Flic蛋白的調(diào)節(jié)免疫作用及其對動脈粥樣硬化的影響

徐靜，楊樹森，董國

? 綜述 ?

Flic蛋白的調(diào)節(jié)免疫作用及其對動脈粥樣硬化的影響

徐靜1，楊樹森1，董國1

動脈粥樣硬化是導(dǎo)致心腦血管疾病的首要病理基礎(chǔ)，以血管內(nèi)脂質(zhì)、纖維成分堆積、管腔狹窄、血管壁慢性炎癥為主要特征，是多種重要心血管不良事件的主要原因，這些心血管事件包括:冠心病、卒中和外周血管病[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，嚴(yán)重威脅人類健康。近來許多研究表明其發(fā)生發(fā)展與機(jī)體的免疫系統(tǒng)密切相關(guān)，尤其是天然免疫中具有代表性的單核/巨噬細(xì)胞，有很重要的促進(jìn)動脈粥樣硬化的作用。此外，由T細(xì)胞影響的適應(yīng)性免疫應(yīng)答在動脈粥樣硬化形成中也起到重要作用。通過影響參與動脈粥樣硬化的免疫細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子可能成為動脈粥樣硬化治療的新手段。

1 動脈粥樣硬化中的免疫調(diào)節(jié)

如今，動脈粥樣硬化被廣泛認(rèn)為是發(fā)生在動脈管壁的慢性炎癥性疾病，一般早期病變易發(fā)生在動脈分叉及血管彎曲度比較高的地方[2]。血流形式及剪切力的改變可以影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和促炎因子的表達(dá)，募集單核細(xì)胞和其他白細(xì)胞，并將其轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)膜。這些被募集到內(nèi)膜的單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為炎性巨噬細(xì)胞引發(fā)局部炎癥反應(yīng)，吞噬并氧化修飾低密度脂蛋白（LDL）從而形成泡沫細(xì)胞，這個過程激活了天然和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。樹突狀細(xì)胞可以通過攝取外源抗原并將攝取的抗原提呈給T細(xì)胞在天然免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答中起到橋梁作用[3]。不同的動物模型均表明天然免疫和適應(yīng)性免疫在動脈粥樣硬化形成和發(fā)展中均起到重要作用，特別是在缺乏巨噬細(xì)胞克隆刺激因子的小鼠中看到了保護(hù)動脈的作用。T細(xì)胞和B細(xì)胞產(chǎn)生缺陷也可以顯著抑制動脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展。

1.1 動脈粥樣硬化中的天然免疫應(yīng)答 許多可溶性細(xì)胞因子和細(xì)胞參與天然免疫應(yīng)答，這些細(xì)胞包括單核/巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和B-1細(xì)胞。參與天然免疫的受體包括：Toll樣受體（TLRs）、清道夫受體、NOD樣受體（NLR）和誘導(dǎo)天然免疫反應(yīng)的RIG-1樣受體等。單核細(xì)胞在動脈粥樣硬化形成過程中起到關(guān)鍵作用，這些細(xì)胞迅速聚集到血流紊亂的地方，并形成輕度的炎癥反應(yīng)。單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞后使其吞噬活性增加，從而導(dǎo)致脂質(zhì)聚集和泡沫細(xì)胞形成，進(jìn)而形成脂質(zhì)池并使動脈內(nèi)膜增厚，隨著病變的進(jìn)展逐漸形成纖維斑塊。雖然病變發(fā)展過程中由脂質(zhì)池到粥樣斑塊的機(jī)制尚不明確，但很可能與巨噬細(xì)胞的凋亡有關(guān)。這些細(xì)胞產(chǎn)生大量炎癥因子和MMPs，使基質(zhì)退化，減弱斑塊的穩(wěn)定性[4]。

