Krüppel樣因子4與免疫細胞調控

孫　亮，李　鑫，姬文婕，魏路清　綜述　張健鵬　審校

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Krüppel樣因子4與免疫細胞調控

孫亮1,2，李鑫2，姬文婕2，魏路清2綜述張健鵬3審校

Krüppel樣因子4；細胞因子；調控

炎性反應一旦啟動，與炎癥有關的細胞因子往往呈瀑布式表達，但這些細胞因子的表達并非是無序和隨意的，而是受復雜的網絡調控的。但細胞因子在時向上的反常表達及分泌不平衡, 可在局部及全身炎性反應的發生、發展中起決定作用。因此，調控細胞因子的表達方向就成為調控炎性反應發生、發展的重要基礎。研究發現，在炎性反應發生、發展過程中，許多轉錄因子可調控細胞因子的表達，在眾多的轉錄因子中，Krüppel樣因子家族是目前的研究熱點之一。因此，筆者重點對Krüppel樣因子 4(KLF4)對細胞因子表達調控的研究進展進行綜述。

1　Krüppel樣因子家族

Krüppel樣因子(Krüppel-likefactors，KLFs) 家族已發現17個成員，根據N-端結構不同，17個成員分為3個亞組[1，2]，即第一組KLF3、KLF8和KLF12，第二組KLF1、KLF2、KLF4、KLF6和KLF7，第3組KLF9、KLF10、KLF11、KLF13、KLF14 和KLF16。雖然3個亞組中KLFs在功能上有所區別，但在同一亞組中不同的KLFs在部分功能上可出現重疊或互補[3]。

KLF4是第二組成員之一，由于其自身的結構特點，可以特異識別并結合靶基因啟動子區富含GC的DNA序列[4，5]。與靶基因啟動子結合后KLF4 可發揮激活和抑制基因轉錄兩種功能，在不同的生理狀態下發揮著不同的轉錄調節活性。研究發現，KLF4可單獨或者與其他信號途徑發揮協同調節多種細胞因子的表達[6]，在炎性反應中發揮重要作用。

2　KLF4對免疫細胞的調控

2.1對單核吞噬系統的調節單核-巨噬細胞屬于免疫細胞，在炎性反應中發揮重要作用，調控單核-巨噬細胞的分化及細胞因子的分泌，對控制炎癥的發展具有重要意義[7，8]。對患病兒童外周血單個核細胞(PBMCs)的研究發現，哮喘急性發作期，PBMCs細胞內KLF4mRNA和IL-17mRNA水平均分別高于緩解期和健康對照組，且KLF4mRNA和IL-17mRNA的表達呈正相關，因此認為KLF4是IL-17的正調節因子[9]。同樣，KLF4也是調控巨噬細胞表型分化及細胞因子分泌的重要轉錄因子[10]，對LPS刺激的RAW264.7小鼠巨噬細胞研究后發現，KLF4高表達可通過抑制IL-1β、IL-6 啟動子的轉錄活性抑制LPS誘導的IL-1β、IL-6 表達和釋放[11，12]；高表達的KLF4能夠增加IL-10啟動子的轉錄活性，增加LPS誘導的IL-10表達[13]。同時，應用LPS刺激RAW264.7 巨噬細胞后，KLF4高表達的巨噬細胞高遷移率族蛋白B1(HMGB1)在細胞漿及細胞核中表達明顯增高，而KLF4低表達的RAW264.7 巨噬細胞HMGB1表達明顯降低[14]。Feinberg等[15]對人J774a巨噬細胞的研究發現,KLF4過表達可至誘導型一氧化氮合成酶 (iNOS) 的產生增加, 干擾KLF4 的表達能顯著削弱IFN-γ和LPS誘導的iNOS表達。然而對于KLF4誘導巨噬細胞iNOS分泌的研究亦存在差異，Liao等[16]將KLF4缺失的巨噬細胞暴露大腸桿菌中則發現，低表達KLF4也能使巨噬細胞中iNOS表達升高，且KLF4缺失的巨噬細胞展現出更好的抗菌活性。

