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TREM2/DAP12与神经病理性疼痛的关系研究

2020-03-05贾丹丹

赣南医学院学报 2020年1期
关键词:骨细胞神经病胶质

贾丹丹,黄 诚

(赣南医学院 1.2019级硕士研究生;2.基础医学院;3.疼痛医学研究所,江西 赣州 341000)

疼痛是一把双刃剑,疼痛可以给予机体警示并起一种保护作用,然而剧烈或者长期慢性的疼痛会使人非常痛苦甚至休克死亡。疼痛可分为急性痛和慢性痛,神经病理性疼痛是慢性痛的一种,它是由于外周和中枢神经系统的结构损伤和功能障碍所致,在神经病理性疼痛状态下,脊髓损伤引起小胶质细胞的激活,活化的小胶质细胞合成和分泌致炎细胞因子,而这些致炎细胞因子对神经病理性疼痛的形成和维持起重要作用。有研究表明,神经损伤后,TREM2/DAP12信号可引起小胶质细胞的炎症反应,进而加重神经病理性疼痛。为此,本文主要围绕TREM2/DAP12的组成、结构、功能、信号通路及其与神经病理性疼痛的关系综述如下。

1 TREM2/DAP12的结构

1.1TREM2TREM2(triggering receptor expressed on myeloid cells 2)又称髓样细胞触发性受体-2,是新近发现的免疫球蛋白超家族的一个受体家族,TREMs编码基因位于人类染色体6p21.1和小鼠染色体17C3[1]。人类TREM簇编码TREM1、TREM2、TREM4和TREM5基因,以及人类和小鼠共有的TREM-like基因[2-3]。此外,在小鼠体内还发现了TREM3和浆细胞样树突状细胞(PDC-TREM)。人类和小鼠的TREML1和TREML2基因分别编码为TLT-1和TLT-2,TREM1和TREM2是最具特征的两个,与Ig-SF的其他成员的一些序列有同源性[4-6]。

TREM2最初是在单核细胞衍生的树突细胞和小鼠巨噬细胞中被鉴定,TREM2是由230个氨基酸组成的I型跨膜蛋白,它由胞外区(单个免疫球蛋白结构域和茎区域)、跨膜结构域和短的细胞内结构域组成,TREM2的胞质尾部缺乏信号基序,因此需要一个单独的信号转导亚基来介导TREM2激活信号[6-7]。胞外Ig结构域是由外显子2编码并含有3个N-糖基化位点,成熟的TREM2蛋白胞外可以被糖基化,其分子大小在36~60 kDa,经去糖基化后,其大小下降为26 kDa左右[3,7]。

1.2DAP12DAP12(DNAX-activating protein of molecular mass 12 kDa)又被称为酪氨酸激酶结合蛋白或杀伤细胞活化受体相关蛋白(KARAP),DAP12是根据人类T细胞相关受体(TCR)CD3链和Fc受体γ-链的同源序列发现的,属于I型跨膜适配蛋白家族[8-10]。这些蛋白质具有许多结构和功能,其中包括胞质结构域的一个或多个ITAM基序,跨膜区域的带电酸性残基以及含有酪氨酸磷酸化位点,并同时募集含有src同源结构域-2(SH2)的保守结构。ITAM(免疫受体酪氨酸激活基序)含YxxL/Ix68YxxL/I(其中x代表任何氨基酸)的一致序列,它通过活化ZAP70(ζ-chain-associated protein kinase of 70 kDa)或Syk(spleen tyrosine kinase)酪氨酸激酶介导信号传导。这两种激酶通过几种底物的磷酸化,促进信号复合物的形成,进而导致细胞活化[11]。如上所述,ITAM的信号传导可以引发细胞的活化、吞噬和内吞作用,而ITIM的信号传导则对细胞活化具有抑制作用[12]。

人DAP12基因最初是由Lanier等克隆,其基因位于19q13.1[13]。DAP12是一种由113个氨基酸组成的二聚体多肽:27个氨基酸先导区,14个氨基酸位于胞外区,24个氨基酸跨膜片段和48个氨基酸位于胞质区。胞外结构域为两个半胱氨酸残基(Cys33和Cys35),它们通过二硫键链接形成同源二聚体[14]。在细胞质区域内,DAP12具有经典的ITAM基序和酪蛋白激酶Ⅱ(残基85-88)和蛋白激酶C(残基79-81)磷酸化的潜在位点[8]。ITAM序列是构成该多肽的唯一信号结构域,并介导DAP12已知的效应器功能。人DAP12与小鼠DAP12具有73%的同源序列[13]。