1.2 動脈粥樣硬化中的適應(yīng)性免疫應(yīng)答 適應(yīng)性免疫應(yīng)答是

抗原特異性免疫應(yīng)答，尤其是樹突狀細(xì)胞和T細(xì)胞，它們由于MHCII和HLA-DR的存在而人類在動脈粥樣硬化起到重要作用。T淋巴細(xì)胞是最早被募集到動脈粥樣硬化斑塊的細(xì)胞，由多種CD4+T細(xì)胞亞群和CD8+T細(xì)胞組成。在動脈粥樣硬化中適應(yīng)性免疫應(yīng)答起重要作用，由于斑塊內(nèi)細(xì)胞因子的影響，CD4+T細(xì)胞分化為Th1、Th2、Th17和Treg細(xì)胞[5]。所有Th1細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子均有促進(jìn)動脈粥樣硬化作用，包括：T-bet、IFN-γ、IL-12、IL-18。IFN-γ可以活化單核/巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞來維持Th1細(xì)胞的促進(jìn)動脈粥樣硬化效應(yīng)，IFN-γ還可以通過活化這些細(xì)胞來抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和減少膠原纖維合成，還可以通過上調(diào)MMPs共同使纖維帽變薄[1]。在冠心病患者血漿中IL-18水平是升高的，IL-18可刺激IFN-γ增殖，還可以預(yù)測穩(wěn)定和不穩(wěn)定型心絞痛患者心血管事件死亡。Th2細(xì)胞分泌IL-4、IL-5、IL-10和IL-13。開始認(rèn)為Th2細(xì)胞通過抑制Th1細(xì)胞反應(yīng)來發(fā)揮其動脈保護(hù)作用。然而，Th2在動脈粥樣硬化過程中的作用尚未明確，由于斑塊位置、所處階段及其分泌細(xì)胞因子的種類和動脈粥樣硬化模型的不同而作用不一[6]。其中IL-4的作用更趨向致動脈粥樣硬化作用。在IL-4缺乏低密度脂蛋白受體（LDLR）基因缺失小鼠（LDLR^-/-）的中，關(guān)于動脈粥樣硬化進(jìn)展沒有影響和動脈粥樣硬化斑塊縮小的結(jié)果均由報道。在長期高膽固醇飲食喂養(yǎng)下建立的動脈粥樣硬化模型發(fā)現(xiàn)外源給與IL-4可以表現(xiàn)出致動脈粥樣硬化效應(yīng)。其他的Th2相關(guān)細(xì)胞因子，IL-5和IL-33似乎表現(xiàn)出了動脈保護(hù)作用。IL-5通過誘導(dǎo)一種特殊的LDl激活B1細(xì)胞產(chǎn)生IgM抗體來發(fā)揮其動脈保護(hù)作用，在缺乏這種抗體的小鼠中其動脈粥樣硬化程度是增加的。而IL-33可以通過激活I(lǐng)L-5和促進(jìn)抗oxLDL IgM抗體的產(chǎn)生來發(fā)揮動脈保護(hù)作用。Treg細(xì)胞根據(jù)其起源的不同分為天然型和誘導(dǎo)型。這些細(xì)胞通過分泌IL-10和TGF-β來發(fā)揮抑制功能[7]。不論天然還是誘導(dǎo)型Treg細(xì)胞均起到動脈保護(hù)作用，在應(yīng)用小鼠為模型的實驗中，Treg細(xì)胞缺乏表現(xiàn)出了動脈粥樣硬化和病變炎癥反應(yīng)的增加。關(guān)于Th17在動脈粥樣硬化中的作用是存在爭議的，根據(jù)動物模型，阻斷或外源給與IL-17的方式不同及高脂飲食時間的不同其作用也不同[8]。除了每種細(xì)胞產(chǎn)生不同的細(xì)胞因子，Th1和Th2細(xì)胞可以識別抗原和誘導(dǎo)B細(xì)胞驅(qū)動的體液免疫。多數(shù)情況下B細(xì)胞產(chǎn)生的IgM抗體起到動脈保護(hù)作用，而IgG抗體和IgE抗體卻有促進(jìn)動脈粥樣硬化作用。

2 Flic蛋白及其免疫調(diào)節(jié)作用

2.1 Flic蛋白 Flic蛋白既鞭毛蛋白，是鞭毛的主要成分，它不僅在細(xì)菌運(yùn)動方面起著重要的作用，而且作為細(xì)菌表面主要抗原，其氨基酸序列高度保守，是引起免疫反應(yīng)的重要抗原成份之一，作為 TLR5或NLRC4的配體，其結(jié)構(gòu)決定了其既有抗原性又具有佐劑效應(yīng)。細(xì)菌鞭毛蛋白佐劑效應(yīng)主要是通過TLR5和NLRC4信號途徑協(xié)同實現(xiàn)的[9]。可以與表達(dá)于上皮細(xì)胞、單核細(xì)胞和未成熟的樹突狀細(xì)胞的頂端和基底外側(cè)的TLR5受體結(jié)合, 可觸發(fā)炎性因子、趨化因子和IFN-γ等分泌，介導(dǎo)激活T細(xì)胞和B細(xì)胞應(yīng)答。NLRC4是細(xì)胞質(zhì)中的模式識別受體,可識別細(xì)胞質(zhì)中的多種配體并誘導(dǎo)相應(yīng)免疫應(yīng)答[10]。另外，細(xì)菌鞭毛蛋白能募集T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞至次級淋巴器官，促進(jìn)DCs和T淋巴細(xì)胞的活化。細(xì)菌鞭毛蛋白的可塑性將會使得以細(xì)菌鞭毛蛋白為基礎(chǔ)通過免疫調(diào)節(jié)而治療動脈粥樣硬化成為研究的熱點。

