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树突状细胞与核因子-κB

来源:中华现代中西医杂志
摘要:树突状细胞(dendriticcell,DC)是目前所知的体内功能最强的抗原递呈细胞,它最大的特点就是能够显著刺激初始T细胞进行增殖,而巨噬细胞、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性T细胞,因此DC是机体免疫应答的始动者。未成熟的DC刺激初始T细胞的能力很弱,其在遇到外来抗原时,能摄取处理抗原,然后迁移至淋巴器官激发免疫应答......

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    树突状细胞(dendritic cell,DC)是目前所知的体内功能最强的抗原递呈细胞,它最大的特点就是能够显著刺激初始T细胞进行增殖,而巨噬细胞、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性T细胞,因此DC是机体免疫应答的始动者。未成熟的DC刺激初始T细胞的能力很弱,其在遇到外来抗原时,能摄取处理抗原,然后迁移至淋巴器官激发免疫应答,在迁移过程中未成熟DC逐渐成熟,摄取抗原的能力下降,而抗原递呈功能增强。成熟的DC高表达MHC I、II类复合物、协同刺激分子和黏附分子,为T细胞提供抗原肽:MHC分子复合物的抗原信号和协同刺激信号,参与了很多疾病的发生发展。DC的功能与它的分化成熟密切相关。近年研究发现核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)在调控DC的功能方面有着重要的作用,现综述如下。

    1  NF-κB的组成及其功能

    NF-κB是一个多向性核转录调节因子,可调节细胞因子、趋化因子、黏附分子、生长因子、免疫受体、氧化应激相关酶、转录因子、急性时相反应蛋白等基因的表达,功能涉及相应的许多生理、病理过程。NF-κB的重要生物学功能,引起了医学界的广泛重视,主要体现在它快速广泛的基因调控、免疫进程的中心位置以及它复杂的亚基结构和与一些疾病的关系。

    1.1  NF-κB信号转导途径的组成  NF-κB是Sen和Baltimore首先于1986年发现的能与B细胞免疫球蛋白κ链的增强子特异性结合并在刺激因素作用下能促进κ链基因表达的核因子[1,2]。NF-κB几乎存在于所有细胞中,哺乳动物中已经发现5个NF-κB/Rel家族的成员,NF-κB1(p50)、NF-κB2(p52)、RelA(p65)、RelB、c-Rel,它们在Rel同源区的N末端都有近300个氨基酸的残基。该结构域主要介导Rel蛋白与DNA间的特异性结合,与NF-κB抑制蛋白家族成员相互作用和两亚基间的二聚化作用,并携带有参与活化的NF-κB由细胞质向细胞核转移的核定位信号(nuclear localization signal,NLS)[3]。Rel蛋白间可形成多种形式的二聚体,如:p50/p65,p50/p50以及p65/Rel等。这些同源或异源二聚体与DNA结合的序列不同,亲和力各异。并且,不同二聚体在诱导细胞的特异性,亚细胞结构中的位置以及与IκB相互作用及活性等方面各有差异,分别对特定的启动子或增强子起独特和重要的作用[4]。NF-κB的抑制蛋白IκB家族共有8个成员,主要对NF-κB的活化起抑制作用。该抑制蛋白家族均有1个保守的结构域,在该结构域内有5~8个与Rel蛋白相互作用的锚蛋白重复序列和与降解有关的C端PEST序列。不同的IκB抑制NF-κB/Rel二聚体的能力不同,与NF-κB二聚体的RHD的氨基酸残基发生作用,掩盖NF-κB的NLS,抑制NF-κB核异位,而使之停留在胞浆[5]。

    1.2  NF-κB信号转导途径的活化及功能  不同的刺激物通过不同的途径活化NF-κB。细胞因子通过依赖IκB Ser磷酸化途径使NF-κB发生核易位,入核的NF-κB与基因上的κB位点发生特异性结合,从而启动或增强某些基因的转录[6]。氧化应激反应及外界刺激物则是分别通过依赖IκB Tyr磷酸化途径[7]和Ras-MAPK途径[8]使与NF-κB结合的IκB降解,NF-κB得以释放并与DNA上的κB序列结合调节基因的表达。另外含有p105和p100的二聚体,在蛋白激酶的作用下两个前体可发生磷酸化和遍在蛋白化,使之生成p50和p52,以调节基因的表达[5]。
NF-κB对许多参与免疫和炎症反应物质的基因都有诱导调控的作用,如多种细胞因子(IL-1、IL-2、IL-6、IL-12、IFN-β、TNF-α、GM-CSF)、黏附分子(ICAM-1、VCAM-1)、趋化因子(IL-8、C3),以及免疫识别受体和急性期时相反应蛋白,同时调控参与炎症反应放大与延续的多种酶(NOS和COX-2)基因的表达。进而影响机体的炎症反应,调控T、B淋巴细胞和树突状细胞的增殖、生长和分化,在体液和细胞免疫中发挥重要的作用[9]。

