Notch信号通路在自身免疫性疾病中的作用机制研究进展*

李晓靖，朱文伟，周永明

（1.上海中医药大学，上海201203 ；2.上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院，上海 200437）

自身免疫性疾病（autoimmune diseases,AID）是指机体对自身抗原的免疫耐受丧失，自身抗体生成过多，而导致免疫异常的慢性系统性疾病，对人们的健康及生活质量造成严重的影响[1]。目前，AID 的发病机制尚未完全阐明，多是由于异常的免疫细胞、炎症因子、自身抗体等因素介导的机体免疫耐受功能失调而发病[2]。针对其病因、病机，已有激素、免疫调节剂及新型生物制剂等多种药物用于AID 的治疗，然而部分患者耐受性差且未能得到完全缓解[3]。Notch 信号通路参与免疫细胞发育、分化及功能的调控，对辅助性T 细胞、调节性T 细胞（Treg）、B 淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞及相关细胞因子等具有调节作用[4-5]。近年来，大量研究发现，Notch 信号通路在包含有类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、系统性硬化症、炎症性肠病等多种AID发生、发展中发挥着重要作用[6-8]。本文就Notch 信号通路的结构与生理学特征、调控功能及其在AID中的作用进行综述。

1 Notch信号通路的结构与生理学特征

Notch 信号通路是在进化中具有高度保守性的信号传导通路，可对细胞的增殖、分化、发育、迁移、凋亡等过程产生重要影响，并且对组织稳态和内环境稳定具有调节作用[9]。Notch 信号通路的组成主要包含有Notch 受体、配体和效应器分子，在哺乳动物体内，Notch 主要有4 种受体（Notch1～Notch4）和5 种配 体（Jagged1、Jagged2、Delta1、Delta3 和Delta4）[10]。并且，Notch 信号通路的活化途径主要是依赖和非依赖细胞转录因子CSL 两种方式。其中依赖CSL 活化方式起始于细胞间相互接触，Notch 配体与受体相结合后，金属蛋白酶与γ-分泌酶复合物对其产生作用，之后发生2 次裂解，在Notch 胞内结构域（Notch intracellular domain,NICD）中释放，继而被转移至细胞核，与CSL 蛋白和MAML 形成三聚体复合物，将CSL 蛋白从转录抑制物向转录激活物转化，从而激活Notch 信号通路的下游靶基因发状分裂相关增强子（hairy and enhancer of split,HES）。另外，非依赖CSL 活化方式通过使Notch 信号通路中NICD 在胞浆中与其他主要信号通路，如β-catenin、磷脂酰肌醇3- 激 酶（phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K）/Akt/mTOR 等通路相互作用，对相关蛋白的表达进行调控，进而影响细胞分化、组织发育等进程[11]。

2 Notch信号通路的调控功能

Notch 信号通路与多种免疫细胞、传导通路、分子等调控机制密切相关。Notch 是一种参与免疫应答调节的信号通路，可对骨髓树突状细胞的发育、Th1 与Th17 等辅助性T 淋巴细胞分化发挥着重要的调控机能。此外，其可调节机体内中枢和外周淋巴器官中T 细胞、B 细胞发育的多个复杂过程以及促进自然杀伤（natural killer,NK）细胞的免疫功能[12-13]。同时，Notch 信号通路与NF-κB、PI3K/Akt、JAK/STAT、STAT3、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）等其他主要的通路之间有密切联系，其相互作用共同参与疾病的发生、发展[14]。NF-κB 和Notch 信号通路共同对反应性B淋巴细胞的活化发挥调节作用，2 个通路激活后，使骨髓内B 细胞水平减低，然而可诱导脾脏中B 细胞转化并增加其表达[15]。DDR 是基于蛋白激酶的一种较为复杂的信号通路，由PI3K 相关激酶进行调控。作为Notch 信号通路下游靶点的DDR 与Notch 共同调控细胞的发育，此外Notch1 可以激活T 细胞急性淋巴细胞白血病中的cMyc 和PI3K-Akt-mTOR1 信号通路，参与疾病进展[16]。

非编码RNAs 是来源于基因组转录而不进行蛋白质编码的一类RNA，可参与机体组织各个生物学功能的调节，是体内重要的调节因子。而miRNA 是参与基因表达的非编码RNA 的关键组成，是包含21～23 个核苷酸的单链非编码RNA，对Notch 通路具有重要的调节作用。研究发现miR-146a 通过靶向Notch 通路的受体NUMB mRNA，激活Notch 信号通路，进而促进人黑色素瘤细胞的增殖、分化与迁移[17]。另外，DNA 甲基化是目前研究较为广泛的表观遗传学机制，通常启动子区CpG 的甲基化与基因表达的失活相关，作为一种抑制性标记，能够直接调节Notch 受体的表达，对肿瘤的进展产生影响[18]。

