TIPE2及其在炎癥相關(guān)疾病中的作用①

蔣麗娜 張 紅 翟嘉怡 趙自剛

(河北北方學(xué)院微循環(huán)研究所，張家口 075000)

腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)蛋白8家族樣分子(Tumor necrosis factor-alpha-induced protein 8,TIPE)是最新發(fā)現(xiàn)的與免疫、炎癥和腫瘤相關(guān)的調(diào)節(jié)因子[1，2]，成員包括：TIPE、TIPE1、TIPE2和TIPE3，其中TIPE2是TIPE家族最受關(guān)注和研究最為深入的成員。TIPE2首次被發(fā)現(xiàn)于實驗性自身免疫性腦脊髓炎，并且在具有炎癥的脊髓中高度表達，但在正常的脊髓中完全沒有表達[3,4]。近年來，越來越多的研究者發(fā)現(xiàn)TIPE2通過免疫調(diào)節(jié)及炎癥反應(yīng)在系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus，SLE)、乙型肝炎、類風濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid arthritis,RA)等炎癥相關(guān)疾病中發(fā)揮著重要作用。因此，為了深入了解TIPE2在免疫調(diào)節(jié)中的分子機制，為以TIPE2為靶點預(yù)防和治療炎癥性相關(guān)疾病提供理論依據(jù)，本文將從TIPE2的生物學(xué)結(jié)構(gòu)及其分布表達、TIPE2的調(diào)控分子以及TIPE2與炎癥的關(guān)系三個方面綜述TIPE2在炎癥相關(guān)疾病中的研究進展。

1 TIPE2的生物學(xué)結(jié)構(gòu)及其分布表達

1.1TIPE2的生物學(xué)結(jié)構(gòu) TIPE家族成員包含死亡效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(Death effector domain,DED)，其成員之間的蛋白質(zhì)均表現(xiàn)出很高的同源性，包括高度保守的TIPE2同源性TH(TIPE homology)結(jié)構(gòu)域，由7個α螺旋構(gòu)成[5]。人TIPE2序列與小鼠TIPE2有94%的一致性，和人TIPE序列有53%相同。有研究表明，TIPE2的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)不是典型的DED折疊，而是在中心含一個巨大的可以和輔因子結(jié)合的疏水腔[6]。TIPE2的結(jié)構(gòu)與DED有以下兩方面的不同點：首先DED結(jié)構(gòu)通常由90個氨基酸組成但TIPE2的結(jié)構(gòu)包含約有150個氨基酸；其次，TIPE2的拓撲結(jié)構(gòu)與DED不同，TIPE2的結(jié)構(gòu)似乎是DED的鏡像。他們還推測中心腔通過與輔因子結(jié)合在維持免疫穩(wěn)態(tài)中起到重要作用。如TIPE2可在免疫穩(wěn)態(tài)期間與免疫激活劑相互作用，而在受到免疫刺激后，疏水腔可以被另一個輔因子競爭性地占據(jù)，釋放免疫激活劑，激活免疫應(yīng)答[6]。

1.2TIPE2的分布表達 TIPE2高度表達于淋巴組織和骨髓組織，巨噬細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞中，TIPE2持續(xù)表達[3,5]，由TNF-α誘導(dǎo)后也可表達于其他細胞。TIPE2絕大部分存在于細胞漿內(nèi)，但是在細胞核上也可以檢測到它的表達[7,8]。Zhang等[4]發(fā)現(xiàn)TIPE2蛋白主要表達于T細胞系，而B細胞的生發(fā)中心不表達。TIPE2表達具有組織特異性，TIPE2除了表達于淋巴組織，還表達于內(nèi)分泌細胞及小鼠生殖器官的體細胞和生殖細胞，TIPE2可能在內(nèi)分泌和生殖功能方面也起到重要作用。另外有研究表明人TIPE2也在許多非造血細胞中表達，如腦和腦干的神經(jīng)元、膀胱輸尿管移行上皮細胞、肝細胞及闌尾、胃、結(jié)腸的腺上皮細胞[5,7-9]。但是TIPE2只有在巨噬細胞衍生的細胞系和卵巢腺癌細胞中高表達，在大部分人類癌細胞如星形細胞瘤、膀胱移行細胞癌、肺癌、肝細胞癌、宮頸癌、卵巢上皮癌及慢性粒細胞性白血病細胞系中表達微弱或無表達。這說明TIPE2主要在單核細胞系和一些上皮來源的分泌細胞中表達[4]。

