嚴 穎 綜述,譚睿陟,王 麗 審校
(西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合研究中心,四川瀘州 646000)
機體的免疫反應(yīng)包括固有免疫反應(yīng)和適應(yīng)性免疫反應(yīng),其中固有免疫反應(yīng)是機體與生俱有的抵抗體外病原體侵襲、清除體內(nèi)抗原性異物的第一道防線。固有免疫細胞表面的模式識別受體(PRR)與病原微生物的病原體相關(guān)分子模式(PAMP)作用即可以引起固有免疫反應(yīng)。Mincle是一種重要的模式識別受體,表達于巨噬細胞表面,最初由Matsumoto等定為一種LPS誘導(dǎo)表達的蛋白,而后發(fā)現(xiàn)它能夠通過炎癥反應(yīng)抵抗部分病原微生物的入侵[1]。現(xiàn)有研究表明,Mincle蛋白質(zhì)序列與2型C型凝集素成員具有極高的相似性,它是一種新的C型凝集素,Mincle細胞內(nèi)域缺乏信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能力,跨膜區(qū)含有精氨酸殘基,帶有正電荷,與細胞膜上帶有負電荷的FcRγ鏈相交聯(lián),Mincle與配體結(jié)合導(dǎo)致FcRγ的ITAM的磷酸化和脾臟酪氨酸激酶(Syk)的募集[2-3],再通過Card9-Bcl10-MALT1信號體激活活化的B細胞激活的核因子κ-輕鏈增強子(NF-κ B),致使形成有效T輔助細胞(TH)TH1和TH17亞型,促進炎性因子的表達來連接先天與適應(yīng)性反應(yīng)。Mincle主要表達于巨噬細胞上,也表達于單核細胞,樹突狀細胞,B細胞,小膠質(zhì)細胞,中性粒細胞和肥大細胞中[4]。它能夠識別損傷相關(guān)的分子模式(DAMP)如分枝桿菌,真菌,死亡細胞以及細菌,但是在抗某些細菌的免疫中卻不發(fā)揮重要的作用。鑒于Mincle在于多種病原微生物相互作用中以及在不同疾病發(fā)生過程中可能扮演著不同的角色,尤其在各器官各炎癥中的機制研究方面目前涉及較少,本文主要對Mincle所引起的炎癥性反應(yīng)進行綜述,探討Mincle在其中發(fā)揮的具體功能,以期為闡明Mincle在炎癥等疾病中的作用機制并以Mincle為靶標的藥物研究開發(fā)提供新思路。
Mincle是能夠感知受損細胞的C型凝集素受體。β-葡萄糖神經(jīng)酰胺(β-GlcCer)是普遍存在的胞內(nèi)代謝產(chǎn)物,Mincle能夠與受損細胞來源的β-GlcCer結(jié)合,并活化骨髓細胞誘導(dǎo)其產(chǎn)生炎性細胞因子,β-GlcCer累積更能有效的觸發(fā)抗原特異性T細胞應(yīng)答。體內(nèi)存在能夠降解β-GlcCer的降解酶,若降解酶缺失會導(dǎo)致胸腺中細胞過度死亡,誘導(dǎo)無菌炎癥產(chǎn)生[5]。Yamasaki等研究表明Mincle是一種感受非均一性細胞死亡的受體,能夠識別由死亡細胞釋放的內(nèi)源性配體SAP130(組蛋白脫乙酰酶復(fù)合物的亞基)。SAP130原本存在于活細胞的細胞核中,當細胞死亡時SAP130可以從細胞核中釋放,從而與Mincle受體結(jié)合,誘導(dǎo)炎性細胞因子的產(chǎn)生,以驅(qū)動中性粒細胞浸潤到受損組織中[3]。
1.1.1 Mincle與腦部性疾病
