维甲酸相关孤儿受体在免疫系统的研究进展

时静祥(综述)，杜　智(审校)

(天津医科大学附属天津市第三中心医院肝胆外科 天津市人工细胞重点实验室，天津 300070)



维甲酸相关孤儿受体在免疫系统的研究进展

时静祥△(综述)，杜智※(审校)

(天津医科大学附属天津市第三中心医院肝胆外科 天津市人工细胞重点实验室，天津 300070)

摘要：维甲酸相关孤儿受体属于类固醇激素受体超家族；在机体免疫系统的分化成熟中至关重要，其在次级淋巴组织发育、T淋巴细胞分化成熟及T细胞的谱系分化过程中均起重要作用。近年来，人们通过深入研究进一步阐明了该受体为配体依赖的转录因子；并揭示了其在一些疾病过程中的作用，包括自身免疫病及肿瘤。该文对其相关研究进行综述。

关键词：维甲酸相关孤儿受体；类固醇激素受体；免疫

20世纪80年代，随着类固醇激素受体克隆的出现，人们发现了其内若干种孤儿受体，其中包括维甲酸相关孤儿受体(retinoid-related orphan receptors，RORs)亚家族，包括RORα、RORβ及RORγ。RORs相关基因已经从许多哺乳动物中克隆出来[1]。其在机体发育、生理节律、细胞代谢等生理过程中发挥着非常重要的作用[2-3]。现主要介绍RORs在免疫系统及相关疾病中的研究进展。

1RORs的结构

1.1RORs基因结构RORα定位于人染色体15q22.2，由15个外显子构成，基因跨度730 kb；RORβ定位于人染色体9q21.13，基因跨度188 kb；RORγ定位于染色体1q21.3，基因跨度仅24 kb。由于启动子及外显子剪接顺序不同，每个ROR基因产生多个不同的亚型。人类RORα有4个亚型，为RORα1～4，鼠类仅有RORα1和RORα42个亚型；人类RORβ仅有β11个亚型，而鼠类有β1与β22个亚型；人类与鼠类RORγ均包括γ1和γ22个亚型[1,4]。这些亚型均展示了明显的组织特异性表达[1-4]。例如，人RORα3仅在睾丸组织中表达，RORα1及RORα4在鼠小脑中均有表达[1]；在小鼠中RORβ1在大脑皮质、丘脑、下丘脑中均有表达，而RORβ2仅在松果体及视网膜表达[1]；RORγ1在肝脏、骨骼肌、脂肪组织及肾脏中表达，而RORγ2(又称为RORγt)仅在免疫组织中表达[1-2]。

1.2RORs蛋白结构RORs基因编码产物长短不一，其包含氨基酸序列从459～556不等。RORs蛋白展示了明显的细胞核受体的结构特点，即由4个主要的功能区组成：分别是N端(A/B)区域、高度保守的DNA结合区(DNA-binding domain，DBD)、铰链区以及C端的配体结合区(ligand-binding domain，LBD)[1-3]。其通过结合目标基因的特异性DNA反应元件(ROR response elements，ROREs)来调节转录。不像其他细胞核受体，RORs以单体的形式与ROREs进行识别与结合。另外一类细胞核受体REV-ERBs能与RORs竞争相同的DNA反应元件，且在许多组织中与RORs共表达[5- 6]；该受体是配体依赖的转录抑制因子，在许多组织中能对抗RORs的功能[7-8]。RORs的LBD是中度保守的，RORα与RORβ及RORγ分别有63%与58%的同源性。

2RORs在免疫系统中的作用

2.1RORγ在次级淋巴组织发育中的作用许多文献均表明RORγ是机体免疫系统的重要调节者。淋巴组织诱导(lymphoid tissue inducer，LTi)细胞在淋巴结的形成过程中起重要作用；其起源于胎儿肝脏的造血干细胞，通过与间充质组织细胞的相互作用进入淋巴结的间叶原基，其表面的淋巴毒素α1、β2与间充质组织细胞的受体结合导致淋巴结的形成。研究显示，基因剔除RORγ的脾脏、肠系膜、小肠内缺乏LTi细胞，表明RORγ在LTi细胞的产生和维持中起重要作用[9]。另外有文献指出，基因剔除RORγ的小鼠缺乏小肠隐斑及孤立淋巴滤泡等淋巴组织，并进一步表明是由于LTi细胞的缺乏所导致[9]。也有文献表明，一种新的淋巴细胞亚群在肠道中被鉴定，称为NKp46+NK1.1intCD127+RORγhi，有可能起源于肠道隐斑的LTi类似细胞，基因剔除RORγ的小鼠缺乏此类细胞的产生，推测可能是由于LTi类似细胞减少所致[10-12]。

