干擾素誘導(dǎo)蛋白16的生物學(xué)機(jī)制研究進(jìn)展

崔 京,李逸雯,劉艷飛,2,劉 玥

(1.國家中醫(yī)心血管病臨床醫(yī)學(xué)研究中心,中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院,2.中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)二科,北京 100091)

干擾素誘導(dǎo)蛋白16 (interferon-inducible protein 16,IFI16)是目前所知的第一個參與干擾素-β (interferon-β,IFN-β)誘導(dǎo)的PYHIN(pyrin and HIN domain-containing protein) 蛋白,是IFN-γ誘導(dǎo)蛋白P200家族成員之一。此后在人類中共發(fā)現(xiàn)了4種PYHIN蛋白(IFI16、AIM2、MNDA 和 IFIX)。IFI16與小鼠p204屬于直系分子,關(guān)于小鼠 p204的研究證據(jù)較為全面,其可以在細(xì)胞增殖、分化、凋亡,以及抗病毒免疫及腫瘤發(fā)生發(fā)展中起到重要作用。1992年,IFI16首次在淋巴細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn),隨后被證明其與髓系細(xì)胞分化有關(guān)。IFI16蛋白可以與核酸結(jié)合,共有 A-C 三個亞型,其中B亞型是人類細(xì)胞中表達(dá)最豐富的形式。IFI16具有廣泛的生物學(xué)作用,近年來成為研究熱點,本文對 IFI16參與的重要生物過程及與疾病相關(guān)性的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 IFI16的生物學(xué)特點

1.1 在不同組織中表達(dá)研究發(fā)現(xiàn),IFI16在人體各個器官組織中有廣泛分布,因細(xì)胞類型的差別在表達(dá)量方面存在較顯著差異,可能還會受到遺傳因素的影響。在人類胚胎發(fā)育過程中,IFI16表達(dá)出現(xiàn)持續(xù)上調(diào),導(dǎo)致IFI16-p53相互作用增強,促進(jìn)胚胎干細(xì)胞的三系分化。在皮膚、膀胱和鼻咽的表達(dá)水平相對較高。近來研究發(fā)現(xiàn) IFI16蛋白還在人類小膠質(zhì)細(xì)胞中存在大量表達(dá)。在病理狀態(tài)下,IFI16的表達(dá)會發(fā)生改變,尤其是在遭遇病原體感染之后,由于自身免疫的需要,IFI16的表達(dá)和活性都會上升;例如檢測妊娠晚期的胎盤發(fā)現(xiàn),單純皰疹病毒(herpes simplex virus-1,HSV-1)感染后組織中IFI16和IFN-β的表達(dá)增加[1]。當(dāng)機(jī)體發(fā)生腫瘤時,IFI16的表達(dá)可能會出現(xiàn)下調(diào),與其相關(guān)的 IFI16 mRNA 及抗體等亦會出現(xiàn)相應(yīng)變化。

1.2 具有不同亞細(xì)胞定位已經(jīng)證實的是,干擾素誘導(dǎo)型 IFI16蛋白正常情況下在細(xì)胞核中表達(dá),而在疾病狀態(tài)下,其表達(dá)量及定位均會發(fā)生顯著改變。例如在細(xì)菌、病毒感染及自身免疫性疾病中IFI16可能存在過度表達(dá)的情況,其位置也會由細(xì)胞核轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì),甚至被分泌于細(xì)胞外環(huán)境中,機(jī)體因此發(fā)生下一步反應(yīng),如白細(xì)胞介素6(interleukin 6,IL-6)、白細(xì)胞介素8(interleukin 8,IL-8)、趨化因子配體2(chemokine ligation 2,CCL2)、趨化因子配體5、細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)和 Toll樣受體4 (Toll-like receptor 4,TLR4) 等細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào),激活下游炎癥反應(yīng)等。IFI16從細(xì)胞核易位到細(xì)胞質(zhì)與其翻譯后修飾的結(jié)果如乙酰化、磷酸化等有密切關(guān)系。

在不同細(xì)胞類型中,IFI16蛋白不僅可以存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中,是天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分,還可以與不同的蛋白相結(jié)合參與多項細(xì)胞功能。而從機(jī)制上來看,這些功能是通過IFI16的先天模式識別和在基因組調(diào)控中發(fā)揮的作用來完成的。

