CD5L在多種疾病中生物學功能的研究進展*

趙 鵬 綜述,向 瑜 審校

重慶醫科大學附屬第一醫院檢驗科,重慶 400016

CD5抗原樣蛋白(CD5L),即巨噬細胞凋亡抑制劑(AIM),是一種相對分子質量為40×103的可溶性糖蛋白[1],屬于富含半胱氨酸的清道夫受體(SRCR)超家族B組蛋白,也是一種模式識別受體(PRR)[2]。CD5L主要由巨噬細胞表達和分泌[1],其他細胞,如Th17細胞[3]、肺泡上皮細胞[4]、視網膜上皮細胞[2]及肝細胞[5]也會表達和分泌。

1 概述

1.1CD5L的基本結構 CD5L由347個氨基酸組成,氨基端1～19號疏水氨基酸組成了分泌信號序列,將在成熟蛋白質中被去除,序列之后是3個SRCR結構域,每個結構域長度約100個氨基酸[6]。在SRCR結構域1和SRCR結構域2之間存在一個O-糖基化位點[6],在SRCR結構域3的羧基端有獨特的帶正電荷的氨基酸簇[7-9]。由于暴露的磷脂酰絲氨酸水平很高,死亡細胞的表面帶有強烈的負電荷,氨基酸簇與死亡細胞形成強烈的電荷作用,極大地增強了吞噬細胞對死亡細胞的吞噬作用[7-8]。

在血液中,CD5L通過二硫鍵和電荷的相互作用以1∶1等摩爾比與高分子量IgM五聚體結合,并以穩定的非活性狀態存在,不受腎臟排泄的影響,在循環中維持相對較高的水平,當CD5L從IgM中釋放后,表現出廣泛的生物活性[7,10-11]。

1.2CD5L的受體及生物活性 SRCR CD36是CD5L的主要細胞表面受體,參與細胞內吞和信號轉導等作用[6]。CD36是一種相對分子質量為88×103的跨膜糖蛋白,存在于多種細胞中,包括巨噬細胞、樹突狀細胞、內皮細胞、脂肪細胞、肝細胞、心肌細胞和上皮細胞等[6],這使得CD5L可作用于多種類型的組織細胞。

CD5L具有廣泛的生物學功能,可作為巨噬細胞凋亡抑制劑、PRR和SRCR,參與炎癥、腫瘤等多種疾病的發生、發展等過程[12-13]。作為PRR,CD5L可識別損傷相關分子模式(DAMP)促進死亡或壞死細胞碎片的清除[8]。作為SRCR,CD5L通過CD36介導與氧化低密度脂蛋白(oxLDL)結合并促進其攝取,在脂質穩態中發揮作用[14-15]。

2 CD5L研究進展

近幾年的研究發現,CD5L在多種疾病中表達水平不同,并對疾病的發生、發展、預后和治療發揮了不可忽視的作用,可作為新的血清學診斷標志物、評估疾病風險和預后的生物學指標,以及作為疾病治療的新靶點。見表1。

表1 CD5L表達水平與疾病發生機制

2.1CD5L與呼吸系統疾病

2.1.1CD5L與細菌性肺炎 細菌性肺炎是各種細菌感染引起的肺部炎癥,以肺炎鏈球菌、金黃色葡萄球菌、甲型溶血性鏈球菌、肺炎克雷伯桿菌等菌種多見[29]。

研究發現,確診細菌性肺炎組和疑似細菌性肺炎組血清CD5L水平均明顯高于病毒性肺炎組和健康對照組。細菌性肺炎死亡的患者,其血清CD5L水平顯著高于存活者[16]。這些結果表明,血清CD5L水平對于區分細菌感染和病毒感染肺炎有重要的臨床意義,對預測成人肺炎患者的病死率預后具有重要價值。提示CD5L可以作為診斷細菌性肺炎的血清學標志物,也可作為評估肺炎患者死亡風險的病原學指標。

