综述
髓样细胞触发受体-1在炎症性肠病中的研究进展
中华炎性肠病杂志, 2020,04(2) : 154-157. DOI: 10.3760/cma.j.cn101480-20190328-00028
摘要

炎症性肠病(IBD)是一组病因不明且反复发作的肠道慢性炎症性疾病,既往已有的证据表明宿主不恰当的免疫反应与IBD的发生密切相关。越来越多的研究表明髓样细胞触发受体(TREM)-1可以调节多种信号通路,参与IBD的发生和发展,本文综述TREM-1在IBD中的研究进展,进一步阐明IBD的发生机制。

引用本文: 耿丽, 张目涵, 王许平, 等.  髓样细胞触发受体-1在炎症性肠病中的研究进展 [J] . 中华炎性肠病杂志, 2020, 04(2) : 154-157. DOI: 10.3760/cma.j.cn101480-20190328-00028.
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炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一组病因不明、反复发作的慢性肠道炎症性疾病,包括克罗恩病(Crohn′s disease,CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC),免疫系统异常在IBD发病机制中至关重要。髓样细胞触发受体(triggering receptor expressed on myeloid cells,TREM)家族是一类新发现的免疫球蛋白超家族的成员,该家族主要由TREM-1、TREM-2、TREM-3(小鼠)、TREM样转录因子1(TREM like transcript 1,TLT-1)和TLT-2组成。其中TREM-1(CD354)首先被发现,TREM-1作为一种关键的先天免疫受体,通过与Toll样受体(toll-like receptor,TLR)和/或NOD样受体(nucleotide-binding oligomerization domain -NOD- receptors,NLR)的交叉作用来诱导或放大炎症反应。与此相反,TREM-2在自身免疫中主要发挥负调控作用,可调节多种细胞的分化成熟。本文简要综述TREM-1在IBD中的研究进展。

一、TREM-1生理学特性
1.TREM-1的结构:

目前研究发现TREM基因定位于人6号染色体、小鼠17号染色体。人膜表面的TREM-1是一种234个氨基酸的I型跨膜蛋白,由一个细胞外免疫球蛋白(Ig)样结构域(184个氨基酸),一个带正电荷的赖氨酸残基的跨膜区和一个短的细胞质尾(5个氨基酸)组成,其中带有正电荷的跨膜区可以与DNAX活化蛋白(DNAX -activating protein,DAP12)相互作用[1]。TREM-1是其家族中研究最多的受体,在分化的单核细胞和循环血液的中性粒细胞,以及肺泡、肝脏和肠道的巨噬细胞中均可发现[2,3,4,5]。除髓样细胞外,TREM-1也在非髓样细胞类型上表达,包括上皮细胞和内皮细胞[4]

TREM-1主要是以膜表面分子和可溶性分子(soluble TREM-1,sTREM-1)两种表达形式存在。膜表面的TREM-1分子与不同配体结合后,激活相关信号通路,调控炎症反应及诱导免疫应答。sTREM-1的来源尚不十分清楚,主要有以下两种假设,一是sTREM-1来源于TREM-1mRNA的可变剪接,近期研究也在人中性粒细胞颗粒中发现TREM-1的剪接异构体[6,7];另有研究认为sTREM-1通过基质金属蛋白酶对膜结合的TREM-1水解切割而释放,相关实验表明在金属蛋白酶抑制剂存在下用LPS刺激人单核细胞后,sTREM-1水平降低[8]。与TREM-1相比,sTREM-1在结构上缺乏跨膜区,但二者拥有相同的胞外结构域,因此可以识别相同的配体[9]

2.TREM-1相关配体:

TREM-1的天然配体尚未完全清楚,目前认为其可以识别由于炎症反应或组织损伤而上调的可溶性或细胞表面的蛋白质。血小板广泛表达TREM受体,其中TREM-1对血小板功能至关重要,TREM-1中和抗体可以抑制血小板介导的LPS诱导的多形核白细胞的激活。利用人TREM-1的细胞外结构域与人IgG的Fc段重组形成可溶性融合蛋白(rsTREM-1),可以在人血小板表面上检测到TREM-1配体,说明血小板可以同时表达TREM-1受体和TREM-1配体,其相互作用可以促进LPS诱导的中性粒细胞活化[10]。在败血症小鼠模型中可检测出在中性粒细胞表面的TREM-1配体,证实TREM-1促进了败血症的发展[11]。此外还有证据表明高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、热休克蛋白70(HSP70)、CD177和肽聚糖识别受体1(PGLYRP1)等可能成为TREM-1的配体[12]

二、TREM-1与IBD
1.TREM-1参与的信号通路:

