PSTPIP2在自身炎症性疾病中的研究进展

姚 瑶，黄 成，李 俊

(1.安徽医科大学药学院，安徽省重大自身免疫性疾病重点实验室，安徽省创新药物产业共性技术研究院；2.抗炎免疫药物教育部重点实验室；3.安徽医科大学肝病研究所，安徽 合肥 230032)

1999年，随着发现TNFRSF1A突变引起TNF受体相关周期性综合征(TNF receptor associated periodic syndrome, TRAPS)，McDermott等[1]第1次介绍了“自身炎症”的概念。从此，相继出现了许多与自体炎症模式有关的疾病描述。随着近年来对自身炎症性疾病(autoinflammatory diseases, AIDs)的进一步研究，越来越多的疾病被发现并被归入AIDs疾病谱中，目前，AIDs已经发展为一组涵盖范围广泛的疾病。从单基因遗传性疾病如家族性地中海热(familial Mediterra-nean fever，FMF)，到多基因遗传性疾病如克罗恩病都属于AIDs[2]。按目前被普遍接受的疾病分类标准，AIDs被归于原发性免疫缺陷病 (primary immunodeficiency diseases，PIDs) 的范畴[2]。总的来说，AIDs的特征是全身炎症反复发作并伴有周期性发热，并且由于缺乏自身抗体的产生和自身抗原特异性T、B细胞，从而与自身免疫性疾病相区别。因此，自身炎症可以定义为先天免疫的异常激活[3]。而自身免疫性疾病与其不同，自身免疫性疾病的典型代表是类风湿性关节炎，其主要特征是关节肿胀与不可逆性的损坏、慢性的滑膜炎症[4]。脯氨酸-丝氨酸-苏氨酸磷酸酶相互作用蛋白2(proline-serine-threonine phosphatase-interacting protein 2，PSTPIP2)是与AIDs相关的蛋白质，最近被认为在先天免疫和自身炎症性骨疾病的发展中起着重要作用[5]。已经有报道称，PSTPIP2可以抑制破骨细胞的分化，并降低其抑制巨核细胞分化的能力[6-7]。本文将对PSTPIP2在AIDs中的研究进展及其部分功能进行介绍。

1 PSTPIP2的结构和生物学功能

PSTPIP2也被称为巨噬细胞肌动相关蛋白和酪氨酸磷酸化蛋白(macrophage active-associated protein and tyrosine phosphorylation protein, MAYP)。PSTPIP2属于在N端包含保守的Fes CIP4同源性(FCH)结构域的家族，又叫F-BAR蛋白家族。它能够与PEST家族磷酸酶的CTH同源性羧基末端区域结合。有研究显示，PSTPIP2可以调节细胞膜流动性，并在细胞骨架动力学方面有一定的作用[8]，这种蛋白质通过调节嗜中性粒细胞迁移、T细胞活化、Fas配体在细胞表面的表达、细胞因子的产生，从而在免疫系统中起重要作用。PSTPIP2在巨噬细胞和巨噬细胞前体中选择性表达，它可以调节巨噬细胞丝状伪足和肌动蛋白的形成，并对巨噬细胞活化呈负性调节。

F-BAR蛋白家族在多种生物学环境中作为细胞皮质和细胞骨架之间的瞬时接头。最近的研究发现，这种蛋白家族在细胞内吞、胞质分裂、神经传递、运动性和细胞形态改变方面，发挥了重要作用[9]。F-BAR结构域的X射线晶体结构显示，F-BAR结构域与BAR结构域相似性一直延伸到它们的三维形状，F-BAR结构域也以弯曲的α-螺旋二聚体的形式存在[10]。二聚体的曲率反映了介导膜-蛋白质的静电相互作用。

2 PSTPIP2在破骨细胞中的功能

2.1破骨细胞在自身炎症性骨疾病中的作用脊椎动物的骨吸收依赖于破骨细胞组装富F-肌动蛋白的能力，使足小体凝结成足体带，形成密封区。密封区域向着骨头的褶皱膜方向从其他膜区域分离，并拆卸破骨细胞迁移到新的区域。骨重塑是一个在整个生命过程中不断发生的关键过程，维护和修复脊椎动物的骨骼。它涉及到协调骨建成成骨细胞和骨消化破骨细胞的活性。成骨细胞和破骨细胞这两种细胞类型发展不平衡将会导致疾病，如石骨症[11]。为了消化大的骨表面区域，成熟的破骨细胞在其面向骨的褶皱膜和骨表面之间，产生酸性吸收缺陷区域，从而能导致溶酶体水解酶被输送到该缺陷区域中。吸收陷窝的形成依赖于足小体、富含F-肌动蛋白的结构、连接细胞黏附分子和肌动蛋白网状结构。多个足小体单位凝聚成致密的足体带，形成密封区，从其他膜域隔离皱褶膜[12]。当破骨细胞迁移消化其他骨区域时，这些足体带和密封区分解。因此，骨消化和细胞迁移的循环与这些富含F-肌动蛋白的结构的动态组装和分解有关。