2.2 Flic蛋白的免疫調(diào)節(jié)作用 鞭毛蛋白是一種蛋白性的PAMP，可以被PRR主要是細(xì)胞表面TLR5識別和區(qū)分，兩者特異性結(jié)合后鞭毛蛋白即可作用于表達(dá)有TLR5的細(xì)胞，如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹突細(xì)胞等，通過激活TLR5，活化MyD88依賴的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，調(diào)控IFN-γ、TNF-α、IL-6和IL-12等促炎細(xì)胞因子的合成，上調(diào)協(xié)同刺激分子CD80、CD86以及MHCⅡ分子，從而使這些主要的抗原遞呈細(xì)胞激活和成熟，攝取抗原能力增強(qiáng)，向引流淋巴結(jié)遷移能力增強(qiáng)，從而招引、激活和分化T輔助細(xì)胞，啟動獲得性免疫應(yīng)答[9]。實驗顯示，于首免后6周取小鼠脾臟制備脾淋巴細(xì)胞,通過實時熒光定量PCR和ELISA方法分別檢測小鼠脾淋巴細(xì)胞IFN-γ 在mRNA和蛋白水平的表達(dá),結(jié)果各免疫組均能誘導(dǎo)較高水平的IFN-y的表達(dá)，并以加有鞭毛蛋白佐劑的免疫組所誘導(dǎo)分泌的IFN-γ顯著高于未加鞭毛蛋白佐劑的免疫組[11]。作為TLR5的配體鞭毛蛋白也能誘導(dǎo)產(chǎn)生Th1/Th2混合型免疫反應(yīng)，將Flic蛋白與TLR5結(jié)合可誘導(dǎo)依賴MyD88的Th2細(xì)胞因子的產(chǎn)生[12]。

Miao等發(fā)現(xiàn)了另外一條不同于TLR5胞外信號途徑的鞭毛蛋白識別方式，這一途徑包含了2個NLR家族的胞內(nèi)模式識別受體：NAIP5和IPAF，它們和APAF蛋白一樣，都屬于富含NACHT亮氨酸重復(fù)序列受體家族的成員[13]。與TLR5不同，NLR蛋白不依賴于MyD88，但其被活化后同樣激活NF-κB，最終產(chǎn)生的最主要因子是含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶，可以促進(jìn)IL-1β、IL-18 的成熟，或者導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[14]。我們的研究也發(fā)現(xiàn)了TLR5和NLRC4通路的激活都可以增加NK細(xì)胞的比例。

作為免疫佐劑鞭毛蛋白對機(jī)體的特異性免疫應(yīng)答和抗體產(chǎn)生也有重要影響，McSorley等通過以鞭毛蛋白作為OVA的佐劑免疫小鼠，發(fā)現(xiàn)CD4+T細(xì)胞對OVA肽段（322-339）的反應(yīng)提高了3～10倍[13]。Pino等用FljB聯(lián)合抗原共同免疫或抗原單獨滴鼻免疫小鼠，前者產(chǎn)生更高水平的粘膜和系統(tǒng)性循環(huán)抗體，且顯示出更強(qiáng)烈的CD4+T細(xì)胞應(yīng)答[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，將人CD4+T細(xì)胞與rFliC體外共培養(yǎng)后可顯著增強(qiáng)CD4+CD25+Treg細(xì)胞的免疫抑制能力并提高Foxp3表達(dá)[15]，也有相關(guān)實驗觀察到Flic蛋白可以抗體的產(chǎn)生顯著增加。

3 Flic蛋白對動脈粥樣硬化的影響

鑒于Flic蛋白的免疫佐劑特性，可通過不同的途徑來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)如Flic蛋白可以與TLR5結(jié)合并激活其下游信號通路IRAK-TRAF6復(fù)合體和NF-kB，來誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，可以調(diào)節(jié)IFN-γ等細(xì)胞因子和T細(xì)胞亞群如Th1、Th2和Treg的改變。研究結(jié)果顯示在高脂飲食誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化形成的野生小鼠體內(nèi)可以通過NF-kB信號通路激活加劇脂質(zhì)聚集和炎癥反應(yīng)[16]。而在TLR5基因敲除的小鼠體內(nèi)由于其NF-kB信號通路的失活，其脂質(zhì)聚集和炎癥反應(yīng)是減弱的。TLR5可激活Nox4來促進(jìn)H2O2產(chǎn)生來促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)展[17]。

Flic蛋白作為免疫佐劑對機(jī)體的天然免疫和適應(yīng)性免疫均產(chǎn)生重要的影響，可以通過改變機(jī)體炎癥因子水平，調(diào)節(jié)Th細(xì)胞水平和抗體的產(chǎn)生來影響動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。盡管，目前還沒有明確的證據(jù)來說明Flic在動脈粥樣硬化中的明確作用，還需要大量的實驗來探索，但Flic蛋白作為免疫調(diào)節(jié)劑應(yīng)用于動脈粥樣硬化的治療可能成為未來研究的熱點。

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本文編輯：陳亞磊，田國祥

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