2 IFI16的生物學(xué)功能及其機(jī)制

IFI16蛋白參與細(xì)胞生長、衰老、凋亡,作為固有 DNA 感受器參與機(jī)體天然、被動免疫反應(yīng)過程,在多種生物學(xué)過程起關(guān)鍵作用。與此相應(yīng),IFI16被發(fā)現(xiàn)能夠觸發(fā)黏附分子如 ICAM-1和 E-選擇素或趨化因子如 IL-8或 單核細(xì)胞趨化蛋白-1的表達(dá)。在固有免疫應(yīng)答中,IFI16扮演模式識別受體的角色,將信號傳遞給細(xì)胞內(nèi)的免疫傳感器,這些傳感器能夠觸發(fā)不同形式的細(xì)胞死亡,包括凋亡、自噬等,消除受感染的宿主細(xì)胞,同時促進(jìn)對機(jī)體有益的免疫反應(yīng)。翻譯后修飾(post-translational modifications,PTMs)能夠通過誘導(dǎo) IFI16與不同的功能基團(tuán)如磷酸鹽,甲基和乙酸鹽的連接,對其功能產(chǎn)生正向或負(fù)向的調(diào)節(jié)作用。已有研究證實包括磷酸化、泛素化、甲基化和乙酰化在內(nèi)的 PTMs能夠通過作用于 IFI16和下游信號分子(包括受體、銜接子、酶和轉(zhuǎn)錄因子)來影響模式識別受體依賴性抗病毒免疫和炎癥反應(yīng)[2]。而在這些細(xì)胞內(nèi)的病原體免疫逃逸機(jī)制,同樣繞不開 IFI16。

IFI16蛋白的自身特點決定了其相對于線形 DNA 和短鏈 DNA,其與十字結(jié)構(gòu)的 DNA 和長片段 DNA (>150 bp)有著天然的強親和力,這可能是區(qū)分自身和非自身 DNA 的機(jī)制,在潛伏基因轉(zhuǎn)錄和潛伏基因組復(fù)制過程中,對識別形成十字形結(jié)構(gòu)的病毒 DNA 有重要作用。IFI16以非序列特異性方式識別并結(jié)合 DNA,因此 IFI16的特異性基因調(diào)控可能主要依賴于其與含有特異性 DNA 結(jié)合基序的其他蛋白質(zhì)的相互作用。

2.1 參與細(xì)胞生長及周期調(diào)控之前研究已經(jīng)充分證明,p200家族蛋白可以調(diào)節(jié)小鼠體內(nèi)細(xì)胞增殖、分化、細(xì)胞凋亡和衰老。IFI16能夠與 BRCA1、pRb、p53、E2F及NF-κB等細(xì)胞周期相關(guān)蛋白結(jié)合,參與細(xì)胞的生長及周期調(diào)控。例如,IFI 200基因家族成員 p204的過表達(dá)可以通過直接結(jié)合體內(nèi)的視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(retinoblastoma protein,pRb),延遲 G0/G1進(jìn)展到 S 期,阻斷G1期的DNA復(fù)制,并阻礙 E2F 介導(dǎo)的 DNA 轉(zhuǎn)錄,抑制細(xì)胞生長。

研究發(fā)現(xiàn),IFI16蛋白濃度的升高與細(xì)胞衰老有密切的關(guān)系。IFI16的表達(dá)隨著年齡的增加而增加,可以被 p53激活,促進(jìn)細(xì)胞衰老。IFI16蛋白在多種細(xì)胞的細(xì)胞衰老相關(guān)細(xì)胞周期阻滯的發(fā)生中發(fā)揮作用,細(xì)胞中 IFI16蛋白水平的增加可以抑制端粒酶活性,下調(diào)人類端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶基因的表達(dá),導(dǎo)致端粒磨損和 DNA 損傷反應(yīng)的激活,促進(jìn)細(xì)胞衰老。胞質(zhì) DNA 誘導(dǎo)的Ⅰ型 IFN (IFN-β)表達(dá)的 cGAS-STING 途徑的激活在衰老相關(guān)炎癥反應(yīng)中起重要作用[3],而 IFI16 蛋白對此通路的激活是必需的[4]。細(xì)胞中高水平 IFI16 蛋白通過增強 p53 介導(dǎo)的 p21 基因轉(zhuǎn)錄和 pRb-E2F 阻遏物復(fù)合物的激活,有助于細(xì)胞衰老細(xì)胞周期阻滯。

