系统性红斑狼疮的磷脂酶C-γ的致病机制及靶向治疗研究进展
2017-04-04孟凡华葛彦明王素霞刘长瑞
孟凡华,葛彦明,王素霞,刘长瑞
系统性红斑狼疮的磷脂酶C-γ的致病机制及靶向治疗研究进展
孟凡华,葛彦明,王素霞,刘长瑞*
磷脂酶C(PLC)是磷脂酰肌醇信号通路的关键酶。磷脂酰肌醇4,5二磷酸(PIP2)在活化的PLC作用下水解为二酯酰甘油(DAG)和肌醇三磷酸(IP3),这两种第二信使传递细胞外信息给下游效应分子,调节细胞的生命活动。PLC-γ是PLC的一种亚型,主要由蛋白酪氨酸激酶(PTK)激活,包括PLC-γ1与PLC-γ2两个亚型。系统性红斑狼疮(SLE)以对核抗原耐受性缺陷为特征,这与T、B细胞受体信号转导异常有关。SLE中PLC-γ1、γ2表达均增强。酪氨酸激酶在免疫细胞信号通路中起关键作用,现就PLC-γ的生物学功能、活化方式及其在红斑狼疮中的免疫机制以及SLE靶向治疗研究做一综述。
磷脂酶PLC-γ;生物学功能;活化;系统性红斑狼疮;酪氨酸激酶抑制药;靶向治疗
1PLC-γ的生物学功能
正常状态下PLC-γ存在于细胞质,激活后可以结合到细胞膜上,是细胞内重要的信号分子。PLC-γ有一个独特的XY复合体,包括2个SH2区域,1个SH3区域,1个PH区域,该结构域通过多个酪氨酸激酶产生PLC-γ的特异性活化。PLC-γ1与PLC-γ2的表达有一定程度的重叠,但在共表达区域独立行使功能。PLC-γ1无处不在,在多种组织中调节细胞功能,在TCR介导的TCR信号转导及T细胞选择中发挥作用;PLC-γ2主要表达在造血系统以及T细胞中,也表达在肥大细胞、单核细胞和巨噬细胞等免疫相关细胞中,并能够通过与Fc-ε受体或Fcγ受体结合而活化,在BCR介导的信号转导及B细胞的分化成熟中发挥作用[1]。PLC-γ主要生物学功能包括参与细胞周期调控、促进细胞转化、调控肌动蛋白细胞骨架、与胚胎发育、细胞凋亡相关。如:PLC-γ1缺失的小鼠生长发育停止,并在胚胎第9天死亡;PLC-γ1在血管内皮生长因子(VEGF)依赖性乳腺癌组织中表达增强,伴随EGFR、erbB2的表达上调,过度表达的PLC-γ1也被磷酸化,说明PLC-γ1的激活促进了乳腺癌的发生[2]。PLC-γ2缺失的小鼠B细胞、血小板、肥大细胞和自然杀伤细胞的功能缺陷[3];PLC-γ2基因的点突变与免疫细胞中PLC-γ2快速活化导致的炎症性或自身免疫性应答有关[4]。
2 磷脂酶C-γ的活化
PLC-γ的活化主要是被蛋白酪氨酸激酶(PTK)激活、XY复合体发生酪氨酸磷酸化,参与免疫反应、细胞分裂及卵细胞受精等过程中的信号传递[2]。PLC-γ也可经非依赖蛋白酪氨酸激酶的途径激活[5]。当受体交联使TCR活化,激活细胞内蛋白和酶,引起PTK活化,这就导致Src、ZAP-70蛋白等活化,进而活化PLC-γ[2]。PLC-γ激活后水解PIP2生成第二信使IP3及DAG,前者诱导细胞内钙离子释放,激活细胞内钙信号通路;后者作用于蛋白激酶C(PKC),触发一系列生化反应,从而调节细胞生长、分化和凋亡等生命活动[5]。
3 磷脂酶C-γ与系统性红斑狼疮
系统性红斑狼疮(SLE)是一种慢性自身免疫性疾病,以产生多种自身抗体、免疫复合物、多器官免疫性炎症为特征,外周血单个核细胞凋亡增加,但凋亡小体清除障碍。SLE患者中T、B细胞异常活化导致细胞因子、自身抗体持续产生,这对自身免疫反应的启动及维持至关重要[6]。
酪氨酸激酶家族在细胞生存、活化和分化的调节中发挥作用,因结构不同,可分为受体酪氨酸激酶和非受体酪氨酸激酶。信号通路异常在自身免疫性疾病发病中发挥重要作用。研究发现,狼疮鼠动物模型及SLE患者的T、B细胞、浆细胞和其他免疫细胞的酪氨酸激酶活性异常[6]。PLC-γ在免疫反应中的作用机制较为明确:抗原结合T细胞表面受体(TCR)和B细胞表面受体(BCR)后形成复合物并激活PLC-γ同工酶。PLC-γ在淋巴细胞受体调节中起重要作用,在对BCR的反应中,Src和Syk相关激酶能够调节部分重叠蛋白的酪氨酸磷酸化,而Src的特定底物就是PLC-γ2[4]。
