趙 霞(綜述)，韓世愈(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院婦產(chǎn)科,哈爾濱 150001)

免疫、感染、炎癥是機體中三個密切關聯(lián)和相互依存的生理和病理過程，眾多的細胞類型和細胞因子參與其中。在對這些細胞因子的研究中，腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)特別重要[1]，它位處炎癥級聯(lián)的上游，在免疫系統(tǒng)及炎癥過程中表現(xiàn)出眾，功能復雜。TNF-α信號受體阻滯劑已被成功地應用于臨床試驗，治療各種炎癥性疾病，顆粒蛋白前體(progranulin，PGRN)就是其中之一?，F(xiàn)對PGRN與炎性因子及其在諸多病理生理過程中的認知予以綜述，并對關于免疫、感染、炎癥三位一體的PGRN新型作用領域進行介紹。

1 PGRN結構與基因定位

PGRN又稱為GEP(granulin-epithelinprecursor)，proepithelin，acrogranin和GP88/PCDGF(PC cell derived growth factor)，是一個由細胞分泌的信號肽介導的593個氨基酸殘基組成的生長因子。PGRN作為生長因子家族Granulins(包括GranulinA、B、C、D和F)的功能性前體，具有極其廣泛的生理作用。

人類的PGRN基因定位于染色體17q21.32，其基因編碼區(qū)結構緊密，全長大約為4 kb，含有12個外顯子(Ⅰ～Ⅻ)。PGRN的相對分子質量為68 500，經(jīng)糖基化修飾后,相對分子質量為90×103，包含7.5個重復模序，每個模序為一個Granulin(GRN)域，并通過連接子(P1～7)連接，每個模序中含有12個半胱氨酸，共形成6對二硫鍵。在空間結構上，4個β-折疊的“發(fā)夾”結構依次呈梯狀折疊。

PGRN可以被基質金屬蛋白酶9、12、14及彈性蛋白酶等多種酶消化成大小約6×103的GRN小肽。在炎癥過程中，PGRN與GRN所執(zhí)行的功能極具對比性，如PGRN可阻止TNF-α誘導的中性粒細胞的呼吸爆發(fā)，GRN不能；GRN B可刺激上皮細胞表達白細胞介素8，而PGRN不能[2]?，F(xiàn)在尚不清楚單GRN是如何發(fā)揮其生物學功效的，但大多數(shù)PGRN結合的膜受體均需要一個以上的GRN域進行連接。

2 PGRN的表達及功能

PGRN表達于廣泛的組織及細胞，如骨骼、肌肉、軟骨、脂肪組織、造血干細胞及免疫細胞等。而在上皮細胞、某些類型的神經(jīng)細胞和巨噬細胞中高表達[3]。

PGRN具有多種生理功能，參與許多疾病過程。作為生長因子，PGRN可促進快速增長的上皮細胞、內皮細胞和癌細胞的生成[4]。巨噬細胞來源的PGRN對炎癥和傷口愈合過程來說是一個重要的調節(jié)因子[5]。PGRN基因突變可導致額顳葉癡呆發(fā)展[6]，測定血清PGRN可應用于PGRN無效突變所致額顳葉癡呆的早期檢測和診斷。在許多神經(jīng)退行性疾病，被激活的小膠質細胞中均有PGRN的表達增加，如克雅病、運動神經(jīng)元病、多發(fā)性硬化癥和阿爾茨海默病[6]。PGRN可以促進軟骨細胞的分化和增殖[7]。PGRN在脂肪組織中表達，已被證實是關鍵的脂肪因子，能夠介導高脂飲食誘導的胰島素抵抗[8]。另外，PGRN的重要性也在免疫系統(tǒng)中顯現(xiàn)，最近研究發(fā)現(xiàn)，PGRN可促進CD4+T細胞分化成Foxp3+的調節(jié)性T細胞[9]。PGRN在亞中性粒細胞中高度表達，在B細胞中可以促進抗體的多樣性[10]。PGRN還可與Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)9結合，并在巨噬細胞中協(xié)助招募CpG寡核苷酸(CpG oligonucleotides，CpG-ODNs)[11]，而該過程是消除感染的關鍵。

據(jù)報道，PGRN可以結合超過20種不同級別、種類繁多的蛋白質，這些蛋白質分布范圍極廣，從細胞外液到胞外基質，再到細胞組分。PGRN的這種通用性可能與它的7.5個GRN域及串珠狀特殊結構有關。利用各GRN域的不同組合，形成不同的結構，從而被不同的蛋白質識別，如PGRN F-A-C域形成類似三聚體的結構，可以結合腫瘤壞死因子受體1(tumor necrosis factor receptor，TNFR1)和TNFR2[9]；F-B區(qū)則是公認的層粘連蛋白(G)EGF樣域的結合部位。PGRN多種功能就是由不同特異性的連接蛋白所介導的。