在自身免疫過程中,IFI16可以發(fā)揮模式識別受體的作用,能夠感知到病原體的存在并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡以達(dá)到消滅病原體的目的。BRCA1-IFI16在 p53介導(dǎo)的 DNA 損傷信號傳遞和細(xì)胞凋亡中起促進(jìn)作用。IFI16和 BRCA1的共表達(dá)增強了來自表達(dá)野生型 p53的 BRCA1突變小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞中 DNA 損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,與 BRCA1結(jié)合缺陷的 IFI16則不會引起細(xì)胞凋亡[5]。

2.2 促進(jìn)炎癥激活I(lǐng)FI16基因在炎癥的早期階段起到促炎作用,是內(nèi)皮促炎癥活性的調(diào)節(jié)因子之一。病理狀態(tài)下,IFI16表達(dá)增加,在細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外環(huán)境均能發(fā)揮作用。IFI16蛋白可感知胞漿或胞核中的 DNA ,刺激干擾素表達(dá)和 ASC 依賴型炎性小體激活,進(jìn)而驅(qū)動細(xì)胞程序性死亡的發(fā)生,導(dǎo)致促炎因子如 IL-1β、IL-18的成熟和釋放,以達(dá)到對抗病原體入侵的目的。IFI16與病毒的非序列特異性結(jié)合方式可能與誘導(dǎo)炎癥小體的組裝相關(guān)。

IFI16蛋白在細(xì)胞核內(nèi)感應(yīng)到病毒基因組后,可能觸發(fā)與 ASC 的相互作用,導(dǎo)致 IFI16與 ASC 和半胱天冬酶 -1形成炎性體復(fù)合物并易位至細(xì)胞質(zhì),而新的 IFI16分子繼續(xù)與病毒基因組接觸,從而導(dǎo)致上述過程連續(xù)發(fā)生。在許多病理狀態(tài)下,IFI16在細(xì)胞外活性會增強,可以通過 TLR4激活觸發(fā)炎癥反應(yīng),例如激活 TLR4-MD2/TIRAP/MyD88通路釋放 IL-6、IL-8和 TNF-α等細(xì)胞因子。在細(xì)胞核內(nèi),IFI16的異常表達(dá)驅(qū)動了大量炎癥基因的表達(dá),并選擇性地抑制了其他基因的表達(dá),證明 IFI16在基因表達(dá)中存在雙向調(diào)節(jié)的功能。由于 IFI16與 DNA 的結(jié)合沒有序列特異性,因此轉(zhuǎn)錄中蛋白質(zhì)的相關(guān)功能很可能是由啟動子區(qū)域中存在的蛋白質(zhì)決定的,在 NF-κB 激活過程中,IFI16和 Sp-1可以共沉淀,從而阻止了 Sp1對 IkappaBalpha基因啟動子的招募,激活 NF-κB。Wang等[6]發(fā)現(xiàn)了人 IFI16的轉(zhuǎn)錄本異構(gòu)體 IFI16-β 在人體多種組織和細(xì)胞中普遍表達(dá),與 AIM2共定位于細(xì)胞質(zhì)中并發(fā)生相互作用,阻止功能性 AIM2-ASC 復(fù)合物的形成,對 AIM2炎性體產(chǎn)生抑制作用。此外,IFI16-β 還可以隔離細(xì)胞質(zhì) dsDNA 并使其不能被 AIM2感應(yīng)。IFI16-β 的敲低可以增加由 dsDNA 而不是 dsRNA 觸發(fā)的IL-1β 分泌。

2.3 促進(jìn)先天免疫激活I(lǐng)FI16不僅是免疫激活的標(biāo)志,其介導(dǎo)的 DNA 感應(yīng)和信號傳導(dǎo)在驅(qū)動慢性免疫激活中起重要作用,能有效抑制病毒基因表達(dá);此外,IFI16還可以與細(xì)胞核中的外源 DNA 結(jié)合,刺激染色質(zhì)修飾,導(dǎo)致基因沉默,抑制病毒的復(fù)制。在初次感染病毒時,IFI16可與病毒基因組共定位在細(xì)胞核中并激活炎性體[7]。與 AIM2和 NLRP3主要位于細(xì)胞質(zhì)中不同,IFI16、ASC 和 caspase-1是主要分布在細(xì)胞核內(nèi)的傳感器,在遭受 DNA 病毒的感染后,IFI16、 ASC 和 pro-caspase-1在細(xì)胞核內(nèi)形成多蛋白炎癥小體復(fù)合物,導(dǎo)致 caspase-1的激活。含有炎癥小體復(fù)合物的 IFI16也從細(xì)胞核遷移到細(xì)胞質(zhì)并形成核周聚集體。

