TIGIT與相關皮膚疾病的研究進展

王萬絲 沈嘉慶 劉 毅

北京協和醫學院中國醫學科學院皮膚病醫院皮膚病研究所,江蘇南京,210042

TIGIT(T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains,TIGIT)是一種由免疫球蛋白和免疫受體酪氨酸抑制基序組成的共抑制受體,主要在活化T細胞及先天免疫淋巴細胞表面表達。本文根據國內外研究現狀,對TIGIT及其在相關皮膚病中的研究進展進行綜述。

1 TIGIT的結構和表達

TIGIT于2009年首次被鑒定為調節T細胞功能的抑制性受體,屬于免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)超家族。作為跨膜蛋白,TIGIT主要由三部分構成,即I型跨膜結構域、細胞外Ig可變(immunoglobulin variable,IgV)結構域、Ig尾酪氨酸(Ig tail-tyrosine,ITT)樣基序與一個免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)[1]。IgV結構域中包含一個保守的亞基序,組成TIGIT與其配體脊髓灰質炎病毒受體(poliovirus receptor,PVR)結合時“鎖鑰”結構的一部分[1]。

TIGIT主要表達在活化的T細胞及先天免疫淋巴細胞表面,在效應T細胞及記憶T細胞表面也有較高的表達[2]。此外,TIGIT還可在調節性T(regulatory T cells,Treg)細胞、自然殺傷(natural killer cells,NK)細胞、NKT細胞及濾泡輔助T(follicular helper T cells,Tfh)細胞表面表達,并在激活的Treg細胞和NK細胞表面進一步表達增強[2]。高表達TIGIT的Treg細胞同時也高表達叉頭框蛋白P3(Forkhead box P3,Foxp3)及糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子相關蛋白[3]。

2 TIGIT是TIGIT-CD226-PVR軸的核心成員

TIGIT-CD226-PVR軸的主要配體是PVR(CD155),主要受體是TIGIT和CD226(DNAM-1),其他重要受體還包括CD96、CD112R(PVRIG)等。TIGIT、CD226與CD96均可與PVR競爭性結合,TIGIT-CD226-PVR軸內各配體、受體間相互作用關系詳見圖1。

(1)受體TIGIT、CD226與CD96均可與配體PVR競爭性結合TIGIT對PVR具有最高親和力,CD96次之,CD226最低。(2)TIGIT與CD112R為抑制性受體,CD226為激動性受體,CD96在NK細胞中為抑制性受體,但在T細胞中的激動/抑制效應尚不明確。(3)激活TIGIT可促Treg表達IL-10與Fgl2,抑制Th1與Th17細胞反應,CD226可通過與TIGIT競爭結合PVR直接下調TIGIT對Treg細胞的調節功能。(APC:抗原呈遞細胞;ITT :Ig尾酪氨酸;ITIM:免疫受體酪氨酸抑制基序;P:磷酸化;PVR:脊髓灰質炎病毒受體;Fgl2:纖維蛋白原樣蛋白2;IL-10:白介素-10;+:激動效應;-:抑制效應;雙向箭頭:受體與配體之間相互作用關系,箭頭粗細代表親和力大小)

2.1 TIGIT的四個主要配體 TIGIT主要與PVR和PVR的四個亞型結合,即PVR、PVRL1(CD111)、PVRL2(CD112)、PVRL3(CD113)、PVRL4(CD114),并與其他軸內刺激性或抑制性受體競爭相同配體。PVR是TIGIT最重要的配體,主要參與TIGIT-CD226-PVR軸內的免疫調節作用。晶體結構分析顯示,TIGIT與PVR均為同源二聚體,在配體-受體相互作用后形成異源四聚體,且因為IgV結構域的保守序列,軸內其他受體也可通過“鎖鑰”結構與PVR形成類似的異源四聚體,與TIGIT競爭結合PVR,調節下游信號轉導[1,2,4,5]。通過選擇性剪接,PVR可產生4種不同亞型,包括2種跨膜亞型和2種可溶性亞型,但目前尚不清楚不同亞型的PVR是否對軸內不同受體具有不同的親和力[1]。在小鼠體內,PVRL1主要與CD96結合,PVRL3也主要在小鼠中結合TIGIT,但在人體內尚無證據[6]。PVRL2主要表達在樹突狀細胞表面,同時也在其他組織如胰腺、骨髓、腎臟和肺中廣泛表達,對TIGIT的親和力弱于PVR[5]。PVRL4似乎是TIGIT的專一配體,目前尚未發現軸內其他受體能與之結合[7]。此外,具核梭桿菌的Fap2蛋白被鑒定為TIGIT的一種配體,并可抑制NK細胞與T細胞介導的抗腫瘤反應[8]。

