Hippo信號調控先天免疫應答的研究進展

余京格，李建國，賴蘇雯，朱 媛，劉志平，3，何天生，3

（1.贛南醫科大學基礎醫學院；2.贛南醫科大學第一臨床醫學院；3.贛南醫科大學炎癥與免疫中心，江西 贛州 341000）

Hippo信號通路最初是在黑腹果蠅中發現的，通過一組保守的激酶控制細胞生長和器官大小［1］。Hippo信號通路在進化上高度保守，哺乳動物中對應的同源蛋白也被鑒定出來并行使相似的功能。在哺乳動物中，Hippo信號通路的核心激酶主要包括STE20樣絲氨酸/蘇氨酸激酶MST1/2（Mammalian Ste20-like kinases 1/2，與果蠅Hpo蛋白同源）及其支架蛋白SAV1（Protein salvador homolog 1，與果蠅Salvador同源）、激酶LATS1/2（Large tumor suppressor 1/2，與果蠅Warts同源）及其支架蛋白MOB1A/B（Mps one binder 1A/B，與果蠅Mob同源），以及下游的輔助轉錄復合物YAP（Yes-associated protein，與果蠅Yki同源）和TAZ（Transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，與果蠅Yki同源）。YAP和TAZ是不含DNA結合結構域的轉錄共激活因子，在正常生理狀態下，YAP/TAZ入核后通過結合TEAD家族轉錄因子TEAD 1～4（與果蠅Sd同源）促進細胞增殖、存活和遷移，從而控制細胞生長、器官大小與體積［2］。經典Hippo信號通路在組織器官發育、細胞生長和腫瘤形成等方面發揮調控作用。Hippo信號通路還存在不依賴于YAP/TAZ轉錄激活因子的調控機制，即非經典Hippo信號通路，其中包括Hippo信號在先天免疫應答、自噬等方面的調控。本文主要闡述Hippo信號通路在先天免疫應答調控的最新進展，介紹Hippo信號對先天免疫細胞、抗病毒和炎癥信號的調控作用，為免疫治療策略提供參考依據。

1 經典Hippo信號與非經典Hippo信號

經典Hippo信號通路是通過系列激酶活化調節YAP/TAZ活性，從而調控下游靶基因轉錄水平，影響細胞生長。經典Hippo信號通路通過胞膜受體蛋白感受胞外環境的刺激信號后，MST1/2發生磷酸化，活化的MST1/2磷酸化LATS1/2激酶，活化的LATS1/2再磷酸化激活下游YAP/TAZ。磷酸化的YAP/TAZ與胞漿銜接蛋白14-3-3蛋白結合，將YAP/TAZ滯留在胞漿中并介導其泛素化降解，抑制其入核并結合轉錄因子TEAD，限制細胞增殖和組織生長［3］。YAP/TAZ處于恒定和快速的磷酸化與去磷酸化狀態，因此，Hippo信號通路的“開關”并不是靜態的，而是動態變化的。使用活細胞示蹤技術分析發現，哺乳動物細胞/果蠅的YAP/Yki在細胞質和細胞核之間快速穿梭，而不是靜態定位在任何一個區室中，經典Hippo信號通路就是通過調節YAP/TAZ入核速率實現控制細胞增殖與凋亡、器官大小與體積［4］。