2 TIPE2的調(diào)控分子及其作用

2.1TIPE2的上游調(diào)節(jié)因子 NF-κB的直接靶點miRNA-21通過調(diào)控編碼區(qū)依賴性方式來調(diào)節(jié)TIPE2的表達。在活化的T細胞和巨噬細胞中，miRNA-21呈高表達，而TIPE2表達降低。與miRNA-21相反的是，TIPE2缺陷型T細胞對凋亡不敏感。由此可知，miRNA-21通過調(diào)節(jié)腫瘤抑制因子TIPE2來抑制T細胞的凋亡[10]。此外，OAS/RNaseL表達VACV的重組體感染HeLa人宮頸癌細胞后TIPE2明顯上調(diào)，這表明TIPE2在病毒介導(dǎo)的免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用，而且RNaseL是該蛋白轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)靶點之一[11]。此外，豬TIPE2與人TIPE2的序列有顯著的相似性，而活化蛋白-1(Activiting protein-1,AP-1)是豬TIPE2的一個重要轉(zhuǎn)錄因子，因此AP-1也可能是人TIPE2的調(diào)節(jié)因子。

2.2TIPE2的下游效應(yīng)因子 TIPE2作為免疫的負調(diào)節(jié)因子，與免疫信號調(diào)節(jié)因子TGF-β活化激酶1(TGF-β-activated kinase 1,TAK1)相互作用，并通過阻礙TAK1-TAB1-TAB2復(fù)合體的形成而負調(diào)控其表達[12]。TIPE2可通過與天胱蛋白酶-8(Caspase-8)結(jié)合來降低AP-1和NF-κB的水平。TIPE2可通過減少c-Fos、c-Jun和NF-κB的核轉(zhuǎn)位和減少IκBα的降解來解除對JNK、p38 MAPK和NF-κB的調(diào)節(jié)。

TIPE2可直接結(jié)合Rho蛋白家族成員(Rac)且可抑制Rac對TLR信號通路發(fā)揮負調(diào)控作用。TIPE2是TIPE家族的磷酸肌醇轉(zhuǎn)運蛋白，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細胞骨架改變對白細胞的趨化發(fā)揮雙重調(diào)控作用[13]。TIPE2還可以抑制創(chuàng)傷誘導(dǎo)的再狹窄小鼠模型中STAT3的活化和核轉(zhuǎn)位以及周期蛋白D1和D3的水平來調(diào)節(jié)Rac1-STAT3和細胞外信號相關(guān)激酶(Extracellular signal-related kinase,ERK)1/2信號通路[14]。更有趣的是，TIPE2下調(diào)β-連環(huán)蛋白、細胞周期蛋白D1和c-Myc以及降低磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)和Akt的磷酸化使Wnt/β-連環(huán)蛋白和PI3K/Akt信號通路調(diào)控異常[15，16]。TIPE2通過抑制pAkt，相應(yīng)地導(dǎo)致GSK3β抑制磷酸化的減少，最后導(dǎo)致β-catenin核轉(zhuǎn)位的降解來解除PI3K/Akt/GSK3β介導(dǎo)的β-catenin信號通路的控制[17]。TIPE2介導(dǎo)的Akt/GSK3β信號通路的調(diào)控失調(diào)還與EMT的標志物如Snail1，Snail2/Slug及Zeb1的抑制相關(guān)[18]。

TIPE2還可以通過增加死亡受體(Death receptor,DR)5的水平誘導(dǎo)細胞凋亡，DR5可以活化Caspase而抑制輔助關(guān)節(jié)炎成纖維細胞樣滑膜中的NF-κB[19]。TIPE2還可以增加促凋亡蛋白Bax、Caspase-9、Caspase-3和分裂的多聚ADP核糖聚合酶(Poly ADP ribose polymerase,PARP)，并降低抗凋亡蛋白Bcl-Xl、p-Akt和Perk1/2的水平[20]。此外，它還有抗血管生成特性，TIPE2下調(diào)可提高血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)的水平[21]。TIPE2可通過誘導(dǎo)干擾素調(diào)節(jié)因子4信號通路的級聯(lián)反應(yīng)來上調(diào)p27[22]。最后，TIPE2還可以調(diào)節(jié)如TNF-α等炎性因子的水平[3]。