在細(xì)胞核內(nèi)檢測到病毒 DNA 后,IFI16還會發(fā)生去甲基化[8],激活干擾素基因刺激因子(stimulator of interferon genes,STING),通過 TBK1-IRF3/7和 NF-κB 軸誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素(interferon-Ⅰ,IFN-Ⅰ)和促炎細(xì)胞因子表達(dá)。在激活 STING 的過程中,IFI16存在和 cGAS 的協(xié)同作用,而且IFI16對cGAMP誘導(dǎo)的STING 的激活也是必需的,與 STING 的相互作用可以促進(jìn) STING 的磷酸化和易位。IFI16被蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5(PRMT5)甲基化則可以抑制 STING 途徑的激活。而 IFI16對病毒DNA的感應(yīng)能力受其亞細(xì)胞定位的影響,PTMs——乙酰化——是決定 IFI16在細(xì)胞中分布的重要因素,IFI16的核定位序列內(nèi)的乙酰化促進(jìn)了其定位在細(xì)胞質(zhì)并抑制其核輸入,其中組蛋白脫乙酰酶在調(diào)節(jié) IFI16定位中具有重要作用。

此外,IFI16還可以作為病毒限制因子,阻止轉(zhuǎn)錄因子與啟動子結(jié)合,如 IFI16誘導(dǎo)的 Sp1樣因子的阻斷,抑制了 UL54啟動子,限制人巨細(xì)胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)的復(fù)制;增強 IFN-I 的產(chǎn)生,抑制甲型流感病毒的復(fù)制。在抗病毒免疫過程中,IFI16 mRNA 的翻譯與核質(zhì)運輸還會被去甲基化的核 hnRNPA2B1所增強,以擴(kuò)大抗病毒免疫應(yīng)答的發(fā)生。IFI16在病毒感染潛伏期也發(fā)揮重要作用,能夠限制病毒復(fù)制,延緩病毒的感染進(jìn)程。

IFI16也可能在細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌感染過程中對細(xì)菌 DNA 產(chǎn)生感應(yīng)。細(xì)胞感染李斯特菌(Listeria)誘導(dǎo) I 型 IFN 的產(chǎn)生時,IFI16需要 IRF3和 STING而不依賴于 TLR 和 RNA 感應(yīng);對于衣原體感染時 IFI16誘導(dǎo) IFN-β 的產(chǎn)生依賴于 STING[9],不涉及 TLR 和 RLR。

針對機(jī)體的固有免疫防御,病原體同時在進(jìn)化各種不同的免疫逃逸機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn) IFI16結(jié)合病毒 DNA 后激活 STING-TBK1-IRF3信號傳導(dǎo)途徑觸發(fā)的抗病毒細(xì)胞因子表達(dá),可以被HCMV主要表皮蛋白 pUL83拮抗。在 HCMV 感染的后期則可以觀察到,IFI16由于與 pUL97結(jié)合發(fā)生磷酸化,導(dǎo)致其錯誤定位到細(xì)胞質(zhì),在感染后期,可能通過促進(jìn) IFI16與多囊體蛋白 Vps4A 之間的相互作用而將 IFI16包裝到外排病毒粒子中。病毒還會通過靶向 IFI16的特定結(jié)構(gòu)域?qū)ζ溥M(jìn)行降解。人乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)癌蛋白 E7能夠促進(jìn) HPV 的免疫逃逸和宮頸癌或生殖器疣的發(fā)生,通過募集 E3連接酶 TRIM21降解 IFI16炎性體,抑制細(xì)胞凋亡,逃避免疫監(jiān)視[10]。細(xì)菌的單核細(xì)胞生成酶能夠以巨噬細(xì)胞中的 IFI16為靶點,將蛋白質(zhì)重定向到細(xì)胞核,從而阻止對細(xì)胞質(zhì)中細(xì)菌DNA的感知。

