PTEN與炎癥關(guān)系的研究進(jìn)展*

蘇 強(qiáng) 綜述，李 浪 審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，南寧 530021)

第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin hmmlogydeleted on ten，PTEN)是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)具有磷酸化酶功能的抑癌基因，在細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、凋亡、遷移、信號(hào)傳遞等方面都起著重要的調(diào)控作用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)展開了PTEN與炎癥關(guān)系的研究報(bào)道，本文就PTEN的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)、功能及其與炎癥的關(guān)系等作一綜述。

1 PTEN的發(fā)現(xiàn)及其結(jié)構(gòu)

1997年Li等[1]在研究中發(fā)現(xiàn)，多種腫瘤中出現(xiàn)了10q23染色體特定區(qū)域的雜合子丟失，通過(guò)應(yīng)用代表性差別分析法、外顯子俘獲分析法分離出一種新的基因，對(duì)其開放性閱讀框序列分析，揭示了它可編碼蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatase，PTP),且與張力蛋白、輔助蛋白同源，因此將其命名為PTEN。同年，國(guó)外又有兩個(gè)研究小組分別發(fā)現(xiàn)了MMAC1基因和TEP1基因，在比較三者的cDNA及編碼蛋白后將其歸為同一基因[2-3]。

PTEN基因是迄今發(fā)現(xiàn)的惟一具有蛋白脂酶和磷酸酶活性的抑癌基因,位于染色體10q2313上，含有9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子，全長(zhǎng)200 kb，mRNA長(zhǎng)度為5 500 bp。PTEN編碼的蛋白產(chǎn)物由403個(gè)氨基酸組成，相對(duì)分子質(zhì)量4.7×104，具有雙特異性磷酸酶活性，包括一個(gè)N端磷酸酶區(qū)域，一個(gè)與脂質(zhì)結(jié)合的C2區(qū)域和一個(gè)由50個(gè)氨基酸組成的C端區(qū)域。PTEN的N端有一段與細(xì)胞張力蛋白、輔助蛋白同源的序列，含177個(gè)氨基酸，為主要結(jié)構(gòu)功能區(qū)；C端由 50個(gè)氨基酸組成，缺失會(huì)降低PTEN的穩(wěn)定性；C2結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞膜相互作用，PTEN借此連接到磷酸質(zhì)膜上，從而介導(dǎo)許多重要的細(xì)胞內(nèi)過(guò)程，包括膜運(yùn)輸、產(chǎn)生脂質(zhì)第2信使、活化GTPase、調(diào)控蛋白質(zhì)磷酸化等。

2 PTEN的功能

PTEN編碼雙重底物特異性磷酸酶，具有脂質(zhì)磷酸酶活性和蛋白磷酸酶活性；并可通過(guò)其脂質(zhì)磷酸酶活性催化PIP2與PIP3脫磷酸化，從而拮抗磷脂酰肌醇3激酶 (PI3K)活性，降低細(xì)胞內(nèi)PIP3濃度，進(jìn)一步抑制AKT激活[4]；同時(shí)PTEN也可通過(guò)蛋白磷酸酶活性調(diào)節(jié)細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與粘連[5]。此外，PTEN尚可通過(guò)抑制FAK、MAPK信號(hào)通路[6]，影響p53/MDM2、NF-kB信號(hào)通路[7]；拮抗PRAP/mTOR信號(hào)通路[8]等調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、生存、遷移并抑制凋亡。當(dāng)然，PTEN亦受到多種其他因子的調(diào)控，包括NEDD4-1通過(guò)泛素化蛋白體降解途徑調(diào)節(jié)PTEN[9],BMP通過(guò)RAS/ERK信號(hào)通路抑制PTEN表達(dá)[10]，IGF-1可以通過(guò)抑制PTEN磷酸化，激活PI3K/AKT,在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著重要作用[11]。