TREM-1最初被认为在炎症反应中充当放大器的作用。TREM-1通过与TLR和其他模式识别受体的协同作用增加促炎细胞因子的产生,从而激活先天性和适应性免疫应答。当TREM-1与相应配体结合后,其胞内区与DAP12衔接蛋白耦联,向下激活JAK2/STAT3、NF-κB、ERK1/2和PI3K等信号通路,促进抗肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1,MCP1)、MCP3、巨噬细胞炎性蛋白1α(macrophage inflammatory protein-1α,MIP-1α)、白介素(interleukin,IL)-6、IL-8等促炎因子的释放,使免疫细胞向炎症反应部位聚集,进而扩大炎症反应[13]。TLRs的激活可以增加TREM-1mRNA的表达,使用单克隆抗体激活的TREM-1可与TLR4协同作用,增加单核细胞中促炎因子的产生,而用拮抗肽阻断TREM-1可抑制人单核细胞中LPS诱导的TNF-α和IL-1β的产生,这些研究表明TREM-1可以放大由TLRs参与引发的炎症反应[2,14]。同时TREM-1的激活可以诱导单核细胞表达巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)及骨桥蛋白,活化的TREM-1又可上调共刺激分子如MHCⅡ类分子、CD86和CD40的表达水平,导致单核细胞分化为未成熟的树突细胞,进而诱导T细胞的增殖分化,参与适应性免疫应答[15]。此外单独的TREM-1的激活不会导致持续的炎症反应,表明TREM-1可以放大由TLRs参与引发的炎症反应。除TLRs外,另一种模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)NOD样受体(nucleotide-binding oligomerization domain-NOD-receptors,NLRs)可与TLRs协同作用调节炎症反应及细胞凋亡。目前关于TREM-1和NLRs的研究较少,TREM-1和NOD1/2的同时激活可导致蛋白激酶B(AKT)和p38MAPK的磷酸化,并且对单核细胞中促炎因子的产生具有协同作用[16]。同时TREM-1的激活可以诱导NOD2的表达、NF-κB的活化和细胞因子如IL-1β的产生[17]

虽然sTREM-1的来源尚不十分清楚,但目前已在多种感染性和慢性炎性疾病中发现sTREM-1水平升高,如败血症、肺炎、IBD、风湿性疾病和系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)等。此外重组sTREM-1可以抑制LPS诱导的中性粒细胞氧化爆发和IL-8的释放[5]。sTREM-1也被认为可与其配体相互作用进而负性调节TREM-1受体信号传导,并抑制TREM-1的活化[18]。这些结果表明sTREM-1的作用与TREM-1有所不同,在相关的免疫反应中主要发挥抗炎作用。

2.TREM-1在IBD中的作用:

TREM-1在健康肠组织中表达较少,在结肠炎小鼠模型和IBD患者受损的肠黏膜固有层中表达显著上调[19]。在UC和CD患者的肠组织活检中均发现表达TREM-1的中性粒细胞和巨噬细胞增多,另外也发现由中性粒细胞产生的TREM-1配体即肽聚糖识别受体1(PGLYRP1)表达增加[20]。TREM-1与IBD患者肠道巨噬细胞特异性抗体结合,也可以增加促炎介质如IL-6、TNF、MCP1/CCL2和IL-8的分泌。近期一项研究表明在抗TNF-α治疗无应答的IBD患者中炎性巨噬细胞增加,这种改变与CCR2-CCL7信号轴及其上游调节因子TREM-1表达上调相关[21]。在实验性结肠炎小鼠相关研究中发现,在实验第3天小鼠出现结肠炎症状时,持续给与TREM-1抑制肽LP17至第8天,则可改善肠道炎症反应及组织病理学改变,降低TNF mRNA水平。[22]。在结肠炎相关的肿瘤模型的小鼠体内,应用LP17则可显著减弱炎症反应以及肠道肿瘤的发生及进展[23]TREM-1基因敲除的小鼠结肠炎严重程度明显减轻,炎性浸润及促炎因子表达均降低,而TREM-1基因的缺失也可以减轻利什曼原虫、流感病毒等寄生虫或病毒引起的感染性疾病[24]。2018年的一项研究表明在结肠炎小鼠中利用抑制肽LR12或基因敲除的方法抑制TREM-1表达,可以调节自噬活性、减少细胞浸润和IL-6的表达以及重新建立小鼠肠道微生物群的稳态[25]。这些结果都表明在IBD中,表达于中性粒细胞或单核/巨噬细胞表面的TREM-1可以与其他模式识别受体如TLRs等相互作用,进而加重炎症反应,阻断TREM-1则可抑制炎性介质的释放,表明TREM-1可能是IBD治疗的潜在靶点。

