唐超智 劉曉利 宿俊杰 王文晟 (河南師范大學生命科學學院分子醫學實驗室,新鄉 453007)
系統性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus,SLE)是一種累及性疾病,可誘發全身多系統和多器官的炎癥損傷,包括皮膚、造血器官、淋巴器官、關節、肺臟、心血管、神經系統和腎臟等,這種多系統的紊亂可導致顯著的發病率和死亡率。傳統用于SLE治療的藥物包括抗炎藥、抗瘧藥和多種免疫抑制劑[1],抗BLyS 抗體Belimumab 于2011 年3 月獲得FDA 的批準用于SLE 的治療。SLE 發病機制復雜,其中淋巴細胞(T 細胞、B 細胞)異常居重要地位。闡明這些細胞在SLE 發病機制中的作用對于探索新的治療靶點及開發新的治療藥物具有重大意義。
1.1 信號轉導異常
1.1.1 TCR/CD3 復合體結構畸變與信號轉導異常CD3ζ 是TCR/CD3 復合體中的主要信號分子,其磷酸化后通過招募和活化ZAP-70(ζ-chain-associated protein kinase 70)轉導T 細胞活化信號。與健康人相比,SLE 病人T 細胞中CD3ζ 的水平降低,同時正常不表達的CD3ζ 相似分子FcRγ(the common γ chain of the Fcεreceptor)異常表達并占據了CD3ζ 在免疫突觸內的位置,通過活化SyK(spleen tyrosine kinase)傳遞異常增強活化信號。FcRγ-SyK 代替CD3ζ-ZAP-70 可導致鈣離子流動異常升高,異常增高的鈣離子流動通過影響胞內激酶(如CREM,cAMP response element modulator)和轉錄因子的功能導致CD40L、IL-2 表達紊亂[2]。超表達的CD40L通過誘導B 細胞產生自身抗體和活化樹突狀細胞最終加重SLE;表達減少的IL-2 引起CD8+T 細胞和調節性T 細胞功能缺陷,活化誘導細胞死亡失效[3]。CD8+T 細胞功能缺陷使SLE 患者并發感染而加重病情;調節性T 細胞功能缺陷導致自身反應性T 細胞失控和自身免疫反應的不斷發生;AICD失效與持續自身反應性T 細胞存在及細胞壞死增加后炎癥反應的發生有關。
1.1.2 脂筏聚集與信號轉導異常 脂筏富集鞘類磷脂和膽固醇,是細胞膜上有序的脂類功能微區,它是一種動態的結構,是細胞行使質膜運輸、信號轉導和極化等功能的平臺。SLE 病人新鮮分離的T 細胞在未進行體外處理之前可見明顯的脂筏聚集,脂筏聚集可以促進SLE 病人T 細胞的信號轉導[4]。有研究表明霍亂毒素(脂筏聚集劑)加快了狼瘡模型鼠的疾病進程,而具有分離聚集脂筏作用的β-甲基-環糊精卻延緩了疾病的進程[5]。因此,學界將調節SLE 疾病中T 細胞的脂筏聚集作為研究的新方向。
1.1.3 CD44 表達增加與信號轉導異常 CD44 是一種參與細胞黏附、遷移和信號轉導的細胞膜分子,其在SLE 病人T 細胞中的表達水平異常升高。而且,研究發現脂筏中含有CD44 及其信號伴侶ERM蛋白(ezrin,radixin and moesin)。SLE 有腎臟浸潤的病人中磷酸化ERM 蛋白水平增加,表明CD44 高表達可促使SLE 疾病中T 細胞向炎性組織遷移[6]。SLE 病人中CD44 亞型CD44v3 和CD44v6 增加,且與腎炎和抗-DNA 抗體的出現及疾病活動相關[7]。因此,CD44v3 和CD44v6 可能作為器官損害和疾病活動的標記物。
1.2 轉錄因子與基因表達異常
1.2.1 CREB/CREM SLE 病人T 細胞中cAMP 反應元件結合蛋白(CREB)和cAMP 反應元件調節蛋白(CREM)調節失衡。CREB 和CREM 是兩種核內轉錄因子,都與IL-2 基因啟動子位點結合,pCREB誘導基因轉錄,pCREM 抑制基因轉錄,二者與IL-2啟動子結合的比率決定了IL-2 的表達水平。CAMK4(calcium/calmodulin-dependentprotein kinaseⅣ)從胞質向核內的移位促進pCREM 與IL-2 啟動子結合,抑制IL-2 的生成;PP2A(protein phosphatase 2)使pCREB 去磷酸化移出細胞核,從而抑制IL-2基因的表達[8]。兩方面最終導致SLE T 細胞IL-2水平降低,而IL-2 是調節性T 細胞發育和存活的必需因子,其缺乏會誘使自身免疫反應發生。
