蛋白磷酸酶2A在T细胞、B细胞中的作用及机制

焦沃尔，陈始明

蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A, PP2A)是一种在真核生物内高度保守且普遍存在的丝氨酸/苏氨酸磷酸酶，主要是由支架A亚基(PP2Aa)、调节B亚基(PP2Ab)、催化C亚基(PP2Ac)组成的异源三聚体。支架A亚基和催化C亚基形成PP2A的核心酶，再与调节B亚基结合，通过改变磷酸化蛋白发挥去磷酸作用，从而参与到细胞周期、代谢、迁移、凋亡等多种生命活动中。PP2Aa和PP2Ac有两个同工型，而PP2Ab至少有17种同工型，这导致了PP2A在生物体内的功能多样性。T细胞、B细胞是人体适应性免疫应答的主要免疫细胞，在变应性疾病、系统性红斑狼疮等多种免疫失调性疾病中发挥重要作用。近年来研究发现PP2A广泛参与到免疫失调性疾病中，与T细胞、B细胞关系密切。本文就PP2A在T细胞、B细胞的作用及机制研究进展作一综述。

1 PP2A的组成与特异性

蛋白质磷酸化和去磷酸化是蛋白质发挥正常生理功能和完成信号传导的重要过程，其主要的氨基酸位点是丝氨酸，其次为苏氨酸。去磷酸化过程被磷酸酶催化，根据底物、催化结构域不同等特征将磷酸酶分为丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(PST磷酸酶)和酪氨酸磷酸酶(PT磷酸酶)两大家族，PP2A属于PST磷酸酶中的磷蛋白磷酸酶(PPP)家族。PP2A种类众多，一方面可直接由催化亚基和支架亚基构成二聚体，另一方面则由催化、支架、调节三亚基组合关联，产生约75种不同的潜在三聚体全酶[1]。

支架亚基A分子量65 kDa，具有87%的序列同源性，可通过氢键、疏水键、离子键等与催化和调节亚基结合形成三聚体全酶，发挥正常功能[2]。催化亚基C分子量36 kDa，整体呈球形，在调节催化活性和全酶组装中起着重要作用[3]。通过调控C亚基中的特定酪氨酸或者苏氨酸残基磷酸化，可使酶可逆性的失活，去磷酸化后酶可再次活化，从而达到调节酶催化活性的目的[4]。调节亚基B大小可变，主要决定PP2A功能的复杂性和多样性，包括不同的亚细胞定位和底物特异性等[5]。不同基因家族的B亚基与A、C亚基结合形式存在差异，使得PP2A全酶拥有复杂的结构和功能，在细胞分化、周期，信号传导等生理过程中起重要作用。

PP2A不同亚基在各组织中存在表达特异性，对成年小鼠和胚胎组织测序发现，其在脑组织中表达最高，肝脏中最低。B亚基以组织特异性方式表达，主要存在于胞核、胞质和线粒体中，并介导PP2A全酶的定位和底物特异性。大部分B亚基都普遍表达，而B55亚基则几乎只在脑中存在，与其他组织相比，B56亚基在肾上腺组织中表达明显增高，提示在不同组织中可能存在PP2A的特定功能[6]。B亚基介导的底物特异性则与Ca2+、神经酰胺和蛋白激酶等有关。Ca2+能直接与B亚基结合，增加PP2A的亲和力和活性。神经酰胺通过直接或者间接与PP2A结合，抑制其脱甲基作用，从而影响与底物的结合。目前已知的几种蛋白激酶，如PKR、ERK、PKC等都可以使B亚基磷酸化，从而调控PP2A的活性[2]。

2 PP2A与T细胞

2.1 PP2A与CD4+T细胞

初始T细胞在细胞因子和各种信号驱动下分化成不同的细胞亚群，CD4+T细胞则主要是在树突状细胞的刺激下分化而成。在次级淋巴器官中激活后，CD4+T细胞在接受TCR和共刺激信号转导激活后，进入到组织中分化成不同亚群，通过细胞因子完成正常生理功能[7]。CD4+T细胞在适应性免疫中起到关键作用，同时参与到自身免疫、哮喘、变态反应以及肿瘤免疫中。最早发现的CD4+T细胞亚群为Th1/Th2亚群，以分泌的细胞因子为分类标准，后续发现包括Treg、Th9、Th17、Th22以及Tfh等多种T细胞亚群，组成一个庞大的CD4+T细胞家族网络[8]。以下将着重介绍PP2A对 Th1/Th2、Treg、Th17细胞亚群的调控机制。