2.4 維持自身免疫穩(wěn)態(tài)在某些情況下,細(xì)胞可能被 DNA 病毒或細(xì)菌感染,或者存在自身 DNA 受損的情況,這些 DNA 被某些受體感知后介導(dǎo)細(xì)胞因子的產(chǎn)生,啟動不同類型的細(xì)胞死亡過程。而這些 DNA 感應(yīng)途徑的失調(diào)被認(rèn)為是導(dǎo)致自身免疫性疾病和癌癥發(fā)展的重要原因,它們驅(qū)動的免疫反應(yīng)是通過一系列活動實現(xiàn)的,包括IFN-Ⅰ和炎性細(xì)胞因子的表達(dá),炎癥體的激活等以誘導(dǎo)不同類型的細(xì)胞死亡。IFI16通過識別單鏈或雙鏈 DNA 及受損的核 DNA,或與多種腫瘤抑制因子如 p53和 BRCA1協(xié)同相互作用來觸發(fā)先天性免疫,激活炎性體并抑制腫瘤發(fā)生。在激活先天免疫過程中,限制IFN-Ⅰ過度產(chǎn)生是通過蛋白質(zhì)的泛素化來實現(xiàn)的,IFI16與 STING 相互作用的同時,STING 介導(dǎo)的 IFI16負(fù)反饋調(diào)節(jié)抑制 IFN-I 的過量產(chǎn)生,從而避免了自身免疫性疾病的發(fā)生[11]。已有研究證明 IFI16和 DDX41都能夠被 E3泛素連接酶 TRIM21泛素化,類似的還有 Toll樣受體蛋白 TLR4和 TLR9等。IFI16的錯誤定位可能是引起自身免疫疾病發(fā)生的重要因素。

3 IFI16在疾病發(fā)生發(fā)展過程中的作用

3.1 病毒感染相關(guān)疾病IFI16能夠識別多種皰疹病毒(卡波西肉瘤相關(guān)皰疹病毒[Kaposi's sarcoma (KS)-associated herpesvirus,KSHV ] 、人類皰疹病毒第四型(Epstein-barr virus,EBV )和HSV-1、人類嗜T細(xì)胞病毒1型(human T cell leukemia virus-1,HTLV-1)病毒基因組并誘導(dǎo)炎癥小體、干擾素和促炎因子的產(chǎn)生,起到抑制病毒蛋白表達(dá)的作用。感染牛痘病毒、HSV-1和HTLV-1等 DNA 病毒同樣可以顯著誘導(dǎo) IFI16的表達(dá)。它也作為裂解復(fù)制限制因子,通過病毒基因組的表觀遺傳修飾來抑制病毒 DNA 復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。還有研究發(fā)現(xiàn),KSHV 已經(jīng)可以利用 IFI16來維持其潛伏期和相關(guān)基因調(diào)控[12]。

IFI16 mRNA 的表達(dá)與患者的病毒載量和CD4+T細(xì)胞計數(shù)相關(guān)。IFI16通過靶向位于乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)共價閉合環(huán)狀 DNA (cccDNA)中的干擾素敏感應(yīng)答元件,抑制cccDNA的產(chǎn)生和 HBV 的復(fù)制,HBV的感染會下調(diào)HBV患者肝細(xì)胞和肝組織中 IFI16的 mRNA水平[13]。相似的情況還出現(xiàn)在 HIV 感染者中。檢測妊娠晚期的胎盤發(fā)現(xiàn),HSV-1感染后組織中 IFI16和 IFN-β 的表達(dá)增加[1]。

3.2 腫瘤除了在病毒感染過程中可能受到嚴(yán)密的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,IFI16的表達(dá)在多種腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中同樣可能存在精確的調(diào)控。IFI16會直接結(jié)合 p53的 C 末端區(qū)域并增強 p53介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活;IFI16水平的增加促進(jìn) p53靶基因如細(xì)胞周期激酶抑制劑 p21和促凋亡 Bcl-2家族成員 Bax 的轉(zhuǎn)錄,誘導(dǎo)癌細(xì)胞中 p53介導(dǎo)的細(xì)胞周期停滯和凋亡。反之,激活的 p53能夠通過與 DNA 損傷劑處理或衰老細(xì)胞中的 IFI16基因的啟動子區(qū)域直接結(jié)合,刺激 IFI16的轉(zhuǎn)錄,從而實現(xiàn) p53信號傳導(dǎo)的正反饋調(diào)節(jié)。Lin 等[14]發(fā)現(xiàn) IFI16通過激活 p53信號通路、促進(jìn)炎癥小體形成起到腫瘤抑制肝細(xì)胞性肝癌的作用。IFI16的染色質(zhì)結(jié)合定位與肝癌的進(jìn)展有關(guān)。在人類甲狀腺髓樣癌細(xì)胞中,IFI16是 Raf 激活 LIF/JAK/STAT 途徑誘導(dǎo)細(xì)胞生長抑制所必需的下游分子[15]。在人腺癌細(xì)胞系中,IL-6誘導(dǎo) STAT3磷酸化并以 STAT3依賴的方式驅(qū)動 IFI16轉(zhuǎn)錄。而在乳腺癌細(xì)胞系中 IFI16 mRNA 表達(dá)降低,導(dǎo)致 p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡功能障礙,促進(jìn)癌癥發(fā)展。HERC5在人乳腺癌細(xì)胞中表達(dá)上升,同時 IFI16和p53表達(dá)下降,其致癌作用可能是由 HERC5/IFI16/p53信號通路介導(dǎo)的[16]。具有轉(zhuǎn)錄抑制作用的癌基因 ZNF217被發(fā)現(xiàn)能夠促進(jìn)癌癥發(fā)展,與其抑制 IFI16的轉(zhuǎn)錄有密切聯(lián)系。剪接體相關(guān)因子 CTNNBL1能夠下調(diào) IFI16的表達(dá)和選擇性剪接,促進(jìn)卵巢癌的增殖和侵襲。IFI16還可以通過激活 STING-TBK1-NF-κB 途徑促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞中的細(xì)胞程式死亡-配體1(PD-L1)表達(dá),促進(jìn)宮頸癌的進(jìn)展。由 STING 介導(dǎo)的 IFI16降解減少了調(diào)節(jié)骨肉瘤和非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中 IFI16介導(dǎo)的 p53依賴性細(xì)胞凋亡,加速了腫瘤的進(jìn)展。