2.2 TIGIT-CD226-PVR軸內其他受體 除TIGIT外,TIGIT-CD226-PVR軸內的其他重要受體還包括CD226(DNAM-1)、CD96、CD112R(PVRIG)等。TIGIT、CD226與CD96均可與PVR競爭結合,其中TIGIT對PVR具有最高親和力,CD96次之,CD226最低[4,5]。CD226在T細胞與NK細胞表面作為共刺激分子存在,此外還可表達于NKT細胞、B細胞、單核細胞、血小板等細胞表面,激活CD226可通過促進細胞外調節蛋白激酶(ERK)與蛋白激酶B(AKT)的活化激活NK細胞,并進一步介導細胞毒作用[9]。CD96的功能尚不明確。在小鼠中,CD96可在NK細胞表面作為抑制性受體存在,減少NK細胞活化[10]。而在人體中,對CD96的功能研究存在相互矛盾的結果。通過對細胞轉錄組學分析,CD96與NK細胞功能衰竭相關,而另一研究則發現阻斷CD96可增強NK細胞活性[11]。另有研究發現,阻斷CD96對人原代T細胞分泌干擾素γ(IFN-γ)沒有影響[12]。CD112R是PVRL2的同源配體,且與PVRL2的結合似乎并不受TIGIT影響,但CD226能與之競爭結合PVRL2[4,12]。目前研究表明,阻斷CD112R可增強T細胞的抗腫瘤作用[4]。

2.3 TIGIT免疫調節作用機制 TIGIT的胞內結構域包括一個ITIM和一個ITT基序,故可直接介導胞內信號轉導。ITIM基序對于人體內TIGIT信號轉導必不可少,該基序突變將導致NK細胞介導的細胞毒作用的抑制機制喪失,在小鼠中,ITIM與ITT均可介導下游的抑制信號轉導[2,13]。在人NK細胞中,與配體結合后,ITT樣基序磷酸化可招募生長因子受體結合蛋白2(Grb2)與β-arrestin 2,進一步通過下游磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)通路與絲裂活化蛋白激酶(MAPK)通路抑制NK細胞的細胞毒作用[14]。另一研究表明,TIGIT也可通過減少ERK1/2及ZAP70/Syk的磷酸化直接抑制NK細胞[15]。在T細胞中,TIGIT的調節作用可能通過T細胞抗原受體(T cell receptor,TCR)來實現。激動TIGIT可直接抑制T細胞對CD3/CD28刺激的反應,并下調與TCR/CD28下游信號轉導、T細胞活化及細胞周期相關的基因表達[16]。此外,TIGIT可能與PD-1具有協同作用,共同參與腫瘤的免疫逃逸[17]。

TIGIT與CD226對于Treg細胞功能的相反調節作用是理解TIGIT免疫調節作用的重要環節。阻斷CD226可增強移植物抗宿主病和皮膚移植小鼠模型中Treg細胞的免疫抑制功能,激活TIGIT則可以增加白介素(IL)-10與纖維蛋白原樣蛋白(Fgl)2表達,抑制輔助T細胞(Th)1與Th17細胞反應[18]。CD226可通過與TIGIT競爭結合PVR直接下調TIGIT對Treg細胞的調節功能,此過程不依賴CD226介導的下游信號轉導,CD226缺陷可增加PVR與TIGIT結合,進一步抑制蛋白激酶B-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白1復合物信號通路,上調Foxp3表達,增強Treg的免疫抑制功能[19]。

3 TIGIT與相關皮膚病

3.1 TIGIT是黑素瘤治療的新靶點 黑素瘤是高度惡性的皮膚腫瘤,TIGIT被認為是目前黑素瘤免疫治療中替代PD-1/CTLA-4的重要靶標之一。與PD-1和CTLA-4不同,TIGIT在TIL和腫瘤浸潤NK細胞上均有較高的表達水平[20]。研究發現,與非復發小鼠相比,黑素瘤復發小鼠T細胞表面TIGIT表達增強[21],在患者腫瘤抗原特異性CD8+T細胞和CD8+腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TIL)上也觀察到TIGIT高表達,且與患者較低的生存率明顯相關[22,23]。黑素瘤患者外周血和腫瘤部位的Treg細胞具有較高的TIGIT和較低的CD226表達水平,TIGIT/CD226比值升高[24]。由于TIGIT和CD226分別能增強和破壞Treg細胞的抑制功能和穩定性,激活CD226或阻斷TIGIT有助于減輕黑素瘤的Treg抑制[24]。而在黑素瘤小鼠模型中阻斷TIGIT可逆轉腫瘤浸潤NK細胞的耗竭,顯著增加小鼠的存活率[20]。