1.2.2 NFAT NFAT(Nuclear factor activated T cells)受到細胞內Ca2+水平的調節。TCR 介導的Ca2+內流引起胞質內非活化的pNFAT 去磷酸化并移位到胞核,促進基因表達。SLE 病人活化的T 細胞中胞核內NFAT 水平異常升高,進而引起CD40L過表達[9],超表達的CD40L 通過誘導B 細胞產生自身抗體和活化樹突狀細胞而加重SLE。另外,AP1(Transcription factor activator protein 1)的水平并未伴隨NFAT 活性的增加而升高,且AP-1 本身活性下降可使IL-2 轉錄過程中出現缺陷,NFAT 和AP-1 活化不平衡可以改變NFAT 對多種基因的影響,引起基因轉錄的復雜性變化[10]。同時導致AICD 失效,T 細胞發生壞死增加和觸發炎癥反應。
1.2.3 DNA 甲基化 DNA 甲基化是參與基因表達抑制的重要表觀遺傳分子機制。在SLE 病人T 細胞中DNA 甲基化降低,導致PP2A 和CD40L 等相關蛋白的過表達[11],而后者在加重SLE 疾病進程中發揮作用。
1.2.4 NF-κB NF-κB 是一個轉錄因子蛋白家族,包括5 個亞單位。NF-κB 可通過不同的二聚體形式對不同基因的表達進行精細調節。最常見的NF-κB二聚體是p65 和p50 組成的異二聚體,其可與IL-2啟動子結合后上調IL-2 表達。在SLE 患者T 細胞中,caspase-8 的活化可引起p65 缺乏,NF-κB 組份減少,活性下降[12]。而p50 組成的NF-κB 同源二聚體對IL-2 的表達產生抑制作用。因此,SLE 病人T 細胞中NF-κB 的變化減少了IL-2 的表達。
1.3 T 細胞亞群
1.3.1 Treg 研究發現Treg 是一類具有免疫抑制作用的CD4+T 細胞亞群,有助于自身免疫耐受,缺失可引起自發的和致死性自身免疫性疾病。SLE 病人中Treg 細胞不僅在數量上減少,而且其免疫抑制功能也降低。有文獻報道,在SLE 環境里,效應T細胞對Treg 產生的抑制作用具有耐受性[13]。Treg數量的減少受多種因素的影響,其中可能與IL-2 生成減少和IL-6 等促炎因子的水平增加有關[14],前者有益于Treg 的發育和存活,而后者則抑制Treg 的功能。Treg 的缺失可導致對其他T 細胞調控的失利和自身抗體的生成,進而影響SLE 的疾病進程。
1.3.2 濾泡輔助性T 細胞(Follicular helper T cells,TFH) TFH 屬于CD4+T 細胞亞群,有證據表明其參與SLE 的疾病進程。TFH 存在于生發中心,通過產生IL-21 及表達CD40L 刺激B 細胞產生抗體、同行轉換和體細胞高頻突變。此外,狼瘡小鼠模型中可見疾病進程伴隨TFH 細胞數量的增加,而且TFH細胞發育的遺傳缺陷可起到疾病保護作用[15]。同樣,IL-21 受體的遺傳缺陷對狼瘡小鼠模型起到保護作用[16]。
1.3.3 TH17 細胞 TH17(Type 17 helper T)細胞屬于CD4+T 細胞亞型,其表達轉錄因子RORγt 和RORα,并生成IL-17A、IL-17F、IL-21 和IL-22,參與慢性炎癥、自身免疫性疾病和變態反應等。其中IL-17 是中性粒細胞強烈的誘導因子,導致強烈的炎癥應答。有研究顯示,SLE 病人和狼瘡鼠模型中TH17細胞的數量和IL-17 的血清水平均增加;同時SLE病人炎性浸潤腎臟可見TH17 細胞出現[17]。因此,TH17 的數量及IL-17 的水平均與SLE 疾病活動表現出相關性。
1.3.4 CD8+T 細胞和DN 細胞 CD8+T 細胞在SLE 中的作用并未確定。SLE 活動的病人中CD8+T 細胞的數量增加,且狼瘡腎炎患者腎臟中可見CD8+T 細胞出現[18]。另外,有文獻報道SLE 疾病中CD8+T 細胞的細胞毒作用缺失[19]。SLE 患者中可見DN T 細胞數量增加和靶器官的DN T 細胞浸潤(如腎臟),產生促炎性細胞因子(IL-1β 和IL-17),并促進B 細胞產生抗體[20]。