IFI16的表達(dá)水平還與腫瘤耐藥性密切相關(guān)。IFI16在卵巢癌耐藥細(xì)胞系中表達(dá)的顯著升高[17];在乳腺癌相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn),降低乳腺癌細(xì)胞全甲基化和 IFI16啟動子甲基化水平激活 IFI16基因的轉(zhuǎn)錄[18],能減少腫瘤的耐藥性,幫助抗癌藥物更好地發(fā)揮作用。IFI16依賴性 STING 信號傳導(dǎo)是 HER2+乳腺癌中曲妥珠單抗應(yīng)答的重要決定因素。IFI16低表達(dá)會導(dǎo)致曲妥珠單抗治療過程中 STING 的激活缺失,下游 CXCL10/11表達(dá)降低,是曲妥珠單抗治療 HER2+乳腺癌過程中產(chǎn)生耐藥性的重要因素[18]。

3.3 自身免疫相關(guān)疾病系統(tǒng)性自身免疫性疾病,包括干燥綜合癥(Sjogren′s syndrome,SS)、系統(tǒng)性紅斑性狼瘡(SLE)、系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis,SSc)和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。干擾素是導(dǎo)致SLE發(fā)病的關(guān)鍵分子,SLE 患者通常干擾素 -1水平較高,同時患者外周血單核細(xì)胞中的 IFI16轉(zhuǎn)錄本明顯高于健康人[19]。抗 AIM2、抗 IFI16和抗 DNA 抗體經(jīng)常同時出現(xiàn),并且在這些抗體陽性的患者中,疾病活動的臨床指標(biāo)更高。IFI16在 SLE 患者和 SS患者皮損表皮各層及真皮炎性浸潤中表達(dá)量明顯增加,血清中抗 IFI16抗體水平與心臟受累顯著相關(guān)。IFI16蛋白還可能參與了 SS 腺體炎癥的發(fā)生[20]。SS 患者小唾液腺顯示腺泡和導(dǎo)管上皮細(xì)胞以及浸潤淋巴細(xì)胞和病變周圍/病變內(nèi)皮細(xì)胞的 IFI16的顯著表達(dá)和細(xì)胞質(zhì)錯位。在類風(fēng)濕因子/抗環(huán)瓜氨酸肽抗體陽性類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者中,高水平的循環(huán) IFI16更為常見,并且與肺部受累顯著正相關(guān)。在SLE患者的皮膚切片的細(xì)胞質(zhì)中觀察到 IFI16,血清中檢測到抗 IFI16的抗體,可能與自身免疫反應(yīng)的發(fā)生密切相關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)紫外線對人角質(zhì)形成細(xì)胞的輻射導(dǎo)致 IFI16從細(xì)胞核移位至細(xì)胞質(zhì)和上清液;EB 病毒潛伏期存在的 IFI16和裂解的 IL-33,可能作為自身抗原在 SLE 中起作用[21];潛伏感染的 EBV 細(xì)胞能釋放包含 IFI16、caspase-1的外泌體,在被抗原提呈細(xì)胞吞噬后,會激活 CD4+T 細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的抗體,自身免疫性疾病和 EBV 潛伏期誘導(dǎo)的炎癥體之間的潛在聯(lián)系值得進(jìn)一步研究。潰瘍性結(jié)腸炎模型中,發(fā)現(xiàn) IFI16等 PYHIN 家族成員(AIM2、MNDA、PYHIN1)表達(dá)增加[22]。臨床中發(fā)現(xiàn)活動性炎癥性腸病(包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎)患者血漿中抗 IFI16 IgG 滴度顯著增高,結(jié)腸黏膜組織活檢發(fā)現(xiàn)無論疾病是否處在活動期,IFI16表達(dá)均顯著增高,即使內(nèi)鏡下愈合狀態(tài),其組織表達(dá)的IFI16仍顯著高于未患病組。