TIGIT與PD-1的表達在黑素瘤中顯著正相關,兩者共同調節黑素瘤患者抗原特異性CD8+T細胞和CD8+TIL的擴增和功能[23]。共表達PD-1 和 TIGIT 的淋巴細胞亞群比例則可用于預測 PD-1阻斷劑的治療效果[25]。目前研究更強調TIGIT與其他阻斷劑的聯合應用。在體外,同時阻斷TIGIT和PD-1可增強腫瘤抗原特異性CD8+T細胞和CD8+TIL的增殖,提高TIL對自體黑色素瘤細胞的反應強度[23]。此外,同時阻斷IL15和TIGIT也可逆轉CD155介導的NK細胞抑制,阻礙黑素瘤轉移[26]。

腫瘤微環境中TIGIT的高表達可能提示患者對共抑制受體阻斷劑有更高的反應。對于接受免疫治療的晚期黑素瘤患者,基線時TIGIT較高的表達量與更長的總生存期相關[27]。高TIGIT淋巴細胞浸潤比例與抗PD-1免疫治療下更長的無進展生存期相關,因此TIGIT 的DNA甲基化和表達被視為預測黑色素瘤免疫治療療效的生物標志物[28]。同時,黑素瘤患者前哨淋巴結組織中TIGIT表達增加也可能與無復發生存期改善有關,有助于對患者進行危險分層,從而指導輔助治療[29]。

3.2 TIGIT高表達與皮膚T細胞淋巴瘤預后不良相關 蕈樣肉芽腫(granuloma fungoides,MF)和Sézary綜合征(Sézary syndrome,SS)是皮膚T細胞淋巴瘤最常見的兩種亞型。在MF患者中,CD4+和CD8+TIL表面共表達TIGIT和PD-1,這種趨勢在不同疾病分期中均一致[30]。另一研究也表明,在MF和SS患者外周血CD4+T細胞表面的TIGIT表達明顯升高[31]。在部分SS患者外周血中可發現高TIGIT表達的CD4+T亞群,該亞群TIGIT與CD26-、TCRVβ+正相關,而這些患者多被診斷為B2晚期,故高表達TIGIT的CD4+T細胞常被定義為SS中的惡性細胞群,與疾病預后不良密切相關[31]。TIGIT也在隨后多項研究中被用作惡性標記物。在低劑量全身皮膚電子束治療后,SS患者外周血中包括TIGIT在內的免疫衰竭標志物較治療前的基線水平顯著降低[32]。在抗人CCR4抗體莫加珠單抗治療后,TIGIT和PD-1共表達的CD4+T細胞數量隨治療而減少[33]。此外,在進展為皮膚T細胞淋巴瘤的淋巴細胞變異高嗜酸性粒細胞綜合征的患者中也發現TIGIT基因過表達,提示其在腫瘤進展和轉化中的潛在作用[34]。

3.3 TIGIT是系統性紅斑狼瘡潛在治療靶點 TIGIT在系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)患者外周血CD4+T細胞上表達升高,在NK細胞上表達降低,并都與疾病的活動度相關。SLE患者外周血中表達TIGIT的NK細胞比例明顯低于健康對照組,特別是疾病活動指數較高的患者。然而,該比例在常規治療后可顯著增加,提示NK細胞上TIGIT水平與疾病活動度和嚴重程度呈負相關[35]。TIGIT被認為是NK細胞的負性調節因子,低表達TIGIT的NK細胞具有相對高水平的細胞功能,在體外阻斷TIGIT可恢復NK細胞分泌其活化標志物IFN-γ的功能[35]。相反,TIGIT在SLE患者外周血CD4+T細胞上高表達。SLE患者特異性的自身抗體(如抗dsDNA抗體、抗Sm抗體)滴度、疾病活動指數評分與表達TIGIT的CD4+T細胞比例呈正相關[36]。然而在有血液學和腎臟癥狀的SLE患者中,TIGIT+T細胞比例較其他SLE患者降低[37]。

