干擾素調節因子7(IRF7)與系統性硬化癥關系研究進展

閉雄杰

(廣西科技大學第一附屬醫院,柳州 545002)

系統性硬化癥(systemic sclerosis，SSc)是一種以血管病變、皮膚和內臟纖維化、免疫調節紊亂為特征的慢性、多系統自身免疫性疾病[1,2]。目前，SSc的病因尚不清楚，尚無有效的治療方案。近年來，相關研究結果表明，Ⅰ型干擾素(IFN)在SSc纖維化的發病中起著重要作用，但是其誘導的下游分子如何參與SSc病理生理的確切機制尚不清楚。最近研究發現，IRF7被認為是Ⅰ型IFN的最主要調節因子，其過度激活可能參與SSc纖維化的發病機制，現就有關研究進展綜述如下。

1 IRF7基因結構

IRF7，被稱為淋巴特異性因子。人IRF7基因位于11p15.5染色體上，有4種剪接體，分別是IRF7A、-B、-C和-H，不同的剪接體表現某一個結構域的缺失(圖1)，通過隨機基因敲除的方法確定IRF7識別的序列為5′-GAAA/TNC/TGAAANT/C-3′。IRF7的氨基端含有一個由115個氨基酸組成的可與DNA結合的結構域(DNA binding domain,DBD)，其中DBD能特異性結合IFN于ISRE，DBD確定為1～149位氨基酸，緊鄰DBD結構域的是CAD(constitutive activation domain)，即活化結構域，確定為150～246位氨基酸。SRD(signal response domain)位于278～305位氨基酸，稱為病毒功能結構域，增加病毒誘導產生的活性。ID位于372～467位氨基酸稱為抑制結構域，主要抑制反式激活作用。C末端為VAD(virus activated domain)，是副誘導區域，同時這個區域也是IRF7 的磷酸化位點所在區域。上述區域是根據其誘導IFN過程中的作用進行的劃分[3]。

圖1 IRF7的4種剪接體示意圖[3]Fig.1 Four splicing variants of IRF7[3]Note:Four splicing variants of IRF7 have been identified,named IRF-7A,IRF-7B,IRF-7C,and IRF-7H.DBD is localized in the N-terminal region of IRF7.C-terminal region of IRF-7 contains multiple domains,including constitutive activation domain (CAD),virus-activated domain(VAD),inhibitory domain (ID),and signal response domain (SRD).

IRF7受Ⅰ型IFN的調控，也受TLR3、TLR4、TLR7/9的調控[4]。激活的IRF7可導致大量Ⅰ型IFN 的分泌。據研究報道，已經確定IRF7基因有幾個易感位點與自身免疫性疾病相關，其中位點rs1131665與SSc密切有關[5,6]。

2 IRF7的激活

Ⅰ型IFN、TNF-α、IL-1β和病毒感染均可誘導IRF7在脾臟、胸腺和外周血淋巴細胞的B細胞漿、漿細胞樹突狀細胞(pDCs)和單核細胞中持續表達。未活化的IRF7存在于細胞質中。在病毒感染的早期，病原體與識別受體(PRRs)結合，激發TLR9/7誘導IRF7磷酸化；IRF7磷酸化后與磷酸化的IRF3(受TLR3、TLR4誘導)進入細胞核內，與其他協同激活因子(如P300結合蛋白)形成轉錄復合物；該轉錄復合物與IFN-α和IFN-β啟動子中的病毒應答物質(VRES)結合誘導產生少量Ⅰ型IFN[7]。這些少量Ⅰ型IFN與細胞膜上的IFN受體(IFNR)結合，激活JNK激酶信號，導致信號轉導子和轉錄激活因子(STAT)-1和-2的磷酸化而激活；激活的STAT-1和-2與IRF9形成復合物“IFN刺激的基因因子3”；該復合物與IRF7啟動子上的IFN刺激反應物結合，誘導合成更多的IRF7。新合成的IRF7通過正反饋調節促進生成更多的IFN而產生強大的放大效應。除TLR9/7和IFN受體外，炎癥細胞因子IL-1β也能刺激人星形膠質細胞IRF7的表達。IL-1β是一種由活化的單核/巨噬細胞和上皮細胞產生的炎癥細胞因子，對宿主產生炎癥、感染性或免疫攻擊的反應[8]。動物模型研究結果表明，IL-1β誘導的急性肺炎癥、重塑和纖維化依賴于IL-1R1和MyD88信號通道。在培養的小鼠IRF7缺失的胚胎成纖維細胞中，病毒誘導的MyD88信號通道對IFN-α/β mRNA水平不升高反而明顯降低[9]。此外，IRF7誘導pDCs和單核細胞產生炎癥細胞因子IL-6[10]。由此可見，IRF7在炎癥、組織重塑和纖維化等方面具有重要的作用。本文根據Honda等[11]報道的IRF7在細胞內模式識別受體激活及在Ⅰ型干擾素基因正反饋調控中的作用機理，提出IRF7激活的可能機制(圖2)。