1.4 靶向T 細胞治療途徑 目前正在探索中的靶向T 細胞治療途徑包括細胞治療(自體造血肝細胞移植和Treg 細胞治療)和針對同源細胞間相互作用(CTLA4-Ig 融合分子、抗CD40L 抗體和抗B7RP1 抗體等)、細胞因子(IL-6、IL-17、IL-21 和IL-23 等)、轉導信號(SyK 抑制劑和抑制CREM 和CAMK4 表達的基因治療)的治療。另外,SLE T 細胞通過表面黏附分子上調和細胞骨架重排侵襲組織,降低SLE T細胞的黏附和遷移能力也成為值得探索的靶向T細胞治療途徑。
盡管SLE 的發病機理尚不明確,但近年來的研究認為B 細胞發揮中心作用。B 細胞發育過程中的中樞和外周耐受的檢查點都有不同程度的缺陷,B細胞耐受性的缺失和自身反應性B 細胞增加導致大量自身抗體的產生,導致自身免疫反應。
2.1 B 細胞內源性信號轉導異常 許多研究表明,SLE 患者外周血B 細胞中存在細胞內信號傳導分子的異常表達及細胞生存和活化相關的異常,提示B細胞內源性因子的異常可能參與到SLE 的疾病發生和發展過程中。到目前為止,已報道的SLE 患者外周血中B 細胞相關異常有抗IgM 抗體BCR 刺激Ca2+內流增加,JNK/p38MAPK 磷酸化增強,PI3K、Rac 和Rho 表達增加,Lyn 表達降低,Lyn 的SNP、BLK 和BANK1 的功能多態性,記憶性B 細胞FcγRIIb 表達降低和多態性,CD72 下調和B 細胞表面IgG 的增加,TLR9 高表達,Lyn 抑制CD45 的上調等[21]。因此,針對B 細胞內源性信號轉導異常的治療值得期待。
2.2 B 細胞亞群 SLE 病人外周血中可見B 細胞亞群的改變,包括未成熟過渡性B 細胞、記憶性B細胞、漿母細胞和循環漿細胞的增加,促進自身抗體的生成。自身抗體的生成導致免疫復合物的生成及其在內臟器官的沉積,誘發炎癥和器官損傷[22]。
調節性B 細胞(Bregs)是指來源于B 細胞且此種B 細胞亞群可通過產生IL-10 和轉化生長因子β、次級抗原遞呈,直接地或通過分泌抗體與其他免疫細胞相互作用,從而抑制獲得性免疫介導炎癥反應或加快炎癥恢復的一類B 細胞。盡管尚未確證Bregs 在人體免疫調節中發揮重要作用,在小鼠中Bregs 可被抗原依賴的活化誘導,其被視為記憶細胞亞群。在小鼠中,可見調節性CD1dhiCD5+CD19hiB細胞亞群產生IL-10,調控T 細胞依賴性免疫應答[23]。而且,抗CD20 介導的特異性CD4+B 細胞(而非CD8+B 細胞)清除和T 細胞針對外源性和自身抗原的應答顯示鼠源性IL-10 生成B 細胞在病理性T 細胞應答中發揮重要調節作用[24]。人SLE 中Bregs 的確切作用尚需進一步確證。
2.3 細胞因子異常 細胞因子異常主要是B 細胞激活因子(BAFF),又稱B 淋巴細胞刺激因子(BLyS)異常。BLyS 是腫瘤壞死因子超家族的新成員,其可通過與效應細胞膜表面的相應受體結合后啟動一系列信號轉導途徑而發揮對機體的生理效應,是B 細胞存活和選擇的關鍵因子,對B 細胞的自身免疫有調節作用。BAFF 可抑制凋亡和誘導抗體生成,是過渡性B 細胞和成熟B 細胞基本的成熟和存活因子。目前已發現有3 個表達于B 細胞膜上的受體,分別是B 細胞成熟蛋白(BCMA)、跨膜激活與CAML 作用因子和BAFF-R,其中BAFF-R 可能是僅存在于B 細胞上的特異性受體,而TACI 和BCMA 還是TNF 超家族的另一成員APRIL 的受體。能夠過度表達BLyS 的小鼠可產生高免疫球蛋白血癥,且還可出現循環中的多種自身抗體(如抗dsDNA 抗體)和免疫復合物的水平升高,及免疫復合物在腎臟的沉積等現象,與SLE 發病機制相似[25]。有研究表明,SLE 患者血清中的BLyS 濃度與抗dsDNA抗體的水平有正相關性,提示BLyS 的過度升高可能參與了SLE 的疾病進程,且淋巴細胞表達的BLyS mRNA 水平比血中BLyS 蛋白水平更能準確反映狼瘡活動[26]。
2.4 靶向B 細胞治療途徑 目前正在探索中的靶向B 細胞治療途徑包括以B 細胞內轉導信號為靶標的治療途徑(Syk 和Btk 抑制劑);以B 細胞表面抗原為靶標的治療:B 細胞清除(抗CD20 和抗CD22 抗體);B 細胞的活化調節(TACI-Ig 融合蛋白和抗BLyS 抗體),其中Belimumab 是完全人源化單克隆抗體,可與BLyS 結合并抑制其生物學活性,臨床試驗顯示其與臨床標準治療聯用可以顯著改善SLE 病人的應答率[27,28],并于2011 年3 月獲得FDA的批準用于治療活動性、自身抗體陽性且正在接受標準治療的狼瘡患者。