3.4 炎癥相關(guān)疾病慢性炎癥性疾病如銀屑病中發(fā)現(xiàn) IFI16存在過表達(dá)現(xiàn)象,相關(guān)細(xì)胞因子包括 IFN-γ、TNF-α、IL-17和IL-22等,通過激活 STAT3信號誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞中 IFI16上調(diào),進(jìn)而激活 TBK1-NF-κB 信號傳導(dǎo),導(dǎo)致 CXCL10和 CCL20的產(chǎn)生,促進(jìn)疾病發(fā)生[23]。在腹主動脈瘤標(biāo)本和 Ang-II 處理后的血管平滑肌細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn) IFI16 和 ASC 表達(dá)水平均升高,推測可能通過單核細(xì)胞趨化蛋白誘導(dǎo)蛋白- 1相關(guān)機(jī)制促進(jìn)細(xì)胞凋亡,增強炎癥反應(yīng),損害血管壁彈性,加速血管瘤的進(jìn)展。先兆子癇(pre-eclampsia,PE)婦女血液中胎兒游離 DNA增多,激活 AIM2和 IFI16后促進(jìn)IL-8、IL-6及CCL2、CXCL10等促炎和抗血管生成因子的產(chǎn)生,可能與PE 的進(jìn)展密切相關(guān)。

3.5 其他疾病IFI16在神經(jīng)退行性疾病以及大腦衰老中可能發(fā)揮作用,被激活后產(chǎn)生的IFN-Ⅰ可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的功能,對認(rèn)知和行為產(chǎn)生重大影響。IFI16被發(fā)現(xiàn)在人類小膠質(zhì)細(xì)胞中大量表達(dá);在帕金森患者腦細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn) IFI16的積累。研究發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中的IFI16可能通過調(diào)控p53通路中基因的表達(dá),參與視網(wǎng)膜年齡相關(guān)性變化[24]。當(dāng)人前列腺上皮細(xì)胞接近衰老時,IFI16水平增加了4倍以上。端粒功能障礙顯著影響造血祖細(xì)胞分化,Thongon等[25]發(fā)現(xiàn)靶向 IFI16信號軸可以防止因為端粒縮短導(dǎo)致的造血干細(xì)胞功能下降。IFI16表達(dá)可抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖,可能與激活 p21及抑制 Ras的表達(dá)有關(guān)。抑制 IFI16表達(dá)可減少人主動脈外膜成纖維細(xì)胞凋亡,促進(jìn)細(xì)胞周期 G1/S 轉(zhuǎn)換,機(jī)制可能是抑制 p53/p21信號通路及調(diào)控 Bax/Bcl-2表達(dá)。IFI16還能減少炎癥細(xì)胞向牙周組織的運輸,降低趨化因子對牙周致病菌的反應(yīng),防止牙周炎小鼠的牙槽骨丟失[26]。最近有研究發(fā)現(xiàn)外源線粒體可以通過 IFI16-STING-NF-κB 信號誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞激活和線粒體自噬,促進(jìn) T 細(xì)胞介導(dǎo)的排異反應(yīng),或許能為減輕手術(shù)期同種異體移植免疫排斥反應(yīng)提供新的干預(yù)靶點[27]。脂肪組織中 IFI16水平高的人體內(nèi)存在較大的脂肪細(xì)胞,IFI16基因能夠促進(jìn)白色脂肪形成和脂肪儲存,從而促進(jìn)肥胖相關(guān)胰島素抵抗的發(fā)展。與歐洲人相比,南亞人更容易出現(xiàn)2型糖尿病和早期并發(fā)癥,一項大樣本研究顯示,南亞患者血漿中IFI16mRNA 水平更高,IFN 信號傳導(dǎo)通路更為活躍,說明可能由 IFI16導(dǎo)致的炎癥通路激活促進(jìn)了2型糖尿病的發(fā)生發(fā)展[28]。