SLE是一種T細胞依賴性的自身免疫性疾病,CD4+T細胞在SLE中發揮關鍵致病作用,過表達的TIGIT可抑制CD4+T細胞功能。在體外實驗中,通過CD155激活TIGIT通路可顯著減弱SLE患者CD4+T細胞的活性,在小鼠模型中,給予CD155可緩解紅斑狼瘡癥狀并延緩疾病發展[38]。TIGIT-Ig融合蛋白的應用可延遲狼瘡小鼠蛋白尿發作時間,降低血清抗核抗體濃度,顯著提高存活率[39]。進一步研究還發現,TIGIT-Ig治療組中B細胞亞群(包括生發中心B細胞、漿母細胞和漿細胞)的比例降低,TIGIT-Ig可能通過B細胞中的SPI-B-PAX5-XBP1軸來降低體外抗體分泌細胞的分化和抗體的產生[40]。目前的研究結果表明TIGIT是SLE治療中具有前景的潛在靶點。

3.4 TIGIT表達量與銀屑病PASI評分呈負相關 共抑制受體在銀屑病免疫發病機制中可能發揮一定的作用。與健康對照組相比,銀屑病患者外周血CD4+T細胞中TIGIT的表達水平和mRNA水平明顯降低,TIGIT表達量與銀屑病皮損面積嚴重程度指數(PASI)呈負相關[41],患者全身炎癥表現與T細胞表面TIGIT低表達有關[42]。

接受治療后的銀屑病患者外周血CD4+T細胞表面TIGIT表達增加。在接受阿維A治療4個月后,患者外周血中表達TIGIT的CD4+T細胞顯著增加,IFN-γ和IL-17A水平下降,IL-10升高[41],類似的現象也在英夫利昔單抗治療后觀察到[43]。此外,研究還發現患者TIGIT的基線表達量與英夫利昔單抗治療第10周PASI 評分下降百分比呈負相關,這提示TIGIT的外周血表達水平或可作為生物制劑療效的預測性標志物[43]。

研究發現,在TIGIT-CD226-PVR軸上,抗原呈遞細胞上的PVR可與T細胞表面刺激性受體CD226或抑制性受體TIGIT相互作用,阻斷CD226能抑制T細胞產生促炎細胞因子,阻斷 TIGIT則促進T細胞增殖,這兩種受體共同調控T細胞的炎癥反應[42]。而激活TIGIT可顯著抑制CD4+T細胞增殖,降低外周血中IFN-γ和IL-17A水平[41]。TIGIT對CD4+T細胞增殖的抑制作用可能參與銀屑病的發病機制,激活TIGIT信號通路可能是潛在的治療途徑。

3.5 TIGIT在其他皮膚疾病中的異常表達 在皮膚鱗狀細胞癌功能受損的NK細胞上,以TIGIT為主的耗竭標志物表達增加,表明TIGIT在NK細胞功能障礙中發揮重要作用[44]。Merkel細胞癌是一種侵襲性神經內分泌皮膚癌,在腫瘤組織中觀察到TIGIT的異常表達以及CD155染色減弱,提示靶向TIGIT-CD155信號傳導治療Merkel細胞癌的潛在可行性[45]。共表達PD-1和TIGIT的淋巴細胞亞群水平似乎可預測 PD-1阻斷劑對Merkel細胞癌的療效[25]。

在其他炎癥性皮膚疾病中也觀察到TIGIT的異常表達。皮肌炎患者外周血中CD4+T細胞表面TIGIT表達增加,且與疾病活動度密切相關,治療后可顯著降低[46];輕度特應性皮炎患者中雖也有相似表達趨勢,但重度患者外周血中CD4+T細胞TIGIT表達量反而減少,并與血清IgE水平呈負相關[47]。在麻風病變中,TIGIT在CD8+T細胞上高表達,提示麻風病變中CD8+T細胞可能受到耗竭[48]。

4 小結

本文總結TIGIT在皮膚疾病領域的研究進展,包括其結構、表達、作用機制以及在多種皮膚疾病中的研究現狀,提示其可能參與多種皮膚疾病的發生發展,有望成為治療黑素瘤、系統性紅斑狼瘡的潛在靶點,還可作為評估皮膚T細胞淋巴瘤、銀屑病等疾病預后和治療反應的預測性標志物。了解TIGIT在相關皮膚病中的研究進展,有助于進一步在皮膚科領域開發和利用該分子,并深入探究共抑制受體在相關皮膚病中的作用機制。