T细胞糖酵解代谢在口腔扁平苔藓中的研究进展

邢文敏，葛学军，吴淑娟，张芳

山西医科大学口腔医学院·口腔医院，山西 太原（030001）

口腔扁平苔藓（oral lichen planus，OLP）是一种慢性炎症性疾病，发病率约2%，常见于50～60 岁的女性，恶变率约为0.44%～2.28%［1-3］，表现为双颊对称的白纹，典型的病理特征是基底细胞液化变性和固有层淋巴细胞带状浸润，OLP 与多种因素有关，包括免疫、局部刺激及感染等，其中T 细胞介导的免疫异常在OLP 的发生、发展中起着至关重要的作用［4-5］。研究表明初始T 细胞在抗原刺激后广泛活化，分化为多种T 细胞亚群，例如Th1、Th2、Th17、调节性T 细胞（regulatory T cell，Treg）等，并分泌相关细胞因子导致OLP 的发生，T 细胞增殖和分化的调控在OLP 的研究中日益受到关注［6］。

糖酵解是指葡萄糖进入细胞后，在细胞质中经过一系列酶促反应生成丙酮酸的过程。糖酵解影响T 细胞的增殖和分化，静息状态下T 细胞的能量主要来源于氧化磷酸化产生的ATP，T 细胞被抗原刺激活化后，会上调代谢相关转录因子如缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α），直接或间接调控糖酵解相关蛋白及酶的表达，如葡萄糖转运蛋白、甘油醛3-磷酸脱氢酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）以及乳酸脱氢酶A（lactate dehydrogenase A，LDHA），使T 细胞糖酵解代谢也相应增强，这主要受到哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的调控，尽管这个过程产生的ATP 比氧化磷酸化要少得多，但该过程葡萄糖会更快地转化为丙酮酸，更快的产生能量，若上调糖酵解失败会导致细胞增殖所需的ATP 及相关转录因子减少，导致细胞凋亡［7-8］。阻断活化T 细胞中的糖酵解代谢是治疗自身免疫性疾病的一种策略，在系统性红斑狼疮、类风湿关节炎和多发性硬化症等多种疾病中均已有报道，糖酵解代谢对OLP 的影响也日益受到关注［9］，本文将对近年来关于T 细胞糖酵解代谢转运蛋白、酶及调控因子与OLP 的相关研究作一综述，为探索OLP 的病因及治疗方法提供新思路。

1 T 细胞糖酵解代谢转运蛋白及关键酶与OLP

糖酵解过程：首先葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白进入细胞，继而经过几个糖酵解关键酶：己糖激酶（hexokinase 2，HK2）、6-磷酸果糖激酶-1（6-phosphofructokinase1，PFK-1）、丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）以及甘油醛3-磷酸脱氢酶（GAPDH）的作用，最终转化为丙酮酸［10］。有氧条件下丙酮酸进入线粒体，经过三羧酸循环被氧化为CO2和H2O，并氧化磷酸化产生ATP；缺氧时细胞的氧化磷酸化受阻，丙酮酸在细胞质中被乳酸脱氢酶A（LDHA）还原为乳酸，即warburg 效应，其目前已经在口腔癌及癌前病变中广泛关注［11］。

T 细胞糖酵解代谢增强与葡萄糖转运蛋白1（glucose transporter 1，Glut1）及多种酶表达增强有关，如GAPDH 和LDHA，它们的表达增加不仅影响T 细胞的增殖、分化，导致Th1/Th2 及Th17/Treg 比例增加，同时促进肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）等炎症因子表达增加，趋化T 细胞聚集，导致基底角质形成细胞凋亡，与OLP 的发生密切相关（图1）。

图1 糖酵解代谢对T 细胞分化及细胞因子分泌的影响以及在OLP 中的作用机制Figure 1 Effect of glycolytic metabolism on T cell differentiation and cytokine secretion and its mechanism in OLP

