lr4信号通路在炎症性肠病发病机制中的作用

lr4信号通路在炎症性肠病发病机制中的作用

目前，关于xygram的发病机制尚不清楚，但许多患者认为这与免疫异常有关。特别是近年来对TLR4(Toll样受体4)介导的信号转导通路在炎症性肠病发病机制中作用的研究方兴未艾,为炎症性肠病的免疫治疗提供了新的契机。1tlr4分子标志及其在配体中的作用在研究果蝇胚胎发育过程中,发现有一个基因(dToll)决定着果蝇的背腹侧分化,其编码的一种跨膜受体蛋白称为Toll受体(TollReceptor)。1996年Lemaitre等发现,dToll不仅在胚胎发育中起重要作用,而且参与果蝇的免疫反应。1997年Janeway等首次发现与dToll同源的人hToll及编码的Toll样受体蛋白,并命名为TLR4。到目前为止TLR家族至少有11名成员已被发现,它们可识别广泛存在于病原体细胞表面的分子标志。不同的TLR能够分别识别不同的配体。目前研究较多的是TLR4。TLR4主要介导G-细菌感染LPS(脂多糖)的信号转导,除此之外,还可以识别其他一些G-细菌的PAMP(病原体表面的分子标志)、逆转录病毒的包膜糖蛋白、分枝杆菌的不耐热成分、螺旋体的胞壁酸等。亦有研究发现,TLR4是一些内源性配体的受体,如纤维蛋白原、纤维结合素、鼠βD2-防御蛋白、肺表面活性蛋白A等。TLR4通路的激活最终导致NF-κB的转位与相应免疫基因的活化转录,释放前炎症因子及辅助刺激分子,起到调节炎症反应的作用。2traf-6抑制剂的激活正常人肠道上皮细胞只表达微量的TLR4,而炎症性肠病患者整个结肠过度表达TLR4。TLR4介导LPS的NF-κB通路目前尚不十分明确。LPS-LBP(LPS结合蛋白)-CD14形成复合物,此复合物中的LPS解聚后与TLR4结合导致TLR4的聚合而活化,在一种分泌蛋白MD2的辅助下,活化的TLR4与接头蛋白MyD88结合,MyD88通过其死域(deathdomain)再与IRAK(IL-1受体相关丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶)结合,依次活化IRAK、TRAF-6(肿瘤坏死因子受体相关因子-6)、TAK1(转化生长因子B激酶1)、NIK(NF-κB诱导激酶)、IKK(I-κB家族α、β激酶)、I-κB(NF-κB抑制蛋白),使NF-κB转位到胞核,启动细胞因子(如IL-1、IL-6、IL-8、IL-12等)和辅助刺激分子(CD80和CD86)基因的转录。此外,TRAF-6还可激活TLR4转导的另一条通路,即MAPK(有丝分裂原结合蛋白激酶)通路。MAPK有多种异构体,目前在哺乳动物中已发现至少有四类MAPK:ERK1/2、JNK/SAPK、p38MAPK及ERK5/BMK1。以p38MAPK为例,它的活化有赖于上游分子MKK对其的磷酸化,而MKK可被不同的上游激酶MAP3K和其他许多蛋白分子激活,故众多细胞外刺激都可激活p38MAPK通路。激活后的MAPK可以磷酸化激活下游分子,包括核转录因子和胞浆蛋白,从而调节细胞的基因转录和炎症反应等。TLR4另外可能存在其他通路,目前尚在研究中。3治疗炎症性肠病的新方向随着对TLR4介导的信号转导通路在炎症性肠病发病机制中的作用的不断深入研究,在治疗方面除了传统药物外,针对阻断此通路的免疫治疗已经成为此病治疗的新靶点,抑制此通路的关键环节或关键分子以避免炎症性肠病过强的炎症反应是众多学者研究的新方向。3.1md2的表达3.1.1阻断LPS-LBP-CD14的结合LPS需与LBP及CD14形成复合物,活化TLR4,激活信号转导通路。