張 靚(綜述) 管劍龍(審校)

(復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院風(fēng)濕免疫科 上海 200040)

白塞病(Behcet’s disease,BD)是以“眼-口-生殖器”三聯(lián)征為特征、累及多系統(tǒng)的血管炎性疾病。BD基本臨床特點(diǎn)為復(fù)發(fā)性口腔、生殖器潰瘍和眼葡萄膜炎,還可以累及皮膚、腸道、心血管、中樞神經(jīng)和血液系統(tǒng)[1-3]。當(dāng)BD合并眼部損害時(shí)診斷為眼BD,占BD 60%～80%,以雙側(cè)全葡萄膜炎和視網(wǎng)膜血管炎最多見(jiàn),病程反復(fù),重者失明[1]。近來(lái)多項(xiàng)研究認(rèn)為,輔助性T細(xì)胞17(T help cell 17,Th17)/調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(T regular cell,Treg)失衡在BD葡萄膜炎發(fā)病中發(fā)揮重要作用[2-4]。

雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一種在進(jìn)化上高度保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶,可在糖皮質(zhì)激素、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(葡萄糖、脂肪酸等)和各種應(yīng)激原作用下被激活并參與調(diào)控T細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和分化[5]。在哺乳動(dòng)物體內(nèi),mTOR存在兩種蛋白復(fù)合體即mTORC1和mTORC2,二者具有不同的特異功能蛋白即Raptor和Rictor[5-6]。mTORC1主要參與Th1和Th17細(xì)胞分化,而mTORC2則與Th2細(xì)胞分化有關(guān)[5-8]。越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn),mTOR通過(guò)打破Th17/Treg平衡在多種自身免疫疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用,如系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)及類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)[6-8]。本文就mTOR通過(guò)介導(dǎo)Th17/Treg失衡參與BD葡萄膜炎發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述,旨在為BD葡萄膜炎臨床治療提供新思路。

Th17/Treg失衡與BD葡萄膜炎

Th17細(xì)胞與BD葡萄膜炎 Th17細(xì)胞是一類新型的CD4+T細(xì)胞亞群,主要分泌白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-17、IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α來(lái)促進(jìn)炎癥過(guò)程[2,9-11]。初始T細(xì)胞在IL-6和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor β,TGF-β)共同作用下,協(xié)同特異性轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)孤兒核受體(retinoid acid-related orphan nuclear receptor γt,RORγt)分化成Th17細(xì)胞[2-4]。此外,IL-1β和IL-23、IL-6因子對(duì)于Th17細(xì)胞分化和發(fā)育也不可或缺[1]。BD葡萄膜炎中,Th17細(xì)胞被抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cell,APC)激活并通過(guò)分泌效應(yīng)因子(IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-6、IL-23)趨化單核/巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK細(xì)胞等來(lái)共同促進(jìn)眼內(nèi)炎癥的發(fā)生,打破免疫赦免,繼而遷移至眼內(nèi)組織[2]。在實(shí)驗(yàn)性自身免疫性葡萄膜炎(experimental autoimmune uveitis,EAU)小鼠模型中,高水平IL-1β能打破血-視網(wǎng)膜屏障,也可趨化中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞進(jìn)入眼內(nèi)組織。此外,IL-17單獨(dú)或聯(lián)合TNF-α通過(guò)增加趨化因子配體CXCL1/2/5/8水平來(lái)誘導(dǎo)上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞高表達(dá)IL-8和粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF) ,從而活化和募集中性粒細(xì)胞重建眼內(nèi)微環(huán)境,TGF-β生成增多[9,12]。有研究發(fā)現(xiàn),在BD葡萄膜炎患者外周血中IL-22過(guò)度表達(dá),通過(guò)降低機(jī)體整體抵抗力和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來(lái)破壞人體視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞層,造成視力損害[3]。多項(xiàng)獨(dú)立研究發(fā)現(xiàn)[2,12-13],在BD葡萄膜炎活動(dòng)期患者血漿和房水中,Th17細(xì)胞及其細(xì)胞因子,如IL-6、IL-23、干擾素γ(interferon-γ,IFN-γ)、IL-17較非活動(dòng)期顯著升高,且與葡萄膜炎活動(dòng)度呈正相關(guān)。EAU小鼠外周血Th17細(xì)胞和IL-17、IL-6水平升高,治療后則降低;而加入抗體中和IL-17后,葡萄膜炎明顯減輕[1-2,9-10,12]。Nanke等[2]在BD葡萄膜炎小鼠模型中發(fā)現(xiàn),下調(diào)IL-6和TNF-α水平后,Th17細(xì)胞分化減少,葡萄膜炎明顯減輕,且IL-23R基因位點(diǎn)rs17375018與BD葡萄膜炎中有較強(qiáng)的相關(guān)性。