2.1.2CD5L與ARDS ARDS是指由各種肺內和肺外致病因素所導致的急性彌漫性肺損傷,進而發展為急性呼吸衰竭[17]。CD5L部分來源于肺泡上皮細胞,參與肺部炎癥疾病的發展,同時也在急性肺損傷中發揮作用[4]。

有研究顯示,創傷相關ARDS組與創傷后未發生ARDS組及健康對照組相比,血清CD5L水平明顯升高。在創傷相關ARDS組中,重度創傷患者血清CD5L水平高于輕度創傷患者。CD5L初始水平高于150.3 ng/mL 提示在創傷后24 h內具有發生ARDS的高風險;初始CD5L水平越高,發生創傷性ARDS的風險就越高。這表明CD5L可作為創傷后24 h內發生ARDS的獨立危險因素[17]。

2.1.3CD5L與肺癌 肺癌是全球癌癥相關死亡的主要原因,分為小細胞肺癌和非小細胞肺癌,液體活檢可用于分析細胞外囊泡(EV)內的腫瘤標志物的表達,已經發展成為篩查早期肺癌的重要工具[30-31]。

有研究通過分析血清來源的細胞外囊泡中的特定分子(包括CD5L在內的55個上調的蛋白點),發現CD5L等7個蛋白點高水平表達,認為細胞外囊泡中CD5L水平的升高可能與腫瘤組織中CD5L水平升高有關,CD5L是肺癌相關功能的核心調控因子[18]。這些結果表明血清源性EV的CD5L可能是一種潛在的生物標志物,可用于肺癌的非侵襲性篩查和診斷。

2.2CD5L與消化系統疾病

2.2.1CD5L與肝缺血再灌注損傷 肝缺血再灌注損傷是一種無菌性炎癥反應,由肝缺血引起,其特征是ROS的過度生成導致氧化應激,隨后發生肝細胞凋亡[19]。研究發現,重組CD5L通過調節細胞自噬來維持CD36依賴性ATG7信號通路的激活,從而顯著抑制細胞凋亡和caspase活性,證實CD5L可顯著抑制細胞氧化應激[19]。此前的研究也發現,CD5L可能通過調節自噬促進抗炎癥細胞因子的產生,從而抑制ROS的生成[1]。這些結果表明,CD5L抑制氧化應激進而減輕肝缺血再灌注損傷。CD5L可能是一種治療肝缺血再灌注損傷的潛在藥物。

2.2.2CD5L與慢性肝病 長時間的慢性損傷,包括病毒感染、酒精攝入和脂肪變性,會導致肝臟的持續性炎癥和細胞外基質(ECM)的積累,進而發展成肝纖維化最后演變為肝硬化[20]。

晚期纖維化患者血清CD5L水平顯著高于輕中度纖維化和健康人群,并且丙型肝炎病毒感染患者和酒精性肝硬化患者血清中CD5L水平顯著升高[20]。給藥重組CD5L可減輕四氯化碳(CCl4)引起的慢性肝損傷和纖維化(即ECM沉積),同時抑制炎癥細胞浸潤和改變巨噬細胞表型。重組CD5L可促進SMAD7蛋白的表達,從而抑制TGF-β信號,減少人肝星狀細胞活化,下調造血干細胞的成纖維能力[20]。這些結果表明CD5L通過保護損傷、防止人肝星狀細胞活化及免疫細胞浸潤等多種機制抑制肝纖維化的發生。CD5可作為診斷肝纖維化新的標志物及為治療慢性肝病提供新的治療靶點。

2.2.3CD5L與HCC HCC排在最常見的癌癥中的第6位,癌癥相關死因第3位[5]。由于肝癌復發和轉移頻繁,現有的治療方法療效不理想,新的預后生物標志物和分子治療靶點仍被迫切需要。