DAP12相关受体家族由人类和小鼠的20多个免疫和非免疫受体组成,它们介导激活和抑制信号[10]。DAP12的受体蛋白包括两大类:C-型凝集素家族和Ig结构域家族蛋白。C-型凝集素家族又包括MDL-1、NKG2D、Ly49H和Ly49D。Ig结构域家族蛋白包括NKp44、SIRP-β、MAIR-Ⅱ、CD200R1L、PILR-β和TREM家族[15]。这些受体都不能通过自身胞内端进行信号传递,它们都需要通过DAPl2胞内的ITAM基序进行信号募集和传递[16]。

DAP12主要表达于髓系和自然杀伤(Natural killer cell)细胞表面以及部分T细胞和B细胞。此外,DAP12在骨髓破骨细胞和小胶质细胞上也有表达,它的细胞表面表达及激活受体的表达,都依赖于稳定受体与适配器的相互作用[17]。

2 TREM2/DAP12的生物学功能

2.1TREM2/DAP12在破骨细胞中的作用破骨细胞来源于髓系细胞的多核巨大细胞,调控骨的代谢[18],它的生成与许多信号通路有关,如:M-CSF/M-CSFR、RANK/RANKL及ITAM等[19-21]。在人和小鼠的破骨细胞中,TREM2/DAP12可能在骨的重建和修复中发挥重要作用。研究表明,人体中TREM2/DAP12介导破骨细胞的分化,而这种复合物的缺乏会使破骨细胞的前体细胞无法分化为成熟的破骨细胞,进而导致形态和发育异常,使体外吸收能力下降。此外,他们还发现在小鼠RAW264巨噬细胞系中,TREM2的减少会抑制RAW264向破骨细胞的转化[22-24]。以上研究表明,TREM2/DAP12的功能正常是保证破骨细胞生成的必要条件。

2.2TREM2/DAP12在小胶质细胞和吞噬细胞中的作用DAP12主要表达于多种髓系细胞和自然杀伤细胞,已有研究表明DAP12主要表达于中枢神经系统的小胶质细胞和外周的巨噬细胞[17]。DAP12在细胞质中含有一种免疫受体酪氨酸激活基序(ITAM),由于其短胞外结构域而不具有配体结合能力,从而形成与特定伴侣膜受体的复合物[16]。一旦配体与DAP12相关受体结合,DAP12通过其细胞质域内的ITAM发送信号并诱导细胞活化,例如细胞因子的产生、增殖和巨噬细胞的存活。破骨细胞分化和树突状细胞的抗原提呈、成熟和存活等[25-26]。

TREM2/DAP12在吞噬过程中起着重要作用,TREM2在小胶质细胞和巨噬细胞上的表达与一种特殊的活化细胞表型有关,并起保护作用,如:促进组织的修复,控制局部炎症或吞噬死亡细胞[27-28]。研究结果表明,TREM2/DAP12的基因敲除可以降低凋亡神经元的吞噬功能,并引起TNF-α和NOS2的增加,而TREM2的过表达则会增加神经元的吞噬功能,减少了TNF-α和NOS2的产生[29-30]。此外,TREM2还能识别和结合真菌和细菌,与DAP12结合可促进它们的吞噬作用[30]。

3 TREM2/DAP12与神经性病理疼痛

3.1神经病理性疼痛神经病理性疼痛(Neuropathic pain, NP)是指周围或中枢神经系统原发或继发性损害或功能障碍所引起的慢性疼痛[31],它是由躯体感觉系统的损伤或疾病引起的,主要包括外周神经纤维(Aβ,Aδ和C纤维)和中枢神经元。兴奋性和抑制性躯体感觉信号之间的失衡,离子通道的改变,以及中枢神经系统疼痛信息调节方式的改变,这些都与神经病理性疼痛的形成有关[32]。痛觉超敏是一种由非伤害刺激引起的感觉异常,而痛觉过敏是对伤害性刺激的疼痛反应异常增加,这些都是神经病理性疼痛的主要症状[33]。近年来,研究表明脊髓水平的小胶质细胞已经成为引起神经病理性疼痛的关键因素[34-37]。

