fā)性硬化患者潛在的疾病調(diào)節(jié)器。然而,目前尚無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)道支持臨床應(yīng)用RA治療MS。相反地,Jafarirad等[19]認(rèn)為當(dāng)同時(shí)對(duì)比生物學(xué)參數(shù)和髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白(Myelin oligodendrocyte glycoprotein,MOG)相關(guān)T細(xì)胞時(shí),給予補(bǔ)充RA組與健康對(duì)照組并無差別。
目前研究顯示RA及其受體可以通過多種機(jī)制:如影響基因表達(dá)、調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答及協(xié)同其他細(xì)胞因子等誘導(dǎo)免疫耐受,平衡致病因素,以達(dá)到輔助治療多發(fā)性硬化的作用。但RA對(duì)MS的保護(hù)性機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究加以明確,臨床應(yīng)用RA治療MS仍需大量實(shí)驗(yàn)研究加以證實(shí)。相信隨著臨床研究的不斷深入,RA的免疫保護(hù)性機(jī)制將得以明確,屆時(shí)將為多發(fā)性硬化的治療提供新的輔助用藥,為患者帶來新的希望。
[參考文獻(xiàn)]
[1]Larange A,Cheroutre H.Retinoic acid and retinoic acid receptors as pleiotropic modulators of the immune system[J] .Annu Rev Immunol,2016,34:369-394.
[2]Honarvar NM,Harrirchian MH,Koohdani F,et al.In vitro effect of human serum and fetal calf serum on CD4+T cells proliferation in response to myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) in correlation with RBP/TTR ratio in multiple sclerotic patients[J].Mol Neurosci,2013,50(3):571-576.
[3]Saboor-Yaraghi AA,Harirchian MH,Mohammadzadeh Honarvar N,et al.The effect of vitamin A supplementation on FoxP3 and TGFbeta gene expression in Avonex-treated multiple sclerosis patients[J].Mol Neurosci,2015,56(3):608-612.
[4]Honarvar NM,Harirchian MH,Abdolahi M,et al.Patients retinyl palmitate supplementation modulates T-bet and interferon gamma gene expression in multiple sclerosis patients[J] .Mol Neurosci,2016,59(3):360-365.
[5]Klebanoff CA,Spencer SP,Torabi-Parizi P,et al.Retinoic acid controls the homeostasis of pre-cDC-derived splenic and intestinal dendritic cells[J].Exp Med,2013,210(10):1961-1976.
[6]Qu ZX,Dayal A,Jensen MA,et al.All-trans retinoic acid potentiates the ability of interferon beta-1b to augment suppressor cell function in multiple sclerosis[J].Arch Neurol,1998,55:315-321.
[7]Abdolahi M,Yavari P,Honarvar NM,et al.Molecular mechanisms of the action of vitamin A in Th17/Treg Axis in multiple sclerosis[J].Mol Neurosci,2015,57(4):605-613.
[8]Saboor-Yaraghi AA,Harirchian MH,Mohammadzadeh Honarvar N,et al.The effect of Vitamin A supplementation on foxP3 and TGF-β gene expression in avonex-treated multiple sclerosis patients[J].Mol Neurosci,2015,56(3):608-612.
[9]Mucida D,Park Y,Kim G,et al.Reciprocal TH17 and regulatory T cell differentiation mediated by retinoic acid[J].Science,2007,317(5835):256-260.
[10]Raverdeau M,Breen CJ,Misiak A,et al.Retinoic acid suppresses IL-17 production and pathogenic activity of γ δ T cells in CNS autoimmunity[J].Immunol Cell Biol,2016,94(8):763-773.
[11]Di Caro V,Phillips B,Engman C,et al.Retinoic acid-producing,ex vivo-generated human tolerogenic dendritic cells induce the proliferation of immunosuppressive B-lymphocytes[J].Clin Exp Immunol,2013,174(2):302-317.
[12]Eriksen AB,Berge T,Gustavsen MW,et al.Retinoic acid enhances the levels of IL-10 in TLR-stimulated B cells from patients with relapsing-remitting multiple sclerosis[J].J Neuroimmunol,2015,278:11-18.
[13]Zhan XX,Liu Y,Yang JF,et al.All-trans-retinoic acid ameliorates experimental allergic encephalomyelitis by affecting dendritic cell and monocyte development[J].Immunol,2013,138:333-345.
[14]Mark R,Mizee Philip G,Nijland Susanne M,et al.Astrocyte-derived retinoic acid:a novel regulator of blood-brain barrier function in multiple sclerosis[J].Acta Neuropathol,2014,128:691-703.
[15]Huang JK,Jarjour AA,Nait Oumesmar B,et al.Retinoid X receptor gamma signaling accelerates CNS remyelination[J].Nat Neurosci,2011,14(1):45-53.
[16]Sun young K,Eve E Kelland,Ji hong K,et al.The influence of retinoic acid on the human oligodendrocyte precursor cells by RNA-sequencing[J].Biochem Bioph,2017,9:166-172.
[17]Bitarafan S,Harirchian MH,Sahraian MA,et al.Impact of vitamin A supplementation on RAR gene expression in multiple sclerosis patients[J].Mol.Neurosci,2013,51:478-484.
[18]Klemann C,Raveney BJ,Klemann AK,et al.Synthetic retinoid AM80 inhibits Th17 cells and ameliorates experimental autoimmune encephalomyelitis[J].Am J Pathol,2009,174(6):2234-2245.
[19]Jafarirad S,Siassi F,Farirchian MH,et al.The effect of vitamin a supplementation on biochemical parameters in multiple sclerosis patients[J].Iran Red Crescent Med,2013,15(3):194-198.