4 IFI16的應(yīng)用前景

靶向IFI16的治療策略已經(jīng)被許多研究人員關(guān)注,如針對HBV、HIV、HPV、HCMV及多種皰疹病毒感染等,主要是針對其在免疫過程中的 DNA 傳感器作用及參與炎癥小體形成[13]。觀察發(fā)現(xiàn),IFI16在腫瘤組織中的表達(dá)顯著降低,而 IFI16的過度表達(dá)能夠?qū)е录?xì)胞活力下降、遷移能力受損及凋亡增加。體內(nèi)研究表明,在腫瘤細(xì)胞中恢復(fù) IFI16的表達(dá)可以有效地促進(jìn)腫瘤的消退[14]。目前發(fā)現(xiàn)一些藥物的有效治療作用可能與激活或抑制 IFI16密切相關(guān)。二甲雙胍可能通過p53-IFI16-AMPK 通路,抑制人主動脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移,從而達(dá)到抗動脈粥樣硬化的效果。表沒食子兒茶素沒食子酸酯是一種天然 DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑,可以降低乳腺癌細(xì)胞全甲基化和 IFI16啟動子甲基化水平,激活 IFI16基因的轉(zhuǎn)錄,抑制癌癥發(fā)展。姜黃素能通過誘導(dǎo) IFI16相關(guān)炎性體的表達(dá)從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,達(dá)到治療白血病的效果。Z- 川芎嗪顯著降低 IFI16、轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白1以及組蛋白脫乙酰酶在 ERα 啟動子上的富集,在恢復(fù)他莫昔芬對 ERα 陰性乳腺癌細(xì)胞的生長抑制中起到重要作用[29]。適量的黃芪多糖可以上調(diào)人外周血單核細(xì)胞源性樹突狀細(xì)胞膜表面與抗原遞呈相關(guān)的 CD36、IL-27的表達(dá),下調(diào) IFI16的表達(dá),對動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展具有積極的干預(yù)作用。

作為疾病診斷及預(yù)后標(biāo)志物,IFI16的潛力巨大。IFI16的高表達(dá)與腎細(xì)胞癌患者的低生存率相關(guān)。在三陰性乳腺癌患者中,IFI16的表達(dá)與化療患者臨床預(yù)后的改善相關(guān)。宮頸癌患者 hrHPV E6/E7 mRNA 水平、IFI16和P53蛋白表達(dá)明顯升高,且升高的 IFI16、P53蛋白表達(dá)與腫瘤病理特征有關(guān)。在 SLE患者血液中存在抗 IFI16抗體,并且 IFI16表達(dá)水平升高,抗 IFI16抗體的發(fā)展可能導(dǎo)致有益的功能特性,因為 IFI16陽性患者傾向于表現(xiàn)出更低的腎臟受累的風(fēng)險。炎癥性腸病患者在應(yīng)用英夫利昔單抗治療后,觀察到臨床緩解的同時,抗 IFI16 IgG 亞型滴度也顯著下降。甚至在自閉癥患者中觀察到 IFI16的血漿水平較健康人顯著降低。

5 小結(jié)與展望

隨著研究的深入,IFI16越來越多的作用與機(jī)制被發(fā)現(xiàn),這對建立疾病生物標(biāo)記物、了解疾病的進(jìn)展,以至于開發(fā)精確的治療方法都大有裨益。值得關(guān)注的不僅是 IFI16本身,更應(yīng)該著眼于 IFI16與 AIM2、STING 等尚未探明的其他分子之間的交互作用。關(guān)于 IFI16在病毒感染和腫瘤的相關(guān)研究較多,但仍處在基礎(chǔ)研究探索階段,機(jī)制尚未完全闡明。根據(jù)已有研究可以發(fā)現(xiàn),IFI16與先天免疫反應(yīng)和炎癥的激活密切相關(guān),說明 IFI16可能有廣泛參與各項生理病理活動,那么比如代謝性疾病的全身性疾病,是否能夠借此為突破口發(fā)現(xiàn)新的干預(yù)靶點?宮頸癌、PE、乳腺癌等都和 IFI16有密切關(guān)系,是否說明 IFI16與雌激素或女性有更多的聯(lián)系?遺傳多態(tài)性、性激素或某些環(huán)境暴露導(dǎo)致 IFI16表達(dá)水平的變動情況,以及對個體的生理病理狀態(tài)產(chǎn)生的影響還尚未明確。從目前研究來看,IFI16的動態(tài)變化貫穿人類生命過程的始終,深入研究十分有必要。