2.2RORγ在T淋巴细胞分化成熟中的作用很多研究都证实RORγt在T淋巴细胞分化成熟中起重要作用。在其分化过程中，T细胞的先导CD25-CD44+CD4-CD8-双阴性(double negative，DN1)通过中间阶段(DN2、DN3、DN4)分化成未成熟的单阳性(immature single positive，ISP)CD3-CD4-CD8low细胞；ISP细胞进一步分化为CD4+CD8+双阳性(double positive，DP)胸腺细胞。此后，经过TCRα基因重排，DP细胞转化为成熟单阳性(single positive，SP)的CD4+CD8-辅助性T细胞及CD4-CD8+细胞毒性T细胞，并定植到脾脏及淋巴结等次级淋巴组织中[13]。在ISP向DP的转化过程中，RORγt短暂的表达，它可以促进ISP-DP的转化并增强抗凋亡基因Bcl-xL的表达，Bcl-xL可以提高细胞的存活并促进TCRα的重排；缺乏RORγt导致DP细胞凋亡的加速，并损伤TCRα的重排[1]。基因剔除RORγ的小鼠出现了ISP细胞的积聚以及DP细胞缺乏，证明了其在ISP-DP转化过程中的作用[14]。

2.3RORs在T细胞谱系分化中的作用研究显示,RORs在调节辅助性T细胞的谱系分化过程中起非常重要的作用[15-16]。有文献指出，RORγt在CD4+T细胞分化成T辅助细胞17(T helper cell 17,Th17)的过程中是必需的[17-18]。在TCR的信号刺激以及白细胞介素(interleukin，IL)6和转化生长因子β细胞因子的共同作用下，幼稚CD4+T细胞内的信号转导与转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)可以被激活，STAT3可以进一步调节RORγt的表达，RORγt通过与IL-17基因的RORE结合促进其释放，RORγt也可以促进IL-23R的表达，IL-23R与IL-23的结合可以延长Th17的存活时间，RORγt缺失的小鼠Th17分化的能力明显下降证实了其的重要作用[18]。随后的研究显示， RORα在Th17的分化过程中也起着重要的作用，缺乏RORα减少IL-17和IL-23R的表达，而外源性的RORα可以增强辅助性T细胞中IL-17和IL-23R的表达[19]。因此，RORγt和RORα在Th17分化的过程中都发挥着重要作用，但前者起主要作用，因为单独抑制RORγt可以完全抑制人类Th17的分化[17]。然而，最近的研究表明Th17的分化是一个由多种基因以及许多细胞因子共同调节的网络，RORγt并不是此过程的主要调节者，它与其他细胞因子共同调节一小部分Th17相关基因的表达[20]。因此，RORγt在Th17中的作用需要进一步研究。

3RORs配体依赖的转录因子

细胞核受体的典型特征是配体依赖的转录因子，配体结合到LBD区导致受体构象的变化，从而提供了辅因子结合位点，辅因子可以是激活剂也可以是阻遏剂[2]。作为细胞核受体的一种RORs除了具有上述特征外，还存在自己的特点：即在配体缺乏的情况下，此类受体与辅激活物相结合处于持续激活的状态；激动剂与LBD区结合会导致更多的辅激活物与受体结合从而增强转录活动；反向激动剂与LBD区结合会导致辅激活物与受体分离，辅阻遏物与受体结合，从而抑制转录活动[2,17]。20-α羟胆固醇通过与RORγ的LBD区结合会增强辅激活物与受体的结合，因此它是一种激动剂[21]。24S-羟胆固醇是RORα和RORγ的高亲和力配体，它作为一种反向激动剂抑制RORα和RORγ的转录活动[22]。

