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磷脂酶Cγ⁃2对B细胞的作用及临床应用

2018-01-16张亚玲牛卓娅王世伟姚智燕

转化医学电子杂志 2018年4期
关键词:磷脂酶轻链重排

张亚玲,牛卓娅,王世伟,贾 乾,姚智燕,刘 伟

(1河北医科大学公共卫生学院,2河北省人民医院体检中心化验室,河北石家庄050051;3河北医科大学基础医学院免疫学教研室,河北省重大疾病的免疫机制及干预重点实验室,河北石家庄050017)

0 引言

B淋巴细胞是免疫系统的重要组成部分,对体液免疫和细胞免疫都有着重要的作用。B淋巴细胞来源于骨髓的多能干细胞,其分化过程可以分为抗原非依赖期和抗原依赖期两个阶段,抗原非依赖期包括前B细胞、不成熟B细胞的分化过程,抗原依赖期是成熟B细胞发育成活化B细胞,继而分化成分泌抗体的浆细胞的过程。每个过程中,细胞膜表面都存在其特有的标志,主要是由免疫球蛋白基因编码和重排的蛋白分子,称为B细胞表面抗原受体(B cell receptor,BCR),其主要功能在于特异性识别和结合抗原,与免疫细胞和免疫分子相互作用。BCR的信号转导对B细胞的发育和生存有着重大意义,其中磷脂酶Cγ⁃2是前B细胞受体(pre⁃BCR)和BCR信号转导途径的一个重要分子,所以磷脂酶Cγ⁃2在B淋巴细胞的形成和维持中有着重要作用[1]。

近年来,肿瘤和系统性红斑狼疮等自身免疫病的发病率逐年增高。研究[2]表明,B细胞连接蛋白被磷酸酸化后,使PLCγ⁃2活化,影响BCR介导的信号通路,改变BCR的特异性,使免疫因子和面对不同抗原的抗体持续产生,从而维持自身免疫。B淋巴细胞的受体编辑主要意义在于使自身反应性B细胞不对自身抗原产生免疫应答,使其得以存活。如果受体编辑异常,会使自身耐受得到破坏,自身反应性B细胞不断被清除,是自身免疫性疾病产生的机制之一。此外,Chen 等[3]的研究发现,PLCγ⁃2 对于肿瘤细胞的凋亡也具有重要的影响。

1 B淋巴细胞与受体编辑

B细胞的第一阶段是前B细胞,这一阶段的前BCR仅仅是由Ig重链基因重排所表达。随着重链基因的重排成功,B淋巴细胞进入第二阶段,即未成熟B细胞,轻链在此时也开始进行重排,U蛋白随之表达,从而使膜表面有了完整的IgM分子,并可以和抗原结合。随后,未成熟B细胞从骨髓中流出进入脾脏及其周围免疫器官继续发育,先形成膜表面免疫分子为CD21的过渡型T1和CD21CD23CD44-IgD+的过渡性T2细胞,最后成为成熟B细胞[4]。在此过程中,部分未成熟B细胞会遇到存在于骨髓微环境的自身抗原识别并与其结合,使这些膜表面存在自身抗原受体的未成熟B细胞受到负向调控,从而被巨噬细胞迅速吞噬降解而无法运出骨髓外,使其克隆丢失,不能发育成熟。

除此之外,一些未成熟B细胞还可以通过Ig轻链基因的重排使产生新的特异性受体,从而使这些自身反应性B细胞在体内存活下来,B细胞的这个阳性选择的过程叫做受体编辑。

2 PLCγ⁃2与B淋巴细胞

2.1 PLC⁃γ的分类与作用 磷脂酶是一类可以水解磷脂的酶类,是存在于胞浆膜上的一个关键酶,起着介导细胞信号传导通路的作用。目前发现在哺乳动物体内大约存在12种PLC的同工酶,包括β、γ、δ、ε和最新发现的ζ 5个家族,其中磷脂酶C⁃γ有磷脂酶Cγ⁃1(PLCγ⁃1)和磷脂酶 Cγ⁃2(PLCγ⁃2)两种。

PLCγ⁃1存在于体内多种组织中,主要是起到了调节细胞的作用,PLC⁃γ⁃2主要存在于造血系统、T细胞、巨噬细胞等免疫细胞中,影响BCR介导的信号传导,同时在B细胞的分化成熟中有重要作用[5]。