Bochkov等通过氧化磷脂阻断LPS与LBP和CD14的结合,抑制了LPS诱导的NF-κB介导的炎症基因表达上调。有学者研制了三种抗LBP的抗体,分别阻止LPS与LBP结合、阻断LPS/LBP复合物与CD14作用、结合LBP但不影响其活性,结果前两种抗体都有效抑制了LPS介导的TNF-α的产生。由此可见,研制LPS-LBP-CD14结合的抑制剂,可下调NF-κB、TNF-α等的表达,起到抑制炎症的作用,对炎症性肠病的治疗有一定参考意义。3.1.2TLR4-MD2抑制剂分泌蛋白MD2是TLR4转导LPS信号、激活NF-κB必须的膜表面分子,MD-2与TLR4在转导LPS信号时有协同作用。仅表达TLR4、TLR4/CD14的转染细胞不能发现有TLR4与LPS的结合,只有当CD14、TLR4、MD2共同表达时,才能检测到TLR4与LPS的结合。Akashi等报道,从小鼠腹水中纯化的TLR4的单克隆抗体MTS510能识别TLR4-MD2复合物,阻断NF-κB的激活及TNF-α等细胞因子的产生。MD2不仅能很大程度地影响MTS510对TLR4的反应,也能通过TLR4加强LPS的信号。因此,制备MD2的单克隆抗体也成为目前研究的热点。此外,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)缺失的巨噬细胞对脂多糖反应低下,表现为NF-κB和TNF-α的低表达,这可能与编码TLR4基因有关的转录因子PU.1表达下调,导致TLR4表达下调有关。3.1.3MyD88抑制剂MyD88是信号转导通路中的重要衔接蛋白。TLRs/IL-1R与配体结合后首先与MyD88的TIR结构域结合,启动信号转导。Kawai等发现,MyD88基因敲除小鼠的巨噬细胞对LPS缺乏反应性。Bowie等研究发现病毒疫苗A52R含有与TIR(toll/IL-1recepter)相似的基因序列,能阻断由IL-1、TLR4介导的MyD88依赖的信号转导,抑制其过度表达引起的NF-κB的激活。这些研究使MyD88有望成为抑制炎症反应基因治疗的又一个新靶点。3.1.4IRAK抑制剂IL-1受体相关丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶在IL-1信号转导中起重要的调控作用,这种早期信号分子为IL-1活化NF-κB所必需。目前已发现人类具有至少4种IRAK成分:IRAK-1、IRAK-4、IRAK-2和IRAK-M。抑制IRAK活性势必引起NF-κB活化的抑制。郭甫坤等进行了一系列对反义IRAK寡核苷酸的研究,发现反义IRAK-1寡核苷酸及IRAK-2寡核苷酸均可呈浓度和时间依赖性地抑制IL-18诱导的NF-κB的活化。3.1.5IKK的阻断剂NF-κB激活依赖I-κB的诱导降解,促使I-κB磷酸化的酶复合体称为I-κB激酶(IKK)。在外界信号如TNF-α或淋巴毒素D等刺激下,经过复杂的信号转导,IKK复合体被激活,导致IκB和(或)p100发生磷酸化,结果NF-κB被释放出来,进入细胞核内激活靶基因。MacMaster等报道,IKK抑制剂BMS-345541可以阻断上皮细胞黏附分子的表达,并且降低硫酸右旋糖酐诱导小鼠炎症性肠病的炎症程度。Newton等报道,选择性IKK抑制剂PS-1145和ML120B可以显著地抑制IL-1和TNF-α诱导的NF-κB的转录,减轻肺上皮细胞的炎症反应。3.1.6抑制NF-κBNF-κB属于Rel蛋白家族成员,主要参与调节与机体免疫、炎症反应及包括白细胞黏附有关的蛋白质分子的基因转录。以NF-κB为靶点治疗炎症性肠病的策略考虑如下。