1.1 Glut1 与OLP

葡萄糖转运蛋白1（glucose transporter 1，Glut1）是SLC2A1 基因编码的，主要作用是将葡萄糖转运至细胞质，受HIF-1 的调节，HIF-1 进入细胞核后能够诱导SLC2A1 转录和翻译，最终上调Glut1 的表达，促进葡萄糖进入细胞，使糖酵解代谢增强，这是促进细胞生长和增殖所必需的［12-13］。T 淋巴细胞在没有Glut1 的情况下，只能维持有限的增殖，活化的T 细胞糖酵解代谢增加，Glut1 的表达升高，T细胞的增殖和分化也相应增加［11］。在激活的免疫细胞中Glut1 过表达，以满足其对葡萄糖的需求，已成为自身免疫性疾病的一个新的治疗靶点［8］。

Wang 等［14］的研究显示，Glut1 在正常口腔黏膜、非糜烂型OLP、糜烂型OLP 及口腔鳞状细胞癌中的表达逐渐升高，随着Glut1 表达的增加，HIF-1α在OLP 和口腔鳞状细胞癌标本中的表达也有所增加，这些结果表明，Glut1 和HIF-1α 可能参与了OLP 向口腔鳞状细胞癌的进展。Brands 等［15］通过口腔刷拭活检发现，80%的口腔鳞状细胞癌患者Glut1 染色阳性，50%的口腔白斑患者Glut1 染色阳性，在OLP 中的阳性比例为60%，但有一半的OLP患者有代谢紊乱，可能造成Glut1 染色假阳性率较高，因此Glut1 染色对OLP 的诊断可能存在一定的局限性，但可以作为检测口腔黏膜恶性转化的手段。

1.2 GAPDH 与OLP

甘油醛3-磷酸脱氢酶（GAPDH）作用是将甘油醛3-磷酸甘油酸转化为1，3-二磷酸甘油酸，并生成丙酮酸，经过氧化磷酸化或糖酵解代谢，以NADH 和ATP 的形式产生能量，抑制GAPDH 会影响细胞能量代谢及炎症因子的分泌［16-17］。

目前的研究表明OLP 的发病与T 细胞分化及相关细胞因子的分泌增加有关，如IFN-γ 和TNF-α等［1］，这可能与T 细胞被活化后，GAPDH 与细胞因子mRNA 的分离有关。Wen 等［18］研究表明T 细胞中GAPDH 可以通过与IFN-γ mRNA 的3'非翻译区结合，阻止其翻译，并减少IFN-γ 的分泌，当细胞被活化后，GAPDH 与mRNA 结合能力减弱，IFN-γ 的分泌增加。此外，GAPDH 还抑制了巨噬细胞中TNF-α mRNA 的翻译，当糖酵解代谢增强时，GAPDH与TNF-α mRNA的结合减弱，使TNF-α 表达增加。研究证明GAPDH 的抑制剂，如富马酸二甲酯可以直接使其失活，从而降低免疫细胞的糖酵解代谢，已经用于多发性硬化症的治疗，GAPDH 作为重度糖酵解肿瘤以及自身免疫疾病治疗的潜在靶点［19］，也有望成为治疗OLP 的新靶点。

1.3 LDHA 与OLP

乳酸脱氢酶（LDHA）的作用是将丙酮酸转化为乳酸，其表达受HIF-1α 及磷脂酰肌醇三羟基激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/丝氨酸苏氨酸激酶（protein kinase B，Akt）/mTOR 通路的调控［20］。沉默HIF-1α 可以抑制T 细胞中LDHA 的表达，阻断mTOR 通路可抑制T 细胞中LDHA 的磷酸化，降低T 细胞的糖酵解代谢。T 细胞被激活后，糖酵解代谢增强，LDHA 的活性增加，LDHA 和TNF-α mRNA 的稳定性降低，促进TNF-α mRNA 的翻译，使TNF-α 产生增加，原花青素B2 通过抑制mTORHIF-1 通路可以降低糖酵解水平，抑制T 细胞中TNF-α 和IFN-γ 的产生［21］。此外，LDHA 介导的糖酵解在促进Th1 反应中发挥了关键作用，活化的Th1 细胞中，LDHA 的活性增加导致IFN-γ 的产生，在没有LDHA 的情况下，产生的IFN-γ 则较少，阻断OLP 来源T 细胞中的糖酵解和mTOR 通路都可以有效地减少IFN-γ 的产生，从而削弱角质形成细胞凋亡［22］。