2.2 PLCγ⁃2对 B 细胞的调节作用 PLCγ⁃2 的活化主要是通过蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase,PTK)的途径。活化的PLCγ⁃2可以水解细胞膜表面的磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol diphosphate 2,PIP2)生成第二信使三磷酸肌醇(inositol triphos⁃phate, IP3)和二酰甘油(diacylglycerol, DAG)[6]。 在Sherwood等[7]的研究中发现,IP3是一种钙离子调节信号,可与内质网上的IP3受体结合,从而促进钙离子的释放,调节细胞内钙离子的通路。DAG可以激活蛋白激酶C(protein kinase C,PKC),产生一系列生化反应,对细胞进行生长调节,促使B细胞的成熟和分化。因此磷脂酶Cγ⁃2是B细胞生长发育信号通路上的重要调节分子。

BCR是由重链(heave chain,H)和轻链(light chain,L)组成,其中编码L链的基因是κ和λ座位的基因,通过野生型和PLCγ⁃2缺失型小鼠的实验研究表明,PLCγ⁃2缺失会引起Igλ和Igκ基因第二次重排的损伤,此外,还发现PLCγ⁃2缺失损伤了BCR诱导的RAG的表达,而RAG是Ig基因重排过程中所需要的酶。

最近研究[8]发现,缺乏 PLCγ⁃2 的小鼠、骨髓和脾脏中B细胞的轻链表达均减少,其原因是PLCγ⁃2的缺陷不能激活调节轻链的基因,同样前B细胞轻链的重排也会受到影响。从而使表达前B细胞受体(pre⁃BCR)基因的二次重排(即受体编辑)受到影响,自身反应性B细胞的BCR不能发生特异性的改变,使与自身抗原结合的自身反应性B细胞被巨噬细胞吞噬。

3 PLCγ⁃2与临床常见疾病及其靶向治疗

磷脂酶Cγ⁃2是B淋巴细胞分化发育信号传导中的关键分子,尤其在前BCR和BCR形成过程中起着重要的信号传导作用,而且其靶向几种促增殖因子,如核因子 κB(NFκB),Ras 和 Akt,此外,PLCγ⁃2还涉及B细胞表面受体的耦合[9]。

研究[10]发现,在SLE等自身免疫性疾病患者的T、B细胞、浆细胞和其他免疫细胞中,酪氨酸激酶活性异常。在对BCR的反应中,Src和Syk相关激酶能够调节部分重叠蛋白的酪氨酸磷酸化,而PLC⁃γ2是形成Src的特定底物。信号通路异常在自身免疫性疾病中发挥重要作用,倘若可以从抑制PLCγ⁃2活性入手,靶向治疗可能将成为治愈相关疾病患者的一个重要的突破口。

3.1 PLCγ⁃2 与 SLE 系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种慢性自身免疫性疾病,以产生多种自身抗体、免疫复合物、多器官免疫性炎症为特征,外周血单个核细胞凋亡增加,但凋亡小体清除障碍。SLE患者中T、B细胞异常活化导致细胞因子、自身抗体持续产生,这对自身免疫反应的启动及维持至关重要[11]。

当B细胞连接蛋白(如SLP⁃65、BASH)被Syk磷酸化后,可激活Bruton酪氨酸激酶(Btk)、活化PLCγ⁃2进行信号传导。Kitaura等[12]研究发现SLE中Syk的酪氨酸磷酸化及 PLCγ⁃2表达增强。 PLCγ⁃2表达增强与皮肤损害具有相关性,这是因为PLCγ⁃2的活化在Fc⁃γ受体介导的皮肤免疫反应中起到了不可缺少的作用。

目前已有十多种信号转导抑制药用于临床治疗SLE,多为酪氨酸酶抑制剂,从而抑制了PLCγ⁃2的活化,影响了BCR的二次重排,例如Syk抑制药R406、R788,在动物实验中狼疮鼠蛋白尿的发生时间延长,减少了肾损伤,避免了皮肤损害,有确定的治疗作用;表皮生长因子(epidermal growth factor)抑制药甲磺酸伊马替尼同样可以使狼疮鼠肾蛋白尿延期出现,生存期延长[13],但是酪氨酸激酶抑制药在 SLE治疗中仍存在局限性,如用药后严重副作用,治疗不稳定性等。

3.2 PLCγ⁃2 与 DLBCL Huynh 等[9]发现 PLCγ⁃2在63%的弥漫性大B细胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma, DLBCL)病例中表达上调,而且 PLCγ⁃2 的高表达与更高的总生存率相关。因此,抑制PLCγ2可能是淋巴瘤治疗的新靶点。

