酪氨酸激酶抑制劑調(diào)控宿主抗結(jié)核作用的研究進(jìn)展

段淑娟 王偉 逄宇 李凌

結(jié)核病是由結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)感染引起的慢性傳染病,已經(jīng)成為全球公共衛(wèi)生面臨的重要挑戰(zhàn)。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì),2022年全球新發(fā)結(jié)核病患者約1060萬例,且耐藥菌株的出現(xiàn)和HIV的合并感染也加劇了結(jié)核病的負(fù)擔(dān)。因此,對(duì)于全球公共衛(wèi)生而言,有效控制結(jié)核病仍是一大挑戰(zhàn)[1]。宿主導(dǎo)向治療(host-directed therapy,HDT)是一種新型有效的結(jié)核病輔助治療方法,具有增強(qiáng)對(duì)病原體的保護(hù)性免疫反應(yīng),減少炎癥加劇,并平衡病理部位的免疫反應(yīng)等特點(diǎn),其對(duì)結(jié)核病的治療具有重要意義[2-4]。巨噬細(xì)胞在宿主防御MTB感染中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,因此,調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能的HDT策略是目前治療結(jié)核病研究的重點(diǎn)[5]。研究表明,自噬是機(jī)體中巨噬細(xì)胞抗MTB感染的重要機(jī)制,誘導(dǎo)自噬可促進(jìn)巨噬細(xì)胞胞內(nèi)殺菌,而抑制自噬則會(huì)促進(jìn)MTB在胞內(nèi)的存活[6]。因此,針對(duì)巨噬細(xì)胞功能的HDT候選藥物,尤其是參與有效控制胞內(nèi)MTB生長的藥物,如活性氧的產(chǎn)生和自噬,對(duì)藥物敏感和耐藥MTB都顯示出良好的抑制效果[7]。酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase,PTK)主要參與激活細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),從而調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖、死亡等一系列生理生化過程[8]。目前,大部分癌癥相關(guān)的抑制劑或藥物開發(fā)都以PTK為作用靶點(diǎn),酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor,TKI)是一種新型抗癌藥物,在多種惡性腫瘤中可靶向過表達(dá)細(xì)胞通路,也可通過誘導(dǎo)自噬發(fā)揮抗腫瘤活性,具有巨大的治療潛力,有望成為HDT治療結(jié)核病的候選藥物[9-12]。本綜述將總結(jié)PTK的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及其抑制劑在MTB感染中發(fā)揮生物學(xué)功能的研究,為靶向宿主的結(jié)核病治療方法提供新的作用靶點(diǎn)。

PTK的研究進(jìn)展

一、PTK的基本情況

PTK是激活并調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的主要蛋白酶,可催化三磷酸腺苷-γ-磷酸轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基使其磷酸化,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖、死亡等一系列生理生化過程。雖然酪氨酸磷酸化在細(xì)胞變化中的比例較小,但它卻發(fā)生在整個(gè)磷酸化過程的初始階段,對(duì)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)起到了至關(guān)重要的作用[13-14]。PTK可分為受體型酪氨酸激酶(receptor protein tyrosine kinase,RTK)及非受體型酪氨酸激酶(non-receptor protein tyrosine kinase,NRTK)兩大類。RTK的結(jié)構(gòu)具有相似性,其結(jié)構(gòu)域包括細(xì)胞外配體結(jié)合區(qū)、一段螺旋跨膜區(qū)及細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。其中,細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域具有PTK活性的細(xì)胞質(zhì)區(qū)及柔性的C末端尾區(qū)(圖1)。不同的RTK擁有獨(dú)特的胞外結(jié)構(gòu),因此發(fā)揮著各自不同的生物學(xué)作用。NRTK則通常沒有細(xì)胞外結(jié)構(gòu),其主要通過與細(xì)胞膜的結(jié)合或存在于細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用,包括Abl激酶、Src 家族激酶等[13,15-16]。NRTK主要通過細(xì)胞因子受體和其他信號(hào)通路進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[15]。