PLC-γ1主要参与T细胞介导的免疫途径,通常被抗原结合的TCR激活,参与细胞增殖分化、免疫反应等。Krishnan等[7]发现Syk在SLE患者T细胞中的表达较在正常T细胞中高,当LAT(linker for activation of T cell)与Syk结合时,PLC-γ1便与Syk和ZAP70结合而活化,从而进行信号传导。Januchowski等[8]的研究表明LAT蛋白水平在狼疮CD4+T细胞中的含量明显高于正常T细胞中的含量,SLE的CD4+T细胞中ZAP70蛋白含量与狼疮病情活动和受累器官数目有关。PLC-γ1调节免疫系统中T细胞和肥大细胞的活化,与PLC-γ2作用互补[9]。神经网络是大脑多种功能特征的基础,例如情绪,记忆和运动等。大脑中PLC-γ1由纤维生长因子(FGF)与Trk家族RTKs激活,调节神经元分化和轴突增长[10],是完整神经网络的一部分,与情绪双向调节紊乱有关[11]。
PLC-γ2主要参与B细胞介导的免疫途径,是重要的信号通路酶,通常被抗原结合的BCR激活,控制钙通道应答以及细胞的分化。当B细胞连接蛋白(如SLP-65,BASH)被Syk磷酸化后,可激活Bruton酪氨酸激酶(Btk)、活化PLC-γ2,进行信号传导[12]。Yasuyuki Kitaura等[13]发现SLE中Syk的酪氨酸磷酸化及PLC-γ2表达增强。PLC-γ2的活化在Fc-γ受体介导的皮肤免疫反应中起到不可缺少的作用[]。
4 靶向治疗
目前已有十多种作用于不同环节的信号转导抑制药用于临床治疗肿瘤,主要是酪氨酸激酶抑制药。信号转导抑制药通过下调肿瘤的增殖信号,促进细胞凋亡,而非通过细胞毒作用,因此选择性较高、不良反应较小[15]。由于SLE的发病与酪氨酸激酶途径的过度激活、PLC-γ活化有关,近年酪氨酸激酶抑制药在SLE动物模型及患者中得到应用。
在SLE患者中,SyK(spleen tyrosine kinase)被认为是一个治疗靶点,选择性抑制SyK活性降低了TCR介导的钙应答,减慢了SLE T细胞中肌动蛋白的快速聚合作用,但在正常人T细胞中不是这样。目前发现的SyK抑制药R406,R788,在动物实验中可延缓狼疮鼠蛋白尿的发生,减少了肾损伤,避免了皮肤损害,延长了生存时间,有确定的治疗作用,并在停药后疗效有长时间的维持[6]。
BtK(Bruton’s tyrosine kinase)是影响B细胞发育、选择、活化和存活的BCR信号分子。在自身免疫病中BtK是B细胞活化的重要靶点。BtK抑制药Ibrutinib(PCI-32765)可使狼疮鼠自身抗体产生延迟,白细胞活化减弱,肾损伤减弱[16]。BtK抑制药RN486抑制狼疮鼠肾小球肾炎的进展、显著减少抗dsDNA的产生[17]。
表皮生长因子(PDGF)可刺激成纤维细胞和血管平滑肌细胞增殖,在肾小球系膜增生性肾炎的发病中发挥重要作用。PDGF抑制药甲磺酸伊马替尼(Imatinib mesylate,商品名格列卫Gleevec,即STI-571)使狼疮鼠肾损伤局限、蛋白尿延期出现、生存期延长[6]。
酪氨酸激酶抑制药在SLE治疗中的局限性如严重不良反应、特异性差、获益率低等,尚无报道。如果可以生产出细胞毒性低、抑制SLE酪氨酸激酶活性充足但不过强、又不影响正常细胞活性的药物将会有巨大的价值。
[1]Nicole Hajicek,Thomas H.Charpentier,et al.Auto-inhibition and phosphorylation-induced activation of PLC-γ isozymes[J]. Biochemistry,2013,52(28):72.
[2]Guoping Fu,Yuhong Chen,James Schuman,et al.Phospholipase C-γ2 plays a role in T-cell receptor signal transduction and T-cell selection[J].J Immunol,2012,189(5):2326-2332.
[3]Aurelie Gresset,John Sondek,T.Kendall Harden,et al.The phospholipase C isozymes and their regulation[J].Subcell Biochem,2012,58(1):61-94.
[4]Hashimoto A,Takeda K,Inaba M,et al.Cutting edge:essential role of phospholipase C-gamma 2 in B cell development and function[J].Immunol,2000(165):1738-1742.
