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        熱休克蛋白70在抗感染與免疫中的作用

        2011-12-31 00:00:00馬廣鵬張興中
        湖北畜牧獸醫(yī) 2011年12期

        摘要:抗感染免疫是動物機體抵抗病原體感染的能力。熱休克蛋白70通過激活天然免疫細(xì)胞活化等方式參與機體天然免疫,通過調(diào)節(jié)抗原遞呈細(xì)胞對抗原的加工與遞呈,增強免疫應(yīng)答和參與免疫球蛋白組裝等方式發(fā)揮對適應(yīng)性免疫的影響,進(jìn)而參與感染與免疫。根據(jù)國內(nèi)外近年來對熱休克蛋白70的研究概況,對熱休克蛋白70在機體抗感染免疫中的作用進(jìn)行了綜述。

        關(guān)鍵詞:熱休克蛋白70;抗感染免疫;天然免疫;適應(yīng)性免疫

        中圖分類號:R392.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1007-273X(2011)12-0012-03

        熱休克蛋白(Heat shock protein,HSP),又稱應(yīng)激蛋白(Stress protein,SP),是一組在結(jié)構(gòu)上高度保守的多肽,廣泛存在于自然界原核、真核細(xì)胞中。自從20世紀(jì)70年代由美國學(xué)者Tissieres等發(fā)現(xiàn)以來,生物學(xué)界科學(xué)家對HSP的生物學(xué)功能進(jìn)行了廣泛深入研究。根據(jù)HSP的相對分子質(zhì)量,將HSP主要分成6個家族:大分子量HSP家族、HSP90家族、HSP70家族、HSP60家族、小分子量HSP家族和泛素[1]。其中HSP70家族是最保守、最重要的一族,在大多數(shù)生物中含量最多,HSP70家族成員眾多,它們在進(jìn)化上高度保守,種屬間同源性高,并且在正常細(xì)胞內(nèi)和應(yīng)激狀態(tài)下均有表達(dá)。HSP70家族的功能表現(xiàn)在多方面,在充當(dāng)分子伴侶、細(xì)胞保護(hù)作用、抗細(xì)胞凋亡、抗氧化以及免疫應(yīng)答中都起著重要作用[2-6]。近些年來,科學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)HSP70在機體正常情況下免疫耐受的維持和免疫應(yīng)急條件下的抗原遞呈及免疫應(yīng)答方面發(fā)揮著重要作用。HSP70可通過模式識別受體(PRR)傳遞信號給天然免疫系統(tǒng),進(jìn)而激活效應(yīng)細(xì)胞產(chǎn)生免疫應(yīng)答,在天然免疫中發(fā)揮作用。在適應(yīng)性免疫中,HSP70也具有識別、結(jié)合和呈遞抗原肽的作用,結(jié)合的HSP70-抗原肽復(fù)合物能夠激活產(chǎn)生特異性的T細(xì)胞特異性免疫應(yīng)答[3]。所以,HSP70成為了目前眾多免疫學(xué)家關(guān)注的熱點,對其免疫學(xué)效應(yīng)做了全面的研究。本文根據(jù)國內(nèi)外近幾年對HSP70研究的情況,對HSP70在機體抗感染免疫中所起的作用進(jìn)行了綜述。

        1 HSP70在天然免疫中的作用

        天然免疫是機體防御病原體入侵的第一道防線,它通過調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫中抗原受體的域值和誘導(dǎo)關(guān)鍵協(xié)同刺激分子以及細(xì)胞因子對適應(yīng)性免疫起調(diào)節(jié)作用。天然免疫系統(tǒng)像適應(yīng)性免疫系統(tǒng)一樣,通過一定的受體迅速識別大量不同的病原體并作出應(yīng)答。Medzhitor等[7]將天然免疫系統(tǒng)識別的受體稱為模式識別受體(PRR),PRR可分為介導(dǎo)內(nèi)吞受體、轉(zhuǎn)導(dǎo)信號受體和分泌性蛋白質(zhì)分子3種類型,不同的PRR可以在一定程度上識別區(qū)分不同類型的病原體,主要是微生物的產(chǎn)物,例如脂多糖(LPS)、細(xì)菌脂蛋白、HSPs等。

        在20世紀(jì)末的一些研究普遍表明,HSP70能夠刺激機體的單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、自然殺傷性細(xì)胞等天然免疫細(xì)胞活化,介導(dǎo)免疫細(xì)胞產(chǎn)生相關(guān)細(xì)胞因子和表面標(biāo)志變化,參與免疫細(xì)胞的成熟分化和免疫學(xué)信號途徑優(yōu)化等過程,從而介導(dǎo)天然免疫應(yīng)答[8]。HSP70能夠直接與TLR相互作用活化天然免疫細(xì)胞介導(dǎo)固有免疫應(yīng)答,通過對TLRs遺傳互補系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)[9],HSP70與TLR4或TLR2結(jié)合組成二聚體幫助TLR4或者TLR2對配體的識別,TLRs和相應(yīng)的配體結(jié)合后,在CD14和MD2輔助蛋白的幫助下通過MyD88依賴性途徑最終引起NF-?資B的活化,NF-?資B的活化后誘導(dǎo)單核細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-8(IL-8)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。HSP70還可以與LPS等病原相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular patternes,PAMPs)結(jié)合,從而調(diào)節(jié)PAMP誘導(dǎo)的TLR模式識別受體(PRRs)活化信號通路,活化天然免疫細(xì)胞,進(jìn)而釋放細(xì)胞因子。HSP70不僅能活化天然免疫細(xì)胞,使其釋放細(xì)胞因子,還可以通過高表達(dá)反饋性抑制細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄,從而達(dá)到對天然免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)[10]。