圖1 不同家族RTK的分子結(jié)構(gòu)

二、PTK激活與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

RTK獨(dú)特的配體結(jié)合特性是由細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域的特征所決定的,當(dāng)RTK結(jié)合其特定配體后,會(huì)發(fā)生構(gòu)象的變化,進(jìn)而導(dǎo)致二聚體的形成及自身磷酸化。大部分RTK酪氨酸磷酸化位點(diǎn)位于受體分子的非催化區(qū)域,其酪氨酸殘基將被催化結(jié)構(gòu)域磷酸化,從而激活下游信號(hào)。下游的效應(yīng)蛋白可以募集在受體的非催化區(qū)域并被磷酸化,從而啟動(dòng)下游的級(jí)聯(lián)反應(yīng)[17-20]。淋巴細(xì)胞受體和免疫球蛋白受體等可以募集NRTK,酪氨酸磷酸化后形成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物,進(jìn)而激活下游信號(hào)通路[17]。GRB2是一種銜接蛋白,其C端有一個(gè)SH2結(jié)構(gòu)域。當(dāng)PTK被激活時(shí),GRB2直接與PTK結(jié)合,并招募一種鳥嘌呤核苷酸交換因子GEF,其被稱為SOS,后者將Ras中的三磷酸鳥苷(guanosine triphosphate,GTP)轉(zhuǎn)化為二磷酸鳥苷(guanosine diphosphate,GDP),從而完成Ras的激活。Ras水解GTP后,可激活Rac-PAK通路,也可通過激活Raf激酶觸發(fā)MAPK途徑(圖2)。GRB2也與另一種銜接蛋白Gab1結(jié)合,并通過Ras觸發(fā)PI3K-Akt途徑(圖2)。而JAK-STAT通路則直接通過PTK激活,并介導(dǎo)下游生物學(xué)效應(yīng),除此之外,PLC γ-PKC通路也由PTK直接激活,進(jìn)而激活MAPK途徑(圖2)[10, 17-18, 21-22]。TKI具有抗感染療效[23-25],深入理解其介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程可進(jìn)一步為TKI的作用機(jī)制研究提供指導(dǎo)方向,以下將總結(jié)PTK及TKI在癌癥和MTB感染中的研究,從而推動(dòng)針對(duì)抗MTB更具有治療價(jià)值的藥物研發(fā)。

圖2 PTK結(jié)構(gòu)域激活過程及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

RTK及其抑制劑的研究進(jìn)展

一、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)

EGFR是調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞來源的腫瘤存活和凋亡的重要細(xì)胞表面受體[26],可通過調(diào)節(jié)自噬,影響溶酶體降解途徑,維護(hù)細(xì)胞穩(wěn)態(tài),并治療多種疾病[27]。EGFR抑制劑可調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)通路,降低腫瘤細(xì)胞內(nèi)EGFR水平,進(jìn)而影響下游磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)[28],從而誘導(dǎo)自噬[29]。

EGFR功能喪失可恢復(fù)肺組織的脈管系統(tǒng),增強(qiáng)脂肪吞噬,抑制脂滴積累,保護(hù)肺組織免受嚴(yán)重病理反應(yīng)[30]。研究發(fā)現(xiàn),EGFR抑制劑吉非替尼可影響巨噬細(xì)胞感染MTB后釋放細(xì)胞因子并抑制MTB復(fù)制。除此之外,吉非替尼可抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)的活化,降低白細(xì)胞介素6(interleukin-6,IL-6)的水平,促進(jìn)溶酶體降解途徑[31],并且對(duì)磷酸酪氨酸信號(hào)傳導(dǎo)產(chǎn)生重大影響,通過靶向宿主調(diào)控免疫應(yīng)答增強(qiáng)對(duì)MTB感染的內(nèi)在控制[31]。綜上所述,吉非替尼可以成為宿主導(dǎo)向療法的候選藥物,在未來的研究中,可以評(píng)估EGFR抑制劑與當(dāng)前一線藥物聯(lián)合使用的療效,這也是EGFR抑制劑作為新型療法潛在藥物的關(guān)鍵研究。