2.2PSTPIP2在破骨细胞中的功能有文献报道，PSTPIP2在富含肌动蛋白的密封区高表达，它能够调节足小体形成密封区[13]。PSTPIP2是典型的含F-BAR结构域，其能感应膜的蛋白质曲率，能够在体外产生膜小管。PSTPIP2是一种曲率感应蛋白，在破骨细胞的足小体组装中必不可少。在未分化的破骨细胞中，PSTPIP2作为其分化的负调节因子。密封区的动态不稳定性影响破骨细胞的功能。足小体和密封区的动态不稳定性对破骨细胞活性有很强的影响。不仅如此，PSTPIP2还可以连接骨质降解所必需的αvβ3整联蛋白的talin1和F-肌动蛋白[14]。 PSTPIP2也可以作为酪氨酸蛋白磷酸酶PTPN12和PTPN22的对接平台，有助于稳定破骨细胞中的足小体和密封区域。

3 PSTPIP2在巨噬细胞中的功能

近年来有文献报道，小鼠的Lupo PSTPIP2基因突变后，会导致巨噬细胞介导的AIDs的发生，表现为皮肤坏死、爪和耳的炎症、炎性骨吸收[15]。在PSTPIP2Lupo/Lupo骨髓衍生的巨噬细胞(bone marrow-derived macrophage, BMM)中，由于突变蛋白的不稳定性，PSTPIP2表达下降33%。此外，Lupo巨噬细胞表现出巨噬细胞活化、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1, MCP-1)和可溶性肿瘤坏死因子-α受体I型(sTNFR I)标志物的产生，这表明PSTPIP2负向调节巨噬细胞活化[15]。与野生型小鼠相比，Lupo PSTPIP2突变小鼠体内的MCP-1水平明显升高，并伴有其他细胞因子表达的变化，如IL-4。但是干扰素-γ(IFN-γ)、瘦素、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和胶原蛋白Ⅵ的水平正常。

Ferguson和Hentunen等[16-17]的研究发现，在慢性多发性骨髓炎(cmo)小鼠中，PSTPIP2的另一个位点L98P发生了突变。cmo小鼠最初表现出尾椎和指骨炎症，伴有多形核白细胞、巨噬细胞、淋巴细胞、浆细胞的混合炎性浸润破骨细胞。后来，炎症浸润被新骨和纤维组织取代，导致尾部结节和后足畸形。随后，病情发展涉及真皮、表皮和软骨。PSTPIP2缺陷引起集落刺激因子1(colony stimulating factor 1, CSF-1)信号传导增强，早期巨噬细胞前体的扩增，以及巨噬细胞的活化增殖和促炎性细胞因子释放。在AIDs中，IL-6、MIP-1α、MCP-1、sTNFRI、TNF-α、CSF-1、IL-1α、IL-1β、IL-4、IL-7、IL-10、IL-12、IL-13、IL-15、IL-10和RANTES这些炎症因子发挥着重要的作用。在PSTPIP2突变后的cmo小鼠中，这些炎症因子的表达水平均升高[15]。在PSTPIP2突变的小鼠中，巨噬细胞的产生和增殖发生改变，有研究表明，骨髓中的单核细胞增殖和脾脏中的髓外单核细胞增多，从而促进了cmo小鼠的疾病发展[15]。

4 PSTPIP2在AIDs中的分子机制

4.1PSTPIP2与AIDsPSTPIP2参与炎症的控制，它的改变可以导致AIDs的发生、发展。一般而言，这些疾病的特征在于无菌性炎症和相应的组织损伤。主要是由于先天性免疫系统的活性失调，并且没有适应性免疫反应的参与[18]。炎症是由多种细胞、多种因子参与的复杂免疫防御反应, 可以发生在机体任何部位的组织和器官, 是临床上常见的病理过程。越来越多的证据表明, 炎症参与了许多常见慢性疾病的发生、发展, 如心血管疾病、骨质疏松糖尿病、癌症等, 在上述疾病中应用抗炎治疗显得尤为重要[19]。在小鼠中，PSTPIP2的缺失会导致AIDs，其特征在于骨中不同程度的无菌炎性病变，并伴有皮肤和爪子发炎。该疾病非常类似于慢性的人类疾病——复发性多灶性骨髓炎。但是，在患者中PSTPIP2基因的遗传改变尚未见报道。PSTPIP2属于F-BAR蛋白家族(也称为pombe cdc15同源家族)，其特征在于羟基末端F-区结构域可以介导其与膜磷脂的相互作用。PSTPIP2的F-BAR结构域可以与P2相互作用，而其羧基末端通过与PEST家族结合后，在炎症中发挥作用。作为衔接蛋白，PSTPIP2很可能是通过招募抑制酶等负调节因子，从而在AIDs中起作用。有文献报道，PSTPIP2中的W232A突变，阻止了其与PEST家族磷酸酶结合，减少了PSTPIP2抑制破骨细胞和巨核细胞分化的能力[20]。