SLE 是一種累及全身多系統的慢性進行性自身免疫性疾病,其發病機制涉及多個方面,其中淋巴細胞為重要影響因素。傳統用于SLE 治療的抗炎藥和免疫抑制劑因針對性不強,均對機體有不良影響。目前,各種新的治療方法不斷涌現,多種特異性靶向藥物正在積極地開發過程中,其中FDA 對Belimumab 的批準使其成為第一個特異性治療SLE 的生物靶向療法。針對多靶點的聯合用藥可能會成為未來治療SLE 的發展趨勢。對SLE 發病機制的深入研究,將使更多的SLE 患者從中獲益。
[1]Chugh PK.Lupus:novel therapies in clinical development[J].Eur J Intern Med,2012,23(3):212-218.
[2]Liossis SN,Ding XZ,Dennis GJ,et al.Altered pattern of TCR/CD3-mediated protein-tyrosyl phosphorylation in T cells from patients with systemic lupus erythematosus.Deficient expression of the T cell receptor zeta chain [J].J Clin Invest,1998,101:1448-1457.
[3]Lieberman LA,Tsokos GC.The IL-2 defect in systemic lupus erythematosus disease has an expansive effect on host immunity[J].J Biomed,2010,2010:740619.
[4]Jury EC,Kabouridis PS,Flores-Borja F,et al.Altered lipid raft-associated signaling and ganglioside expression in T lymphocytes from patients with systemic lupus erythematosus [J].J Clin Invest,2004,113:1176-1187.
[5]Deng GM,Tsokos GC.Cholera toxin B accelerates disease progression in lupus-prone mice by promoting lipid raft aggregation[J].J Immunol,2008,181:4019-4026.
[6]Li Y,Harada T,Juang YT,et al.Phosphorylated ERM is responsible for increased T cell polarization,adhesion,and migration in patients with systemic lupus erythematosus[J].J Immunol,2007,178:1938-1947.
[7]Crispín JC,Keenan BT,Finnell MD,et al.Expression of CD44v3 and CD44v6 isoforms is increased on T cells from patients with systemic lupus erythematosus and correlates with disease activity[J].Arthritis Rheum,2010,62(5):1431-1437.
[8]Katsiari CG,Kyttaris VC,Juang YT,et al.Protein phosphatase 2A is a negative regulator of IL-2 production in patients with systemic lupus erythematosus[J].J Clin Invest,2005,115:3193-3204.