除上述所说的内源性配体会影响RORs的功能，合成的配体也会影响RORs的功能。合成配体SR1078最初被认为是RORs的反向激动剂，因为它可以抑制RORα和RORγ的转录活动；进一步的研究表明，它可以刺激肝脏中RORs靶基因G6Pase与成纤维细胞生长因子21的表达起到激动剂的作用[23]。研究显示，RORα在乳腺癌、前列腺癌及卵巢癌内的表达水平下降，通过SR1078激活RORα可引起p53升高及细胞凋亡增加，从而为这些肿瘤的治疗提供靶标[24]。由于RORα和RORγ在Th17发育以及自身免疫病中的重要作用，最近发现了Th17的反向激动剂SR1001，它可以与RORα和RORγ的LBD区直接结合，导致其构象的变化，降低与辅激活物的亲和力，增加与辅阻遏物的亲和力，从而抑制Th17介导的自身免疫病[25]。有文献指出，强心药物地高辛是RORγ的小分子抑制物，它可以抑制RORγ介导的免疫活动，但并不影响RORα的免疫行为，不仅可以减轻Th17介导的自身免疫病，还可以减少相应的不良反应[26-27]。研究表明,SR2211作为RORγ反向激动剂，能与RORγ的LBD区特异性结合而抑制受体的功能，因此其可以作为RORγ的有效调节器来抑制Th17介导的自身免疫病[28]。由于RORs的此种特性，其可以作为治疗Th17相关疾病的有效靶标。

4RORs与疾病

4.1RORs与自身免疫病研究表明,Th17在机体一系列自身免疫性疾病(如脑脊髓炎、关节炎、多发硬化症、炎性肠病、移植物抗宿主病)中起重要作用[17,29-30]。Th17细胞通过释放IL-17可以促进一系列细胞因子、趋化因子及金属蛋白酶的分泌，从而介导自身免疫病。缺乏IL-17的小鼠不容易患抗原诱导的关节炎及多发硬化症；而用抗体中和IL-17可以抑制中枢神经系统的自身免疫性炎症。研究表明，向患有结肠炎的小鼠模型内注入无RORγ的T细胞会降低黏膜内IL-17的水平，从而抑制结肠炎的发展；在此基础上注入IL-17会导致结肠炎的快速发展[30]。上述研究表明，RORγ通过控制IL-17的释放以及Th17细胞的分化在自身免疫病中起重要作用，因此其可以作为药物治疗的靶标。

4.2RORs与肿瘤很多研究表明RORs在肿瘤发生和发展中起非常重要的作用。缺乏RORγ的小鼠发生淋巴瘤的概率升高且容易转移到肝脏及脾脏，其寿命明显缩短，其机制可能是胸腺细胞分化及增殖过程的异常[31]。有文献指出，在人胃癌及卵巢癌中Th17细胞相关基因RORγ、IL-17高于癌旁组织，其相关促炎因子的升高有可能导致肿瘤发病，改变RORγ的表达能导致Th17相关促炎细胞因子的变化，从而影响肿瘤的进展[32-33]。有文献已经揭示了RORα的表达与缺氧之间的关系，而缺氧是血管生成与肿瘤进展的一个关键因素[1]。缺氧通过激活低氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α)从而引起多层面的细胞反应。研究表明，外源的RORα可以增加HIF-1α与血管内皮生长因子蛋白的表达水平，进一步的研究指出，RORα的DBD区与HIF-1α的相互作用可增加其稳定性，放大相关反应，从而促进肿瘤的进展；相反，使用RNA干扰技术剔除RORα可减少HIF-1α与血管内皮生长因子蛋白的表达水平，从而抑制肿瘤的进展[34]。因此，RORs有望成为肿瘤治疗的靶标。

5问题与展望

虽然RORs在机体中起着非常重要的作用，但其进一步应用也面临诸多问题：如免疫系统是复杂的调节网络，RORs的确切信息通路和调控机制以及其与其他细胞受体之间的关系等，都需要更加深入的研究。总之，RORs在免疫系统中起着必不可少的作用，在许多疾病中发挥重要作用，相信随着实验和临床研究的进一步深入，其有可能成为临床治疗的良好靶标。

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Research Advances of Retinoid-related Orphan Receptors in Immune SystemSHIJing-xiang,DUZhi.(DepartmentofHepatobiliarySurgery,theThirdCentralHospitalAffiliatedtoTianjinMedicalUniversity,KeyLaboratoryofArtificialCell,Tianjin300070,China)

Abstract:Retinoid-related orphan receptors are transcription factors belonging to the steroid hormone receptor superfamily; they play critical roles in immune system,as revealed in several studies that they are essential for the development of lymphoid tissues,differentiation and maturation of T lymphocytes and T cell lineage specification.Recent reports confirmed the receptors are ligand dependent transcription factors and revealed their roles in some diseases,including several autoimmune diseases and tumors.Here is to make a review of the preceding aspects of the receptors.

Key words:Retinoid-related orphan receptors; Steroid hormone receptor; Immunity

收稿日期：2014-07-01修回日期：2014-12-30编辑：楼立理

基金项目：天津市应用基础及前沿技术研究计划(11JCYBJC27700)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.007

中图分类号：R392.12

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)11-1937-03