2.2對淋巴細胞的調節淋巴細胞是白細胞的一種，由淋巴器官產生，是機體免疫應答功能的重要細胞成分。研究發現，KLF4不僅對淋巴細胞表型分化具有調控作用[17]，同時也可調節淋巴細胞細胞因子的分泌，對CD4+Tcells的研究發現，KLF4可直接結合于IL-17α基因上的啟動子，促進IL-17a的表達[18]。雖然淋巴細胞在炎性反應中發揮重要作用，但由于KLF4對淋巴細胞細胞因子分泌的影響研究較少。因此，不能明確在炎性反應時，KLF4在淋巴細胞中對其他細胞因子的表達是否也存在影響。

2.3對內皮細胞的調節血管內皮細胞在炎性反應時高表達黏附分子，與血流中白細胞表面黏附分子相互作用，從而介導白細胞穿越血管壁。因此，在炎性反應時調節炎癥刺激所誘發的生物反應[19]。Hamik[20]對血管內皮細胞的研究發現，KLF4可誘導eNOS在血管內皮的表達，并可抑制血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)的表達。通過在敲除KLF4基因的內皮細胞中研究發現，敲除KLF4基因后，內皮細胞內由TNF-α誘導的VCAM-1表達增加。

2.4對神經膠質細胞的調節神經膠質細胞雖然不是免疫細胞，但存在部分免疫應答功能。Kaushik[21]應用LPS刺激神經膠質細胞發現，敲除KLF4后不但TNF-a,MCP-1 和IL-6的表達明顯降低，而且iNOS和環加氧酶-2(Cox-2)的表達同時降低。但隨后KaushikDK應用IL-β刺激相同的神經膠質細胞(BV-2 細胞)發現，敲除KLF4后Cox-2也降低，但高表達的KLF4也導致iNOS的表達降低[22]。筆者認為，造成以上不同結果，可能與細胞所暴露的環境，以及刺激物的濃度不同有關。

2.5對樹突狀細胞的調節樹突狀細胞(dendriticcells,DC)是機體功能最強的專職抗原遞呈細胞(antigenpresentingcells,APC)，也是自身免疫細胞中的一種。在炎性反應過程中，DC不但提呈抗原，同樣可分泌細胞因子，調節炎性反應。Jason等[23]在應用LPS刺激樹突狀細胞中研究發現，低表達KLF4也能明顯減少IL-6的表達。

2.6對其他細胞的調節TetreaultMP等在構建食管鱗狀細胞癌模型過程中，對KLF4高表達的食管角化上皮的研究發現，在造模3個月及6個月CXCL5、TNF-α、粒細胞集落刺激因子(G-CSF)和IL-1α明顯增高[24]。ZahltenJ等對肺泡上皮細胞的研究同樣發現，KLF4可抑制肺炎球菌誘導的NF-κB及IL-8報告基因的激活和蛋白的釋放[25]。對腎小管細胞的研究發現，KLF4 能夠明顯減輕由TGF-β1誘導的炎性反應[26]。

3　KLF4調節細胞因子表達的機制

3.1直接調控如上所說，由于KLF4自身的結構特點，其可特異識別并結合靶基因啟動子區富含GC的DNA，直接調控靶基因的表達。序列生物信息學的分析發現, 在IL-1、IL-10、IL-15、IL-12、IL-18、IFN-γ、IL-3、IL-5 等炎癥介質基因的啟動子區含有KLF4 的結合元件，提示KLF4 可能與這些炎性介質的啟動子直接結合, 調控這些炎性介質的表達[27]。不但如此，KLF4可能與更多的炎性介質基因啟動子中的KLF4結合元件結合調控炎性介質的表達。

3.2干擾或增強其他信號途徑NF-KB是系統性炎性反應的重要決定因子，NF-KB通過與數種基因啟動子和內含子中的特定DNA序列結合而發揮轉錄因子作用。阻斷NF-KB激活將有助于減少細胞因子的表達，治療全身炎性反應和其他炎性疾病[28]。研究發現，KLF4可在多種細胞中阻斷NF-κB的激活，進而減少促炎因子的表達，從而改善炎性反應，并在研究中發現這種阻斷作用可能是由于提高了NF-KB阻斷劑IκB的水平而發揮作用。同時，高表達的KLF4通過激活NF-KB，明顯增加促炎因子的表達而加重炎性反應[24]。KLF4 通過與iNOS啟動子區的KLF4結合位點結合(-95和-212bp)以及與NF-kB家族成員p65 的相互作用共同誘導iNOS的表達[15]。近期研究也發現，KLF4是糖皮質激素核受體信號感受器，在細胞內可與糖皮質激素受體(GR)發揮協同作用，共同調控GR信號作用后續基因的表達[29]。SevillaLM發現，KLF4與GR共同調控抗炎基因Tsc22d3和Zfp36的表達[6]。