2.1.1 PP2A与Th1/Th2细胞：根据细胞因子IFN-γ和IL-4分泌差异，鉴别出的Th1/Th2亚群是目前已知的第一个CD4+T细胞亚群。Th1细胞主要参与到细胞抗感染免疫中，包括常见的慢性炎症和幽门螺旋杆菌感染等[9]。Th2细胞则分化与GATA3有关，GATA3能诱导STAT6磷酸化从而调控Th2细胞分化。Th1/Th2细胞免疫应答广泛参与到系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病和变态反应性疾病中，其应答失衡常常是疾病进展的关键。

PP2A调节T细胞的存活和死亡，并在T细胞的信号传导过程中起到至关重要的作用。研究发现[10]，在T细胞信号传导过程中发生了大量的去磷酸化，而PP2A是介导去磷酸化的主要磷酸酶。敲除PP2A催化亚基C会上调胸腺中细胞凋亡水平，并明显下调CD4+T细胞数量，可见PP2A与T细胞的发育关系密切。进一步研究PP2A对Th1/Th2亚群的关系发现，应用PP2A的选择性抑制剂后能特异性激活mTORC1信号轴。在淋巴细胞中，PP2A能抑制mTORC1，为淋巴细胞的潜在负调节剂。基于此，Ho等[11]在结肠癌和黑色素瘤等肿瘤模型中运用PP2A抑制剂，结果发现，其能促进Th1细胞分化并抑制Th2细胞分化，实现增强肿瘤免疫力的作用。Zhou等[12]同样通过基因筛选确定PP2A为潜在的肿瘤免疫治疗靶标，目前已有成熟的PP2A抑制剂，深入研究其作用机制并实现临床转化将为肿瘤患者带来新的福音。

2.1.2 PP2A与Treg细胞：Treg细胞，也称调节性T细胞，在机体免疫耐受和自身免疫性疾病发病过程中起到关键作用。在体内，Treg细胞由初始T细胞在TGF-β的作用下发育而来，以高表达CD25和特异性表达FOXP3为特征。根据成熟部位不同，Treg细胞可分为两个亚群：天然性Treg(nTreg)和诱导性Treg(iTreg)。nTreg为初始T细胞在胸腺中发育成熟，并进入周围组织，抑制效应T细胞活化。iTreg则由初始T细胞在外周淋巴器官中发育而来[13]。

目前已知Treg细胞发挥免疫抑制作用的相关机制包括以下几种：(1)产生免疫抑制因子，如IL-10和IL-35等；(2)产生颗粒酶A、B和穿孔素实现细胞溶解；(3)通过IL-2受体、cAMP、A2腺苷受体等干扰细胞正常新陈代谢来抑制细胞增殖等生理活动；(4)与抗原提呈细胞作用调节其分化成熟[14-15]。Treg细胞与PP2A关系密切，在Treg细胞内，PP2A活性明显增高，高表达的PP2A是Treg细胞维持免疫抑制功能所必须的。而特异性去除Treg细胞内的PP2A，则会导致严重的多器官淋巴组织增生性自身免疫疾病。

PP2A维持Treg细胞免疫抑制功能的机制包括以下4个途径：(1)mTORC1途径。通过质谱分析发现PP2A的C亚基与mTORC1复合物的关键成分raptor存在明显交互作用。敲除Treg细胞内的PP2A后，mTORC1复合物活性明显增加，CD4+T细胞产生IL-2和IL-17增多，机体免疫耐受明显降低。运用mTORC1抑制剂雷帕霉素后，在体内体外均可降低CD4+T细胞增殖、IL-2和IL-17的分泌水平以及炎性细胞浸润[16]。可见PP2A能通过抑制mTORC1来完成Treg细胞在机体内的免疫抑制功能。(2)神经酰胺-SET途径。SET是介导T细胞抗原受体激活的PP2A信号传导抑制剂。在Treg细胞等T细胞中，SET受到神经酰胺的调节，神经酰胺可抑制SET防止出现PP2A抑制性的磷酸化。Treg细胞呈现出神经酰胺表达增多，从而增加PP2A活性，而神经酰胺增多则与FOXP3相关。FOXP3可直接下调Sgms1(鞘磷脂合成酶1)的表达，导致神经酰胺在细胞内的积累，最终达到激活PP2A的目的[17]。(3)FOXO3-FOXP3途径。在Treg细胞分化和成熟过程中，自噬蛋白起着十分重要的作用，比较具有代表性的蛋白为AMBRA1(自噬/苄氯素1调节因子1)。AMBRA1在Treg细胞分化过程中表达上调，其促分化作用与FOXP3相关。Becher等[18]研究发现，AMBRA1可通过与PP2A直接结合，抑制FOXO3，上调FOXP3从而发挥抗炎作用。(4)IL-2信号途径。IL-2是已知的FOXP3表达的刺激剂。最近发现，PP2A也参与到Treg细胞内的IL-2信号传导。PP2A一方面可防止IL-2R(IL-2受体)β链从Treg细胞表面脱落，并抑制可溶性IL-2Rβ链的形成；另一方面则抑制ADAM10(解整合素金属蛋白酶10)对IL-2Rβ的切割，恢复IL-2信号传导[19]。可以看出，PP2A通过多种途径影响到Treg细胞分化中，因此也与自身免疫性疾病密切相关。在过敏性气道模型小鼠中[20]，纵隔淋巴结中PP2A的C亚基表达明显下降，深入研究发现其下降能影响FOXO1的活性，干扰Treg细胞在体内的分化和功能。在众多Treg细胞功能失调的免疫性疾病中，以PP2A为靶点，则有希望为免疫调控打开新思路。

