内质网驻留蛋白UNC93B1及TLR7在系统性红斑狼疮发病中的作用及治疗进展

2023-01-21 03:54黄亮梅史建强
中国麻风皮肤病杂志 2023年1期
关键词:红斑狼疮内质网免疫性

黄亮梅 史建强

广东医科大学附属医院皮肤科,广东湛江,524001

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)是一种病因未明、累及多器官多系统的慢性自身免疫性疾病。其发病与遗传因素、性激素、环境因素相关,各种免疫细胞群激活失调导致自我耐受性下降是SLE发病机理的主要原因之一。Toll样受体(TLR)通过识别外源DNA和RNA在先天免疫中起关键作用,胞内TLRs定位于细胞区室化结构中,这限制了其被自身来源的核酸的激活,并降低了自身免疫反应的可能性[1]。TLR是由细胞外富含亮氨酸重复序列(leucine- rich repeat, LRR)结构域、与UNC93B1相互作用的近膜区及跨膜螺旋(transmembrane helices, TMH)结构和胞质Toll/IL-1受体(TIR)结构域组成的I型跨膜蛋白[2,3]。配体与TLR的结合触发受体二聚化,该二聚体诱导TLR域的缔合以引发信号级联反应,产生一系列炎症因子,从而介导自身免疫性疾病的产生。

1 UNC93B1的结构、细胞定位及功能

不协调的93同系物B1(uncoordinated 93 homolog B1, UNC93B1)与主要促进因子超家族(major facilitator superfamily, MFS)转运体结构具有同源性,主要由597个氨基酸、12个跨膜螺旋结构组成。UNC93B1的12个TMH排列成两个伪对称的六螺旋束,由N端TM1-6和C端TM7-12组成[1,2,4]。UNC93B1定位于内质网(reticulum, ER)、内体、溶酶体、吞噬体中,是几种TLRs正确转运所必需的[5]。UNC93B1还调节主要组织相容性复合体II类(major histocompatibility complex class II , MHCII)抗原递呈,MHCII蛋白的缺乏会减少TLR9信号传导,说明调节先天和适应性应答的蛋白质之间存在联系[6]。UNC93B1主要表达在树突状细胞和B淋巴细胞中,在T淋巴细胞中未见或几乎不表达[7]。

通过冷冻电子显微镜下观察野生型(WT)和H412R突变体巨噬细胞,证实了高尔基体和内体中仅可检测到WT 的UNC93B1,而未检测到H412R 的UNC93B1,而两者均能在ER中检测到[8],这说明了UNC93B1的H412R突变,导致其丧失转运功能而驻留在内质网上。在UNC93B1无功能突变的树突状细胞中,内体酸化、吞噬体成熟、抗原降解、抗原输出到胞质溶胶和同钙池操纵性钙内流(store-operated Ca2+entry, SOCE)通路开放相关的基质相互作用分子(stromal interacting protein 1, STIM1)的功能受损,这些缺陷导致3d突变小鼠的抗原交叉呈递和抗肿瘤反应受损[9]。

2 TLR7的结构、细胞定位及功能

人和小鼠中分别已报道了10种和13种TLR,并识别出称为病原体相关分子模式(PAMP)的微生物组分, TLR依赖性识别PAMPS导致先天免疫系统的激活,随后导致激活抗原特异性适应症免疫,每个TLR都识别出微生物组件的不同成分(表1)[10,11]。根据它的表达部位不同,TLRs可以分成两类:表达于胞膜的TLR和表达于内体和吞噬体膜的TLR。哺乳动物的TLR3/7/8/9通过识别微生物核酸来引发免疫应答的感染[12]。

TLR7由位于X染色体的短臂上的基因编码,是一种位于细胞内的高度保守的固有免疫病原模式识别受体,能够识别病毒中的单链RNA,细胞处于稳定状态时,大部分TLR7表达在pDC和B细胞的内质网上,当受到病毒侵袭时,位于内质网的多跨膜蛋白UNC93B1将和TLR7从内质网转移到内体中,在内体中形成有活性的受体,与配体结合,启动下游信号通路,它的运输和激活受ER伴侣UNC93B1和溶酶体蛋白酶的调节[6,13,14]。除了UNC93B1之外,TLR7的正常折叠和成熟需要几个伴侣蛋白,如gp96和与TLR4相关的蛋白(PRAT4A),以允许它们转运出内质网[15]。在Han[16]等的研究中,还鉴定出了刺鳗的TLR7亚家族成员,MaTLR7、MaTLR8、MaTLR9,这无疑有利于完善TLR7的结构及相关功能。