3 PTEN在炎癥中的作用

PTEN首先在腫瘤中被廣泛研究，發(fā)現(xiàn)其可通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞周期、抑制腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移、抑制腫瘤血管形成、維持免疫系統(tǒng)的穩(wěn)定性等發(fā)揮其抑癌作用。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)開展了有關(guān)PTEN與炎癥關(guān)系的研究，主要有如下幾點(diǎn)。

3.1PTEN與嗜酸性粒細(xì)胞 研究表明，炎癥介質(zhì)能通過(guò)PI3K等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路活化和趨化嗜酸性粒細(xì)胞[12]。PTEN可通過(guò)使脂質(zhì)信號(hào)分子PIP3(phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate)去磷酸化以抑制PI3K活性[4]。因此作為PI3K主要的負(fù)調(diào)控因子，PTEN具有一定的抗炎作用并有望成為治療哮喘的有效靶分子。Kitaura等[13]發(fā)現(xiàn)，在哮喘大鼠模型中PI3K得以活化，活化的PI3K能級(jí)聯(lián)激活下游一系列信號(hào)分子，如活化T細(xì)胞核因子、轉(zhuǎn)錄激活蛋白1調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄。Kwak 等[14]以哮喘小鼠為模型觀察了PI3K抑制劑和PTEN對(duì)過(guò)敏原誘導(dǎo)的氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性的影響；發(fā)現(xiàn)以過(guò)敏原誘導(dǎo)后，PI3K活性明顯增強(qiáng)，PTEN蛋白表達(dá)量及其活性明顯下降；支氣管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5及嗜酸細(xì)胞陽(yáng)離子蛋白的量升高；在給予PI3K抑制劑和含PTEN的腺病毒(AdPTEN)后，上述灌洗液中炎癥因子的量較前減少；徐慧等[15]發(fā)現(xiàn)，哮喘大鼠模型組支氣管PTEN蛋白表達(dá)顯著低于對(duì)照組，伴支氣管及血管周圍炎性細(xì)胞浸潤(rùn)明顯，以嗜酸性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞為主；哮喘組肺泡灌洗液中IL-4濃度明顯高于對(duì)照組，IL-12濃度明顯低于對(duì)照組。

3.2PTEN與中性粒細(xì)胞 許多白細(xì)胞包括中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞等的趨化過(guò)程是PI3K依賴性的[16-17]。研究表明，PI3K抑制劑能抑制微生物產(chǎn)物、炎性產(chǎn)物和多種趨化劑誘導(dǎo)的白細(xì)胞趨化[18]。因此，PTEN有望通過(guò)負(fù)調(diào)控PI3K抑制中性粒細(xì)胞趨化而起到抗炎作用。Kulandayan等[19]發(fā)現(xiàn)，敲除PTEN基因的中性粒細(xì)胞，在趨化劑的作用下，其磷酸化AKT水平增高并出現(xiàn)肌動(dòng)蛋白的聚合，且大多數(shù)中性粒細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞膜皺褶，跨膜遷移增強(qiáng)，超氧化物產(chǎn)物增多。有研究表明[20]，在中性粒細(xì)胞發(fā)生死亡過(guò)程中，其內(nèi)的AKT活性有所下降；給予PIP3和AKT抑制劑可加速中性粒細(xì)胞的凋亡；而敲除PTEN后，中性粒細(xì)胞內(nèi)的AKT活性有所增強(qiáng)并可改善中性粒細(xì)胞壽命，因此AKT失活在中性粒細(xì)胞自發(fā)性死亡中起到了重要的作用，PTEN可能通過(guò)負(fù)調(diào)控AKT在中性粒細(xì)胞自穩(wěn)和維持適當(dāng)炎癥反應(yīng)中起重要作用。Li等[21]研究顯示，特異性敲除小鼠髓系來(lái)源細(xì)胞的PTEN基因后，當(dāng)發(fā)生肺炎時(shí)，中性粒細(xì)胞趨化作用明顯增強(qiáng)、凋亡效應(yīng)有所延遲、細(xì)菌殺傷能力增強(qiáng)，進(jìn)一步證實(shí)了PTEN可通過(guò)使PIP3去磷酸化調(diào)控中性粒細(xì)胞功能。