2.1.3 PP2A与Th17细胞：Th17细胞是一类介导免疫反应的新型Th细胞亚群。TGF-β、IL-1β、IL-6、IL-23等均参与到初始T细胞向Th17细胞的分化过程中。Th17细胞以分泌IL-17为主要特征，在体内和体外均受到IL-23的调控。除分泌IL-17外，Th17细胞还能分泌IL-21、IL-22等募集炎性细胞聚集介导炎症反应[21]。在不同细胞因子作用下，Th17细胞在不同疾病中可以表现出促炎性和致病性[22]。

PP2A表达水平与IL-17A以及系统性红斑狼疮的临床严重程度呈正相关，提示PP2A也参与了Th17细胞的分化过程，其机制分为以下4个途径：(1)Smad2/3-RORγt途径。在自身免疫性脑脊髓膜炎(EAE)中，PP2A表达亢进，其中C亚基在Th17细胞中表达增多，可能通过影响Th17细胞分化促进了疾病进程。探究机制发现PP2A能与Smad2/3形成稳定的复合物，使其去磷酸化来影响其与RORγt的结合能力，最终达到抑制活性的目的。特异性的敲除PP2A后，小鼠Th17细胞数量减少，炎症症状减轻，EAE发病进展被抑制[23]。(2)PPP2R2B-STAT5途径。PP2A的B亚基(PPP2R2B)在Th17细胞中表达增高，PPP2R2B能直接调控STAT5B中Ser193磷酸化水平。通过使其去磷酸化，降低IL-2信号通路的转录活性，使得Th17细胞对IL-2反应性降低，增殖能力减弱，致病性减弱[24]。(3)STAT3途径。PP2A还可调控STAT3的活性，PP2A能使STAT3中Ser727发生去磷酸化，上调STAT3表达水平，促进Th17细胞发育和维持其功能。CIP2A为PP2A的癌性抑制因子，能特异性抑制PP2A对底物的识别和作用。Th17细胞中CIP2A表达下降，同时CIP2A能负调控Th17细胞分化，其机制也与抑制STAT3的磷酸化有关[25]。(4)IL-23途径。IL-23是由两个亚基组成的异二聚体细胞因子，包括与IL-12共享的P40和独有的P19，IL-23能诱导Th17细胞分化，并诱导其分泌IL-17。Chang等[26]研究发现树突状细胞内的PP2A能通过抑制IL-23 P19基因来抑制IL-23的分泌，抑制PP2A后则能增强IL-23的表达。PP2A可通过树突状细胞和IL-23为介质来完成对Th17细胞的调控。有研究发现小胶质细胞中IL-23的表达也受PP2A调控，以此为靶点，上调PP2A后抑制Th17细胞分化减轻EAE症状[27]。在不同组织和疾病进程中，Th17细胞常常表现出致命性，不少研究以PP2A为靶点已展现出良好的治疗效果，但其调控机制复杂，尚待进一步研究。

2.2 PP2A与CD8+T细胞

作为免疫系统的重要组成成分，CD8+T细胞主要功能是识别和清除受感染细胞，并参与到抗肿瘤免疫中。初始CD8+T细胞在受到抗原呈递细胞诱导激活表面TCR受体后，在共刺激信号和细胞因子作用下完成细胞增殖、分化和发挥功能[28]。CD8+T细胞可以通过分泌细胞毒性分子如颗粒酶和穿孔素等作用于肿瘤细胞，其产生的IFN-γ能增强肿瘤细胞表面MHC类抗原的表达，使其成为CD8+T细胞的靶细胞。完成相关抗感染和抗肿瘤作用后，大部分CD8+T细胞会发生细胞凋亡，剩下5%～10%的细胞则形成记忆CD8+T细胞继续发挥生理功能[29]。