3 UNC93B1与TLR7在系统性红斑狼疮疾病中的作用

红斑狼疮好发于育龄期女性,红斑狼疮根据临床上异质性,可分为皮肤型红斑狼疮(cutaneous lupus erythematosus, CLE)、系统性红斑狼疮。在某些情况下,CLE与SLE的发展有关。Leeb等[5]发现患有剥脱性皮炎型红斑狼疮的犬UNC93B1: c.1438C>A or p.Pro480Thr,并预测第1438位上的胞嘧啶被腺嘌呤替换会影响UNC93B1的C末端尾部,并且该尾部最近被证明通过与同癸烷结合蛋白(syndecan-binding protein , SDCBP)的相互作用来限制TLR7介导的自身免疫。SDCBP也称为syntenin-1,SDCBP与UNC93B1和TLR7相互作用,这种相互作用抑制了TLR7信号并防止内源性核酸对TLR7的自身免疫激活[17]。

表1 TLRs的表达和识别特性

有研究发现,活动性SLE患者的单个核细胞和B细胞中Unc93b1 、Tlr7 mRNA的表达水平明显高于健康对照组,并且UNC93B蛋白表达升高与抗双链DNA抗体升高有显著相关性[18-20]。在SLE中,内体TLR7的含量至关重要,鼠模型显示TLR7过度表达足以诱发自发性狼疮样疾病[21],此外应用TLR7激动剂resiquimod或imiquimod治疗的B6野生型小鼠和NZM2410小鼠,分别使野生型小鼠表现出了轻度的自身免疫反应和加速了NZM2410小鼠的自身免疫和狼疮活动[22]。Souyris等[14]发现,SLE患病率在携带一个或多个多余X染色体的克氏综合征(Klinefelter syndrome, KS)的男性中升高,这表明X染色体增加而导致Tlr7等位基因增加参与SLE的发病,这也进一步解释了为什么SLE在女性好发。另外,目前的遗传研究支持了TLR7 rs3853839 C/G多态性和系统性红斑狼疮易感性之间的联系[23]。这说明了人体中TLR7和UNC93B1的表达水平升高参与了SLE的发病机制,但其具体的致病机制是什么?值得我们深入探索。

在Wang等[24]研究中发现,SLE患者体内TLR7蛋白的过度表达会导致过渡性(transitional, TR)B细胞的扩增,TR B细胞中的高TLR7信号促进自身抗体的产生。这项研究支持了SLE中TR B细胞的可能致病作用。而这种TR B细胞增高导致的SLE发生,是由于在人体或小鼠骨髓中历经阴性选择(克隆清除、受体编辑、细胞克隆无能化)进入外周的TR B细胞约有40%具有自身反应性;在正常人中,当它们分化为初始B细胞时,该比例降至20%,而在SLE中TLR7的过表达促进了TR B细胞的存活,使具有自身免疫性的TR B细胞进一步发育成为浆细胞和记忆细胞,产生了具有自身反应的抗体,从而参与了SLE的发病[25]。

在pDC中TLR7的异常激活能够促进IFN-γ和I-IFN的分泌,而这些细胞因子的产生能够刺激骨髓细胞增生,增加了脾脏中中性粒细胞、单核细胞、树突状细胞和血清及皮肤中的中性粒细胞外诱捕网(NETs);此外还促进了CD4+、CD8+T细胞的活化和角质形成细胞趋化因子CXCL9 , CXCL10和CXCL11的显著表达,而这种趋化因子的表达诱导狼疮皮肤炎症反应[26]。同时TLR7激动剂体外刺激B细胞能诱导IFN-γR的表达上调及T细胞中IFN-γ的产生,并通过启动IFN-γ信号通路下游的STAT1和T-bet促进了自身反应性B细胞的发育,最终导致了SLE的发病[27]。TLR7除了能介导IFNγ-STAT1-T-bet通路来引起SLE发病,在Celhar等[28]的研究中也发现,TLR7异常激活可以通过IRAK1/IRAK4活化介导下游的信号转导通路,进而促进转录因子如NF-КB和IRF5的活化,启动一系列炎症因子的表达。最近有研究显示TREML4能够增强TLR7介导的信号传导,TREML4的缺乏能改善SLE易感MRL/lpr小鼠炎性细胞因子的产生和肾脏疾病[29]。综上可知,UNC93B1及TLR7与SLE的发生有着密不可分的联系,通过对TLR7的调控机制的进一步研究能够揭开关于SLE的发病机制,同时为SLE的治疗提供更多有效的靶点。