[5]Yu P.Autoimmunity and inflammation due to a gain of function mutation in phospholipase C-gamma 2 that specifically increases external Ca2+entry[J].Immunity,2005(22):451-465.
[6]Wen-Hai Shao,Philip L Cohen.The role of tyrosine kinases in systemic lupuserythematosusand their potential as therapeutic targets[J].Expert Rev Clin Immunol,2014,10(5):573-582.
[7]Krishnan S,Warke VG,Nambiar MP,et al.The FcR gamma subunit and Syk kinase in the TCR signaling complex of human effector CD4+T cells[J].J Immunol,2003,170(8):4189-4195.
[8]Januchowski R,Wudarski M.Prevalence of ZAP-70,LAT,SLP-76,and DNA methyltransferase 1 expression in CD4+T cells of patients with systemic lupus erythematosus[J].Clin Rheumatol, 2008,27(1):21-27.
[9]Irvin BJ.Pleiotropic contributions of phospholipase C-gamma1(PLC-gamma1)to T-cell antigen receptor-mediated signaling:reconstitution studies of a PLC-gamma1-deficient Jurkat T-cell line[J].Mol Cell Biol,2001,20(24):9149-9161.
[10]Lin HY.Identification of the cytoplasmic regions of fibroblast growth factor(FGF)receptor 1 which play important roles in induction of neurite outgrowth in PC12 cells by FGF-1[J]. Mol Cell Biol,1998,18(7):3762-3770.
[11]Tvorogov D.Integrin-dependent PLC-gamma1 phosphorylation mediates fibronectin-dependent adhesion[J].J Cell Sci,2005,118(3):601-610.
[12]白晓春,罗深秋.磷脂酶C-γ的信号传递研究进展[J].国外医学分子生物学分册,2001,23(3):145-148.
[13]Yasuyuki Kitaura,Ihn-Kyung Jang.Conntrol of the B cellintrinsic tolerance program by c-Cbl and Cbl-b[J].Immunity,2007,26(5):567-578.
[14]Wen R,JouST,ChenY,et al.Phospholipase C-gamma 2 is essential for specific functions of Fc epsilon R and Fc gamma R[J].J Immunol,2002,169(10):6743-6752.
[15]茆勇军,李海泓,李剑峰,等.蛋白酪氨酸激酶信号转导途径与抗肿瘤药物[J].药学学报,2008,43(4):323-334.
[16]Hutcheson J,Vanarsa K,Bashmakov A,et al.Modulating proximal cell signaling by targeting Btk ameliorates humoral autoimmunity and end-organ disease in murine lupus[J].Arthritis Res Ther,2012,14(6):R243.
[17]Mina-Osorio P,LaStant J,Keirstead N,et al.Suppression of glomerulonephritis in lupus-prone NZB×NZW mice by RN486,a selective inhibitor of Bruton’s tyrosine kinase[J].Arthritis Rheum,2013,65(9):2380-2391.
[2016-08-14收稿,2016-09-11修回][本文编辑:董冰媛]
ResearchprogressonthephospholipaseC-gammapathogenesismechanismofsystemiclupus erythematotus(SLE)and its targeting therapy
MENG Fan-ha,GE Yan-ming,WANG Su-qin,et al.Dept.of Blood Purification,the General Hospital of Jinan Military Region,Jinan,Shandong 250031,China
Phospholipase C(PLC)is a key enzyme in signal pathway of phosploa tidylinositol receptors for extracellular stimuli promote activation of PLC,which converts phosphatidylinositol(4,5)bisphosphate(PtdIns(4,5)P2)into the Ca2+-mobilizing second messenger,inositol(1,4,5)trisphosphate(Ins(1,4,5)P3),and the protein kinase-activating second messenger,diacylglycerol(DAG).Two PLC-γ isozymes(PLC-γ1 and PLC-γ2)exist in mammals.PLC-γ isozymes are activated by a panoply of growth factors and immunological stimuli that signal throughreceptor and non-receptor tyrosine kinases.Among the cells in the immune system,the B cells and T cell in SLE patients have multiple abnormalities that may account for the ongoing autoantibody production and the initiation and maintenance of the autoimmune reaction.Tyrosine kinases play a central role in signaling processes in the cells known to be important in the pathogenesis of autoimmune diseases.In this article authors summarize the function of tyrosine kinases and their novel inhibitors as therapeutic targets from studies made in animal lupus models and systemic lupus erythematosus patients.
Phospholipase C-gamma(PLC-γ);Biological function;Activation;Systemic lupus erythematosus(SLE);Inhibitor of tyrosine kinases;Targeting treatment
R593.24
A
10.14172/j.issn1671-4008.2017.03.034
250031山东济南,济南军区总医院血液净化科(孟凡华,葛彦明,王素霞),普外科(刘长瑞)
刘长瑞,Email:lanbingmeng001@163.com