敲除Mincle能夠減緩大腦中動脈閉塞引起的缺血性損傷。實驗發(fā)現(xiàn)在未敲除Mincle的C57B1小鼠缺血性損傷后,由于受損的部位白細胞浸潤增多,導(dǎo)致受影響血管的灌注區(qū)神經(jīng)元的喪失,說明Mincle存在可能會加速神經(jīng)元的損傷。同時發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)缺血的小鼠敲除Mincle能夠改善大腦中動脈閉塞引起的缺血性損傷結(jié)局并減少梗塞灶大小[6]。另外實驗發(fā)現(xiàn)在SD大鼠蛛網(wǎng)膜下腔出血后,小膠質(zhì)細胞誘導(dǎo)型C型凝集素Mincle發(fā)揮小膠質(zhì)細胞的先天性免疫作用,與配體結(jié)合導(dǎo)致早期的腦損傷[7]。
1.1.2 Mincle與肝臟性疾病
Zhou H等[8]研究發(fā)現(xiàn)用乙醇喂養(yǎng)小鼠后,小鼠體內(nèi)脂多糖含量升高。脂多糖能夠誘導(dǎo)TOLL樣受體的激活,導(dǎo)致白細胞介素-1受體相關(guān)激酶M(IRAKM)形成增多,且IRAKM能夠上調(diào)Mincle的表達,引起Mincle表達量的明顯增多。隨后Mincle能夠感知死亡細胞和受損細胞釋放的SAP130從而引起了一系列的炎癥反應(yīng),加速乙醇誘導(dǎo)的肝損傷,這是形成酒精性肝病的重要原因[8]。在甲型肝炎模型組C57BL/6和BALB/c小鼠以及人體內(nèi)肝臟中均發(fā)現(xiàn)炎性細胞上Mincle配體及其Mincle的信號傳導(dǎo)中間物增加,推測Mincle可能結(jié)合死亡細胞釋放的SAP130,信號驅(qū)動甲型肝炎的肝內(nèi)炎癥和肝損傷。其中敲除Mincle后主要是由于亞硝酸鹽的產(chǎn)生減少,且減少C/EBPβ和HIF-1α產(chǎn)生,降低甲型肝炎的發(fā)展的嚴重程度[9]。
1.1.3 Mincle與皮膚性疾病
在BALB/c和C57BL/6小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)Mincle能夠選擇性的識別屏障組織的上皮層膽固醇硫酸鹽。當皮膚破損時,膽固醇硫酸鹽激活Mincle并引起其表達明顯上調(diào),繼而引起一系列促炎細胞因子分泌。研究揭示Mincle是過敏性皮膚炎癥發(fā)病的驅(qū)動因素[10]。也有研究說明同時具有C-17的烷基鏈和C-3的羥基殘基這兩個特征的類固醇骨架,可能是可以結(jié)合人類Mincle的物質(zhì)的共同骨架特點[11]。
1.1.4 Mincle與代謝性疾病
在C57BL/6J小鼠中發(fā)現(xiàn)Mincle定位于脂肪組織中特異性的冠狀結(jié)構(gòu)的巨噬細胞上,它能夠誘導(dǎo)脂肪組織纖維化,進而導(dǎo)致肝臟脂肪變性和胰島素抵抗,而且Mincle對冠狀結(jié)構(gòu)形成,纖維化相關(guān)基因表達和肌成纖維細胞活化至關(guān)重要[12]。
另有研究發(fā)現(xiàn)脂肪組織和巨噬細胞共培養(yǎng)后脂肪組織中巨噬細胞增多,且巨噬細胞衍生的炎性介質(zhì)TNF-α和游離脂肪酸也增多,推測可能是因為脂肪組織和巨噬細胞共培養(yǎng)后分泌的TNF-α以及游離脂肪酸形成的旁分泌循環(huán)來加劇脂肪組織的炎癥變化[13]。小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)巨噬細胞誘導(dǎo)脂肪細胞脂解釋放的飽和脂肪酸是巨噬細胞中TOLL樣受體4復(fù)合物的天然配體,通過NF-κ B信號通路誘導(dǎo)M1巨噬細胞中Mincle mRNA表達,加重了肥胖誘導(dǎo)的脂肪組織炎癥[14]。