近年來，Hippo信號除調節細胞增殖、控制器官大小等經典功能外，不依賴活化轉錄因子TEAD的生物學功能也逐漸被發現，并成為研究的熱點。經典Hippo信號通路的研究多集中在外界環境刺激等如機械壓力等調節轉錄活性機制，進而控制細胞增殖、器官大小與腫瘤形成等。Hippo信號分子通過上游激酶活性或結合其他信號調節分子，參與其他信號通路（如TGF-β信號、Wnt信號、先天免疫信號等）調控細胞的生物學功能，稱為非經典Hippo信號。Hippo信號的激酶分子和轉錄共激活因子是細胞生長發育中進化保守的分子，在宿主生存和防衛過程中也發揮不可替代的功能。例如，Hippo信號分子MST1通過激酶結構域與蛋白激酶CK1ε相互作用，阻斷CK1ε與Wnt信號下游中心分子DVL2結合，進而抑制Wnt/β-catenin信號通路［5］。MST1通過信號復合物Rap1-RapL參與調節淋巴細胞極性和黏附，在T淋巴細胞發育、存活、轉運與歸巢中都發揮著重要作用［6］。然而，在敲低MST1激酶的DC細胞中，趨化因子受體CCR7信號活化受到抑制，進而抑制依賴于CCR7活化信號的下游靶基因功能，影響DC細胞骨架重塑與遷移［7］。MST1/2激酶結合并磷酸化ROS/親電傳感器蛋白KEAP1，磷酸化的KEAP1抑制下游效應蛋白NRF2的泛素化介導蛋白酶體途徑降解，減少ROS產生，參與調控巨噬細胞氧化還原穩態［8］。MST1/2激酶通過調節線粒體轉運體與線粒體吞噬體來控制活性氧的產生，通過活化小G蛋白Rac1等方式參與調節免疫細胞對病原微生物的吞噬和殺傷作用［9］。

隨著研究深入，Hippo信號通路的新成員及功能也逐漸被發現，如RASSF5（Ras association domain family member 5，或稱RAPL/Nore1B）、NDR1/2（Nuclear Dbf2-related1/2，或 稱STK38/STK38L）、NF2（Neurofibromatosis type Ⅱ，或 稱Merlin）以 及MAP4Ks（MAP kinase kinase kinase kinases）。一方面，它們參與經典Hippo信號通路，參與細胞增殖、凋亡和細胞極性調控。NDR1/2蛋白可以被MST1/2磷酸化，與LATS1/2一起調節YAP/TAZ的亞細胞定位和轉錄活性［10］。這些激酶的組織分布決定了其組織特異功能，如在腸道上皮組織中，是NDR1/2而非LATS1/2作為YAP的生理性激酶［11］。MAP4Ks與MST平行激活下游LATS，特別在血清饑餓時，MAP4Ks激酶在調節LATS和YAP/TAZ活性比MST1/2更重要［12］。另一方面，這些新成員本身能不依賴活化TEAD，與其他蛋白質相互作用或介導靶蛋白磷酸化，直接參與信號轉導和細胞代謝。如：NDR1競爭性結合TRAF3，導致IL-17信號傳導增強和炎癥因子產生增加。NDR2促進MEKK2的泛素化和降解，以抑制IL-17信號傳導，防止過度分泌炎癥因子［13］。因此，Hippo信號激酶成員和轉錄共激活因子除調節細胞增殖、控制器官大小等經典功能外，也不同程度參與細胞免疫穩態，如炎癥反應與先天免疫應答（圖1）。

圖1 經典Hippo信號通路和非經典Hippo信號通路

2 Hippo信號調控先天免疫細胞功能的作用

2.1 Hippo信號調控巨噬細胞的極化以及氧化應激穩態巨噬細胞是先天免疫系統中不可或缺的成員，能夠產生多種炎癥和趨化因子，在抵抗病原菌感染、抗原呈遞等多種免疫反應中扮演關鍵角色。根據分泌的炎癥因子與功能，巨噬細胞主要分為M1型巨噬細胞和M2型巨噬細胞2種亞群。M1型巨噬細胞主要出現在病原體感染早期，通過分泌促炎因子TNF-α、IL-12與iNOS等促進炎癥反應，增強吞噬、殺菌功能；M2型巨噬細胞通過分泌IL-10等抗炎細胞因子抑制炎癥反應，參與組織修復和血管生成等過程。研究表明，Hippo信號分子能通過調控巨噬細胞極化影響腫瘤、炎癥性疾病的進程。如，YAP能抑制IL-4/IL-13誘導的M2型巨噬細胞極化，并同時促進LPS/IFN-γ誘導的M1型巨噬細胞的活化，產生過量的促炎細胞因子IL-6，加劇炎癥性腸病的發展［25］。在MST1/2缺失的肝細胞中，通過上調MCP1表達并導致大量具有混合M1/M2巨噬細胞浸潤，加劇肝癌發展［26］。