3 Notch信号通路与AID

Notch 信号通路通过与多种机制相互作用，调控机体免疫应答，对免疫细胞的发育、增殖、分化、功能调节及免疫稳态的维持具有重要的作用。Notch通路参与免疫调控的机制障碍，该通路激活失常使相关T 淋巴细胞、B 淋巴细胞、巨噬细胞极化、树突状细胞及细胞因子等数量和功能异常，使机体失去免疫耐受，相关病理产生变化，进而发生多种AID[19]。

3.1 Notch信号通路与类风湿性关节炎

类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis,RA）是一种临床常见的以关节慢性炎症、软骨与骨发生渐进性破坏为特征的AID[20]。免疫调节机能紊乱及相关炎症因子异常可能是RA 的关键病机，而Notch 信号通路在RA 机制中发挥重要的调控作用。胶原诱导的关节炎（collagen-induced arthritis,CIA）模型小鼠被广泛用于模拟RA，以便科学地研究其相关机制及治疗靶点。研究发现，在RA 滑膜细胞内Notch1、Notch3 的表达水平显著增加，并且Notch 信号异常激活与CIA 小鼠踝关节炎症的严重程度密切相关[21]。在应用γ-分泌酶抑制剂处理CIA 模型小鼠相关研究中发现，其处理后血清中促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α、γ-干扰素（Interferon-γ,IFN-γ）、单核细胞趋化蛋白1、白细胞介素6（Interleukin-6,IL-6）、IL-12、IL-17 以及自身相关抗体免疫球蛋白G1、免疫球蛋白G2a 水平降低，Treg 的数量及免疫抑制功能提高，进而显著减少CIA 小鼠关节内滑膜炎症、软骨侵蚀和中性粒细胞浸润，延缓关节炎症进展[22-23]。Notch信号通路在RA 关节中介导VEGF、血管生成素2 和缺氧诱导的血管生成与侵袭，促进成纤维细胞样滑膜细胞生成，致使关节软骨破坏[24]。Notch1 抑制剂通过抑制Notch 表达而降低siRNA-NPs 表达水平，减轻CIA 小鼠体内炎症，延缓小鼠骨侵蚀和软骨损伤的进展，改善CIA 小鼠关节炎症[25]。MANSOUR 等[26]发现，RBPJ基因的上游单核苷酸多态性rs874040 与RA 发病风险增加相关联；Notch 受体激活后，NICD通过RAM 结构域转移到细胞核，与RBPJ 蛋白之间相互作用，激活炎症因子的表达，诱发、加重关节内炎症，破坏骨与软骨，介导RA 发病。KEVIN 等[27]研究发现，活动性RA 滑膜成纤维细胞中NOTCH靶基因的mRNA 和蛋白水平显著上调，使Notch3 的基因缺失或Notch3 信号的单克隆抗体阻断，减轻关节炎小鼠的关节炎严重程度及关节肿胀，显著减少骨侵蚀，从而防止关节损伤，并进一步阐明Notch3 为RA滑膜成纤维细胞分化和病理扩张的关键受体。Notch 信号通路在RA 中表达异常升高，通过调节多种机制参与疾病发生、发展。

3.2 Notch信号通路与系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus,SLE）属于可累及全身多系统、多脏器的慢性AID，主要以结缔组织黏液样水肿、纤维蛋白样变性、坏死性血管炎等为病理变化基础[28]。SLE 病机尚不完全明确，多是由于淋巴细胞、针对核抗原（如双链DNA、小核核糖核蛋白）的免疫耐受丧失[29]。在活动期SLE 患者不同T 细胞亚群中，Notch-1 的mRNA 和蛋白质表达显著降低，并且Notch-1 转录数量与SLE患者的疾病活动性呈负相关[30]。DANIEL 等[31]发现系统性红斑狼疮模型小鼠肾脏中Jagged 表达水平降低，并且Notch3 与IL-10 在脾脏中表达关系密切，免疫调节因子YB-1 通过激活Notch3，促进抑炎细胞因子IL-10 与TGF-β1 等分泌，抑制机体免疫反应，减轻组织、血管等发生病理损害，对SLE 发挥重要的保护作用。另外研究显示，解整合素金属蛋白酶10（a disintegrin and metalloproteas 10,ADAM10）是Notch 信号通路重要调节因子，在SLE 小鼠模型中B 细胞的ADAM10 表达缺失，Notch 信号通路激活异常，导致生发中心反应受抑制，针对抗dsDNA 的抗体水平降低，使ADAM10 抑制，可对SLE 起到有利的治疗作用[32]。然而TIMOTHY 等[33]却发现，ADAM10 激活可抑制SLE 内异常的B 细胞活性，减少自身抗体的生成，减轻全身多脏器的免疫病理反应，改善病情。

