Hippo通路在适应性免疫中的作用研究进展

李雅雯，程保辉，赵海亮，

(1.遵义医科大学珠海校区，广东 珠海 519041； 2.深圳市龙岗区耳鼻咽喉医院耳鼻咽喉科，广东 深圳 518172)

适应性免疫是一种在微生物等抗原物质刺激后由T细胞、B细胞和抗原呈递细胞合作协调参与的抗原特异性免疫反应。适应性免疫具有抗原特异性和免疫记忆性，免疫系统对初次抗原刺激的信息可留下记忆，当机体再次受到特异性抗原感染时，可迅速产生特异性抗体清除抗原，避免机体再次感染。Hippo通路首次在果蝇中发现，由于与器官发育、干细胞生物学、再生和肿瘤生物学存在密切关系而受到广泛关注[1-3]。Hippo通路通过参与细胞外和细胞内的生理信号反应、感知细胞环境、协调细胞反应，影响细胞分化[4]。研究显示，Hippo通路在调节T细胞发育、维持B细胞稳态、参与抗原呈递细胞(包括巨噬细胞和树突状细胞)分化过程中均发挥关键作用[5-8]。Hippo通路在幼稚辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)向效应/记忆T细胞的分化中起主导作用，同时在B细胞祖细胞发育为成熟B细胞分化中具有重要作用。Hippo通路还可通过调控Th17与调节性T细胞(regulatory T cell，Treg细胞)平衡，参与机体自身免疫和抗肿瘤免疫应答。现就Hippo通路在适应性免疫中的作用研究进展予以综述。

1 Hippo信号通路概述

Hippo通路由30多个组分组成，包括核心激酶模块和转录模块[9]。其中，激酶模块包括11种激酶，即哺乳动物STE20样蛋白激酶(mammalian STE20-like protein kinase，MST)1和MST2、促分裂原活化的蛋白激酶激酶激酶激酶1～7以及大型抑癌激酶(large tumor suppressor kinase，LATS)1和LATS2，这些激酶对应激活的蛋白分别为salvador家族WW结构域蛋白1、Ras相关蛋白2、MOB激酶激活因子(MOB kinase activator，MOB)1A和MOB1B；转录模块包括Yes相关蛋白(Yes-associated protein，YAP)和PDZ结合基序转录共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ)，可结合最具特征的转录因子TEA结构域家族[10]。Hippo通路激活可导致MST1/2或促分裂原活化的蛋白激酶激酶激酶激酶磷酸化并激活下游LATS1/2，进而促进YAP/TAZ磷酸化，导致YAP/TAZ细胞质固着或蛋白酶体降解[11]。当Hippo通路失活时，低磷酸化的YAP/TAZ转运至细胞核，结合并激活TEA结构域家族转录因子，促进靶基因转录[12]。而YAP/TAZ介导的转录可驱动细胞增殖、存活以及细胞可塑性和细胞干性等，因此对组织发育和再生至关重要[13]。总之，LATS1/2激活和YAP/TAZ失活是经典Hippo通路的主要分子功能。

除参与组织发育和肿瘤形成外，Hippo通路还广泛参与适应性免疫和先天性免疫的调节作用。研究发现，Hippo和MST1/2均可介导果蝇和哺乳动物中的Toll样受体信号转导[14-15]。YAP/TAZ则通过结合TANK结合激酶1(TANK binding kinase 1，TBK1)蛋白或干扰素调节因子3并抑制其表达拮抗天然免疫反应[16-17]。虽然MST1/2在哺乳动物适应性免疫系统中的分子功能已被证实，但Hippo通路其他成分的功能仍是未来研究的热点[18]。研究发现，MST1/2可独立于YAP/TAZ和LATS1/2，自行调节淋巴细胞生物学[19]。还有研究证实，Hippo通路与参与免疫调节的其他关键信号通路存在联系，包括促分裂原活化的蛋白激酶、p53以及叉头框转录因子O(forkhead box O，FoxO)信号通路等[20-21]。虽然Hippo通路的名字来源于MST1/2-果蝇Hippo的哺乳动物同系物，但MST1/2除了可作为Hippo信号通路的关键成分外，还可调节其他蛋白质的表达，因此MST1/2的功能不仅限于表达LATS1/2或YAP/TAZ[11]。