此外，Hippo信號通路在巨噬細胞的氧化應激穩態中也發揮重要功能。在巨噬細胞殺死病原微生物的過程中，會產生大量的ROS殺死吞噬的病原微生物。Mst1/2敲除的巨噬細胞中的ROS水平上升，氧化應激水平升高。在巨噬細胞抗感染過程中，Mst1/2受刺激被募集到線粒體和吞噬體，直接參與調節ROS生成。另一方面，維持細胞的氧化還原穩態是維護巨噬細胞正常生理功能和免疫功能的重要保障。過量的ROS也會損傷巨噬細胞，Mst1/2通過調節細胞內的氧化還原狀態，避免過量的ROS導致細胞損傷，有助于維持巨噬細胞的殺傷能力與存活之間的平衡。Mst1/2激酶活化后，通過調控抗氧化因子Nrf2促進其下游的抗氧化酶靶基因表達，進而降低ROS誘導的氧化損傷［8］。因此，Hippo信號通路可以影響巨噬細胞的極化、吞噬、產生細胞因子等多種生理過程，從而影響巨噬細胞的免疫功能和炎癥反應等生理過程。

2.2 Hippo信號調控樹突狀細胞的代謝以及抗原遞呈能力樹突狀細胞（Dendritic cell，DC）是先天免疫細胞的重要組成部分，主要負責抗原的捕獲、處理、呈遞和啟動免疫反應，廣泛分布于皮膚、黏膜和淋巴組織等。DC細胞根據進化譜系主要分為經典樹突狀細胞（Conventional dendritic cell， cDC）和漿細胞樣樹突狀細胞（Plasmacytoid dendritic cell， pDC）。Hippo信號激酶MST1/2在選擇性編程CD8α+cDC的功能與代謝中發揮重要功能。通過NetBID系統生物學算法分析發現，CD8α+cDC細胞中的Hippo信號通路激酶的表達量與活性比CD8α-cDC細胞明顯增高，表現出更強的氧化代謝水平，并依賴MST1/2活性維持細胞能量代謝穩態和線粒體動力學［27-28］。另外，MST1缺失還影響DC介導的特異性免疫應答。DC細胞中缺失MST1/2，而非下游激酶LATS1/2與轉錄輔助因子YAP/TAZ會破壞CD8+T細胞的穩態及其腫瘤殺傷功能，這表明MST1/2發揮作用并不依賴經典Hippo信號路徑［28］。將T細胞與特異性敲除MST1的DC細胞體外共培養，發現DC中的MST1缺失通過p38 MAPK信號通路促進IL-6表達并調節CD4+T細胞中IL-6受體與STAT3的活化，影響Th17細胞分化，加劇自身免疫性疾病模型的炎癥進展［29］。因此，Hippo信號分子在DC細胞成熟、活化和抗原遞呈能力方面都發揮至關重要的作用。

3 Hippo信號通路在先天免疫抗病毒信號中的調控機制

先天免疫抗病毒信號是機體抵抗病毒入侵的第一道防線，迅速識別并消滅病毒，防止感染的擴散和加重。先天免疫是一種宿主本能的非特異性防御，通過模式識別受體（Pattern recognition receptors，PRRs）識別入侵的病毒或細菌的保守分子，通過一系列信號轉導產生干擾素與細胞促炎因子，抵御病原微生物入侵。不同的PRRs可識別病毒的不同類型核酸分子，如視黃酸誘導基因Ⅰ（RIG-Ⅰ）能結合并識別細胞內病毒dsRNA；環鳥苷酸-腺苷酸合成酶cGAS可識別結合dsDNA。RIG-Ⅰ通過CARD結構域結合并激活下游接頭分子MAVS；cGAS結合dsDNA后催化產生cGAMP，進而激活干擾素刺激因子STING。MAVS和STING可通過IKK復合物和TBK1/IKKε激酶復合物分別激活轉錄因子NF-κB和IRF3，并易位至細胞核啟動IFN-Ⅰ的表達。IFN-Ⅰ以自分泌和旁分泌方式與IFNα/β受體（IFNAR）結合，觸發JAK激酶家族成員JAK1和Tyk-2的激活［30］。這些激酶磷酸化并激活信號轉導和轉錄激活因子STAT1和STAT2，并與IRF9結合形成異源三聚體復合物，從而與啟動子區域中的IFN刺激反應元件結合啟動干擾素刺激基因ISG的轉錄，抑制病毒復制并觸發宿主抗病毒反應［31］。