非酒精性脂肪性HCC組和病毒性HCC組的血清與IgM分離的CD5L水平均顯著升高,可能作為HCC診斷的標志物,且優于甲胎蛋白[10,21]。CD5L在保護肝細胞免受脂質積累和癌變方面發揮著關鍵作用,與IgM分離對發揮其生物學功能至關重要。

有研究進行了綜合生物信息學分析,以評估腫瘤微環境對HCC患者預后的影響,認為CD5L是腫瘤抑制因子[32]。同時也有其他研究顯示,CD5L缺乏的小鼠極容易罹患肝癌,而CD5L豐富的小鼠沒有患上肝癌[22]。CD5L積聚在肝癌細胞表面,使補體激活的各種調節因子失活,從而刺激補體C3在腫瘤細胞表面沉積,導致細胞壞死死亡。這些結果表明CD5L有利于肝癌患者的總體生存周期。

2.3CD5L與泌尿系統疾病

2.3.1CD5L與IgA腎病 IgA腎病是最常見的原發性腎小球腎炎,也是導致腎衰竭的主要原因之一[33]。IgA腎病的發展可以分為兩個不同的階段 :一是IgA異常沉積,二是與IgM、IgG形成免疫復合物及補體激活,導致慢性炎癥和腎小球損害[34]。

急性腎損傷時CD5L與IgM分離聚集在腎近端小管中的管腔內死亡細胞碎片上,并增強了管腔阻塞的清除,有助于整個腎臟組織的修復[23-24]。CD5L參與IgA腎病發展的第2階段,大量CD5L異常沉積可能使腎小球免疫復合物更加穩定,從而促進IgA腎病進展[25]。因此,基于其在IgA腎病起始過程中的作用,若阻斷CD5L沉積或將其與IgM共沉積分離,可能作為治療IgA腎病的新靶點。

2.3.2CD5L與前列腺癌 前列腺癌是全球第2大常見癌癥,也是男性癌癥死亡的第5大原因[35]。前列腺特異性抗原(PSA),是用于早期篩查前列腺癌、臨床分期和評估療效最佳的血清生物標志物[26]。大多數PSA識別前列腺癌是局限性的,通常能識別低分化前列腺癌,高分化前列腺癌幾乎很少通過PSA檢測發現[26,36]。基于此,使用PSA評估前列腺癌進展或預后還需要聯合其他生物學標志物。

研究發現,CD5L與PSA水平呈負相關,同時晚期前列腺癌顯示出PSA表達增高而CD5L水平明顯被抑制,PSA/CD5L的升高與前列腺細胞的亞穩態增強有關,并且與疾病復發有關[26]。此外,CD5L的異位表達被證明顯著增強了藥物派姆單抗對前列腺癌細胞的抗癌治療效果。

2.4CD5L與風濕性疾病

2.4.1CD5L與MS MS為器官特異性T細胞介導的自身免疫性疾病[37],是一種以脫髓鞘和軸突變性為特征的慢性中樞神經系統炎癥性疾病,其特征是癥狀、病程和結局的異質性[38]。

原發進展型、繼發進展型、復發緩解型MS患者和對照者相比,繼發進展型MS患者血清中的CD5L水平升高。CD5L水平與疾病病程>10年呈正相關,說明CD5L可能是復發緩解型MS和繼發進展型MS過渡時期的血清學標志物,可反映炎癥活動持續性[27]。在臨床診療中定期評估CD5L水平,并且配合臨床指標或影像學檢查,將有效反映MS的生物學進展,同時可將CD5L作為療效指標評估免疫調節療法是否有效限制MS從復發緩解型到繼發進展型的轉變。

2.4.2CD5L與SLE SLE是一種以致病性自身抗體和免疫復合物形成并介導器官、組織損傷的自身免疫疾病,臨床表現極為多樣,發病機制復雜[39]。

SLE患者血清CD5L水平明顯高于健康對照者,經過有效治療后,SLE患者血清CD5L水平可顯著降低。CD5L水平與SLE疾病活動指數評分、抗雙鏈DNA抗體滴度、紅細胞沉降率和C反應蛋白水平呈正相關,與補體C3和C4水平呈負相關[28]。這說明血清中CD5L表達水平的上調在SLE的免疫發病機制中具有重要意義,未來有可能作為一種潛在的血清學標志物,用于監測SLE病情的嚴重程度、活動性和評估治療效果。