3 PGRN與免疫調節(jié)

PGRN在免疫系統(tǒng)中的作用尚無明確闡述。人白細胞(位點)DR抗原[human leukocyte antigen(locus)DR，HLA-DR]是主要組織相容性復合物Ⅱ類分子，有證據(jù)表明，從B淋巴母細胞株純化的HLA-DR分子，被9個內源性肽綁定，其中一個就來自GRN-D[12]，說明PGRN參與抗原呈遞過程。

最近一項研究證實，巨噬細胞中PGRN結合TLR9對抗原呈遞非常重要[11]。TLRs是一類在先天免疫系統(tǒng)中發(fā)揮關鍵作用的經(jīng)典蛋白，耗盡PGRN可損害TLR9對CpG-ODNs的反應；并且PGRN與CpG-ODNs結合后，可以影響其對巨噬細胞的胞內傳遞作用。這表明PGRN亦在先天免疫中發(fā)揮關鍵作用。

在人類，相比于CD8+CD28+的T細胞，PGRN在CD8+CD28-的細胞中高效表達[13]。CD8+CD28-T細胞，也被稱為抑制性T細胞，在許多自身免疫性疾病中保持監(jiān)管職能。PGRN高水平表達于CD8+CD28-T細胞，提示其可能對免疫反應的調節(jié)極為重要。在體外T細胞分化的實驗中，PGRN誘導先天CD4+T細胞特異性分化為CD4+Foxp3+調節(jié)性T細胞[9]。PGRN受TNF-α的負調控作用，從而保護調節(jié)性T細胞[9]。這些發(fā)現(xiàn)均表明，PGRN可以提高調節(jié)性T細胞的功能，抑制自身免疫性疾病。

4 PGRN與感染管理

PGRN在中性粒細胞中高效表達，它能被中性粒細胞釋放的彈性蛋白酶轉換成GRNs[2]。GRN B可刺激白細胞介素8在上皮細胞表達增加，從而招募更多中性粒細胞向炎癥部位聚集。分泌性白細胞蛋白酶抑制劑(secretory leucocyte protease inhibitor，SLPI)可與PGRN結合并抑制PGRN被彈性蛋白酶轉換為GRN，從而影響著先天免疫和炎癥過程[2]。

被李斯特菌感染的PGRN-/-小鼠，相較于野生型小鼠(PGRN+/+小鼠)，不能有效清除細菌[5]。幽門螺桿菌感染后的胃上皮細胞誘導PGRN表達明顯增加[14]。當治療與豬葡萄球菌感染有關的運動系統(tǒng)疾病的豬時，GRN與抗生素一起向膝關節(jié)內注射，已被證明是最有效的治療方案[15]。PGRN還可結合人體免疫缺陷病毒1和2中的Tat蛋白和山羊關節(jié)炎-腦炎病毒[16]，導致各種組織的慢性單核細胞浸潤。

5 PGRN與炎性反應

5.1與急性炎癥的關系 急性皮膚損傷時，PGRN立即被誘導表達并保持在高水平達10 d之久[17]。對經(jīng)皮穿刺造成的新鮮傷口，PGRN可增加成纖維細胞、中性粒細胞及巨噬細胞的計數(shù)[18]。彈性蛋白酶水平升高是SLPI-/-小鼠固有的愈合機制障礙，PGRN被證明能夠降低彈性蛋白酶，提高SLPI-/-小鼠的急性創(chuàng)面愈合過程[2]。

PGRN可參與急性神經(jīng)損傷，PGRN、GRN及其中間片段在脊髓或背根神經(jīng)節(jié)損傷后被顯著誘導[19]。在脊髓挫傷模型，PGRN以一個呈時間變化的規(guī)律被誘導出現(xiàn)在小膠質細胞中，即傷后第7日達到峰值水平，隨后逐漸下降[20]。

脂多糖引發(fā)急性肺炎的肺灌洗液中，伴有顯著的中性粒細胞浸潤和一整套促炎細胞因子的表達增加；用PGRN治療后，促炎因子的水平呈劑量依賴性降低，并可顯著降低病死率[21]。急性局部缺血時，PGRN具有神經(jīng)保護作用。大腦中動脈閉塞模型中，與野生型小鼠相比，PGRN轉基因小鼠的腦梗死程度更小。用脂多糖處理后，PGRN轉基因小鼠的神經(jīng)膠質細胞中促炎性細胞因子的表達低得多；而抗炎細胞因子的表達上調[22]。

急性損傷和炎癥時，PGRN可在炎癥初始招募成纖維細胞和巨噬細胞到損傷的部位[23]。并且通過上調白細胞介素10，控制炎性細胞因子(如白細胞介素6、TNF-α和單核細胞趨化蛋白1等)，從而限制和管理炎癥的強度。

5.2與慢性炎癥的關系

5.2.1拮抗作用 最近有研究表明，PGRN作為一種新的配體可與TNFR1/2結合；PGRN通過競爭阻止TNF-α結合TNFR1/2，影響TNF-α介導的信號轉導[9]。用重組PGRN治療因TNF-α導致炎性關節(jié)炎的轉基因小鼠以及其他類風濕性關節(jié)炎動物模型，會明顯減輕癥狀[9]。