3.3 Notch信号通路与系统性硬化症

系统性硬化症（systemic sclerosis,SSc）是以皮肤、心脏、肺及肾脏的纤维化为主要特征的一种AID，其间质和血管周围呈进行性纤维化，是临床死亡率最高的结缔组织病之一[34]。研究发现SSc 患者血清中Notch2 水平显著升高，α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin,α-SMA）是肌成纤维细胞的标志物，基质金属蛋白酶-1（matrix metalloproteinase-1,MMP-1）、MMP-8 可使原纤维胶原裂解，miR-16-5p 抑制剂通过抑制SSc 患者体外细胞内Notch2 通路表达，进而降低α-SMA 水平，提升MMP-1 与MMP-8的表达，降低肌成纤维细胞活化[35]。WASSON 等[36]通过体外研究发现，SSc 成纤维细胞中Notch1、Hes1的RNA 水平升高，表明在SSc 中组蛋白3 甲基化诱导因子EZH2 通过依赖性抑制miRNA-34a 表达，促使Notch 通路激活，诱导真皮成纤维细胞促纤维细胞活化，进而促使SSc 发生、发展。另外在SSc 模型小鼠的研究中发现，Notch-1 与Jagged-2 在SSc 模型小鼠中表达升高，致使小鼠皮肤纤维化，促进皮肤硬化进展，而抑制Notch 信号通路激活，可抑制小鼠体内炎症、硬化皮肤的血管变化，减轻小鼠皮肤纤维化，延缓其皮肤硬化的进程[37]。皮肤成纤维细胞中多药和毒素挤出蛋白1是伊马替尼的主要转运体，阻断SSc 真皮成纤维细胞中的Notch 通路可提高其表达和伊马替尼摄取，提升药物治疗SSc 的疗效[38]。Notch 通路在SSc 中表达显著增加，导致机体组织发生纤维化，参与疾病的病变进程。

3.4 Notch信号通路与其他AID

炎症性肠病（inflammatory bowel disease,IBD）是一种机制未明的以腹痛、腹泻及肠外症状等为特征的慢性AID，主要包括溃疡性结肠炎和克罗恩病。Notch 通路在IBD 中异常激活，致使免疫细胞失衡，诱发肠道炎症反应，弱化肠黏膜屏障作用，导致疾病发生[39]。原发免疫性血小板减少症（imumune thrombocytopenia,ITP）是以皮肤、黏膜甚至内脏出血为主要症状的疾病，研究表明，lncRNA PVT1 激活可通过抑制Notch1 水平，致使维甲酸相关孤儿核受体γt 降低，叉头/翼状螺旋转录因子3 升高，使Treg/Th17 免疫平衡恢复，阻止血小板破坏，缓解ITP 病变[40]。在实验性自身免疫性神经炎中，Notch1 以及其下游靶分子Hes 异常增高，给予Notch 抑制剂后，M2 型抑炎巨噬细胞表达增加，炎症细胞因子释放减少，进而减轻神经炎症浸润程度[41]。巨细胞动脉炎是以CD4+T 细胞和巨噬细胞在血管壁形成肉芽肿为病变特点的一类慢性血管炎，血管内Notch 的异常表达则使免疫特权被破坏，介导管壁内肉芽肿生成[42]。研究显示，白塞病中miR-23b 通过降低Notch信号通路减少Th17 及相关炎症因子IL-17、IFN-γ 表达，降低患者免疫反应，减少溃疡的发生[43]。在实验性自身免疫性葡萄膜炎模型小鼠研究中发现，Notch信号激活导致Th17/Treg 比例紊乱，而抑制Notch 信号可使小鼠的免疫失衡恢复，进而改善葡萄膜炎的炎症反应[44]。

4 结语

综上所述，有大量研究发现多种AID 中Notch信号通路表达异常，并且与其他主要信号通路、免疫细胞、分子等相关机制之间关系密切，靶向Notch 信号通路是AID 更有效的治疗策略。然而目前关于不同AID 的潜在治疗靶点的研究尚且不够深入，因此未来需要更深入地探究Notch 信号通路对AID 发病机制的作用，阐明内在病机，为其深入研究和临床治疗提供广阔的思路。