3 構(gòu)建TIPE2蛋白的網(wǎng)絡(luò)互作關(guān)系

為深入研究TIPE2蛋白與TLR信號通路及其他免疫分子之間的關(guān)聯(lián)和作用提供依據(jù)，我們利用SRING(https://string-db.org/)數(shù)據(jù)庫，分別以人的TIPE2和小鼠的TIPE2作為質(zhì)詢蛋白，構(gòu)建蛋白互作網(wǎng)絡(luò)(圖1)。如圖1A所示，人的TIPE2(TNFAIP8L2)與TLR1、Caspase-8、集落刺激因子1受體等10種蛋白之間存在直接互作關(guān)系。小鼠的TIPE2蛋白網(wǎng)路互作分析顯示：TIPE2(TNFAIP8L2)與Caspase-8、IL-2、蛋白酶體成熟蛋白3種蛋白之間存在直接互作關(guān)系，與Fas、Fasl等10種蛋白之間存在間接互作關(guān)系(圖1B)。

從TIPE2與其他蛋白的網(wǎng)絡(luò)互作圖可以看出，與TIPE2蛋白有直接作用的蛋白還是有間接互作關(guān)系的蛋白均與免疫功能密切相關(guān)。通過分析構(gòu)建的TIPE2蛋白網(wǎng)絡(luò)互作圖，有助于了解TIPE2在介導(dǎo)免疫功能中的地位，為深入研究TIPE2與信號通路的關(guān)聯(lián)及與上下游效應(yīng)分子之間的相互作用提供依據(jù)。

圖1 TIPE2與其他蛋白的網(wǎng)絡(luò)互作分析Fig.1 Network interaction analysis between TIPE2 and other proteinsNote: A.Network interaction analysis between TIPE2 and other proteins of human；B.Network interaction analysis between TIPE2 and other proteins of mice.

4 TIPE2與炎癥相關(guān)疾病

4.1TIPE2與SLE TIPE2能夠負調(diào)控固有免疫應(yīng)答和適應(yīng)性免疫應(yīng)答[23]，正常TIPE2基因在免疫系統(tǒng)中的表達對于預(yù)防超敏反應(yīng)和維持免疫穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，而免疫穩(wěn)態(tài)的破壞則會導(dǎo)致SLE的發(fā)病。研究發(fā)現(xiàn)，SLE患者中TIPE2表達下調(diào)且TIPE2的表達和疾病之間呈負相關(guān)。自身反應(yīng)性T細胞過度活化是SLE的標志物之一，TIPE2基因表達降低可能通過調(diào)節(jié)T細胞的活化而導(dǎo)致SLE的發(fā)病[24]。SLE患者的TIPE2表達下調(diào)可能導(dǎo)致CD8+T細胞對病毒感染高反應(yīng)性，誘導(dǎo)死亡靶細胞中核小體和SLE自身抗原的過表達。TIPE2的下調(diào)也可以導(dǎo)致自身反應(yīng)性T細胞對自身抗原過敏。還有研究表明TIPE2可減輕活化淋巴細胞來源的DNA(Activated lymphocyte derived DNA,ALD)-DNA導(dǎo)致的狼瘡小鼠狼瘡活動指數(shù)來緩解狼瘡病情發(fā)展[25]。