圖2 可能的IRF7激活機制示意圖[11]Fig.2 Possible mechanisms of IRF7 activation[11]Note:DNA or RNA of virus in the cytosol of virus-infected cells triggers type Ⅰ IFN gene induction through TLR pathway;TLR3/TLR4 recognizes dsRNA;TLR7 mediates recognition of ssRNA;TLR9 recognizes CpG DNA of viruses.TLR3 utilizes TRIF;TLR4 utilizes TRAF6.TLR7,TLR9 use only MyD88;Phosphorylated IRF3,enabling IRF7 interact with P300,initiate efficient transcription of target genes;After initial activation of type Ⅰ IFN genes is achieved by IRF7,positive-feedback regulation comes into effect.

3 IRF7與SSc

IRF7與包括SSc在內的多種自身免疫性疾病有關[5,12]。基因芯片研究顯示早期SSc患者外周IRF7 mRNA表達上調[13]。最近一項研究也表明[14]：與健康對照組相比，SSc患者的外周血單個核細胞中IRF7 mRNA表達升高；此外，對不同類型的SSc患者分析，結果顯示局限性皮膚系統硬化癥患者的IRF7 mRNA表達顯著高于健康對照組，而彌漫性皮膚系統硬化癥患者IRF7 mRNA表達不升高，這可能與IRF7基因多態性有關。另一項獨立研究表明，IRF7基因區域的變異與SSc患者自身抗體ACA的產生密切有關，并對疾病的發生發展起關鍵作用[6]。另一項研究顯示，SSc患者外周血單個核細胞IRF7轉錄水平與對照組相比差異無統計學意義,可能與該研究樣本為晚期SSc疾病患者且樣本量較小有關[15]。因此，IRF7在SSc發病中的作用機制需要進一步研究。

4 IRF7在SSc發病中的作用機制

4.1IRF7參與Ⅰ型IFN誘導基因的轉錄調控 IRFs在哺乳動物中該家族由9名成員組成：IRF1、IRF2、IRF3、IRF4(又稱LSIRF、PIP或ICSAT)、IRF5、IRF6、IRF7、IRF8(又稱ICSBP)和IRF9(又稱ISGF 3γ)，其最主要特征是參與Ⅰ型IFN和IFN誘導基因的轉錄調控，在調節先天和適應性免疫反應中發揮關鍵作用[12，16]。

Ⅰ型IFN是天然免疫系統的關鍵調節因子,對免疫細胞的分化、增殖和促進炎癥細胞因子的產生起關鍵的調節作用[17]。近年來，研究發現SSc患者外周血細胞中存在Ⅰ型IFN誘導基因功能失調和早期階段甚至在沒有發生皮膚纖維化之前血清中存在Ⅰ型IFN系統激活[18-20]。有報道，接受IFN-α治療慢性病毒性肝炎的患者中并發SSc[21]。此外，對早期SSc患者皮下注射IFN-α治療組與安慰劑治療組相比，IFN-α治療導致肺功能惡化，皮膚評分也沒有改善[22]。有研究小組也報告了SSc患者外周血和皮膚組織中異常調控的Ⅰ型IFN誘導基因的轉錄模式[23-25]。有證據表明TLR的激活觸發細胞內信號轉導通路而參與了SSc的病理生理過程[26]。最近的研究結果顯示，TLR3配體Poly I∶C刺激SSc皮膚成纖維細胞Ⅰ型IFN和TGF-β反應基因的表達[27]；Ⅰ型IFN也通過上調SSc中TLR3的表達而增加真皮成纖維細胞的炎癥潛能[28]。Bhattacharyya等[29]通過激活典型的Smad信號和抑制抗纖維化的microRNA miR-29的表達，證實了TLR4信號激活成纖維細胞，促進膠原合成并增加組織重塑和細胞外基質基因的表達。因此，Ⅰ型IFN信號通路是通過TLR激活促進SSc纖維化。雖然Ⅰ型IFN激活系統的存在，但這種調控異常的Ⅰ型IFN信號轉導和干擾素誘導下游分子參與SSc病理生理的確切機制尚不清楚。而近年來研究結果表明，在免疫反應中IRF7被認為是Ⅰ型IFN的最主要調節因子可能參與SSc纖維化的發生和發展[9]。