3.3PTEN與巨噬細(xì)胞 PTEN在巨噬細(xì)胞中的作用較為復(fù)雜，且具有兩面性。Kuroda等[22]以特異性敲除巨噬細(xì)胞PTEN基因小鼠為模型，研究PTEN對(duì)巨噬細(xì)胞吞噬功能的影響；巨噬細(xì)胞PTEN基因敲除小鼠較之正常野生型小鼠對(duì)利什曼原蟲更具易感性，且敲除PTEN基因的巨噬細(xì)胞殺傷病原體的能力亦有所下降，因此PTEN對(duì)于巨噬細(xì)胞有效清除胞內(nèi)寄生菌是必要的。Luyendyk等[23]研究了PI3K/AKT通路對(duì)脂多糖(LPS)誘導(dǎo)下巨噬細(xì)胞功能的影響；研究表明，PTEN基因敲除小鼠的腹膜巨噬細(xì)胞，在LPS誘導(dǎo)下分泌TNF-α、IL-6有所下降；PI3K活性缺陷小鼠的腹腔積液細(xì)胞分泌上述炎癥因子量有所升高，因此PI3K/AKT通路在LPS引起單核巨噬細(xì)胞的活化中起到了抑制作用，而作為PI3K/AKT通路負(fù)調(diào)控因子的PTEN似乎起到了活化作用。Cao等[24]研究了PTEN在FcγR介導(dǎo)下巨噬細(xì)胞功能中的作用；敲除PTEN的巨噬細(xì)胞，其胞內(nèi)磷酸化AKT水平升高，巨噬細(xì)胞的吞噬功能增強(qiáng)，且由FcγR介導(dǎo)產(chǎn)生的TNF-α、IL-6、IL-10水平升高；但在LPS介導(dǎo)下，敲除PTEN基因的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α的水平卻有所下降；因此，PTEN在LPS/TLR4介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)中起到了促進(jìn)作用，而在FcγR介導(dǎo)巨噬細(xì)胞反應(yīng)中起到了負(fù)性作用。因此PTEN在巨噬細(xì)胞中所起到的不同作用與巨噬細(xì)胞的刺激因子密切相關(guān)，其機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。

3.4PTEN與免疫細(xì)胞 PI3K通路在調(diào)節(jié)T、B淋巴細(xì)胞的發(fā)育、激活和功能發(fā)揮方面起著重要作用[25]。PTEN作為PI3K的負(fù)性調(diào)控因子，在免疫中的作用也逐漸引起重視。PTEN缺陷雜合子小鼠易發(fā)生各種腫瘤和自身免疫性疾病均證實(shí)PTEN與機(jī)體維持正常免疫功能有密切關(guān)系。

3.4.1PTEN對(duì)T細(xì)胞發(fā)育和功能的影響 近些年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明PTEN通過(guò)調(diào)控PI3K信號(hào)通路在T細(xì)胞發(fā)育中起到了關(guān)鍵的作用。Suzuki等[26]采用Cre-loxP系統(tǒng)特異敲出小鼠T細(xì)胞PTEN基因后，胸腺細(xì)胞中雙陽(yáng)性T淋巴細(xì)胞絕對(duì)數(shù)和相對(duì)數(shù)均增多，CD8+細(xì)胞成熟受限，CD4+T細(xì)胞過(guò)度增殖，從而引起外周淋巴瘤和自身免疫性疾病的發(fā)生，并認(rèn)為出現(xiàn)此種情況可能是由于胸腺陰性選擇的缺陷所致。細(xì)胞內(nèi)PI3K及PTEN作用的相對(duì)平衡不僅對(duì)促進(jìn)正常T細(xì)胞發(fā)育，對(duì)維持成熟淋巴細(xì)胞正常功能也有重要作用。細(xì)胞因子、趨化因子和共刺激信號(hào)等均可激活PI3K，從而誘發(fā)包括細(xì)胞存活、增殖、趨化作用等一系列細(xì)胞反應(yīng)，而PTEN可通過(guò)拮抗PI3K而發(fā)揮調(diào)控作用。Soond等[27]采用Cre系統(tǒng)特異敲除小鼠CDTh細(xì)胞的PTEN基因后，Th細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的增生能力并可分泌更多的細(xì)胞因子，而PTEN基因敲除小鼠亦出現(xiàn)淋巴結(jié)中淋巴細(xì)胞的增多；將敲除PTEN的Th細(xì)胞轉(zhuǎn)入正常野生型小鼠中，其抗李斯特菌能力和清除腫瘤細(xì)胞的能力有所增強(qiáng)；PTEN基因敲出小鼠的炎性反應(yīng)強(qiáng)度要大于正常野生型小鼠；因此，PTEN缺失可加強(qiáng)Th細(xì)胞輔助功能。