3.1 Hippo信號調控cGAS/STING抗DNA病毒信號聚谷氨酰胺結合蛋白PQBP1與cGAS結合能識別逆轉錄病毒DNA，從而有助于細胞對逆轉錄病毒的識別［32］。研究發現，在HIV-1刺激下，LATS2通過磷酸化PQBP1增強PQBP1/cGAS相互作用及cGAS的寡聚化，促進先天免疫反應［33］。STING是一種位于內質網上轉膜蛋白，接收cGAS產生的第二信號分子cGAMP，觸發TBK1/IRF3信號來誘導先天免疫反應以抵抗病原體感染。STING能促進人類巨細胞病毒（Human cytomegalovirus， HCMV）基因組的核內運輸，在此過程中，YAP通過抑制STING的表達從而抑制HCMV在宿主細胞的早期復制［17］。Merlin/NF2是經典Hippo通路的新成員，NF2通過募集LATS使其被MST激活，從而促進激酶級聯反應［34］。研究顯示，NF2通過影響YAP活性增強細胞的先天免疫應答，但其FERM結構域的點突變體（如L46R、L64P和L141P）受活化的IRF3誘導成液滴狀聚集體，抑制TBK1活化、IRF3的磷酸化及核易位，負調節先天免疫［35］。

3.2 Hippo信號調控RLR抗RNA病毒信號Hippo信號在RIG-Ⅰ介導抗RNA病毒反應中也具有重要的調控功能。MST4是MST1/2的同源激酶，MST4通過促進Smurf1介導的MAVS的K48連接方式的泛素化來破壞MAVS的蛋白穩定性，并抑制MAVS結合TRAF3促使MAVS的失活，下調RLR介導的IFN-Ⅰ的產生［15］。NDR2通過E3泛素連接酶TRIM25增強RIG-Ⅰ的K63連接方式的泛素化，從而促進RIG-Ⅰ介導的下游信號傳導以及IFN-Ⅰ的產生，抑制病毒復制［14］。MST1通過抑制TBK1和IRF3的活化進而抑制RNA/DNA病毒誘導的先天免疫應答［36］；LATS1除了參與IFN-Ⅰ上游的調控，還在IFN-Ⅰ下游的ISGs產生中發揮作用。研究發現，在IFN-Ⅰ誘導下，LATS1被Tyk2磷酸化入核，入核后的LATS1與CDK8結合并促進其磷酸化，CDK8對STAT1 Ser727位點的磷酸化促進ISGs的產生［37］。