        2 HSP70在適應(yīng)性免疫中作用

        2.1 HSP70參與抗原的加工和呈遞

        當(dāng)抗原呈遞細(xì)胞(APC)攝入外源性抗原后,可在細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)生成大量HSP70家族成員:72×103/74×103肽結(jié)合蛋白(PBP72/74),PBP72/74與抗原及ATP結(jié)合,使抗原解離出肽片段,再由PBP72/74將抗原肽傳遞給MHCⅡ類分子,表達(dá)至細(xì)胞膜上,遞呈給免疫活性細(xì)胞(T/B細(xì)胞)進(jìn)行免疫應(yīng)答[10]。內(nèi)源性抗原遞呈中,HSP70與內(nèi)源性抗原產(chǎn)生的抗原多肽結(jié)合形成HSP-肽復(fù)合物,這些復(fù)合物將會通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被抗原遞呈細(xì)胞如巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等吸收,經(jīng)過存在于巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞表面的MHCI類分子遞呈到T淋巴細(xì)胞,這個過程被稱作交叉遞呈作用[11]。和單獨的抗原遞呈作用相比,HSP-肽復(fù)合物誘導(dǎo)更強的T細(xì)胞活化作用[12]。Basu等[13]試驗證實,CD91是HSP70-肽復(fù)合物的受體,通過HSP70將抗原肽定向運載到抗原遞呈細(xì)胞表面的CD91受體,幫助抗原遞呈細(xì)胞完成對抗原肽的識別。在內(nèi)源性抗原處理過程中,HSP 70還可與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中新合成的空載MHCⅠ類分子結(jié)合,保持其穩(wěn)定性,直至處理后的內(nèi)源性抗原肽與其結(jié)合。

        2.2 免疫佐劑效應(yīng)

        HSP70不但參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答的抗原遞呈過程,同時其對適應(yīng)性免疫應(yīng)答過程也起到調(diào)節(jié)的作用,具有免疫佐劑的效應(yīng)。Chen等[14]以人乳頭瘤病毒16(HPV16)E7蛋白為模式抗原,將肺炎分枝桿菌HSP70基因連接到E7基因下游,構(gòu)建融合蛋白表達(dá)質(zhì)粒,基因槍接種小鼠,其誘導(dǎo)產(chǎn)生的CTL活性至少提高了30倍,該質(zhì)粒引起的免疫應(yīng)答能很好的保護(hù)腫瘤細(xì)胞對小鼠的攻擊,對實驗室建立的小鼠腫瘤模型有較好的療效。Suzue等[15]將雞卵清白蛋白大片段(aa161276)融合到肺炎分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis)HSP70的N端,純化后免疫小鼠, 可誘導(dǎo)特異性CTL應(yīng)答。Hauser等[16]將人HSP70基因連接到HPV16 E7蛋白基因的下游,構(gòu)建成表達(dá)分泌性融合蛋白的核酸疫苗免疫小鼠后,與只表達(dá)抗原基因的核酸疫苗相比,其特異性抗體滴度及CTL應(yīng)答水平均顯著提高。

        2.3 HSP70參與感染與免疫

        一方面,由于HSP70具有高度保守性,病原體 HSP70如與宿主的HSP70部分同源,可能逃避宿主的免疫防御機制,使病原體增殖;同時,病原體 HSP70亦可發(fā)揮應(yīng)激保護(hù)作用,幫助病原體抵御在宿主體內(nèi)的各種不利環(huán)境,增強耐受力,增強某些病原體的毒力及增殖能力[17]。另一方面,如果HSP70與宿主同源性較低的話,這種差異引起宿主免疫系統(tǒng)針對此病原體HSPs的免疫應(yīng)答;病原體HSPs可協(xié)同病原體特異抗原,共同刺激宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫應(yīng)答[18]。

        2.4 HSP70參與抗腫瘤免疫

        HSP70由于其攜帶的肽分子的不同,可激發(fā)腫瘤特異性或病毒特異性免疫[19]。在腫瘤疫苗的構(gòu)建中,HSP70可作為腫瘤肽的高效傳遞系統(tǒng)起支架作用,吸收腫瘤肽進(jìn)入免疫系統(tǒng)中,HSP70-肽復(fù)合物可激發(fā)抗腫瘤免疫和CD8+ T細(xì)胞的T淋巴細(xì)胞反應(yīng)[20]。

        2.5 參與免疫球蛋白的合成及裝配

        免疫球蛋白結(jié)合蛋白(BIP)是HSP70家族中一類特殊蛋白質(zhì),在免疫球蛋白的合成過程中發(fā)揮了重要作用,BIP是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)與免疫球蛋白重鏈結(jié)合,形成完整的、有功能的免疫蛋白分子。當(dāng)免疫應(yīng)答的漿細(xì)胞在其內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成免疫球蛋白重鏈時,BIP可立即與重鏈結(jié)合,以防止其自行聚合或降解,待輕鏈合成后再將它與輕鏈連接裝配成完整的抗體分子[10]。

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