劉詩(shī)謠 趙益明
蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院止血與血栓實(shí)驗(yàn)室、江蘇省血液研究所(江蘇蘇州 215000)
炎癥是身體受有害刺激和組織損傷引起的反應(yīng),炎癥產(chǎn)生后將引起機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞變化和免疫反應(yīng),導(dǎo)致受損組織修復(fù)和受損組織部位的細(xì)胞增殖[1]。國(guó)內(nèi)外研究的報(bào)道中已發(fā)現(xiàn),平足蛋白(podoplanin,PDPN)在炎癥發(fā)生發(fā)展時(shí)期通過(guò)表達(dá)上調(diào)于炎癥相關(guān)細(xì)胞或組織細(xì)胞,影響其細(xì)胞因子的表達(dá)以及細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移以及成熟等重要功能,從而對(duì)炎癥性疾病進(jìn)行調(diào)控。靜脈血栓的形成與炎癥密切相關(guān),而PDPN 在炎癥驅(qū)動(dòng)血栓的形成過(guò)程中起到了一定的作用,有研究證明[2]PDPN 與CLEC-2 的相互作用是下腔靜脈狹窄導(dǎo)致的血栓形成的關(guān)鍵因素。平足蛋白是由一個(gè)高度糖基化N 端的胞外區(qū)、一個(gè)單跨膜區(qū)和一個(gè)短的胞內(nèi)區(qū)組成的跨膜受體糖蛋白,一般通過(guò)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用來(lái)發(fā)揮其功能[3],在PDPN的胞外域CLEC-2 是其唯一的內(nèi)源性配體,血小板CLEC-2 與PDPN 的結(jié)合能夠活化血小板,使其發(fā)揮處止血以外的多重作用,如促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲以及發(fā)揮炎癥調(diào)控作用[4]。現(xiàn)如今隨著研究的深入,PDPN-CLEC-2 軸在炎癥和血栓形成中的作用顯著凸顯,但對(duì)于已有的相關(guān)綜述來(lái)看,大部分都集中于討論和闡述PDPN 與腫瘤相互作用的機(jī)制和研究概況,而描述PDPN 與炎癥的相關(guān)綜述較少。因此,描述PDPN 與炎癥的相互作以及歸納總結(jié)已有的研究進(jìn)展對(duì)于今后的炎癥疾病治療有著一定的借鑒意義、能提供新的治療思路以及對(duì)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的生物制劑提供有效的策略。
當(dāng)機(jī)體受到感染或組織受損時(shí),首先觸發(fā)先天性免疫系統(tǒng)引起急性炎癥的發(fā)生,由駐留在組織周圍的巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞對(duì)刺激進(jìn)行識(shí)別,并產(chǎn)生炎癥介質(zhì)引起血漿蛋白和白細(xì)胞的滲出,當(dāng)有害刺激消除后,再由巨噬細(xì)胞介導(dǎo)分解和修復(fù)[5]。有研究證明,當(dāng)產(chǎn)生炎癥時(shí)PDPN 能夠?qū)ECs、成纖維細(xì)胞樣網(wǎng)狀細(xì)胞[6]、CD4+效應(yīng)T 細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞產(chǎn)生調(diào)控作用[7],從而通過(guò)調(diào)控效應(yīng)參與炎癥的進(jìn)展。下面將敘述常見(jiàn)的炎癥相關(guān)細(xì)胞上PDPN 的表達(dá)以及作用機(jī)制等。