隨后,Watanabe等研究發(fā)現(xiàn)異甘草素(ILG)能夠通過抑制NF-κ B活化來抑制由共培養(yǎng)誘導(dǎo)的炎性變化,且能夠抑制TNF-α誘導(dǎo)的脂肪細胞激活和抑制棕櫚酸誘導(dǎo)的巨噬細胞活化,還能夠在體外抑制來自肥胖脂肪組織和巨噬細胞中的TLR4或Mincle刺激的纖維化相關(guān)基因的表達[15]。這個發(fā)現(xiàn)可能成為治療脂肪組織炎癥的潛在靶點。
根據(jù)不同的激活途徑,巨噬細胞可以大致分為兩個子集,經(jīng)典活化的巨噬細胞(M1)和可選活化的巨噬細胞(M2)。M1巨噬細胞能夠被PAMP激活,并分泌促炎細胞因子,如TNF-α,IL-1b等,也能介導(dǎo)活性氧合成和一氧化氮的釋放。M2主要功能是制止免疫發(fā)生,重建穩(wěn)態(tài)[16]。Mincle是巨噬細胞上的重要的模式識別受體,其結(jié)構(gòu)中含有常見的碳水化合物結(jié)合基序氨基酸EPN,表明它可能偏向于結(jié)合甘露糖衍生物或者N乙酰葡糖胺殘基[17]。Mincle與病原微生物等物質(zhì)結(jié)合可引起促炎與抗炎的雙重效應(yīng),其介導(dǎo)產(chǎn)生的TNF-α,IL-1β,IL-6等促炎因子會促進炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生從而引發(fā)炎癥,也產(chǎn)生IL-10等抗炎因子對炎癥發(fā)揮抑制作用[18-19]。
LPS是誘導(dǎo)炎癥模型的常用刺激物,它是革蘭氏陰性細菌細胞壁的一部分,LPS也是TOLL樣受體4的配體,是促炎性M1巨噬細胞的極化的誘導(dǎo)物,它能夠誘導(dǎo)Mincle在M1巨噬細胞上的表達,還能夠誘導(dǎo)TOLL下游信號分子NF-κB的磷酸化,引起下游的炎癥反應(yīng),M2則發(fā)揮修復(fù)作用。有研究發(fā)現(xiàn)在腎臟炎癥中存在促炎性M1型巨噬細胞浸潤,通過流式細胞術(shù)和免疫組化顯示,浸潤于腎臟損傷部位的M1型巨噬細胞上存在Mincle的表達,且與腎臟的嚴重程度相關(guān)聯(lián),通過敲除Mincle能夠減輕由LPS或順鉑誘導(dǎo)的腎損傷模型或者是UUO模型[20]
牙周病原體連翹是導(dǎo)致牙周炎的重要因素。連翹表面有蛋白O-糖基化系統(tǒng),Mincle能夠與糖基化表層中特異性的Ca2+依賴性的結(jié)合,介導(dǎo)產(chǎn)生抗炎與促炎細胞因子。其誘導(dǎo)產(chǎn)生的TNF-α,促進其他的炎癥因子的分泌,加速炎癥反應(yīng)的進程,能夠?qū)ρ乐苎椎陌l(fā)病起直接的影響,引起牙周炎,造成組織破壞,而誘導(dǎo)產(chǎn)生的IL-10是抗炎細胞因子,可以協(xié)調(diào)針對連翹的T細胞免疫起到關(guān)鍵性的作用[21]。幽門螺桿菌感染后巨噬細胞中Mincle表達明顯增多。Mincle能與幽門螺桿菌脂多糖抗原反應(yīng),激活產(chǎn)生抗炎細胞因子IL-10,保持抗炎與促炎細胞因子作用平衡。而敲除Mincle會導(dǎo)致促炎細胞因子增多,抗炎細胞因子減少。幽門螺桿菌就利用Mincle的功能可塑性來維持體內(nèi)抗炎與促炎的平衡,確保在體內(nèi)存活的持久性[22]。很早之前就已經(jīng)確定分枝桿菌中的海藻糖6,6'-二霉菌酸酯(TDM)是Mincle的配體,在C57BL/6小鼠實驗中發(fā)現(xiàn),宿主響應(yīng)于分枝桿菌的感染,會誘導(dǎo)形成肉芽腫來控制分枝桿菌的擴散,在有免疫活性的宿主內(nèi),小肉芽腫可以被分解,但是在免疫缺陷體內(nèi),肉芽腫不能控制細菌負荷,導(dǎo)致肉芽腫性的炎癥,釋放分枝桿菌且導(dǎo)致組織損傷。它們之間相互作用主要通過NF-κ B信號通路促進炎癥反應(yīng),也可以通過釋放NO和控制炎癥分解所需的特異性轉(zhuǎn)錄物的翻譯來發(fā)揮炎癥分解的作用[23]。