3.3 H ippo信號調控TLR介導的先天免疫信號Hippo信號分子在TLR信號通路介導的先天免疫中具有重要作用。當巨噬細胞在細菌感染或者TLR4配體LPS刺激下，通過TLR4-Piezo1-CaMKⅡ激活Hippo信號通路關鍵激酶Mst1/2，進而活化Rac信號通路促進巨噬細胞吞噬和提高細菌清除能力［38］。甲型流感病毒（Influenza A virus， IAV）感染能促進YAP作為轉錄輔助因子直接結合到TLR3啟動子區特定的TEAD結合位點，促進TLR3啟動子區域的組蛋白去乙酰化抑制其轉錄，使TLR3表達下調阻斷抗病毒先天免疫信號傳導［16］。MicroRNA是一類進化上保守的內源性非編碼RNA，參與轉錄后基因抑制［39］，它們能識別特定的mRNA并導致其降解或翻譯抑制。目前，miR146a已被證明通過靶向IRAK1和TRAF6抑制TRL3信號傳導，并調節下游STAT1介導先天抗病毒免疫反應［40］。NDR1結合并抑制miR146a表達，解除了miR146a對STAT1翻譯的抑制作用，促進抗病毒免疫反應，其蛋白下調有利于病原體逃逸［41］。當乙型肝炎病毒顆粒（Hepatitis B virus， HBV）暴露后，小鼠原代肝細胞（PMHs）通過TLR2-MyD88-IRAK4軸激活Hippo信號通路，阻止YAP核易位，增強IκBα表達進而抑制NF-κB的激活從而負調控先天免疫防御［18］。

3.4 H ippo信號分子靶定病毒結構蛋白Hippo信號通路成員通過直接靶定病毒結構蛋白，進而調控宿主抗病毒免疫反應。甲型流感病毒可以通過IAV非結構蛋白1（NS1）與YAP/TAZ的C端結構域相互作用，進而激活YAP和TAZ促進其入核，YAP/TAZ下調促炎和抗病毒細胞因子［16］。HIV-1顆粒已被證明包含至少3種細胞絲氨酸-蘇氨酸激酶：ERK2/MAPK，cAMP依賴性蛋白激酶（C-PKA）的催化亞基和未鑒定的53 kDa的激酶。研究發現，NDR1和NDR2激酶可能是其中未被鑒定的53 kDa的激酶，其被包裝在HIV-1顆粒中，參與HIV-1的復制。此外，NDR1和NDR2在病毒顆粒和細胞內被HIV-1蛋白酶切割，切割位點形成的截短體改變了NDR2的亞細胞定位，進而抑制了NDR1和NDR2酶活性，利于HIV-1免疫逃逸［42］。

綜上所述，Hippo信號通路成員在先天免疫抗病毒中發揮至關重要的作用，通過調控多條細胞先天免疫信號途徑，調控宿主對病毒的防御能力。這些成員不僅參與病毒識別和免疫應答的調節，還可以直接作用于病毒復制過程，影響病毒與宿主之間的相互作用，這對于維持細胞內環境和免疫穩態發揮不可替代的功能（圖2）。

圖2 Hippo信號分子調控先天免疫抗病毒信號

4 Hippo信號通路在炎癥反應中的調控作用

炎癥信號是機體對于感染、損傷或其他危害因素的一種防御反應，通過啟動并引發一系列的炎癥反應，包括白細胞浸潤與炎性細胞因子產生等，最終導致受損組織修復和啟動免疫防御。Toll樣受體在炎癥信號中發揮著重要作用，通過識別病原相關分子模式，誘導機體先天免疫應答和細胞因子產生。MyD88作為TLR的關鍵接頭分子募集激活的IRAK激酶，E3泛素連接酶TRAF6結合IRAK，并促進TAK1和IKKγ的激活與IKKβ磷酸化，導致IκB蛋白磷酸化降解釋放NF-κB，NF-κB二聚化入核促進下游炎癥因子轉錄與表達。此外，NF-κB信號通路的激活還能促進炎癥小體相關成員的轉錄，包括無活性的NLRP3、pro IL-1β和pro IL-18。ROS、ATP、線粒體損傷等提供NLRP3激活的第二信號，無活性的NLRP3與細胞凋亡相關斑點樣蛋白ASC和pro caspase-1的發生寡聚化激活NLRP3炎癥小體，促進pro caspase-1剪切成caspase-1，以及成熟IL-1β和IL-18的產生和分泌。