总之，Glut1、GAPDH 和LDHA 影响T 细胞糖酵解代谢进而影响OLP 的发生，另外糖酵解代谢还受到己糖激酶2（HK2）、磷酸果糖激酶-1（PFK-1）、丙酮酸激酶M2（pyruvate kinase M2，PKM2）三个限速酶的影响，它们也参与多种自身免疫性疾病的发生。例如：HK2 在类风湿性关节炎中的表达增加，受到PI3K/Akt 及HIF-1α 的调控，与T 细胞的增殖、IFN-γ 和TNF-α 等炎症因子的分泌以及疾病的风险性增加有关［23-25］。PFK-1 的作用是将6-磷酸果糖转化为1，6-二磷酸果糖，抑制PFK-1 能够显著降低糖酵解通量，阻止肝癌细胞的增殖，这个过程受到HIF-1α 的调节［26］。PKM2 是Th1 和Th17 分化所必需的，其表达受mTOR 及HIF-1α 的调控，沉默PKM2 可以抑制T17 细胞的增殖和分化，从而改善自身免疫性脑脊髓炎的症状［27-28］。以上研究表明糖酵解代谢限速酶能够调节T 细胞糖酵解代谢，进而影响T 细胞的增殖分化及炎症因子的分泌，但在OLP 中的作用尚未研究，值得深入探寻。

2 调控T 细胞糖酵解代谢的关键因子在OLP 中的作用

OLP 进展与T 细胞被活化后糖酵解代谢增强有关，这个过程受到mTOR 的调控，mTOR 被激活后HIF-1α 也随之上调，使糖酵解相关蛋白及酶的表达增加，促进T 细胞的增殖和分化。

2.1 mTOR调控T细胞糖酵解代谢在OLP中的作用

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）作为糖酵解代谢的关键调节因子，包括两种相互作用的蛋白复合物：哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物C1（mammalian target of rapamycin C1，mTORC1）和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物C2（mammalian target of rapamycin C2，mTORC2），其中mTORC1 在细胞代谢和增殖方面发挥重要作用，通过调节代谢相关转录因子促进糖代谢，抑制mTORC1 活性可减弱糖酵解，而mTORC2 的缺失可增强糖酵解［29］。mTOR主要受到PI3K/Akt的调控，激活后促进HIF-1α的表达，使糖酵解代谢增强，对T 细胞不同亚群的细胞发育和分化至关重要，从而引起多种炎症及免疫性疾病［9］。

利用T 细胞与角质形成细胞共培养体系模拟OLP 局部微环境，发现T 细胞中mTOR 通路的激活随着葡萄糖浓度的变化而变化，抑制mTOR 通路可降低HIF-1α 在T 细胞中的表达，抑制LDHA 的表达。在OLP 的外周T 细胞和局部T 细胞中PI3K/Akt/mTOR 通路活性增强，下游的p-mTOR 和HIF-1α 的表达升高，T 细胞糖酵解增加，诱导T 细胞增殖和分化，同时产生一系列促炎细胞因子，包括IFN-γ、TNF-α 和白细胞介素-2（interleukin-2，IL-2）等，导致角质形成细胞液化变性，同时促进角质形成细胞释放趋化因子，介导T 细胞的募集［22，30］，这可能是OLP 患者Th1/Th2 与Th17/Treg 不平衡和细胞因子网络紊乱的原因［6］。

2.2 HIF-1α 调控T 细胞糖酵解代谢在OLP 中的作用

HIF-1α 受到HIF 脯氨酸羟化酶的调节，缺氧时表达增加，影响细胞的增殖、分化与凋亡，在免疫炎症反应中发挥着重要的作用［14］。T 细胞活化后HIF-1α 的表达增加，糖酵解相关酶表达上调，糖酵解代谢增强，HIF-1α 沉默对T 细胞中Glut1 表达和LDHA 的激活产生抑制作用，这表明HIF-1α 参与了Glut1 介导的葡萄糖摄取和LDHA 介导的乳酸生成，从而调节T 细胞的糖酵解代谢［8，31］。