4.2PSTPIP2在AIDs中的分子机制PSTPIP2的突变是小鼠发生AIDs慢性多灶性骨髓炎的原因。这种疾病非常类似于人类疾病慢性复发性多灶性骨髓炎，其特征是骨的无菌性炎症，并经常与其他器官如皮肤发炎有关。疾病中最关键的进程是IL-1β的产生，这种过量的IL-1β很可能是由嗜中性粒细胞产生的。在前人的研究中，已经描述了PSTPIP2在巨噬细胞、破骨细胞和巨核细胞中的作用。但是，PSTPIP2缺失导致AIDs的分子机制尚未清楚。部分PSTPIP2的抑制功能是由富含脯氨酸-谷氨酸-丝氨酸-苏氨酸(PEST)家族的蛋白质酪氨酸磷酸酶介导的。PEST家族磷酸酶可以与PSTPIP2的中心部分相互作用，但PSTPIP2的其他区域不是PEST家族磷酸酶结合所需的，不过也是PSTPIP2功能不可缺少的区域。有数据显示，PSTPIP2可以绑定抑制酶Csk和SHIP1[20]。PSTPIP2与SHIP1的相互作用是特别重要的，因为在不同的细胞中，它与关键酪氨酸残基结合，对PEST磷酸酶非依赖性抑制作用至关重要。在嗜中性粒细胞中，PSTPIP2介导抑制IL-1β的表达，且SHIP1在被抑制后，会导致这种作用增强[20]。白细胞信号转导的一个重要负调节因子是脂质磷酸酶SHIP1，其可以抑制PI3K/Akt通路的活性。这种作用会引起一系列的下游效应，例如Akt和丝氨酸/苏氨酸激酶的表达受到抑制，其参与调节细胞活化、增殖、代谢和生存，并被招募到PI(3,4,5)P3的质膜进一步激活。SHIP1的缺失导致Akt的活性增加。还有充分的证据表明，SHIP1通过各种机制负调节MAPK通路[21]。白细胞信号传导的另一个关键负调节因子是蛋白酪氨酸激酶CSK。在T细胞中，LYP/PEP与CSK形成复合物，发挥联合抑制作用。LYP/ PEP是被称为脯氨酸-谷氨酸的PTP家族的成员，富含丝氨酸和苏氨酸的家族PTP(PEST-PTP)组成只有3个成员：PEP/LYP、PTP-HSCF(PTPN18)和PTP-PEST(PTPN12[22])。

近年来有文献报道，PSTPIP2可以和SHIP1和PEST结合，结合后可以有效抑制IL-1β的产生[20]。PSTPIP2还可以与抑制酶CSK结合，从而调节并阻止AIDs的发展。PSTPIP2与SHIP1的相互作用在自身炎症性疾病中特别重要，SHIP1可以与PSTPIP2羧基端的临界酪氨酸残基结合，从而调节PSTPIP2在自身炎症性疾病中的作用。在中性粒细胞中，PSTPIP2羧基端的临界酪氨酸残基这个区域对于PSTPIP2介导的抑制IL-1β过程很重要[20]，这为治疗AIDs提供了新的思路。

5 总结与展望

综上所述，PSTPIP2在自身炎症性疾病中发挥着重要的作用(Fig 1)。在破骨细胞中，PSTPIP2可以抑制破骨细胞的分化，并且参与破骨细胞对骨产生的骨破坏，这一点对于自身炎症性骨疾病有着至关重要的作用。在巨噬细胞中，PSTPIP2能够负向调节巨噬细胞的活化，抑制其释放炎症因子，从而抑制炎症的发生。在AIDs的分子机制中，PSTPIP2通过与SHIP1和CSK结合，从而抑制炎症因子IL-1β的产生，并调节AIDs的发生、发展。PSTPIP2可能是潜在的治疗AIDs的新靶点，为治疗AIDs提供新的思路。可以研制PSTPIP2在体内靶向SHIP1和CSK的药物，从而抑制炎症的发生、发展。然而，目前关于PSTPIP2在AIDs中的作用机制尚不清楚，有待进一步研究。如何利用PSTPIP2在AIDs中的作用研制有效的治疗方法，还需要大量的研究。

Fig 1 Review of PSTPIP2 in autoinflammatory disease