    2  树突状细胞与NF-κB

    2.1  NF-κB对DC分化的调控  DC的分化成熟及协同刺激分子的基因表达增加和高水平表达NF-κB家族的转录调控蛋白有关[10,11]。非成熟的DC经脂多糖刺激后经由MAPK途径、PI3激酶途径、NF-κB途径而分化成熟。其中PI3激酶途径在DC细胞的存活中起着重要作用,而MAPK途径和NF-κB途径交错重叠的影响着DC的分化成熟[12]。NF-κB家族的亚型都参与了DC的分化,p65,c-Rel和p50在DC活化的早期发生易位(细胞质→细胞核),而RelB易位的发生相对较晚,它们通过不同的动力学模式介导DC形成不同的生理功能[13]。RelB可能是抗原递呈功能相关基因的重要转录因子,RelB的转录活性对于DC分化是非常重要的。单核细胞内RelB的易位(细胞质→细胞核)需要特异信号,且这些信号与单核细胞抗原递呈功能的上调有关。离体培养的单核细胞在GM-CSF和IL-4的作用下,可以生成DC,且有一部分细胞的RelB易位至细胞核。但LPS激活的单核细胞,抗原递呈功能很差,且无活性的RelB仍在细胞质[14]。c-Rel(-/-)的DC诱导同种异体T细胞活化的能力较c-Rel(+/+)的DC弱很多。而且,T细胞与c-Rel(-/-)的DC发生反应时所产生的IFN和IL-4较少。c-Rel的缺失对DC的分化成熟没有影响[15]。c-Rel对于DC表达IL-12 p35是必需的,但是并不参与p40的表达,推测不同的NF-κB的亚基参与不同DC亚型的功能[16]。DC中可检测到高水平的p50和c-Rel亚基,它们的单独缺失对于DC的分化并没有影响。但是p50+RelA以及p50+c-Rel的缺陷会明显影响DC的分化成熟和IL-12的产生。因此推测p50和RelA 2种是主要负责DC分化的NF-κB的亚基,而p50和c-Rel两种亚基则主要负责DC的成熟[17]。无独有偶,缺失p50和c-Rel的CD4+T细胞在免疫应答中的增殖分化明显受限,提示这2种亚基蛋白在众多参与免疫反应的细胞中都起着重要作用[18]。Laderach等[19]利用RNA干扰技术将siRNA转染DC使p50mRNA和蛋白表达减少,结果HLA-DR和协同刺激分子的表达未受影响,而IL-12 p40基因以及IL-12αβ链的表达减少。这种经过转染的DC与T细胞发生混合淋巴细胞反应时所产生的IFN-γ也有所减少,说明p50蛋白对DC的分化起着正向调节作用。有研究表明,p52在DC分化成熟过程中起着反向调控的作用。胞质中的p52/p100与RelB结合,当p52减少时,RelB活性增强的同时MHC II和协同刺激分子表达增加,诱导CD4+T细胞进行免疫应答的能力增强[20]。

    2.2  NF-κB对DC生存凋亡的调控  许多资料都已经证实,DC在体内和体外都很容易凋亡。但是在抗原递呈过程中,与表达CD40L的T细胞反应后可保护细胞免于凋亡,其具体机制尚不清楚。目前的研究仅仅表明,在表达CD40L的T细胞诱导成熟DC生存的过程中p50和cRel亚基是必不可少的[17]。DC表面的TNF超家族的配体与T细胞表面的受体结合可在数量上使NF-κB和c-jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)介导的活化蛋白-1(activator protein-1,AP-1)达到平衡,从而增加DC的生存时间。特异性阻断DC中NF-κB可增强JNK/AP-1的活性,升高活性氧的水平。在这种情况下DC发生凋亡。而选择性阻断JNK/AP-1则可以使DC免于凋亡。JNK/AP-1的活性可能是NF-κB的反馈作用,与NF-κB一起调节着DC的生存和凋亡[21]。

    2.3  NF-κB亚基的缺失对DC成熟的影响  DC的成熟伴随着形态学的改变和协同刺激分子表达的上调。DC启动子的研究表明,NF-κB蛋白与DNA特异性的结合在调控MHC分子和协同刺激分子的表达中起到了关键的作用[22]。但是,单独缺失p50、RelA或者c-Rel不会导致MHC分子、IL-12以及协同刺激分子的表达缺陷,并且,主要参与DC分化的p50和c-Rel亚基的缺失也不会降低由LPS和CD40L介导的MHC分子和协同刺激分子的上调[17]。

    3  结论

    DC是免疫应答的始动者,NF-κB调控DC分化成熟的信号转导机制已经逐渐明朗起来,但仍然有相当多的内容目前未明确,加上众多NF-κB家族成员、不同信号刺激和不同的细胞类型等因素以及NF-κB激活的信号途径所需要的具体分子存在的差异,增加了该研究领域的复杂性。精确地调控NF-κB的活性水平,进而具体地调控DC的分化和成熟可以为临床自身免疫性疾病、肿瘤等的治疗开辟出一条新的途径。

    【参考文献】

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    (编辑:唐  城)

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:30400614)
    作者单位: 510515 广东广州,南方医科大学

作者: 余克强,赵毅 2006-8-20
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