3.2小胶质细胞与神经病理性疼痛小胶质细胞广泛分布于大脑和脊髓,是中枢神经系统的免疫活性细胞,占中枢神经系统所有细胞的10%~20%,其生物学特性类似于外周的巨噬细胞,小胶质细胞在神经元的生存中起着支持、营养、保护和修复等重要作用,能够对损伤和感染做出快速反应,并且对清除病原体和维持组织稳态起关键作用[37-38]。

在生理状态下,小胶质细胞表现出胞体较小、分支较多的静止状态。然而,在病理状态下,如严重创伤和中枢系统炎症,小胶质细胞会改变功能表型,由静息状态转变为胞体较大、突起回缩变粗的阿米巴样的“活化状态”,并分泌过多的促炎因子和活性氧,进一步导致神经元的损伤,而神经损伤容易引起这种不利的环境,并且已经被证明在神经病理性疼痛中起作用[38-40]。

3.3TREM2/DAP12与神经病理性疼痛在脊髓背角中,TREM2/DAP12主要表达于小胶质细胞[41]。DAP12信号可增强神经损伤所引起的神经病理性疼痛,而DAP12缺乏则表现为神经损伤后机械性痛觉的抑制和早期恢复,并且DAP12缺乏可减少神经损伤后脊髓背角的小胶质细胞数量,由此可见,DAP12介导的信号通路可能参与神经损伤后小胶质细胞的迁移、增殖和存活。有实验显示神经损伤后,TNF-α、IL-6、CTss和IL-1β在脊髓背角的表达增加,转录因子IRF5和IRF8在中枢神经系统中的小胶质细胞有表达,它们对促炎细胞因子基因的表达和神经病理性疼痛的调控起关键作用。但在DAP12基因敲除小鼠中,IRF5和IRF8呈现抑制状态[38,42]。TNF-α、IL-1β和IL-6这些代表性促炎因子参与炎症反应和神经病理性疼痛的形成,神经损伤后,他们主要表达于中枢神经系统的小胶质细胞中,并且神经损伤后DAP12信号介导促炎反应,并与LPS诱导的炎性反应机制相似,这些可能均与神经病理性疼痛的发生发展有关[42-43]。

TREM2表达于小胶质细胞中,它有组织修复、抑制炎症反应、增加凋亡细胞吞噬的功能[6]。TREM2是阿尔兹海默症(AD)[44]、帕金森(PD)[45]、肌肉萎缩(ALS)[46]的致病基因,由于TREM2在小胶质细胞有表达,所以这些神经退行性疾病被认为与小胶质细胞有关。在阿尔兹海默症模型中[47],TREM2信号通过促进小胶质细胞存活来维持小胶质细胞的功能,它是决定小胶质细胞表型和激活状态的重要组成部分。因此,小胶质细胞通过TREM2信号的改变引起神经病理性疼痛[48]。将TREM2激动剂鞘内注射到无神经损伤的小鼠中,发现可引起疼痛反应,而这种行为在DAP12基因敲除的小鼠中完全被消除[34]。这些结果表明,TREM2/DAP12通过诱导小胶质细胞分泌促炎细胞因子,进而加重神经损伤所致的神经病理性疼痛。

4 小结与展望

神经病理性疼痛作为慢性疼痛的一种,其发生、发展和维持机制错综复杂,是多个因素相互作用的结果,不仅影响了人们的身心健康,还大幅度降低了生活质量。它表现出机制的复杂性和临床的难治愈性,目前的临床研究还不足以彻底解决这个问题,基于此,我们应该从基因、细胞信号传导和受体介导等方面进一步探讨神经病理性疼痛的发生发展机制和治疗策略。综上所述,TREM2有抑制炎症的作用,而DAP12表现为抑制和促进炎症的双重反应,研究表明TREM2/DAP12在小胶质细胞中有表达,而小胶质细胞又在神经病理性疼痛的形成中发挥关键作用,因此,阻止TREM2/DAP12信号通路有可能是治疗神经病理性疼痛的靶点之一。

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