2 适应性免疫细胞谱系中的Hippo通路及其功能

2.1MST1/2在CD4+和CD8+T细胞发育中的作用 MST1杂合性突变基因丢失或MST1启动子区高甲基化患者的临床病例报道均支持Hippo信号通路在适应性免疫系统中具有重要作用[22]。缺乏MST1的患者临床表现为对细菌和病毒易感、T细胞和B细胞淋巴细胞减少以及自身免疫性表现；MST1/2缺陷模型小鼠也会出现淋巴细胞减少、自身抗体产生等自身免疫症状[23]。

造血干细胞在骨髓内可产生共同淋巴样祖细胞，进而分化为T细胞祖细胞，并在胸腺内发育成熟。胸腺内的T淋巴细胞起始为双阴性胸腺细胞(CD4-CD8-)，随后转变为双阳性胸腺细胞(CD4+CD8+)，再转变为成熟的单阳性(CD4+CD8-或CD4-CD8+)胸腺细胞，最后被释放到外周组织启动适应性免疫反应[24]。早期研究发现，MST1敲除小鼠的单阳性胸腺细胞可渗透到血管外，并在血管周围空间聚集，导致机体外围T细胞数量减少；进一步体外淋巴细胞黏附级联实验证明，MST1敲除T细胞可扰乱整合素介导的内皮细胞黏附，表明MST1在T细胞从胸腺高效迁出中发挥重要作用[25]。同时，MST1还可与Ras相关蛋白1和Ras相关结构域家族成员5形成复合物并磷酸化Dbf2相关激酶1，以确保有效的淋巴细胞迁移[26]。此外，MST1/2还可通过直接磷酸化介导MOB1A/B与胞质分裂作用因子8结合，进而调节胸腺中细胞骨架重塑和细胞迁移[27]。胞质分裂作用因子8缺乏的小鼠T细胞与MST1/2缺乏的胸腺细胞共享某些表型，特别是不能将淋巴细胞功能相关分子1极化到免疫突触上，表明Hippo通路在小GTP酶激活和细胞骨架重塑中起关键作用[28]。总之，MST1可同时作用于细胞骨架重塑(通过MOB1A/B磷酸化)和细胞黏附(通过Dbf2相关激酶1磷酸化)过程，以确保T细胞有效地从胸腺迁出。

成功通过胸腺筛选的成熟T淋巴细胞不断从胸腺迁移至次级外周淋巴系统，为抗原刺激、激活及分化做准备。Th细胞包括CD4+和CD8+T细胞，由于在外周未遇到其同源抗原，因此还未被分化。随着细胞从幼稚CD4+T细胞向效应/记忆T细胞分化，MST1的表达水平降低，但MST2的表达水平则保持不变，表明MST1在幼稚T细胞功能中起主导作用[19]。虽然确切机制目前仍未明确，但已有研究表明，MST1可通过Hippo替代通路维持幼稚CD4+和CD8+T细胞稳态[29]。此外，MST1还可通过促进细胞存活并限制抗原受体诱导的幼稚T细胞增殖维持其稳态[30]。除了在胸腺排出中起作用外，MST1还参与幼稚T细胞的存活和维持，这也是MST1缺乏患者T淋巴细胞减少的诱因。在受到周围T细胞受体信号和特异性细胞因子刺激后，幼稚CD8+T细胞分化为细胞毒性T淋巴细胞，同时幼稚CD4+T细胞激活并分化为特殊亚型，包括Th1、Th2、Th17或Treg细胞[31]。

目前已知T细胞受体和白细胞介素(interleukin，IL)-2信号可诱导CD8+T细胞中典型Hippo通路表达和激活，而T细胞固有的Hippo信号通路激活可抑制YAP介导的B淋巴细胞诱导成熟蛋白1的表达，从而引起CD8+T细胞的终末分化[32]。另有研究表明，MST1可抑制T细胞受体激活介导的CD8+T细胞毒性作用[33]。此外，MST1还可通过FoxO抑制转录因子T-bet的表达，而T-bet可通过诱导γ干扰素和细胞毒性蛋白酶颗粒酶B的表达增强细胞毒性T细胞的功能[34]。因此，MST1缺失的CD8+T细胞的细胞毒性功能显著增强，从而抑制同源模型小鼠肿瘤的生长[33]。以上研究表明，Hippo通路可促进CD8+T细胞的终末分化，并抑制其细胞毒性功能。