4.2IRF7參與促進單核/巨噬細胞的表達 單核/巨噬細胞系具有相當的多樣性和可塑性，受信號分子、轉錄因子和表觀遺傳機制的復雜網絡調控。單核/巨噬細胞是由循環血液單核細胞進入組織內轉變而來。在組織內單核/巨噬細胞受到刺激做出反應，并顯著改變其生理活性。單核/巨噬細胞大致可分為經典激活(M1型)和交替激活(M2型)兩種類型[30]。兩類單核/巨噬細胞功能并不相同，M1型主要參與炎癥性的反應，而M2型被更多認為參與組織重塑和纖維化[31]。據有關報道，SSc患者血清中IL-4、IL-13表達增加，而IL-4或IL-13能夠激活單核/巨噬細胞變成為M2型[32-34]。SSc患者皮膚活檢結果表明M2單核/巨噬細胞表達增加[35]。目前研究結果認為，SSc患者M2單核/巨噬細胞表達增加與IL-6水平升高關系密切，使用IL-6受體阻滯劑能減少SSc患者皮膚M2的表達[36,37]；Maier等[38]認為磷酸二酯酶4(PDE4)抑制劑通過干擾M2單核/巨噬細胞中的IL-6釋放從而降低SSc皮膚纖維化的發生。最近報道，用博萊霉素(BLM)誘導的小鼠模型中，IRF5+/+小鼠中單核/巨噬細胞皮膚和肺內表達顯著上升，但是在IRF5-/-小鼠則明顯下降[39]。由于IRF7和IRF5具有高度的同源性，IRF7如何促進單核/巨噬細胞的表達，目前確切機制尚不清楚[40]。皮膚真皮組織中可能的M2型單核/巨噬細胞激活機制的示意圖[30]。見圖3。

圖3 皮膚真皮纖維化中的巨噬細胞替代激活的可能機制和功能Fig.3 Possible mechanisms and functions of alternative activation of macrophages in dermal fibrosisNote:In the early inflammatory phase of the fibrotic process,in situ M2 polarization of macrophages may be induced by infiltrating Th2 cells via the release of several mediators,mainly IL-4 and IL-13.In particular,M2 macrophages may further promote Th2 effector responses,neovascularization,and contribute to the transition of fibroblasts into apoptosis-resistant profibrotic myofibroblasts via the production and release of fibrogenic cytokines and growth factors,such as TGF-β.

4.3IRF7激活參與β轉化生長因子(TGF-β)信號轉導 SSc發病機制主要是由正常組織結構被漸進性的纖維化組織代替所致。最近的研究闡明，在許多重要的致纖維化的細胞因子和炎癥介質中，TGF-β被認為是在SSc發生纖維化過程中起最重要作用的因子[41]。TGF-β促進成纖維細胞的增殖、分化、遷移、黏附和活化，并誘導細胞因子分泌，最重要的是促進膠原和細胞外基質的合成。鑒于TGF-β在SSc發病中的關鍵作用，TGF-β已成為一種潛在的治療靶點。目前，TGF-β抗體已經在動物模型和臨床SSc患者中進行了應用研究，并取得良好的治療效果[42]。

有研究表明，TLR 3激動劑Poly(Ⅰ∶C)在體外和體內均能激活皮膚纖維化及Ⅰ型IFN表達升高[43]；升高的Ⅰ型IFN通過激活Smad2/3 促進TGF-β表達升高，而升高的TGF-β對SSc纖維化起關鍵作用[44]。有研究證實，Smad轉錄因子家族的C-末端區域與IRF7的C末端區域同源，誘導TGF-β的反應，其中Smad3是刺激TGF-β信號通路中生成膠原的關鍵成分[45]。Smad3與IRF7相互作用并在TGF-β/Smad3信號轉導中調控IRF7的轉錄活性。IRF7激活后與其他IRF(如IRF3)形成轉錄復合物，該轉錄復合物與另一個轉錄共激活因子P300結合蛋白結合，參與Smad依賴性TGF-β信號轉導并促進膠原合成。IRF7與P300結合蛋白四個不同區域相互作用不僅刺激了IRF7的內在轉錄活性，而且增強其與其他轉錄因子協同的能力[46]。IRF7與CBP/P300的相互作用有助于形成更多穩定蛋白轉錄復合物CBP/P300，增強TGF-β的轉錄反應從而促進膠原蛋白過度生成[47]。

5 展望

SSc 10年生存率約為66%，且伴隨內臟受侵犯生存率驟降為38%[48]，Elhai等[49]的一項40年2 691例SSc患者的隊列薈萃分析發現SSc是致死風險非常高的風濕免疫性疾病，過去40年其死亡風險并未得到改善，而首要死因就是心肺并發癥，包括肺纖維化和肺動脈高壓。因此，如何破解SSc的纖維化難題、有效改善肺纖維化，是降低SSc患者死亡率的關鍵。IRF7單核苷酸多態性(SNP)與SSc易感性有關，其中多態性位點rs1131665與SSc易感性關系最密切。IRF7參與Ⅰ型IFN誘導基因的轉錄調控及促進單核/巨噬細胞的表達和TGF-β信號轉導。因此，IRF7作為Ⅰ型IFN的主要調節因子，其過度表達和激活可能參與了SSc纖維化的發病機制，可作為抗炎和抗纖維化藥物發展的合適治療靶點，從而減緩SSc的纖維化進程。