1.1 PDPN 與T 細(xì)胞當(dāng)機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生炎癥時(shí),PDPN 在炎癥相關(guān)細(xì)胞上表達(dá)上調(diào),如T 細(xì)胞亞群和巨噬細(xì)胞。有研究發(fā)現(xiàn)[8],在慢性炎癥和自身免疫性疾病中PDPN 優(yōu)先表達(dá)于分化的輔助性T細(xì)胞,尤其是產(chǎn)生白細(xì)胞介素-17 的輔助T 細(xì)胞(17-producinghelper T cell,Th17),Th17 細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生IL-17A 和IL-17F 發(fā)揮致病作用,例如自發(fā)性SKG 關(guān)節(jié)炎、自身免疫性腦脊髓炎和炎癥性腸病小鼠模型的炎癥組織中均在Th17 細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)有PDPN 的表達(dá),小鼠SKG 關(guān)節(jié)炎模型中的炎癥組織里,PDPN 陽(yáng)性的Th17 細(xì)胞通過(guò)浸潤(rùn)和分泌IL-17A 進(jìn)行軟骨和骨破壞。
但也有研究發(fā)現(xiàn),在人PDPN 表達(dá)陽(yáng)性的Th17 細(xì)胞中沒(méi)有分泌IL-17 的特性,而是高表達(dá)非致病性Th17 細(xì)胞基因,包括:IL-10、IL-9、lkzf3、Ahr等,此外在一些促炎條件下,發(fā)現(xiàn)了隨著PDPN 的表達(dá)減少而IL-17 表達(dá)增加,Th17 細(xì)胞向致病性表型分化,在以上與小鼠相反的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn),人PDPN 陽(yáng)性的Th17 細(xì)胞對(duì)炎癥有保護(hù)作用,而不是促進(jìn)作用。
1.2 PDPN 與巨噬細(xì)胞PDPN 在巨噬細(xì)胞上的表達(dá)最早發(fā)現(xiàn)于脾臟紅髓的F4/80+巨噬細(xì)胞中,這些表達(dá)PDPN 的巨噬細(xì)胞在系統(tǒng)酵母多糖治療后的小鼠中表現(xiàn)出明顯的吞噬潛力增強(qiáng)和數(shù)量的增多,在骨髓來(lái)源的巨噬細(xì)胞和組織駐留的巨噬細(xì)胞在中沒(méi)有檢測(cè)到PDPN 的表達(dá),只有當(dāng)受到炎癥相關(guān)因子刺激后PDPN 在骨髓來(lái)源的巨噬細(xì)胞上表達(dá)上調(diào),如脂多糖、Toll 樣受體激動(dòng)劑和腫瘤壞死因子等[9]。
PDPN 能夠通過(guò)影響巨噬細(xì)胞的功能來(lái)參與炎癥的進(jìn)展,如:極化、移動(dòng)和運(yùn)動(dòng)性等,巨噬細(xì)胞在炎癥過(guò)程中會(huì)獲得不同的功能表型,通常稱為經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞(M1 型巨噬細(xì)胞)和交替激活的巨噬細(xì)胞(M2 型巨噬細(xì)胞),F(xiàn)EI 等[10]報(bào)道在創(chuàng)傷性腦損傷后的神經(jīng)炎癥組織中發(fā)現(xiàn)PDPN 的表達(dá)與小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞的激活和表型相關(guān),在體外用血紅蛋白作為炎癥刺激處理后,敲低PDPN 會(huì)減少M(fèi)1 型小膠質(zhì)細(xì)胞的比例,增加M2 型細(xì)胞的比例,同時(shí)減少IL-1β 和TNF-α 的分泌,增加IL-10和TGF-β 的分泌,證明了PDPN 會(huì)影響巨噬細(xì)胞的炎癥表型。此外,PDPN 與CLEC-2 的相互作用誘導(dǎo)了肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重組,增加PDPN 與ERM蛋白和CD44 的相互作用,促進(jìn)巨噬細(xì)胞遷移,CHEOK等[9]提出,在幽門螺桿菌感染過(guò)程中,PDPN通過(guò)調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白交聯(lián)蛋白家族的成員細(xì)絲蛋白C,穩(wěn)定并連接肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)到細(xì)胞膜,從而促進(jìn)活性巨噬細(xì)胞的運(yùn)動(dòng),他們證明[9]PDPN 可能通過(guò)與ERM 復(fù)合物相互作用并激活Rho GTPase信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)絲蛋白C 的反式激活,但這一觀點(diǎn)需進(jìn)一步的驗(yàn)證來(lái)證實(shí)。