来自瑞士的一项研究显示,活动期UC患者血清中sTREM-1的水平较缓解期升高,但在活动期CD患者中未观察到这种现象,此外该研究未发现IBD患者肠道TREM-1 mRNA表达与血清sTREM-1水平之间存在显著相关性,提示血清sTREM-1可能不是IBD患者疾病活动的准确标记[26]。来自韩国的研究则表明sTREM-1与IBD患者的疾病活动高度相关,特别是UC患者[27]。来自希腊的数据也报告了sTREM-1与UC内镜活动指数呈显著正相关[28]。在我国进行的一项关于76例UC患者的血清标志物研究中发现,活动期UC患者血清中sTREM-1较缓解期UC患者及对照组明显升高,sTREM-1的含量与UC患者内镜下评分及疾病活动度均呈现显著正相关,且相关性高于血清中红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)及C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)水平,通过分析ROC曲线下面积发现在区分UC活动期及缓解期方面sTREM-1也优于ESR及CRP[29]。虽然关于sTREM-1与CD或UC患者疾病活动度的研究结果不尽相同,但遗传背景、免疫及环境因素均可参与IBD的发生与发展,欧洲和亚洲研究结果的差异可以通过这些因素的差异来解释。

3.基于TREM-1的新治疗方式:

因为sTREM-1和TREM-1可识别相同的配体,因此可溶性的sTREM-1可作为内源性诱饵受体与TREM-1配体结合,阻止该配体与膜表面的TREM-1结合,进而减弱其致病作用,但sTREM-1极易降解,发展sTREM-1作为短肽抑制剂用于调节TREM-1活性可能作为治疗炎性疾病的合适治疗方法,目前这些短肽抑制剂正处于实验阶段[30]

TREM-1和TLT-1中具有相同氨基酸的特异性短肽LP17已被作为TREM-1的拮抗剂,用于研究其潜在的治疗价值。LP17可作为sTREM-1模拟物,充当诱饵受体与TREM-1的天然配体结合,进而阻断TREM-1途径,最终发挥保护性作用,LP17还可减少由LPS或TREM-1激动剂诱导的人单核细胞释放的TNF-α和IL-1β[31]。在动物模型中,通过静脉应用LP17,可减轻小鼠急性胰腺炎相关的肠黏膜损伤同时改善肠黏膜屏障功能[32]。在DSS诱导的结肠炎小鼠体内应用LP17则可明显改善结肠炎症反应状态,同时减少肠上皮细胞的增殖[24]。在脓毒症小鼠体内应用LP17,可以剂量依赖的方式抑制巨噬细胞参与的炎症反应[33]

LR12是衍生自TLT-1的12个氨基酸的短肽。LR12通过特异性抑制TREM-1信号传导而表现出抗炎特性[34]。实际上LR12不直接与TREM-1结合,而是与其内源配体结合充当诱饵受体。内源性配体还可介导TREM-1多聚化,随之引起细胞内Ca2+释放增多,活性氧和细胞因子的产生也增加,而LR12也可以限制TREM-1多聚化,减弱TREM-1活化诱导的炎症反应[35]。LR12对TREM-1的药理学抑制还表现为可拮抗内毒素或细菌性腹膜炎引起的血管功能障碍[36]。在小鼠和猪体内应用LR12可以预防脓毒性休克引起的心血管功能障碍、器官衰竭及炎症反应[34]。用LR12处理DSS诱导的结肠炎小鼠,可以抑制TREM-1信号传导,调节小鼠体内炎症级联反应,减弱肠道损伤[24]。更重要的发现是在雄性食蟹猴中应用LR12可以减轻内毒素诱导的炎症和临床反应,而不产生明显的不良反应[37]

三、总结与展望

大量的实验数据表明TREM-1可作为PRRs炎症免疫应答的放大器,募集和动员相关炎性细胞。此外,TREM-1本身也可导致骨髓细胞活化,诱导产生炎性细胞因子和趋化因子,促进吞噬作用的发生。对TREM-1及其内源性配体的深入研究将有助于更好地理解TREM-1在IBD及其他自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎、SLE等)中的作用,并且可能作为治疗这些疾病的潜在新靶点。尽管sTREM-1的起源和释放机制仍存在争议,但sTREM-1已经被证明可以与TREM-1配体结合,进而抑制TREM-1激活后引发的促炎信号。目前还需要进一步研究TREM-1及其调节剂具体作用机制,以获得更多的证据支持TREM-1在治疗包括IBD在内的炎症相关性疾病中的作用。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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