2.2Hippo通路对Th17和Treg细胞分化的影响 Hippo通路在调控Th17和Treg细胞中具有关键作用。表达IL-17的Th17细胞为促炎症细胞亚群，而表达FoxP3的Treg细胞则是免疫抑制细胞亚群的代表[35]。Th17与Treg细胞之间存在某种平衡，这种平衡受炎症细胞因子IL-6和转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)的调节，且这种平衡关系已成为导致自身免疫和肿瘤免疫逃逸的因素之一[36]。既往研究表明，MST1具有促进Treg细胞分化、防止自身免疫和组织损伤的功能；MST1可通过与FoxO1/FoxO3或沉默信息调节因子1等相关 Hippo替代通路，强化Treg细胞谱系关键转录因子FoxP3的表达[37]。有研究表明，MST1通过调控树突状细胞与Treg细胞形成免疫突触，促进Treg细胞的接触依赖性抑制作用[38]。上述研究表明，MST1在Treg细胞谱系生理学中具有不同功能。

TAZ促进Th17谱系的同时，还可抑制幼稚CD4+T细胞向Treg细胞分化，一方面，TAZ与视黄酸相关孤儿受体γt结合，增强其转录活性，促进Th17细胞分化；另一方面，TAZ与FoxP3竞争性地与组蛋白乙酰转移酶TIP60(60 kDa Tat-interaction protein)结合，破坏FoxP3稳定，抑制Treg细胞分化[39]。在体外Th17细胞分化过程中，TAZ的表达增加，而YAP在Th17细胞中不表达，在Treg细胞中高表达[39-40]。Treg细胞中的YAP可通过诱导参与TGF-β超家族成员激活的基因，增强TGF-β/Smad信号，上调FoxP3的表达和Treg细胞功能[40]。干预YAP的表达则可显著削弱Treg细胞的免疫抑制功能，促进抗肿瘤免疫反应。TAZ可促进Th17细胞分化，YAP则可诱导Treg细胞分化，因此在胚胎发育和再生过程中表现出协同功能。YAP和TAZ同时缺失可导致较两者单独缺失更严重的表型[41]。

2.3MST1在B细胞发育中的关键作用 B细胞祖细胞由骨髓中的共同淋巴样祖细胞产生，并在次级淋巴小结中进一步发育为成熟的B细胞[42]。MST1在B细胞系中表达，其缺乏可导致人体及模型小鼠B淋巴细胞减少以及自身抗体产生，缺乏MST1的小鼠表现出CD19低表达、B细胞受体聚集/下游信号中断，从而导致B细胞活力显著减弱及边缘区B细胞发育缺陷；MST1缺乏还可引起T、B淋巴细胞减少，从而导致联合免疫缺陷，但MST1缺乏的患者可出现自身免疫症状，包括自身抗体的产生，这些症状可能由缺乏MST1的T细胞功能受损引起，因为T细胞特异性MST1缺乏小鼠可产生自身抗体，但B细胞特异性MST1缺乏(18～20个月内)小鼠则未产生自身抗体[43]。MST1对FoxO的适当活化至关重要，而MST1-FoxO信号缺陷可损害Treg细胞的分化和功能，破坏免疫耐受，因此导致自身免疫症状出现[23，37]。此外，MST1缺乏的CD4+T细胞所营造的富含IL-4的环境也会促进B细胞反应失控[44]。以上研究结果不仅突出强调了MST1在B细胞发育中的关键功能，还证明其可通过调节CD4+T细胞维持免疫耐受、防止B细胞过度激活。目前关于Hippo通路的其他成分在B细胞谱系中的功能研究仍较少，还需未来进一步探索。