炎癥發(fā)生時(shí)PDPN 在不同的時(shí)期表達(dá)于異位細(xì)胞或表達(dá)上調(diào),通過(guò)與其相關(guān)配體相互作用參與炎癥的進(jìn)展,但該糖蛋白在炎癥中的病理作用遠(yuǎn)未闡明,其額外的配體及其相關(guān)功能等也有待確定,新型的配體有利于今后更好地揭示PDPN 在炎癥免疫細(xì)胞募集、極化和活化中的作用機(jī)制。此外PDPN 在炎癥組織中的上調(diào)在幾種炎癥組織損傷模型中普遍存在,但PDPN 上調(diào)的細(xì)胞內(nèi)途徑尚不清楚,還需今后的研究進(jìn)一步的探索和驗(yàn)證。
從現(xiàn)有的研究報(bào)道中證明了PDPN 在炎癥和癌癥等疾病的不同細(xì)胞類型中表達(dá)上調(diào),包括成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、輔助性T 細(xì)胞等,并在其中發(fā)揮重要作用。PDPN 通過(guò)與其配體的結(jié)合調(diào)節(jié)增殖、收縮、遷移、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和細(xì)胞外基質(zhì)重塑的信號(hào)通路調(diào)節(jié)從而參與急、慢性炎癥性疾病,如膿毒癥、細(xì)菌性感染、銀屑病等,促進(jìn)炎癥驅(qū)動(dòng)和癌癥相關(guān)的血栓形成。血栓性疾病是導(dǎo)致成年人殘疾和死亡的主要原因,其中炎癥導(dǎo)致相關(guān)血栓形成在疾病產(chǎn)生中起著重要的作用,有眾多證據(jù)表明PDPN 在動(dòng)脈粥樣硬化、缺血性腦卒中、靜脈血栓、腎臟和肝臟的缺陷再灌注損傷等血栓性疾病中發(fā)揮著功能。
2.1 PDPN 與急性炎癥性疾病急性炎癥性疾病病情急驟,持續(xù)時(shí)間較短,常見(jiàn)滲出病變,相關(guān)炎癥細(xì)胞主要為中性粒細(xì)胞。PDPN 在一些急性炎癥疾病中都起到了重要的作用和功能,例如細(xì)菌性感染、膿毒癥以及急性肺炎等,PDPN 常通過(guò)與CLEC-2 的相互作用以及下游信號(hào)通路等在炎癥發(fā)生時(shí)以及炎癥引起的相關(guān)血栓形成時(shí)發(fā)揮功能。
XIE 等[11]發(fā)現(xiàn)了膿毒癥早期時(shí)血小板在調(diào)節(jié)補(bǔ)體激活中的新功能,在血小板CLEC-2 缺陷小鼠的大腸桿菌感染后早期出現(xiàn)更高的補(bǔ)體激活、更劇烈的肝臟補(bǔ)體攻擊以及更低的血漿補(bǔ)體抑制劑,而在膿毒癥早期循環(huán)單核細(xì)胞表達(dá)PDPN,并通過(guò)與血小板上的CLEC-2 結(jié)合從而誘導(dǎo)血小板釋放補(bǔ)體抑制劑,減輕了膿毒癥小鼠的肝功能障礙。RAYES 等[12]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)構(gòu)建腹腔注射脂多糖和盲腸結(jié)扎穿孔兩種膿毒癥小鼠模型中,特異性敲除CLEC-2 的血小板會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性炎癥增強(qiáng)和器官損傷加速,藥理學(xué)抑制CLEC-2 與PDPN的作用會(huì)影響膿毒癥時(shí)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)和炎癥反應(yīng),這提示PDPN 的激活是血小板CLEC-2 發(fā)揮抗炎作用的基礎(chǔ)。