在OLP 病变区组织微循环障碍，血液黏稠度增高导致缺氧，HIF-1α 的表达增加，进而调控糖酵解酶的表达，增强糖酵解代谢，诱导T 细胞的分化，破坏T 细胞中HIF-1α 的表达会通过阻碍维甲酸受体相关的孤儿受体t 的转录来减少Th17 的分化，并增加叉头盒P3 的表达来促进Treg 的分化，从而导致Th17/Treg 细胞的比例降低；沉默HIF-1α 后还会使Th1 细胞分化减少，Th2 细胞亚群分化增加，使Th1/Th2 细胞的比例降低，减轻OLP 的病程［31-32］。综上所述，HIF-1α 调节糖酵解代谢增强了T 细胞的促炎表型，削弱抗炎表型，在OLP 的发展中起致病作用，抑制HIF-1α 的表达可以减缓OLP 的发展。

3 T 细胞糖酵解代谢作为治疗靶点在OLP 中的研究

3.1 2-脱氧-d-葡萄糖（2-Deoxy-D-glucose，2-DG）

作为葡萄糖的类似物，2-DG 通过与Glut1 竞争，抑制葡萄糖进入细胞，在细胞内2-DG 被HK2磷酸化为2-DG-P，这是一种不能在细胞内代谢和积累的末端物质，使糖酵解过程受阻，ATP 生成减少，导致细胞凋亡，已成为自身免疫性疾病和炎症性疾病的治疗剂［33］。

DG 选择性地干扰依赖糖酵解的T 细胞，Wang等［22］研究发现，2-DG 能够抑制mTOR 及其下游的蛋白4E-BP1 的表达，使OLP 来源的T 细胞增殖和分化减弱，同时有效地减少IFN-γ 的产生，减少角质形成细胞的凋亡，阻止OLP 的进展。

3.2 雷帕霉素（rapamycin，RAPA）

作为一种选择性的mTOR 抑制剂，RAPA 主要针对mTORC1 起作用，不影响mTORC2 的活性，RAPA 对多种细胞具有生长抑制作用，包括T 细胞和癌细胞［34］，通过抑制mTORC1 减少HIF-1α 的表达，使T 细胞中Glut1 和糖酵解酶表达减少，降低糖酵解活性，抑制T 细胞的增殖，减弱Th17 细胞的分化，同时还诱导了Treg 细胞的生成，减轻OLP 的发病，此外，RAPA 还可以与其他免疫抑制剂协同使用，降低毒性［9，31］。

此外，一些药物已在其他糖酵解相关疾病中得到验证，富马酸二甲酯在多发性硬化症中被证明通过抑制GAPDH 和有氧糖酵解产生抗炎作用［19］，原花青素B2 抑制mTOR 进而抑制糖酵解代谢，减少活化T 细胞中TNF-α 和IFN-γ 的产生［21］，二甲双胍作为目前广泛应用的降糖药，可以抑制HIF-1α 的表达，进而抑制糖酵解相关蛋白及酶的表达，发挥抗炎、调节脂类及糖类代谢的作用［35］，这些均为靶向T 细胞糖酵解治疗OLP 提供了方向。

4 结语与展望

综上所述，本文主要对T 细胞糖酵解代谢在OLP 中的作用进行了探讨，OLP 的发生与糖酵解代谢相关转运蛋白（Glut1）、酶（GAPDH 和LDAH）及关键调节因子（mTOR 和HIF-1α）有关，增强糖酵解代谢能够诱导T 细胞的增殖、分化以及炎性细胞因子分泌，导致OLP 的发生；阻断糖酵解代谢，可以减轻炎症免疫反应，进而抑制OLP 的发生。靶向T细胞糖酵解代谢作为一种调节免疫反应以治疗自身免疫性疾病的手段，已经被广泛关注，例如2-DG和RAPA 作为抑制T 细胞糖酵解的药物，已在OLP相关实验中被证明。

此外，HK-2、PFK-1 和PKM2 等酶在其他糖酵解相关的免疫疾病中已有报道；一些药物如富马酸二甲酯、原花青素B2、二甲双胍等证实在其他糖酵解疾病中发挥作用，但这些酶及药物在OLP 中的作用尚未研究，未来仍需要针对糖酵解代谢相关酶及靶向药物调控OLP 的机制开展大量的临床和体内外实验研究。

【Author contributions】Xing WM performed literature searching and wrote the article.Wu SJ assisted in literature searching.Ge XJ,Zhang F reviewed the article.