PP2A除了影响CD4+T细胞的生长发育以外，也调控CD8+T细胞的分化和生理功能，参与到机体的抗肿瘤免疫中。关于荷瘤小鼠的研究发现，抑制PP2A能促进CD8+T细胞的分化，增强CD8+T细胞分泌IFN-γ和TNF-α的能力，抑制肿瘤细胞生长[11]。进一步研究发现，PP2A的B亚基PPP2R2D主要介导对CD8+T细胞的抑制作用，CD8+T细胞的增殖与PPP2R2D的敲除程度呈正相关。敲除PPP2R2D后，CD8+T细胞增殖水平增加，对肿瘤细胞的识别能力也增强，同时分泌IFN-γ、IL-2、GM-CSF增多[12]。在机体中长期存在的记忆CD8+T细胞也发现有PP2A与FOXO3a的动态平衡，FOXO3a能促进多种促凋亡因子的转录。抑制PP2A活性后，能减弱FOXO3a的激活从而减少记忆CD8+T细胞的凋亡[30]。PP2A对CD8+T细胞的调控也应用到了相关疾病中，例如芬戈莫德一直以来被用于改善多发性硬化症(MS)患者的症状，研究发现其可以通过PP2A/SET途径抑制IFN-γ形成减轻MS，这对由IFN-γ升高等引起的免疫性疾病的治疗提供新的方向[31]。

3 PP2A与B细胞

在人体中，B细胞主要是由骨髓中的造血干细胞发育而来。由B细胞分化而成的浆细胞是体液免疫的主要效应细胞，可分泌抗原特异性的抗体参与到机体适应性免疫中。在初次和二次免疫反应后，脾脏内形成单独的浆细胞库并迁移至骨髓中长期存在[32]。记忆B细胞在细胞因子和Toll样受体作用下也可以分化为浆细胞，介导体液免疫。除此以外，T细胞免疫反应也需B细胞协同完成，B细胞通过其表面受体将抗原加工呈递给T细胞，与树突状细胞共同完成对T细胞的活化[33]。

PP2A是B细胞发挥正常生理功能所必须的，在系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病中，B细胞内的PP2A活性明显增加。敲除小鼠B细胞内的PP2A后，小鼠血清中的IgM、IgG、IgA表达水平明显降低，脾脏体积和生发中心形成减少以及Tfh细胞和浆细胞数量下降，提示PP2A在B细胞的分化和活化过程中起关键作用。机制研究发现，一方面STAT3在B细胞内表达增加，而PP2A能通过影响STAT3的磷酸化来调控B细胞分化。另一方面，PP2A则通过抑制PNP(嘌呤核苷磷酸化酶)的表达来调节B细胞内线粒体的功能[34]。以此为基础，B细胞内的PP2A在系统性红斑狼疮等疾病的发病进程中起关键作用，增加B细胞内PP2A活性可以促进B细胞对抗原产生足够免疫反应，研发相关药物能提高疫苗效价。抑制其活性则可能为自身免疫性疾病的治疗提供新方法。

在B细胞来源的肿瘤性疾病中，存在PP2A调控B细胞的其他机制。B细胞的存活依赖于PP2A，同时PP2A还调控B细胞内抗氧化基因表达。PP2A可作为B细胞源性的白血病治疗靶标，PP2A的A亚基缺失后，白血病小鼠生存期明显延长。通过平衡B细胞内磷酸戊糖和糖酵解途径，PP2A能干扰B细胞的葡萄糖代谢，以PP2A为靶点的B细胞恶性肿瘤的治疗，在小鼠肿瘤模型中能明显提高存活率，具有良好的应用前景[35]。

综上所述，PP2A作为一种多功能蛋白磷酸酶，通过影响T细胞、B细胞的生长发育而发挥功能，广泛参与了机体的适应性免疫反应(表1)。在T细胞中，PP2A能通过mTORC1、STAT3等途径干预T细胞亚群的分化和功能，这使得PP2A可作为强有力治疗靶点，调控多种因T细胞分化失衡所致的免疫失调性疾病。同时，由于PP2A也参与到CD8+T细胞等肿瘤杀伤性T细胞的分化中，在调控肿瘤免疫和研发肿瘤靶向药物方面PP2A也有广阔的治疗前景。B细胞是介导机体体液免疫的主要细胞，其功能也受到PP2A影响。目前已有针对PP2A的靶向药物，通过调节B细胞内PP2A的活性，能为增加疫苗效价和治疗机体自身免疫疾病上打开新思路。PP2A种类众多，不同亚基往往功能不同，深入研究其作用机制及靶向药物，将能实现多种疾病更加精准的免疫调节。

表1 PP2A在T细胞、B细胞中的作用靶蛋白Table 1 Target proteins of PP2A in T cells and B cells