Mincle也能夠與TDM的合成類似物海藻糖二脂(TDB)相互作用,此TDB在巨噬細胞活化方面優(yōu)于相應(yīng)的單脂,有更強的免疫激活能力,其能夠顯著增加巨噬細胞和樹突狀細胞中G-CSF的分泌和NO的產(chǎn)生[24]。有研究發(fā)現(xiàn)在IL-4作用下,在單核細胞和樹突狀細胞分化期間,響應(yīng)于TDB的作用,Mincle,MCL,以及Dectin-2mRNA表達均降低,其誘導(dǎo)的細胞因子如G-CSF和TNF均減少,其中IL-4發(fā)揮抑制作用都依賴于轉(zhuǎn)錄因子Stat6,可以運用IL-4發(fā)揮的抑制作用來控制Mincle的表達[25]。
Mincle在炎癥反應(yīng)中除了有促進炎癥介質(zhì)產(chǎn)生的作用還發(fā)現(xiàn)了其他的功能。C57BL/6小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)由于Min?cle缺陷導(dǎo)致了中性粒細胞形成細胞外陷阱(NET)以及吞噬非螺旋細菌的能力缺陷,進而導(dǎo)致大量的細菌堆積,更易形成肺炎敗血癥,所以Mincle的存在對于防止肺炎敗血癥形成有著保護性作用[26-27]。
Mincle與其配體在炎癥反應(yīng)中產(chǎn)生的TNF-α與腫瘤發(fā)生有著很大的相關(guān)性,它能夠促進腫瘤細胞的發(fā)生,增殖,侵襲以及血管生成過程[28]。
Seifert等[29]研究發(fā)現(xiàn)RIP1和RIP3在C57BL/6小鼠胰腺導(dǎo)管腺癌(PDA)中高表達,細胞質(zhì)SAP130在PDA中以RIP1/RIP3依賴性方式表達,SAP130表達增多與Mincle結(jié)合促進腫瘤發(fā)生,而敲除Mincle則能夠保護機體免于腫瘤發(fā)生。與完整的RIP1/RIP3信號傳導(dǎo)相關(guān)的免疫抑制性腫瘤微環(huán)境部分取決于凋亡誘導(dǎo)的趨化因子誘導(dǎo)劑CXCL1的表達,通過阻斷CXCL1也能夠抵抗PDA發(fā)生。
Roperto等從形態(tài)學(xué)實驗中發(fā)現(xiàn),尿路上皮腫瘤細胞中存在功能性Mincle受體表達,而在正常細胞中不存在Mincle表達,而通過PCR和蛋白質(zhì)印跡實驗則發(fā)現(xiàn)Mincle同時表達于正常細胞與腫瘤細胞中,推測可能是由于含量少達不到檢測限。但是檢測到Mincle的下游信號序列因子:Fcγ R,Syk-Card9軸只存在于腫瘤上皮細胞當中,在健康個體中不存在它們的表達[30]。
Mincle表達于巨噬細胞上,巨噬細胞作為免疫細胞,它能夠識別和捕獲病原微生物,機體內(nèi)的病原與相應(yīng)的抗體形成抗原抗體復(fù)合物,其容易被巨噬細胞識別而被吞噬,引起機體的免疫應(yīng)答反應(yīng)。此外它還能夠參與抗原提呈等多種免疫功能,Mincle是巨噬細胞上面的C型凝集素受體,Mincle也與多種免疫疾病息息相關(guān)[31-32].