4 UNC93B1或TLR7在系统性红斑狼疮的潜在治疗作用

TLR7的异常激活与多种自身免疫疾病有关,是此类疾病的重要治疗靶点,不仅能够通过不同信号通路促进炎症因子的产生,还能通过激活自身反应性B细胞,从而导致了自身抗体的生成。在SLE发病机制中,TLR信号传导级联(例如MyD88,IRAK和IFN-α)中的许多下游蛋白被鉴定为SLE处理的潜在治疗靶标。靶向TLR信号传导的许多拮抗剂,包括寡核苷酸,小分子抑制剂和抗体,目前在临床前研究或SLE治疗的临床试验中(表2)[30]。另外,Tojo等[31]用TLR7选择性抑制剂Cpd-7处理患狼疮的NZB/WF1小鼠,观察到这些小鼠的蛋白尿以剂量依赖的方式显著减少,并且未见小鼠死亡。Mussari等[32]用7f,一种2-苯基-吲哚-5哌啶化学系列抗TLR7药物,持续给MRL/lpr小鼠灌胃,与泼尼松龙治疗的MRL/lpr鼠相比,7f治疗的MRL/lpr小鼠的尿蛋白、IL-10、抗dsDNA抗体水平明显下降,并随7f的剂量增加而逐渐降低。这些结果确立了TLR7小分子抑制剂有希望作为治疗自身免疫性疾病的方法。

针对内质网驻留蛋白UNC93B1治疗系统性红斑狼疮或其它自身免疫性疾病的研究现在还比较少,可能与缺乏UNC93B1或Unc93b1基因突变的宿主对病毒感染都非常敏感有关,例如流感、单纯疱疹病毒脑炎等感染性疾病由于Unc-93b缺失或者突变,降低了机体对病毒的免疫应答[33-35]。此外最新研究也发现UNC93B1在白血病、口腔癌的患者中存在着基因突变、转录水平增加,从而促进肿瘤的发生、发展[36,37]。目前关于UNC93B1的其它生物学功能研究还不是很多,这也有可能是限制它靶向药开发的一个重要因素,但是从不同角度靶向调节UNC93B1以探索其在自身免疫性疾病中的作用机理,对此类疾病的预防和治疗也将具有十分重要的意义。

表2 针对TLRs寡核苷酸的靶向SLE治疗药物

5 小结

系统性红斑狼疮严重损害患者的关节肌肉、肺部、心血管、血液系统、肾脏,特别是肾脏损害,威胁了人类的生命安全,约50%的患者有肾脏损害,其发生率随病情延长而递增。众多遗传、激素、免疫和环境因素均导致其发病,并且其多样的生物学基础和表型表现使治疗药物的开发变得困难。在过去十年中,已经研究了具有数百种单独候选治疗剂的数十种治疗靶标[38]。syntenin-1蛋白通过促进Unc93b1-TLR7外泌体的释放,进而终止了TLR7信号通路的活化从而减轻自身免疫性因子的炎症水平的发现,为自身免疫性疾病,如SLE的治疗提供了新的途径。减少TLR7的生成及增加其释放到细胞外可能成为自身免疫性疾病的治疗关键之一,目前已经有关于TLR7拮抗剂药物的相关报道,如喹唑啉、苯并噁唑、苯并咪唑酮和咪唑并哒嗪[39]。但关于针对通过促进TLR7外泌从而避免过度活化以达到治疗疾病的相关研究还比较少,因此这将会是一个关于SLE的发病机制及治疗的新的研究方向。此外,通过UNC93B1自身的功能,不难看出抑制UNC93B1-TLR7复合体向内体移行,从而减少内体中的TLR7含量,抑制TLR7相关通路的激活,进而减少炎症因子的生成,将有可能成为一个治疗SLE及其它自身免疫性疾病的新方向。

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