[9]Kyttaris VC,Wang Y,Juang YT,et al.Increased levels of NF-ATc2 differentially regulate CD154 and IL-2 genes in T cells from patients with systemic lupus erythematosus[J].J Immunol,2007,178:1960-1966.
[10]Crispin JC,Kyttaris VC,Juang YT,et al.How signaling and gene transcription aberrations dictate the systemic lupus erythematosus T cell phenotype[J].Trends Immunol,2008,29:110-115.
[11]Lu Q,Wu A,Tesmer L,et al.Demethylation of CD40LG on the inactive X in T cells from women with lupus[J].J Immunol,2007,179:6352-6358.
[12]Fujii Y,Fujii K,Tanaka Y.Attempt to correct abnormal signal transduction in T lymphocytes from systemic lupus erythematosus patients[J].Autoimmun Rev,2006,5(2):143-144.
[13]Vargas-Rojas MI,Crispin JC,Richaud-Patin Y,et al.Quantitative and qualitative normal regulatory T cells are not capable of inducing suppression in SLE patients due to T-cell resistance[J].Lupus,2008,17:289-294.
[14]Linker-Israeli M,Deans RJ,Wallace DJ,et al.Elevated levels of endogenous IL-6 in systemic lupus erythematosus.A putative role in pathogenesis[J].J Immunol,1991,147:117-123.
[15]Linterman MA,Rigby RJ,Wong RK,et al.Vinuesa CG.Follicular helper T cells are required for systemic autoimmunity[J].J Exp,2009,206:561-576.
[16]Bubier JA,Sproule TJ,Foreman O,et al.A critical role for IL-21 receptor signaling in the pathogenesis of systemic lupus erythematosus in BXSB-Yaa mice[J].Proc Natl Acad Sci USA,2009,106:1518-1523.
[17]Zhang Z,Kyttaris VC,Tsokos GC.The role of IL-23/IL-17 axis in lupus nephritis[J].J Immunol,2009,183:3160-3169.
[18]Couzi L,Merville P,Deminière C,et al.Predominance of CD8+T lymphocytes among periglomerular infiltrating cells and link to the prognosis of class III and class IV lupus nephritis[J].Arthritis Rheum,2007,56:2362-2370.
[19]Stohl W.Impaired polyclonal T cell cytolytic activity.A possible risk factor for systemic lupus erythematosus [J].Arthritis Rheum,1995,38:506-516.
[20]Sieling PA,Porcelli SA,Duong BT,et al.Human double-negative T cells in systemic lupus erythematosus provide help for IgG and are restricted by CD1c[J].J Immunol,2000,165:5338-5344.
[21]Kitagori K,Kawabata D.B cell abnormality in systemic lupus erythematosus[J].Nihon Rinsho Meneki Gakkai Kaishi,2012,35(6):495-502.
[22]Mok MY.The immunological basis of B-cell therapy in systemic lupus erythematosus[J].Int J Rheum Dis,2010,13(1):3-11.
[23]Yanaba K,Bouaziz JD,Haas KM,et al.A regulatory B cell subset with a unique CD1d(hi)CD5(+)phenotype controls T cell dependent inflammatory responses [J].Immunity,2008,28:639-650.
[24]Bouaziz JD,Yanaba K,Venturi GM,et al.Therapeutic B cell depletion impairs adaptive and autoreactive CD4(+)T cell activation in mice [J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104:20878-20883.
[25]Cheema GS,Roschke V,Hilbert DM,et al.Elevated serum B lymphocyte stimulator levels in patients with systemic immunebased rheumatic disease [J].Arthritis Rheum,2001,44:1313-1319.
[26]Collins CE,Gavin AL,Migone TS,et al.B lymphocyte stimulator(BLyS)iso-forms in systemic lupus erythematosus:disease activity correlates better with blood leukocyte BLyS mRNA levels thanwith plasma BLyS protein levels [J].Arthritis Res Ther,2006,8(1):R6.
[27]Stohl W,Hiepe F,Latinis KM,et al.Belimumab reduces autoantibodies,normalizes low complement levels and reduces select B cell populations in patients with systemic lupus erythematosus[J].Arthritis Rheum,2012,64(7):2328-2337.
[28]Shiad Y,Takahashi N,Sakamoto T,et al.The pharmacokinetics and safety profiles of belimumab after single subcutaneous and intravenous doses in healthy Japanese volunteers[J].J Clin Pharm Ther,2014,39(1):97-101.