據(jù)LAX 等[13]研究報(bào)道PDPN 與CLEC-2 相互作用可以在LPS 誘導(dǎo)的急性呼吸窘迫綜合征的小鼠模型中保護(hù)肺損傷,其主要是通過(guò)LPS 誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞PDPN 表達(dá)上調(diào),PDPN 陽(yáng)性的炎癥巨噬細(xì)胞直接與血小板上的CLEC-2 作用來(lái)調(diào)節(jié)炎癥。因此,血小板CLEC-2-PDPN 信號(hào)軸在肺損傷模型中的保護(hù)作用可能會(huì)成為未來(lái)急性呼吸窘迫綜合征患者治療干預(yù)的新靶點(diǎn)。
有研究報(bào)道,在鼠傷寒沙門氏菌系統(tǒng)性感染后的肝臟炎癥期間,PDPN 在鄰近血管的巨噬細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),血小板從受損的血管中泄露出來(lái)使其膜上的CLEC-2 與PDPN 相結(jié)合而激活,導(dǎo)致炎癥誘導(dǎo)血栓形成[15]
2.2 PDPN 與慢性自身免疫性疾病自身免疫性疾病是一種有著高發(fā)病率和病死率的疾病,其特點(diǎn)是抗體和(或)自身反應(yīng)性T 細(xì)胞的存在,對(duì)中樞和(或)外周耐受的破壞導(dǎo)致發(fā)?。?6],PDPN 在慢性自身免疫性疾病中常通過(guò)表達(dá)上調(diào)于疾病相關(guān)淋巴細(xì)胞或組織細(xì)胞,介導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的細(xì)胞因子從而參與自身免疫性疾病的發(fā)展。
在多發(fā)性硬化癥(multiplesclerosis,MS)、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoidarthritis,RA)和結(jié)腸炎等慢性自身免疫性疾病中[17],CD4+T 輔助細(xì)胞的兩種亞群Th1 和Th17 細(xì)胞及其分泌的促炎細(xì)胞因子IL-17 在疾病中起到促炎、誘導(dǎo)組織損傷的作用[18]。在近期的研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)植物學(xué)凝素激活的外周血單個(gè)核細(xì)胞和從RA 患者分離的滑膜細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)觀察到激活的淋巴細(xì)胞和RA 滑膜細(xì)胞之間的相互作用促進(jìn)IL-17 的高分泌,但非致病性Th17 淋巴細(xì)胞上高表達(dá)PDPN,其通過(guò)PDPNCLEC-2 信號(hào)通路負(fù)向調(diào)節(jié)CD4+效應(yīng)T 細(xì)胞功能,介導(dǎo)Th17 細(xì)胞抑制。其次自身免疫性疾病中異位淋巴樣結(jié)構(gòu)也是其發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵因素,而MS的實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎動(dòng)物模型和RA 相關(guān)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),表達(dá)PDPN 的Th17 細(xì)胞及其分泌的IL-17 與異位淋巴濾泡促進(jìn)形成,IL-27 抑制表達(dá)PDPN 的Th17 細(xì)胞的分化,負(fù)向調(diào)節(jié)異位淋巴濾泡的發(fā)育。除了Th17 細(xì)胞,RA 中活化的成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞(fiborblast-likesynoviocytes,F(xiàn)LSs)是滑膜組織轉(zhuǎn)化和關(guān)節(jié)破壞的關(guān)鍵介質(zhì),并且PDPN 在RA 侵襲性滑膜組織的FLSs 上高表達(dá),且促炎介質(zhì)也能導(dǎo)致PDPN 的表達(dá)上調(diào),這些結(jié)果都證明了表達(dá)PDPN 的相關(guān)細(xì)胞在關(guān)節(jié)破壞和促炎中起到至關(guān)重要的作用。
