PSTPIP2在自身炎癥性疾病中的研究進(jìn)展

姚 瑤，黃 成，李 俊

(1.安徽醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，安徽省重大自身免疫性疾病重點實驗室，安徽省創(chuàng)新藥物產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研究院；2.抗炎免疫藥物教育部重點實驗室；3.安徽醫(yī)科大學(xué)肝病研究所，安徽 合肥 230032)

1999年，隨著發(fā)現(xiàn)TNFRSF1A突變引起TNF受體相關(guān)周期性綜合征(TNF receptor associated periodic syndrome, TRAPS)，McDermott等[1]第1次介紹了“自身炎癥”的概念。從此，相繼出現(xiàn)了許多與自體炎癥模式有關(guān)的疾病描述。隨著近年來對自身炎癥性疾病(autoinflammatory diseases, AIDs)的進(jìn)一步研究，越來越多的疾病被發(fā)現(xiàn)并被歸入AIDs疾病譜中，目前，AIDs已經(jīng)發(fā)展為一組涵蓋范圍廣泛的疾病。從單基因遺傳性疾病如家族性地中海熱(familial Mediterra-nean fever，F(xiàn)MF)，到多基因遺傳性疾病如克羅恩病都屬于AIDs[2]。按目前被普遍接受的疾病分類標(biāo)準(zhǔn)，AIDs被歸于原發(fā)性免疫缺陷病 (primary immunodeficiency diseases，PIDs) 的范疇[2]?？偟膩碚f，AIDs的特征是全身炎癥反復(fù)發(fā)作并伴有周期性發(fā)熱，并且由于缺乏自身抗體的產(chǎn)生和自身抗原特異性T、B細(xì)胞，從而與自身免疫性疾病相區(qū)別。因此，自身炎癥可以定義為先天免疫的異常激活[3]。而自身免疫性疾病與其不同，自身免疫性疾病的典型代表是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，其主要特征是關(guān)節(jié)腫脹與不可逆性的損壞、慢性的滑膜炎癥[4]。脯氨酸-絲氨酸-蘇氨酸磷酸酶相互作用蛋白2(proline-serine-threonine phosphatase-interacting protein 2，PSTPIP2)是與AIDs相關(guān)的蛋白質(zhì)，最近被認(rèn)為在先天免疫和自身炎癥性骨疾病的發(fā)展中起著重要作用[5]。已經(jīng)有報道稱，PSTPIP2可以抑制破骨細(xì)胞的分化，并降低其抑制巨核細(xì)胞分化的能力[6-7]。本文將對PSTPIP2在AIDs中的研究進(jìn)展及其部分功能進(jìn)行介紹。

1 PSTPIP2的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

PSTPIP2也被稱為巨噬細(xì)胞肌動相關(guān)蛋白和酪氨酸磷酸化蛋白(macrophage active-associated protein and tyrosine phosphorylation protein, MAYP)。PSTPIP2屬于在N端包含保守的Fes CIP4同源性(FCH)結(jié)構(gòu)域的家族，又叫F-BAR蛋白家族。它能夠與PEST家族磷酸酶的CTH同源性羧基末端區(qū)域結(jié)合。有研究顯示，PSTPIP2可以調(diào)節(jié)細(xì)胞膜流動性，并在細(xì)胞骨架動力學(xué)方面有一定的作用[8]，這種蛋白質(zhì)通過調(diào)節(jié)嗜中性粒細(xì)胞遷移、T細(xì)胞活化、Fas配體在細(xì)胞表面的表達(dá)、細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而在免疫系統(tǒng)中起重要作用。PSTPIP2在巨噬細(xì)胞和巨噬細(xì)胞前體中選擇性表達(dá)，它可以調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞絲狀偽足和肌動蛋白的形成，并對巨噬細(xì)胞活化呈負(fù)性調(diào)節(jié)。

F-BAR蛋白家族在多種生物學(xué)環(huán)境中作為細(xì)胞皮質(zhì)和細(xì)胞骨架之間的瞬時接頭。最近的研究發(fā)現(xiàn)，這種蛋白家族在細(xì)胞內(nèi)吞、胞質(zhì)分裂、神經(jīng)傳遞、運動性和細(xì)胞形態(tài)改變方面，發(fā)揮了重要作用[9]。F-BAR結(jié)構(gòu)域的X射線晶體結(jié)構(gòu)顯示，F(xiàn)-BAR結(jié)構(gòu)域與BAR結(jié)構(gòu)域相似性一直延伸到它們的三維形狀，F(xiàn)-BAR結(jié)構(gòu)域也以彎曲的α-螺旋二聚體的形式存在[10]。二聚體的曲率反映了介導(dǎo)膜-蛋白質(zhì)的靜電相互作用。