3.3染色質重塑是由染色質重塑復合物介導的一系列以染色質上核小體變化為基本特征的生物學過程，是一個重要的表觀遺傳學機制。研究發現，KLF4在體內及體外均可被P300乙酰化進而影響一些基因的表達[30]，Jason等[23]也發現，KLF4可通過乙?；蛉ヒ阴；厮躀L-6的啟動子來影響IL-6的表達，但在研究中Jason也指出，這只是KLF4影響IL-6表達的其中一個機制。

3.4作為轉運蛋白Shen等[31]對人臍靜脈內皮細胞(HUVEC)的研究發現，KLF4可表達于HEK-293 及內皮細胞表面，kallistatin(一種絲氨酸蛋白酶抑制劑)可通過內皮細胞表面表達的KLF4，進入內皮細胞并在內皮細胞內上調eNOS的表達，促進NO的生成進而減輕炎性反應，但這種機制是否是KLF4調節細胞因子表達的明確機制，尚未被其他實驗所驗證。

3.5細胞因子間相互激活細胞因子的表達是一個復雜的網絡，許多細胞因子的表達可以刺激炎癥細胞表達其他細胞因子。比如，腎臟近端小管上皮TGF-β1表達后，又可誘導單核細胞驅化蛋白-1 (MCP-1)、IL-8、巨噬細胞炎性蛋白-3α(MIP-3α) 的表達[32-34]。在對巨噬細胞的研究中，LiuL等[11]也提出KLF4 對IL-6 調控，并非與IL-6基因的啟動子區相結合而實現，而是通過調控其他細胞因子而調控IL-6 的表達和釋放。

4　細胞因子對KLF4表達的影響

KLF4不只是調節細胞因子的表達，在多種細胞中，一些細胞因子也可與KLF4基因中的啟動子結合誘導KLF4的表達[35]。研究發現，在巨噬細胞中，干擾素-γ(IFN-γ)，脂多糖(LPS) 及腫瘤壞死因子-α(TNF-α) 等促炎細胞因子均可顯著誘導KLF4表達；一些抗炎因子如TGF-β1也能夠抑制KLF4 的表達，減輕炎性反應[15]。同樣，在乳腺癌SK-BR-3細胞中，TNF-α也可誘導KLF4表達，促進結腸癌細胞的凋亡[36]。Chen等[37]發現在結腸癌細胞中，IFN-γ也可上調KLF4的表達，抑制結腸癌細胞的生長，促進結腸癌細胞的凋亡。對血管內皮細胞的研究也同樣發現，TNF,IL-I,IFN-γ以及LPS可誘導KLF4的表達[20]。

但是，關于IL-1β對KLF4的影響則存在爭議，在中樞神經系統的小神經膠質細胞中，IL-1β作為一種重要的促炎因子可明顯上調KLF4 的表達[22]；對小鼠心肌細胞的研究則發現IL-1β對KLF4的表達并無影響[38]。

綜上所述，KLF4對細胞因子表達的調節呈環境依賴性，在同一個細胞中、同一個生理過程中，KLF4可同時調節多種細胞因子的表達。而在不同的細胞、不同的生理過程中也可調節同一個細胞因子的表達。但必須指出，KLF4在不同的細胞中對細胞因子的調控表達也可能與炎性反應調控無關，而是參與其他生理過程。

由于KLF4在一些慢性炎性反應疾病(如慢性阻塞性肺疾病、肺間質纖維化等)中的研究尚處初始階段。因此，KLF4在炎癥性疾病中對炎性反應的調節能否成為治療炎癥性疾病的潛在靶點目前尚不明確，仍然需要對其在炎性反應中的作用及調節機制作深入研究。

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(2015-06-22收稿2015-10-17修回)

(責任編輯張楠)

國家自然科學基金 (81441101) ,武警后勤學院基礎研究項目(WHJ2015020)

孫亮,博士研究生, 主治醫師。

1.100853北京，解放軍醫學院；2.300162天津，武警后勤學院附屬醫院呼吸與重癥醫學科；3.100039北京，武警總醫院呼吸科

張健鵬，E-mail：zjp99@vip.sina.com

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