目前研究[14]发现PLC抑制剂U73122可以抑制PMA诱导的人类促细胞U937细胞分化成巨噬细胞,诱导凋亡和G0/G1细胞周期停滞,加入enzastaurin或Src抑制剂pp2共同治疗与单独使用U73122相比,对细胞增殖具有调节作用[12]。

3.3 PLCγ⁃2与慢性淋巴细胞性白血病 慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia,CLL)是一种淋巴细胞克隆性增殖的肿瘤性疾病,其特征在于微环境依赖性B细胞受体组成了通路的活化[9,12]。新型靶向治疗消除BCR整合激酶已经显示出了明显的临床效果[15]。

Ibrutinib是一种BCR靶向治疗药物(在一线设置中可能用于年轻患者[16]),其在半胱氨酸481处共价结合Bruton丙种球蛋白血症酪氨酸激酶(Bruton's tyrosine kinase,BTK),防止了其SH3结构域的LYN和SYK定向自动磷酸化,从而防止PLCγ⁃2的下游激活,进而阻止下游BCR信号。然而,由于BTK和/或PLCγ⁃2 的突变可能会导致 Ibrutinib 的耐药性[17],在少数情况下BTK及其直接下游PLCγ⁃2获得性突变导致Ibrutinib受阻[18]。BTK中的 C481S突变阻碍Ibrutinib共价结合,从而抑制该药物发挥作用[19]。鉴于传统PLCγ⁃2的激活需要BTK14的合作,潜在的分子机制可使突变的PLCγ⁃2绕过BTK抑制来治疗对抗Ibrutinib耐药性。

根据实验[20]发现 PLCγ⁃2的 R665W 突变体对SYK和LYN的功能依赖性与突变型PLCγ⁃2配合形成BTK旁路途径,这一发现提供了Ibrutinib耐药性的潜在机制,并确定针对这种突变的替代疗法。研究结果[21]表明,复发患者中存在PLCγ⁃2R665W的错义点突变,过表达PLCγ⁃2R665W突变使BCR扩增下游信号传导的能力增强,超表达PLCγ⁃2不再需要BCR信号通路中的BTK,药物靶向SYK和LYN可以消除超型PLCγ⁃2,SYK和LYN靶向治疗可防止Ibrutinib产生耐药性,从而阻断BCR信号传导。

3.4 PLCγ⁃2 与其他肿瘤 有研究[22]发现, PLCγ⁃2在喉癌组织中的表达较癌旁组织中的表达明显增高,两者间差别有统计学意义(P≤0.05),即 PLCγ⁃2 在喉癌组织中高表达,且与喉癌的临床分期、病理分级和淋巴转移关系亲密,与年龄有关。肿瘤的临床侵占规模越广,伴随淋巴转移,PLCγ⁃2表达越高。现已发现癌细胞功能可被PLCγ⁃2调节,如PLC抑制鳞状细胞癌肿瘤起始细胞的增殖和存活[23],PLCγ⁃2在 TPA诱导胃癌细胞凋亡等,这也表明它代表了抗癌药物开发的重要治疗靶标。

目前中药在治疗肿瘤方面正发挥积极的作用[24],例如:黄连,黄连中主要活性成分为黄连素(berberine,BBR)。研究证实,黄连素对肝细胞性肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)具有抑制作用,其机制与诱导细胞凋亡有关。Western Blot实验证实,BBR可以抑制PLC⁃γ的表达,提示黄连素可能通过抑制PLC⁃γ的磷酸化过程,抑制信号通路的传导以阻止肝癌细胞的侵袭。

4 小结与展望

B淋巴细胞组群是免疫系统的重要组成部分,B细胞在发育过程中通过Ig重链和轻链基因的二次重排改变了B淋巴细胞膜上表面受体的特异性,从而丰富了整个B细胞库。同样那些存在于胞浆膜上重要的通路调节分子的正常运作也非常重要,磷脂酶Cγ⁃2作为这些调节分子的一个重要组成部分,同时也影响B细胞的受体编辑。如果能正确利用这一点进行靶向治疗,有效控制B细胞群的受体编辑,并结合临床实际情况,那么对于治疗由于基因错误的重排所导致的各种疾病,如肿瘤、免疫缺陷病、系统性红斑狼疮等自身免疫病将具有重大意义。

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