(1)NF-κB抑制物在非激活条件下,NF-κB在胞浆内以无活性的形式存在,即与它的抑制蛋白形成复合物。这种抑制蛋白主要为IκB家族。NF-κB抑制物-α(IκBα)磷酸化位点的显性突变体可以明显抑制NF-κB的核移位。Sumitomo等构建了IκBα基因N端截短突变的腺病毒重组体(AxIκBα△N),并将它转入分泌多种细胞因子的膀胱癌细胞系KU-19-19细胞中,发现AxIκBα△N能有效感染该细胞系并持续表达对NF-κB的抑制作用。纯化和克隆IκB,将成为抑制NF-κB的又一个有效途径。(2)蛋白酶小体抑制剂I-κB的降解过程需要蛋白酶小体的作用,抑制该小体的作用可以减少I-κB的降解,从而阻止NF-κB的激活。此类抑制剂有多聚乙酸类如MG101、MG132、MG115等。其他如Lactacystin类和硼酸肽类等,作用机制尚不十分清楚。Meng等报道蛋白酶小体抑制剂Epoxomicin可以阻止体外培养细胞中I-κB的降解,抑制NF-κB的活性和核移位,减轻炎症反应。(3)抑制NLSNF-κB家族的每一个成员均含有一个被称为Rel-同源功能区(RHD)的末端区域,在该区域内有与DNA结合和二聚体化的功能区以及核易位信号(NLS)存在。一般情况下,NLS处于被掩盖状态中,当被激活时,NLS即暴露,NF-κB随之发生核易位,产生各种炎症因子。Fujihara等报道具有2个NLS(核定位序列)的NF-κB阻滞剂BMS214572和BMS205820可竞争性抑制NF-κB的核移位,进而阻止细胞表面蛋白的表达和细胞因子的产生。(4)非选择性抑制剂糖皮质激素可通过上调IκBα转录水平的表达,阻止NF-κB的核移位。柳氮磺胺吡啶和5-氨基水杨酸亦是NF-κB的非选择性抑制剂。其他如免疫抑制剂,某些中药成分如姜黄素亦通过不同机制阻止NF-κB的激活,具体机制尚有待进一步探讨。3.2炎症性肠病例肠黏膜中pahs的变化MAPK通路与炎症性肠病亦关系密切。Waetzig等研究发现,炎症性肠病患者肠黏膜中的p38α、JNK/SAPK和ERK1/2的活性与对照组相比明显升高,以p38α升高最为显著。因此,干预此转导途径中的任何一种激酶,都有可能成为治疗炎症性肠病的新靶目标。3.2.1erk1/2抑制剂与ERK1/2相关的细胞内信号转导途径被认为是经典MAPK信号转导途径。ERK1/2的上游激酶为MKK1、MKK2,ERK1/2不仅可以磷酸化胞浆蛋白,而且可以磷酸化一些核内的转录因子,从而参与细胞增殖与分化的调控等。一些MKK抑制剂已用于临床试验,如CI-1040,是一种口服制剂,通过抑制MKK1、MKK2,特异性抑制ERK1/2磷酸化,阻断ERK1/2途径,起到改善炎症的作用。Rice等已证实舒林酸在体内的代谢产物具有抑制ERK1/2的磷酸化作用。3.2.2jsk/sapk扩增激活JNK/SAPK途径传导细胞应激、炎性细胞因子、紫外线、蛋白质合成抑制剂、渗透压应激等信号。上游激酶MKK7可特异性激活JNK,MKK4则同时激活JNK1和p38。JNK/SAPK接受上游信号被激活后,可以进一步使核内的转录因子c-Jun氨基末端63及73位的丝氨酸残基磷酸化,进而激活c-Jun而增强其转录活性。JNK的抑制剂如SP600125、CEP-11004都显示了对细胞凋亡的保护作用,对炎症性肠病的改善作用尚有待研究。3.2.3目标化合物的合成p38MAPK抑制剂包括非特异性和特异性两种,前者除可抑制p38活性外,还可抑制JNK等,后者则特异性抑制p38活性。目前特异性p38抑制剂研究较多的是以SB203580为代表的人工合成的吡啶咪唑类制剂,可竞争性与磷酸化的p38上的具有ATP酶活性的ATP盒结合,抑制p38对下游分子的磷