4.2TIPE2與乙型肝炎 有研究發(fā)現(xiàn)宿主的免疫反應(yīng)在肝細胞損傷中起到了重要作用。慢性乙型肝炎患者外周血中TIPE2表達水平與健康人相比顯著降低。TIPE2的表達與丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、總膽紅素以及患者的HBV負載量呈負相關(guān)。且在HBV誘導(dǎo)的肝炎小鼠模型中，TIPE2缺陷型小鼠比野生型小鼠表現(xiàn)出更嚴重的肝臟炎癥[26]。眾所周知，CD8+T細胞應(yīng)對HBV感染的肝細胞的免疫應(yīng)答在乙型肝炎的發(fā)病機理中起關(guān)鍵作用[27]。HBV特異性CD8+T細胞的數(shù)量和功能是病毒清除和疾病進展及預(yù)后的重要標準。而有研究表明TIPE2在調(diào)節(jié)乙型肝炎患者HBV特異性CD8+T細胞功能中發(fā)揮重要作用[28]。其研究指出TIPE2主要在CD8+T細胞而不是CD4+T細胞中下調(diào)。具有TIPE2低水平的CD8+T細胞更活躍且容易產(chǎn)生更多的穿孔素/顆粒酶和INF-γ。而HBV感染患者中被感染的肝細胞則是通過病毒特異性CD8+T細胞以FasL和穿孔素/顆粒酶途徑來造成肝細胞導(dǎo)致的損傷[29，30]。這表明TIPE2可能通過下調(diào)穿孔素/顆粒酶和INF-γ而抑制CD8+T細胞導(dǎo)致的細胞溶解殺傷。

4.3TIPE2與RA 有研究表明RA患者外周血TIPE2與正常人群相比其mRNA及蛋白表達水平均增高，且活動期高于緩解期[31]。還有研究表明RA小鼠脾細胞中TIPE2的表達高于對照小鼠，TIPE2的表達增加還與含有PEST序列的核蛋白(PEST-containing nuclear protein,PCNP)的表達呈正相關(guān)。PCNP是一種主要存在于細胞核內(nèi)的泛素化蛋白連接酶，參與蛋白質(zhì)降解的泛素化途徑，并與細胞周期調(diào)節(jié)相關(guān)[24,32]。TIPE2與RA發(fā)病之間有著密切關(guān)聯(lián)，這些均提示TIPE2的表達可用于臨床評估RA。

4.4TIPE2與支氣管哮喘 調(diào)節(jié)性T細胞(T regulatory cells,Treg)可以抑制潛在的有害免疫應(yīng)答，抑制炎癥反應(yīng)及對外周免疫耐受的氣道高反應(yīng)性[33]。Treg細胞的特征是表達叉頭盒轉(zhuǎn)錄因子(Forkhead box transcription factor,Foxp3)，F(xiàn)oxp3對幼稚T細胞向Treg細胞分化的表型表達擴增的至關(guān)重要[34，35]。有研究表明藏紅花素可以通過TIPE2來激活Treg細胞以減輕哮喘發(fā)作速度，并指出一條未被識別的TIPE2和Foxp3之間的信號通路，其對于通過調(diào)節(jié)Treg細胞緩解哮喘嚴重程度尤其是藏紅花素治療之后的嚴重性有重大意義[36]。

5 小結(jié)與展望

總之，TIPE2作為一種新型的免疫負調(diào)控蛋白在SLE、乙型肝炎、RA及支氣管哮喘等炎癥相關(guān)疾病的發(fā)生和發(fā)展中具有一定的作用。但關(guān)于TIPE2在炎癥相關(guān)疾病中的分子機制及其與某些信號通路的關(guān)系還不明確。以TIPE2作為研究靶點，探索其在炎癥相關(guān)疾病中的分子機制，深入研究TIPE2分子的調(diào)控對疾病發(fā)生發(fā)展的作用，還有待進一步深入研究，這將為炎癥相關(guān)疾病的預(yù)防、療效判斷提供新的指標。由于炎癥反應(yīng)失控參與了休克等重癥的發(fā)展進程，因此，TIPE2表達在急危重癥中的作用值得關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，TIPE2基因敲除小鼠較野生型小鼠對小劑量內(nèi)毒素攻擊表現(xiàn)出高敏感性[3]，而TIPE2過表達參與了失血性休克后的免疫抑制，說明TIPE2參與了休克的發(fā)展進程，但詳細作用與機制還不清楚。今后，應(yīng)進一步關(guān)注TIPE2這一新靶點對休克免疫功能紊亂作用的相關(guān)研究，以期通過調(diào)控TIPE2表達為休克的預(yù)防、治療提供新思路和新靶點。