Treg細(xì)胞與BD葡萄膜炎 Treg細(xì)胞又稱作CD4+CD25+Foxp3+T細(xì)胞,是一類通過(guò)產(chǎn)生抑制性細(xì)胞因子TGF-β和IL-10來(lái)維持免疫耐受、T細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的抑制性CD4+T細(xì)胞亞群[1,9]。CD4+T細(xì)胞在高水平TGF-β單獨(dú)作用下,通過(guò)叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子p3(forkhead transcription factor p3,Foxp3)促Treg細(xì)胞分化。在正常眼內(nèi)微環(huán)境中,TGF-β還能結(jié)合視黃酸原位促進(jìn)初始T細(xì)胞分化成Treg細(xì)胞[10]。Zhuang等[14]發(fā)現(xiàn),急性葡萄膜炎患者外周血和房水中CD4+CD25+Foxp3+Treg細(xì)胞及其mRNA表達(dá)水平顯著下降,TGF-β減少。在EAU小鼠模型中,治療后的Treg細(xì)胞數(shù)量增多和功能增強(qiáng)[11]。

越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn),Th17/Treg失衡在自身免疫疾病中起著不可或缺的作用,如SLE、RA和多發(fā)性硬化癥(multiple sclerosis,MS)等[6-8]。Ye等[15]觀察到BD患者外周血和腦脊液中Th17細(xì)胞增多,Treg細(xì)胞減少,且與疾病活動(dòng)相關(guān)。Th17/Treg失衡與BD葡萄膜炎Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞在自身免疫反應(yīng)中起著截然相反的作用,二者相互拮抗制衡。Foxp3可以直接結(jié)合RORγt來(lái)抑制Th17細(xì)胞分化[14]。因此,Th17/Treg失衡對(duì)BD葡萄膜炎發(fā)病有重要作用。

mTOR通路介導(dǎo)Th17/Treg失衡

mTORC1促進(jìn)Th17細(xì)胞分化 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription,STAT3)和RORγt作為Th17細(xì)胞分化過(guò)程中主要的核轉(zhuǎn)錄因子,在mTORC1活化后均表達(dá)上調(diào)。體內(nèi)和體外EAU實(shí)驗(yàn)中,mTORC1缺乏時(shí),初始T細(xì)胞不能分化成Th17細(xì)胞,其機(jī)制與STAT3磷酸化減少有關(guān)[1,10,15-16]。mTORC1抑制劑雷帕霉素治療后小鼠RORγt表達(dá)降低,Th17細(xì)胞分化減少。Hu等[16]在小鼠結(jié)腸炎模型中觀察到,第二代mTOR抑制劑AZD8055能下調(diào)促炎細(xì)胞因子INF-γ、IL-17A、IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá),同時(shí)使Th17細(xì)胞數(shù)量明顯減少且功能減退。在實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)小鼠模型中,雷帕霉素能通過(guò)阻斷mTOR-STAT3信號(hào)通路來(lái)抑制Th17細(xì)胞分化[17]。

mTORC1抑制Treg細(xì)胞分化 mTOR-/-T細(xì)胞在IL-2和TGF-β缺乏的條件下能自發(fā)分化成Treg細(xì)胞,Foxp3表達(dá)增加[5,18]。Zeng等[5]研究發(fā)現(xiàn),小鼠Treg細(xì)胞中Raptor蛋白缺失可增加多種自身免疫病的發(fā)生,mTORC1對(duì)于Treg細(xì)胞功能完整至關(guān)重要。對(duì)Treg細(xì)胞特異性敲除mTORC1上游抑制性因子TSC1后,mTORC1活化增強(qiáng),造成Foxp3表達(dá)降低和Treg細(xì)胞數(shù)量減少,相反IL-17和IL-1β增多[5,16]。在EAU小鼠模型中,mTORC1抑制劑雷帕霉素抑制IL-17和促進(jìn)Foxp3表達(dá),進(jìn)而選擇性擴(kuò)增Treg細(xì)胞,并增強(qiáng)其穩(wěn)定性和抗炎能力[11,19]。