2.5CD5L與其他疾病

2.5.1CD5L與DAMP無菌性炎癥 DAMP是一類由受損和死亡細胞產生或釋放的內源性物質,會促進無菌性炎癥,其對組織修復和再生很重要,但也可能導致許多疾病的發展(如代謝障礙、神經退行性疾病、自身免疫性疾病和癌癥[40])和影響預后(如缺血性腦卒中[8])。

有研究發現,CD5L通過電荷相互作用和二硫鍵與DAMP結合,阻礙了DAMP與炎癥受體的結合,同時CD5L也可以促進局部壞死細胞碎片和DAMP的清除[8]。這對缺血性腦卒中的預后有重要意義,在不考慮血腦屏障損傷的情況下,優化或改進的CD5L能夠有效地從血液傳輸到大腦,在未來,CD5L對缺血性腦卒中的治療效果可能更加有效和穩定。

CD5L的SRCR1和C端結構域與腎結石造成的DAMP結合,促進其吞噬清除,而N端結構域通過電荷相互作用與草酸鈣晶體結合,以阻止結石增大[9]。CD5L可能會對預防腎結石和減少結石復發起到非常重要的作用。

2.5.2CD5L與AMD AMD又稱老年性黃斑變性,是一種高度流行的多因子、多基因的復雜疾病[2]。盡管 AMD不能被定性為一種自身免疫性疾病,但自身抗體(AAbs)與AMD發病相關,可作為其生物學標志物,在20世紀90年代首次報道后越來越受到重視[2]。

CD5L是一個參與老年性黃斑變性的自身抗原,可在人視網膜色素上皮和視網膜小膠質細胞中表達。在早期至中期AMD患者血清中,血清分泌的CD5L水平升高,以CD5L為抗原的CD5L的自身抗體可能會阻礙人視網膜色素上皮細胞中的CD5L與oxLDL、CD36的結合。一方面削弱了CD5L對oxLDL的清除作用,從而促進黃斑玻璃膜疣的發生;另一方面可能會損害CD5L通過CD36在巨噬細胞中介導的自噬激活,此時另一個識別DAMP/PAMP的PPR家族成員NLRP3炎癥小體則會激活,在一定程度上通過直接自噬介導的機制加劇AMD。這些結果都表明CD5L在人眼生理和疾病中可能發揮作用,或可以作為AMD潛在的新發血清學標志物。

3 小結與展望

CD5L具有廣泛的生物學功能,與諸多疾病的發生、發展、預后及治療都存在不可忽視的聯系。CD5L在未來的發展前景極為廣闊,測量血清CD5L水平并結合臨床指標可反映MS的生物學進展[27]及SLE活動性進展[28],也可評估細菌性肺炎患者死亡風險[16]及創傷后24 h內發生ARDS的風險[17]。CD5L也可為肝缺血灌注損傷[19]、慢性肝纖維化[20]、IgA腎病[25]提供新的治療靶點,在改善缺血性腦卒中預后中[8]也發揮作用。在腫瘤中,CD5L可作為診斷肺癌[18]、HCC[10,21]、前列腺癌[26]可靠的侵入性小的血清學標志物,甚至對預防肝癌、提高肝癌患者的總體生存期也發揮著重要作用[10,21]。

雖然CD5L的研究已取得很大進展,但仍有很多未知領域值得研究者去探索。CD5L在各類疾病的不同作用(有利或不利)的機制有待進一步研究。CD5L是否能夠作為一種新的生物標志物來篩查或診斷其他腫瘤,并為臨床治療提供新的治療思路也需要進一步研究。