骨質疏松表型的脫鈣病例表達顯著低水平的PGRN、白細胞介素13及白細胞介素10；相反卻表達高水平的TNF-α、白細胞介素6和白細胞介素17[24]。PGRN水平增加可致白細胞介素13、白細胞介素10、25-羥維生素D水平增加，同時降低TNF-α、白細胞介素17的水平[24]，即PGRN也通過TNFR信號轉導機制在骨細胞代謝中起著重要的作用。

PGRN和TNF-α之間的平衡對慢性自身免疫性疾病開始及發(fā)展十分關鍵，PGRN/TNF-α摩爾比可能是自身免疫性疾病良好的預后標志物。構建重組體1/2FAC是最優(yōu)化的PGRN來源的TNFR2結合蛋白[9]，這種分子被稱為atsttrin[25]。人類rpgrn和atsttrin均可減少血清促炎細胞因子白細胞介素1、白細胞介素6和軟骨寡聚基質蛋白降解，而增加抗炎性細胞因子白細胞介素10和白細胞介素13的水平[9]。

5.2.2促進作用 PGRN對肥胖和胰島素抵抗的糖尿病具有促炎效果[26]。2型糖尿病患者PGRN血清水平與正常或主要為內臟脂肪堆積的糖耐量異常的肥胖者相比均顯著升高。血清PGRN水平與體質量指數(shù)、網(wǎng)膜脂肪組織的巨噬細胞浸潤程度、血清C反應蛋白水平、糖化血紅蛋白值以及總膽固醇相關，其中C反應蛋白關聯(lián)性最強[27]。體外實驗證明，PGRN介導的趨化程度類似于單核細胞趨化蛋白1[27]。另一項研究表明，與胰島素敏感的肥胖患者相比，PGRN水平、網(wǎng)膜脂肪組織中巨噬細胞的數(shù)量，大網(wǎng)膜脂肪細胞大小及血清C反應蛋白值，顯著高于胰島素抵抗的肥胖病患者[28]，PGRN基因與體質量指數(shù)、內臟脂肪、細胞外信號調節(jié)激酶和磷脂酰肌醇激酶基因呈顯著相關性。內臟脂肪團的增加與PGRN水平增加有關聯(lián)，高或正常相對代謝率組與低相對代謝率組相比PGRN水平增高更明顯。調整體質量指數(shù)與性別等影響因素后發(fā)現(xiàn)，循環(huán)PGRN可以獨立于其他變量來預測相對代謝率與體質量的比值[26]。

PGRN還被發(fā)現(xiàn)是一個關鍵的脂肪因子，可以調解高脂飲食誘導的胰島素抵抗[8]。脂肪細胞中TNF-α誘導PGRN的表達，這種誘導可被過氧化物酶體增殖物激活受體激動劑阻止。高脂飲食可引起胰島素抵抗，同時顯著上調脂肪組織中PGRN的表達。PGRN-/-小鼠被喂食高脂飲食時不能發(fā)展成胰島素抵抗；而對于標準飲食喂養(yǎng)的野生型小鼠，喂食PGRN也可引起胰島素抵抗[8]。在PGRN誘導的胰島素抵抗中，白細胞介素6已被確定為下游細胞因子[8]。

脂肪組織源性PGRN可誘導胰島素抵抗，下丘腦源性的PGRN卻是一種葡萄糖傳感器，能夠抑制食欲。腦室周圍白質和下丘腦神經(jīng)元中高表達PGRN，其表達在低能量飲食時減少，在高能量飲食時增加。側腦室注射PGRN可顯著抑制夜間攝食。此外，抑制下丘腦PGRN表達可增加食欲，促進體質量增長[29]。

除了參與血糖調節(jié)，PGRN還被證明在非酒精性脂肪肝病中有致炎癥作用[30]。并且血清PGRN水平與血脂水平和肝纖維化程度相關。調整潛在的混雜因素后，血清PGRN仍然可作為非酒精性脂肪肝病患者肝纖維化程度的獨立預測因子[30]。

6 結 語

究竟PGRN是如何依賴TNFRs在免疫細胞中進行信號轉導的，這一機制仍有待挖掘。雖然發(fā)現(xiàn)PGRN可結合TNFRs，但其確切的分子機制及其衍生蛋白atsttrin，也有待確證。對Wnt信號通路提出的治療策略可以治療PGRN基因突變引起的額顳葉癡呆，該通路在免疫系統(tǒng)也存在，那么能否用PGRN抵消Wnt通路在免疫系統(tǒng)及炎癥過程中的作用，還未可知。還有，既然TNFs被認為對神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機制發(fā)揮了重要作用，那么是否PGRN和atsttrin也能對該病有治療作用，特別對被認為是慢性炎癥性疾病的額顳葉變性，這些問題都值得深思。所以，隨著對PGRN作用的了解，深化了對炎性疾病的認識，但尚需做深入的機制研究。

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