2.4MST1/2在树突状细胞中的作用 由骨髓来源的前树突状细胞分化而来的树突状细胞迁移至非淋巴或淋巴器官(主要是脾脏)中可进一步分化为淋巴样树突状细胞[45]。外周组织中分化成熟的树突状细胞通过CC趋化因子受体7依赖的趋化作用捕获外源抗原并将其转移至特定的引流淋巴结[46]。在淋巴样树突状细胞中，CD8+树突状细胞亚群代表抗原交叉呈高表达的T细胞群体[47]。早期研究发现，小鼠MST1缺乏可导致树突状细胞从皮肤到引流淋巴结转移功能障碍；缺乏MST1的小鼠树突状细胞在体外表现为对细胞外基质的附着减少[48]。另有研究表明，MST1可通过调节肌动蛋白细胞骨架介导人成熟树突状细胞CC趋化因子受体7依赖的趋化作用[49]。因此，MST1具有调节黏附和细胞运动以及协调树突状细胞有效迁移的功能。MST1还可通过调节树突状细胞源性细胞因子的产生，参与T细胞谱系发育。而缺乏MST1的树突状细胞由于p38促分裂原活化的蛋白激酶通路的激活导致IL-6生成增加，从而刺激CD4+T细胞中的IL-6-信号转导及转录激活因子3信号表达，促进Th17细胞分化[50]。研究发现，MST1/2是存在于淋巴组织中的CD8+树突状细胞的关键调节因子，可诱导有效的抗原交叉呈递；MST1/2还可促进CD8+树突状细胞的氧化代谢，有助于维持其生物活性；在CD8+树突状细胞中，MST1/2通过与非典型核因子κB信号通路串扰，介导T细胞激活IL-12的选择性表达[51]。以上研究表明，MST1/2在树突状细胞功能中具有重要作用。

2.5Hippo通路对巨噬细胞的影响 巨噬细胞是在感染或肿瘤启动过程中与抗原相互作用反应最快的免疫细胞之一。巨噬细胞通过提供主要组织相容性复合体Ⅱ、肽复合物以及共刺激信号激活T细胞。巨噬细胞的主要功能是在抗原刺激时生成启动和维持炎症反应的炎症细胞因子[52]。MST1/2可通过磷酸化蛋白激酶Cα促进线粒体向吞噬体募集，从而调节线粒体转运和线粒体-吞噬体并列存在，促进巨噬细胞活性氧类的吞噬诱导和抗菌反应[14]。Hippo通路通过参与细胞内的转运调节巨噬细胞与其他免疫细胞类型中细胞器的功能和完整性[53]。此外，YAP也参与调节巨噬细胞的抗病毒反应。在抗病毒免疫反应中，细胞质中的病毒DNA或RNA可激活TBK1，导致关键的抗病毒转录因子干扰素调节因子3磷酸化并激活，从而诱导Ⅰ型干扰素反应[54]。Zhang等[17]研究表明，在HEK293细胞系、小鼠胚胎成纤维细胞和NMUMG上皮细胞等富含YAP/TAZ的黏附细胞中，YAP/TAZ通过直接结合TBK1损坏泛素化依赖的TBK1活化和抗病毒反应。但有研究表明，在HEK293、小鼠胚胎成纤维细胞和NMUMG上皮细胞等细胞系中，MST1可通过直接磷酸化干扰素调节因子3抑制其二聚和激活，从而阻碍胞质抗病毒防御功能[55]。由此可见，Hippo通路在调节抗病毒免疫应答中的确切作用机制目前尚未完全阐明，仍需未来进一步研究。

3 小 结

关于Hippo信号通路在免疫系统中的研究主要以MST1/2为主，多数情况下通过不依赖下游LATS1/2和经典的转录共激活因子YAP的非经典Hippo通路进行调控。替代性Hippo信号转导可能与MST1/2协同发挥调节免疫细胞功能的作用。鉴于免疫细胞不断暴露于细胞外基质和液体剪切流的压力下，研究Hippo通路参与感知机械力和处理淋巴细胞的物理线索具有重要意义。未来进一步阐明经典Hippo信号通路调控组织器官发育的功能以及非经典Hippo信号通路维持免疫系统稳态的作用，对自身免疫性疾病和癌症产生均具有重要的临床意义。