4.1 Hippo信號分子調控NF-κB信號轉導NF-κB通過多種刺激因子（病毒、腫瘤壞死因子等）的活化誘導多種靶基因表達，產生多種細胞因子參與炎癥反應。MST1可通過與IRAK1相互作用減少IRAK1泛素化，進而抑制IRAK1的活化，負調控LPS介導的NF-κB信號通路［44］。在TNF-α和IL-1β介導的炎癥反應中，YAP通過與IKKα/β/γ的相互作用，抑制TAK1與IKKα的相互作用以及IKKα和IKKβ的磷酸化，進而抑制IκBα的磷酸化和降解，導致p50/p65異二聚體轉位到細胞核受損；然而TAK1也能介導YAP磷酸化和泛素化促進YAP蛋白質酶體降解，這是YAP獨立于Hippo-LATS信號通路的降解途徑［20］。髓樣細胞中的YAP過表達能促進小鼠動脈粥樣硬化，且使病灶處的巨噬細胞浸潤增多。IL-1β誘導巨噬細胞MyD88-IRAK4-IRAK1/2/-TRAF6通路的激活，增強了YAP的K63連接方式的泛素化，YAP的K63連接方式的泛素化削弱了其與血管蛋白AMTO的相互作用，促進YAP進入細胞核。核內的YAP促進了巨噬細胞趨化因子CCL2的轉錄，加劇動脈粥樣硬化的進展和促進巨噬細胞在腎臟中的浸潤，從而加劇腎小管腎炎［45-46］。此外，YAP參與TNF誘導的基因表達譜，TNF能增加YAP/TEAD轉錄活性，進而調節TNF誘導的促炎因子轉錄以及NF-κB活化［47］。

4.2 Hippo信號分子調控NLRP3炎癥小體活化YAP作為轉錄共激活蛋白，通過其轉錄活性或獨立其轉錄共激活功能調控先天免疫應答。一方面，YAP能進入細胞核輔助核內轉錄因子影響靶基因表達。使用間充質干細胞（Mesenchymal stem cell， MSCs）/巨噬細胞共培養系統發現，YAP與β-catenin在細胞核中共定位并相互作用，直接調控XBP1的活性。XBP1是NLRP3炎癥小體激活的關鍵轉錄因子，其活性降低抑制NLRP3的激活，并有助于促進巨噬細胞從M1型極化成M2型，從而減輕IR模型中肝臟的損傷［48］。另一方面，YAP在不依賴其轉錄活性下也能調節炎癥反應。E3泛素連接酶β-TrCP1促進NLRP3的K380的K27連接的泛素化修飾，導致NLRP3通過蛋白酶體途徑快速降解。胞漿YAP能與NLRP3相互作用，并阻斷E3泛素連接酶β-TrCP1結合NLRP3，增強NLRP3的蛋白穩定性，從而促進NLRP3炎癥小體的快速活化［19］。

因此，Hippo信號通路成員在NF-κB信號轉導和NLRP3炎癥小體活化中都發揮調節功能，進而調控細胞因子的表達和炎癥的發生，維持機體免疫穩態（圖3）。這些發現不僅拓展了我們對Hippo信號通路在炎癥反應中功能的理解，也為未來的治療策略提供了新的視角。

圖3 Hippo信號分子調控炎癥信號

5 結論與展望

Hippo信號在不同種屬間高度保守，在維持細胞生理功能和免疫防御方面都發揮功能。隨著研究的深入，非經典Hippo信號通路調控網絡也逐漸被揭示。Hippo信號路徑的保守激酶與轉錄共激活因子，通過結合或調節其他信號調節分子，參與細胞的多種生命活動。先天免疫應答是機體對病原體入侵的一種非特異性的防御反應，在機體免疫防御中發揮不可或缺的作用。首先，Hippo信號直接參與調控先天免疫細胞的活性，對巨噬細胞和DC細胞的活化和代謝穩態發揮調節功能。其次，Hippo信號分子通過結合干擾素信號途徑蛋白或直接結合病毒蛋白，進而調控先天免疫抗病毒應答。最后，Hippo信號參與調節NF-κB活化與NLRP3炎癥小體的活化，進而影響炎癥反應的強度。提示Hippo信號通路在先天免疫應答抗病毒與炎癥反應中具有關鍵作用。