在銀屑病等相關(guān)慢性炎癥性疾病的角質(zhì)細(xì)胞中經(jīng)常過(guò)表達(dá)κB 家族激酶α 抑制蛋白(inhibitoryprotein of NF-κB family kinase-α,IKKα),該蛋白激活NF-κB 信號(hào)參與表皮分化和皮膚病的發(fā)病機(jī)制,有研究[19]在使用人HaCaT 角質(zhì)形成細(xì)胞和真皮成纖維細(xì)胞的器官型皮膚培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),角質(zhì)形成細(xì)胞過(guò)表達(dá)IKKα 導(dǎo)致表皮結(jié)構(gòu)破壞,角質(zhì)形成細(xì)胞增加分化改變,并侵入真皮病灶,而這些效應(yīng)都伴隨著PDPN 的表達(dá)上調(diào)。這些數(shù)據(jù)表明,除了STAT 和Smad 信號(hào)通路,NF-κB 信號(hào)通路控制角質(zhì)形成細(xì)胞中PDPN 的表達(dá)上調(diào),促進(jìn)表皮病變。
2.3 PDPN 作為炎癥性疾病的治療靶點(diǎn)從已有的研究中說(shuō)明了PPDN 在免疫系統(tǒng)和炎癥性疾病中起到關(guān)鍵作用,靶向PDPN 進(jìn)行炎癥調(diào)節(jié)代表一種新的治療策略[20]。通過(guò)抗體和凝集素結(jié)合PDPN 高度糖基化的胞外結(jié)構(gòu)域能影響PDPN 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),例如,半乳凝素-8 通過(guò)結(jié)合PDPN 參與病理性淋巴管生成,因此使用植物凝集素干擾半乳凝素和PDPN 之間的相互作用來(lái)阻礙下游信號(hào)通路的激活;凝集素MASL 識(shí)別末端α-2,3-唾液酸化寡糖與PDPN 胞外唾液酸化糖蛋白結(jié)合,從而干擾α-2,3-唾液酸化跨膜受體PDPN 的功能來(lái)保護(hù)骨關(guān)節(jié)炎損傷下軟骨的結(jié)構(gòu)和功能等[21]。這些觀察結(jié)果共同表明了PDPN 是調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞募集和活化的新抗炎靶點(diǎn),能為今后的炎癥性疾病提供新的探索思路。
PDPN 與機(jī)體各種組織和器官中相應(yīng)的蛋白相互作用來(lái)發(fā)揮其功能的多效性,尤其是血栓的形成和炎癥當(dāng)中[4]。很多種血栓性疾病的發(fā)生發(fā)展來(lái)源于炎癥反應(yīng)參與的血栓形成、血栓機(jī)化等過(guò)程,比如:動(dòng)脈粥樣硬化、缺血性腦卒中、靜脈血栓的形成、心肌缺血等。而現(xiàn)已有各類的研究結(jié)果證明CLEC-2 與PDPN 相關(guān)通路在炎癥發(fā)生而導(dǎo)致血栓形成的疾病中起到重要作用,其相關(guān)機(jī)制與PDPN 的表達(dá)上調(diào)息息相關(guān)[22]。
在血栓形成期間,PDPN 的表達(dá)上調(diào)于下腔靜脈壁中的管腔內(nèi)側(cè)內(nèi)皮細(xì)胞,其原因是由于腔靜脈狹窄引起的高度扭曲的血流和隨后的缺氧[23],又因血壓上升和血管壁拉伸,內(nèi)皮細(xì)胞之間間隙松散,使得PDPN 易于與血小板上的CLEC-2 結(jié)合,隨之觸發(fā)血小板的聚集和活化,當(dāng)使用中和抗體后產(chǎn)生的血栓變小,這也就說(shuō)明了PDPN 在此位置有助于加劇深靜脈血栓的形成[21]。