mTOR與BD葡萄膜炎發(fā)病機(jī)制

mTOR-STAT3通路 在TGF-β存在的環(huán)境中,STAT3在mTOR活化后磷酸化,刺激下游因子IL-6和IL-12、IL-23R的產(chǎn)生,抑制Foxp3表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)Th17細(xì)胞分化和抑制Treg細(xì)胞增殖[20]?；罨膍TOR信號(hào)在STAT3磷酸化過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。小鼠胚胎成纖維細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,雷帕霉素顯著地降低P-Ser STAT3磷酸化水平,而這一效應(yīng)不受p38抑制劑的影響[21]。體外實(shí)驗(yàn)利用shRNA沉默mTOR基因后,細(xì)胞內(nèi)STAT3水平顯著下降。進(jìn)一步研究證明,雷帕霉素通過(guò)抑制STAT3來(lái)促進(jìn)Treg細(xì)胞分化、抑制Th17細(xì)胞增殖。Xu等[20]發(fā)現(xiàn)mTOR拮抗因子TSC1受抑可增加STAT3磷酸化水平,提示mTOR-STAT3信號(hào)通路參與并調(diào)控Th17細(xì)胞分化。Chen等[22]認(rèn)為STAT3通過(guò)上調(diào)細(xì)胞內(nèi)ADP/ATP比值來(lái)激活A(yù)MPK/mTOR通路,從而抑制Th17細(xì)胞自噬;此外,mTOR通過(guò)上調(diào)STAT3/p63/Notch信號(hào)來(lái)促進(jìn)Th17細(xì)胞極化。

mTOR-HIF-1α通路 缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia induced factor-1α,HIF-1α)廣泛表達(dá)于T細(xì)胞,尤其在Th17細(xì)胞中高表達(dá),是細(xì)胞內(nèi)的缺氧感受器。低氧環(huán)境中,HIF-1α缺失可促進(jìn)糖酵解過(guò)程和Foxp3表達(dá),從而抑制Th17細(xì)胞分化、加快Treg細(xì)胞增殖,對(duì)于維持Th17/Treg平衡有重要作用[8,10,23]?；罨膍TORC1通過(guò)MT1-MMP/Mint3通路在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平均能上調(diào)HIF-1α表達(dá)。反之,雷帕霉素通過(guò)抑制mTOR可降低Mint3位于N末端氨基酸的磷酸化水平,然后協(xié)同MT1-MMP進(jìn)一步下調(diào)Mint3依賴的FIH-1表達(dá)水平,最終抑制HIF-1α活化[23]。高水平HIF-1α主要作用于RORγt來(lái)促進(jìn)Th17細(xì)胞分化:一方面HIF-1α通過(guò)招募形成HIF-1α/p300-RORγ t復(fù)合物,活化轉(zhuǎn)錄因子RORγt和增強(qiáng)STAT3基因表達(dá)來(lái)促進(jìn)Th17細(xì)胞因子的產(chǎn)生;另一方面,HIF-1α還能誘導(dǎo)糖酵解酶類Glut1、HK2、PGK1、LDHA和PDK1表達(dá)來(lái)分別增加糖攝取和糖酵解以促進(jìn)Th17細(xì)胞增殖[20,23-25]。此外,HIF-1α還能協(xié)同Notch來(lái)增強(qiáng)Bcl-2表達(dá)促進(jìn)Th17細(xì)胞分化[26]。體外實(shí)驗(yàn)中,用miR-210靶向降解HIF-1α后能抑制Th17細(xì)胞分化[6]。同時(shí)HIF-1α水平升高還可以抑制Treg細(xì)胞分化,其主要機(jī)制是直接結(jié)合Foxp3基因啟動(dòng)子區(qū),來(lái)降低Foxp3基因表達(dá)水平并加快其溶酶體降解速度[5,10,16]。

mTOR-Gfi1通路 獨(dú)立生長(zhǎng)因子1(growth factor independence1,Gfi1)是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子。越來(lái)越多試驗(yàn)證實(shí),mTORC1能通過(guò)抑制Gfi1上調(diào)STAT3和RORγt表達(dá)來(lái)介導(dǎo)Th17/Treg失衡[5,15,27]。Gfi1能阻斷RORγt和增強(qiáng)STAT5表達(dá)進(jìn)而抑制Th17細(xì)胞分化,促進(jìn)Treg細(xì)胞增殖[14,28]。Suzuki等[28]研究發(fā)現(xiàn),Gfi1能干擾RORγt募集與IL-17A啟動(dòng)子的結(jié)合來(lái)進(jìn)一步下調(diào)IL-17A的表達(dá)。

結(jié)語(yǔ)Th17/Treg失衡是BD葡萄膜炎發(fā)生發(fā)展中重要環(huán)節(jié),同時(shí)mTOR參與并通過(guò)多種途徑調(diào)節(jié)Th17/Treg平衡,提示mTOR介導(dǎo)Th17/Treg失衡可能是BD葡萄膜炎發(fā)病機(jī)制之一[1-3,27,29]。目前,mTOR抑制劑已經(jīng)用于研究治療RA和SLE等自身免疫病[6-7]。因此,針對(duì)mTOR靶向治療有望成為將來(lái)治療BD葡萄膜炎的一種新方法。