Iborra等在實驗中發(fā)現(xiàn)C57BL/6小鼠中Mincle可以與利什曼原蟲中的可溶性蛋白質(zhì)結(jié)合,利什曼原蟲轉(zhuǎn)換Mincle到抑制性ITAM配置,抑制樹突狀細胞的活化,逃避免疫反應(yīng),缺乏Mincle會增加針對寄生蟲的適應(yīng)性免疫應(yīng)答[22]。全身的牛分枝桿菌(BCG)感染后,因為脾臟中存在表達Mincle的樹突狀細胞,則更易于控制牛分枝桿菌的感染,但當Min?cle敲除后,針對分枝桿菌的免疫反應(yīng)衰弱,脾臟肉芽腫形成減小[24]。也有研究發(fā)現(xiàn)在Wistar大鼠和人角膜組織中均存在Mincle蛋白質(zhì)和mRNA的表達。煙曲霉菌感染后,Mincle早期表達明顯增多,且與炎性細胞因子如TNF-α,IL-1β,IL-10和CCL3相關(guān),說明Mincle可能在抵抗真菌的早期先天免疫反應(yīng)中發(fā)揮作用[33].
有學(xué)者在C57BL/6J小鼠研究中發(fā)現(xiàn)Card9是形成自身免疫性葡萄膜炎的關(guān)鍵遺傳決定因素,Card9依賴性轉(zhuǎn)錄反應(yīng)涉及到編碼Mincle的基因,所以Mincle,syk/Card9信號軸對于葡萄膜炎發(fā)病起著關(guān)鍵作用[34]。
狼瘡性腎炎是指系統(tǒng)性紅斑狼瘡合并雙腎不同病理類型的免疫損傷,同時伴有腎臟損害臨床表現(xiàn)的一種疾病,其發(fā)病與免疫復(fù)合物形成,免疫細胞和細胞因子等免疫異常相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)[35]是由于DNaseI的沉默,使得大量的染色質(zhì)片段暴露,繼而激活先天免疫系統(tǒng)的TOLL樣受體,導(dǎo)致基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)增多。DNaseI的沉默還導(dǎo)致不完全清除的凋亡細胞轉(zhuǎn)變成壞死細胞碎片SAP130,SAP130作為Mincle反應(yīng)的配體,也導(dǎo)致MMPs增多。分泌的MMPs有可能通過酶促降解的方式分解腎小球基底膜(GBM)和腎小球系膜基質(zhì),導(dǎo)致復(fù)合物的沉積,繼而引發(fā)狼瘡性腎炎。
Mincle作為一種C型凝集素受體,可與多種配體反應(yīng)來發(fā)揮抗炎與促炎的雙重功效,在不同的部位扮演者不同的角色。如體現(xiàn)出對于宿主的破壞性作用的大腦中動脈閉塞引起的缺血性損傷,也可以發(fā)揮抵抗病原微生物等有利的一面,如在肺炎球菌性肺炎中活化中性粒細胞功能防止肺炎敗血癥發(fā)生。本綜述大致分類羅列了Mincle在不同炎癥,免疫,腫瘤性疾病中的作用與機制,并推測功能的轉(zhuǎn)變多數(shù)與巨噬細胞極性轉(zhuǎn)化相關(guān),但具體機制還有待進一步驗證和深入研究。