二、胰島素樣生長因子1受體(insulin-like growth factor 1 receptor,IGF1R)和胰島素受體(insulin receptor,IR)

IGF1R和IR都是癌細(xì)胞表達(dá)的RTK,通過結(jié)合并激活信號(hào)通路來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長和增殖[32]。腫瘤細(xì)胞中IGF1R和IR的活性是決定腫瘤增殖和存活的關(guān)鍵因素,被認(rèn)為是極具潛力的腫瘤治療靶點(diǎn)[33]。

針對(duì)實(shí)體瘤的分子靶向藥物中,IGF1R和IR的抑制劑已經(jīng)開發(fā)出來。這些TKI能夠特異性地阻斷IGF1R和IR的激酶活性,從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖和促進(jìn)其死亡的目的[32]。目前,已經(jīng)證實(shí)這些抑制劑在臨床試驗(yàn)中可表現(xiàn)出較好的抗腫瘤治療效果,可以通過抑制PI3K/AKT/mTOR和MAPK信號(hào)傳導(dǎo),抑制急性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞的增殖[34],而當(dāng)其與mTOR抑制劑聯(lián)合治療時(shí),可進(jìn)一步增強(qiáng)其抗腫瘤增殖作用[33]。此外,IGF1R抑制劑林西替尼具有抗MTB感染的作用,可在體外抑制MTB感染,并促進(jìn)MTB感染后的自噬,從而增強(qiáng)對(duì)MTB的吞噬能力[35]。抑制IGF1R的活化可能成為治療結(jié)核病的潛在策略,但I(xiàn)GF1R抑制能否用于治療結(jié)核病,仍需進(jìn)一步的研究和探索。

NRTK及其抑制劑的研究進(jìn)展

一、Abl激酶

Abl激酶屬于NRTK,主要定位于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架上,參與肌動(dòng)蛋白重塑、細(xì)胞黏附和運(yùn)動(dòng)、DNA損傷反應(yīng)和微生物病原體反應(yīng)。Abl激酶可被細(xì)胞內(nèi)外的刺激激活,調(diào)節(jié)糖苷酶、組織蛋白酶和溶酶體的活性,從而調(diào)節(jié)自噬,以及溶酶體的定向運(yùn)動(dòng),影響細(xì)胞的吞噬、消化和降解功能[36]。伊馬替尼是Abl激酶的抑制劑,能促進(jìn)溶酶體蛋白及人巨噬細(xì)胞中的組織蛋白酶基因表達(dá)[37]。研究顯示,伊馬替尼的藥理學(xué)抑制和Abl激酶的基因敲減能通過增加質(zhì)子泵酶空泡型H+-三磷酸腺苷酶的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)來降低人巨噬細(xì)胞中溶酶體的pH值[38],提示Abl激酶可能通過調(diào)節(jié)溶酶體的酸化影響細(xì)胞的自噬。此外,靶向宿主細(xì)胞激酶的抑制劑已被證明可抑制MTB和鼠傷寒沙門菌的生長[39]。尼洛替尼可通過抑制Abl激酶介導(dǎo)的PI3k/Akt/mTOR通路來誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)MTB的自噬降解[40],從而顯著降低MTB的載量。總的來說,Abl激酶與結(jié)核病的關(guān)系密切,在MTB的致病過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,這為治療結(jié)核病提供了新的思路和方法。

二、布魯頓酪氨酸激酶(Bruton’ s tyrosine kinase,BTK)