3.4.2PTEN對(duì)B細(xì)胞發(fā)育和功能的影響 PTEN對(duì)B細(xì)胞發(fā)育也起著重要作用。PTEN缺失易發(fā)生自身反應(yīng)性B細(xì)胞增多，過(guò)度表達(dá)自身抗體而引起高丙種球蛋白血癥和自身免疫性損傷；Pogue等[28]研究顯示，抑制PI3K可促進(jìn)B 淋巴細(xì)胞凋亡，此凋亡效應(yīng)在過(guò)表達(dá)AKT時(shí)大大減弱。PI3K及PLCγ信號(hào)通路在BCR誘導(dǎo)的B細(xì)胞活化和分化過(guò)程中有重要作用，活化的PI3K和PLCγ可產(chǎn)生PIP3及激活PKC激酶等以誘導(dǎo)B細(xì)胞增殖和活化，而PTEN通過(guò)對(duì)上述通路的負(fù)調(diào)控作用在B細(xì)胞活化過(guò)程中起著重要的負(fù)調(diào)節(jié)作用。研究表明，B細(xì)胞表達(dá)的FcγRⅡb受體的活化信號(hào)，可通過(guò)誘導(dǎo)激活PTEN,抑制PI3K活化和抗凋亡激酶AKT激活而下調(diào)BCR活化誘導(dǎo)的增殖反應(yīng)。Heindl等[29]對(duì)34例發(fā)生PTEN基因突變的患者，觀察了胃腸道淋巴樣增生、扁桃體大量增生反應(yīng)、胸腺增生反應(yīng)、淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎、自身免疫性溶血性貧血及結(jié)腸炎的發(fā)生，通過(guò)對(duì)胃腸道黏膜相關(guān)淋巴組織進(jìn)行函數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，PI3K/AKT信號(hào)通路增強(qiáng)，可引起磷酸化S6增多和細(xì)胞增生反應(yīng)增強(qiáng)，伴CD20(+)CD10(+)B細(xì)胞凋亡減少。因此，PTEN失活可通過(guò)增強(qiáng)PI3K/AKT信號(hào)通路影響人生發(fā)中心中B細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

PTEN作為一個(gè)重要的抑癌基因，可通過(guò)PI3K途徑、PAK途徑、MAPK途徑等發(fā)揮其脂質(zhì)磷酸酶和蛋白磷酸酶活性，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、阻滯細(xì)胞周期，抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移及腫瘤血管生成。近些年來(lái)，隨著分子生物學(xué)及其他相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展，PTEN在炎癥及免疫系統(tǒng)方面的研究越來(lái)越深入，PTEN不僅可通過(guò)抑制嗜酸性粒細(xì)胞趨化和炎癥介質(zhì)釋放在支氣管哮喘中發(fā)揮著重要作用，亦可抑制中性粒細(xì)胞活性在其他炎癥性疾病中起到抗炎作用，并可維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)定。然而PTEN在巨噬細(xì)胞中的效應(yīng)及其具體抗炎機(jī)制尚需進(jìn)一步闡明?？傊?，PTEN作為一個(gè)可能的靶點(diǎn)，將為學(xué)者們治療感染性疾病、炎癥性疾病及自身免疫性疾病提供一個(gè)新的思路。

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