PDPN/CLEC-2 軸也被認(rèn)為是血栓炎癥性疾病的主要調(diào)節(jié)因子,有研究證明在小鼠大腦中動(dòng)脈阻塞模型中[24],心肌缺血再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)損傷后CLEC-2 和PDPN 表達(dá)增加,使用抗PDPN 抗體預(yù)處理后能減少梗死體積和神經(jīng)功能缺損,IL-18 和IL-1β 顯著降低,這表明了PDPN/CLEC-2 軸可能通過(guò)調(diào)節(jié)NLRP3 炎癥小體在缺血性腦卒中炎癥調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用[25]。在缺血性腦損傷模型中發(fā)現(xiàn)到反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞中PDPN表達(dá)上調(diào)[26],阻斷PDPN 后可減少大腦中動(dòng)脈阻塞后梗死面積,改善神經(jīng)功能缺損。QIAN 等[27]利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析報(bào)道了PDPN 中和抑制I/R 誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞活化的分子機(jī)制,發(fā)現(xiàn)抗PDDPN治療調(diào)節(jié)了許多炎癥相關(guān)的信號(hào)通路,一些上游蛋白可能通過(guò)下調(diào)CLEC-2 保護(hù)小鼠免于急性缺血性疾病不發(fā)生顱內(nèi)出血,這為今后研究PDPN/CLEC-2 軸在缺血性腦卒中中的作用機(jī)制提供了一些線索。
PDPN 在眾多血栓下疾病的發(fā)病機(jī)制中都起到了重要作用,尤其是通過(guò)PDPN/CLEC-2 信號(hào)通路的作用下,有的細(xì)胞群在正常的情況下不表達(dá)PDPN,但隨著缺血后時(shí)間推移PDPN 表達(dá)上調(diào),如SMCs、內(nèi)皮細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞等,但PDPN 在此類缺血性疾病中的確切機(jī)制尚未明確,所以有許多問(wèn)題仍待進(jìn)一步的闡明,如PDPN 的細(xì)胞/階段性作用及其分子機(jī)制和抗PDPN 治療與缺血性疾病等,此類問(wèn)題的聚集能夠?yàn)檠ㄐ约膊〉闹委熖峁膶?shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化到臨床的新靶點(diǎn)。
PDPN 經(jīng)過(guò)了30 多年的研究,在近十年得到了顯著的進(jìn)展,對(duì)PDPN 參與生理病理過(guò)程的機(jī)制和作用都進(jìn)行了細(xì)致的探索,從免疫反應(yīng)、血栓形成到炎癥、癌癥等各個(gè)方面都取得了一定的進(jìn)展。但PDPN 在炎癥中還存在著未闡明的作用機(jī)制,如:其是否含有額外的生理伴侶,其在參與炎癥病理過(guò)程時(shí)是否受到磷酸化的調(diào)節(jié),何種情況下會(huì)被磷酸化,PDPN 的蛋白水解加工是否具有功能相關(guān)性。在一些炎癥組織損傷模型的炎癥組織中存在PDPN 表達(dá)上調(diào),但其上調(diào)的細(xì)胞內(nèi)途徑尚不清楚。根據(jù)現(xiàn)有的研究中可知,當(dāng)存在炎癥和癌癥時(shí)PDPN 在一些激活的基質(zhì)細(xì)胞亞群中普遍表達(dá)上調(diào),但在PDPN 對(duì)各類炎癥性疾病的致病性上依舊存在爭(zhēng)議,所以在今后的研究中應(yīng)更加努力去探尋PDPN 在效應(yīng)T 細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞和CAFs 中的功能以及進(jìn)一步研究PDPN 在淋巴管生成中的作用,提高我們對(duì)PDPN 在炎癥中功能的作用和認(rèn)識(shí),為今后開(kāi)發(fā)新的治療方法提供參考方向。
【Author contributions】LIU Shiyao wrote the article.ZHAO Yiming designed the study and reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.