BTK是一種由659個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì), 是Tec家族的NRTK,在B細(xì)胞免疫應(yīng)答過程中激活B細(xì)胞受體和免疫球蛋白Ig受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),調(diào)節(jié)B細(xì)胞分化和免疫反應(yīng)[6]。研究表明,BTK對(duì)于B淋巴細(xì)胞發(fā)育、分化和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至關(guān)重要,通過抑制性信號(hào)來調(diào)節(jié)B細(xì)胞的增殖和分化,并參與了B細(xì)胞的趨化和黏附,以及B細(xì)胞的聚集和遷移[41]。

依魯替尼是BTK抑制劑,能抑制B細(xì)胞的活化、增殖和分化,并誘導(dǎo)凋亡,被批準(zhǔn)治療慢性淋巴細(xì)胞白血病(chronic lymphocytic leukemia,CLL)等B細(xì)胞惡性腫瘤和自身免疫性疾病。臨床研究發(fā)現(xiàn),依魯替尼能夠顯著提高CLL患者的生存率[6,42],也能誘導(dǎo)皮膚癌細(xì)胞和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞自噬[43-44],增強(qiáng)細(xì)胞毒性作用和免疫調(diào)節(jié)作用,增加藥物療效。研究發(fā)現(xiàn),依魯替尼可以顯著降低MTB感染巨噬細(xì)胞中p62的表達(dá)并增加LC3B蛋白的表達(dá),促進(jìn)自噬溶酶體融合,有助于機(jī)體消除MTB,提高結(jié)核病的治療效果[6]。依魯替尼還可抑制BTK/Akt/mTOR通路誘導(dǎo)自噬,抑制人巨噬細(xì)胞內(nèi)MTB的生長,降低MTB感染小鼠縱隔淋巴結(jié)和脾臟中的MTB載量[6]。綜上,BTK抑制劑在結(jié)核病治療中有很大的應(yīng)用前景,但仍需進(jìn)行更多的研究和驗(yàn)證。

總結(jié)和展望

目前,研究人員在開發(fā)預(yù)防及治療結(jié)核病的藥物領(lǐng)域已取得顯著進(jìn)展。雖然如此,目前的結(jié)核病治療仍面臨著許多挑戰(zhàn),例如藥物毒性和MTB耐藥性等問題,迫切需要尋找更加有效和安全的結(jié)核病治療方法,其中HDT治療方法雖然尚未走入臨床應(yīng)用,但是其潛力已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。宿主和病原體之間的相互作用是HDT治療方法的關(guān)鍵,因此,需要繼續(xù)努力破譯這些相互作用,以進(jìn)一步推動(dòng)HDT治療方法的發(fā)展和應(yīng)用。

TKI在腫瘤治療領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的療效,近期研究發(fā)現(xiàn),其在MTB感染過程中同樣具有生物學(xué)功能。相比傳統(tǒng)抗生素,TKI可能可以減少耐藥MTB菌株的出現(xiàn),因此是潛在結(jié)核病HDT的候選藥物。但該療法仍面臨挑戰(zhàn)和限制,包括可能對(duì)身體功能產(chǎn)生負(fù)面影響,以及PTK在體內(nèi)的分布和作用機(jī)制不完全明確,且需個(gè)體化治療等。未來需探索TKI在結(jié)核病中的作用機(jī)制,研發(fā)新型藥物,開展臨床試驗(yàn)確定最佳劑量和使用方法。總的來說,TKI在結(jié)核病HDT 中具有潛力,隨著研究的深入,有望帶來更有效的治療方法,為結(jié)核病患者的治療提供更多的選擇。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻(xiàn)段淑娟:分析/解釋數(shù)據(jù)、起草文章;王偉:分析/解釋數(shù)據(jù);逄宇:對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱、獲取經(jīng)費(fèi)、支持性貢獻(xiàn);李凌:對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱、獲取經(jīng)費(fèi)、行政/技術(shù)或材料支持、支持性貢獻(xiàn)