2 PSTPIP2在破骨細(xì)胞中的功能

2.1破骨細(xì)胞在自身炎癥性骨疾病中的作用脊椎動物的骨吸收依賴于破骨細(xì)胞組裝富F-肌動蛋白的能力，使足小體凝結(jié)成足體帶，形成密封區(qū)。密封區(qū)域向著骨頭的褶皺膜方向從其他膜區(qū)域分離，并拆卸破骨細(xì)胞遷移到新的區(qū)域。骨重塑是一個在整個生命過程中不斷發(fā)生的關(guān)鍵過程，維護(hù)和修復(fù)脊椎動物的骨骼。它涉及到協(xié)調(diào)骨建成成骨細(xì)胞和骨消化破骨細(xì)胞的活性。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞這兩種細(xì)胞類型發(fā)展不平衡將會導(dǎo)致疾病，如石骨癥[11]。為了消化大的骨表面區(qū)域，成熟的破骨細(xì)胞在其面向骨的褶皺膜和骨表面之間，產(chǎn)生酸性吸收缺陷區(qū)域，從而能導(dǎo)致溶酶體水解酶被輸送到該缺陷區(qū)域中。吸收陷窩的形成依賴于足小體、富含F(xiàn)-肌動蛋白的結(jié)構(gòu)、連接細(xì)胞黏附分子和肌動蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。多個足小體單位凝聚成致密的足體帶，形成密封區(qū)，從其他膜域隔離皺褶膜[12]。當(dāng)破骨細(xì)胞遷移消化其他骨區(qū)域時，這些足體帶和密封區(qū)分解。因此，骨消化和細(xì)胞遷移的循環(huán)與這些富含F(xiàn)-肌動蛋白的結(jié)構(gòu)的動態(tài)組裝和分解有關(guān)。

2.2PSTPIP2在破骨細(xì)胞中的功能有文獻(xiàn)報道，PSTPIP2在富含肌動蛋白的密封區(qū)高表達(dá)，它能夠調(diào)節(jié)足小體形成密封區(qū)[13]。PSTPIP2是典型的含F(xiàn)-BAR結(jié)構(gòu)域，其能感應(yīng)膜的蛋白質(zhì)曲率，能夠在體外產(chǎn)生膜小管。PSTPIP2是一種曲率感應(yīng)蛋白，在破骨細(xì)胞的足小體組裝中必不可少。在未分化的破骨細(xì)胞中，PSTPIP2作為其分化的負(fù)調(diào)節(jié)因子。密封區(qū)的動態(tài)不穩(wěn)定性影響破骨細(xì)胞的功能。足小體和密封區(qū)的動態(tài)不穩(wěn)定性對破骨細(xì)胞活性有很強的影響。不僅如此，PSTPIP2還可以連接骨質(zhì)降解所必需的αvβ3整聯(lián)蛋白的talin1和F-肌動蛋白[14]。 PSTPIP2也可以作為酪氨酸蛋白磷酸酶PTPN12和PTPN22的對接平臺，有助于穩(wěn)定破骨細(xì)胞中的足小體和密封區(qū)域。

3 PSTPIP2在巨噬細(xì)胞中的功能

近年來有文獻(xiàn)報道，小鼠的Lupo PSTPIP2基因突變后，會導(dǎo)致巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的AIDs的發(fā)生，表現(xiàn)為皮膚壞死、爪和耳的炎癥、炎性骨吸收[15]。在PSTPIP2Lupo/Lupo骨髓衍生的巨噬細(xì)胞(bone marrow-derived macrophage, BMM)中，由于突變蛋白的不穩(wěn)定性，PSTPIP2表達(dá)下降33%。此外，Lupo巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出巨噬細(xì)胞活化、單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1, MCP-1)和可溶性腫瘤壞死因子-α受體I型(sTNFR I)標(biāo)志物的產(chǎn)生，這表明PSTPIP2負(fù)向調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞活化[15]。與野生型小鼠相比，Lupo PSTPIP2突變小鼠體內(nèi)的MCP-1水平明顯升高，并伴有其他細(xì)胞因子表達(dá)的變化，如IL-4。但是干擾素-γ(IFN-γ)、瘦素、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和膠原蛋白Ⅵ的水平正常。

Ferguson和Hentunen等[16-17]的研究發(fā)現(xiàn)，在慢性多發(fā)性骨髓炎(cmo)小鼠中，PSTPIP2的另一個位點L98P發(fā)生了突變。cmo小鼠最初表現(xiàn)出尾椎和指骨炎癥，伴有多形核白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞的混合炎性浸潤破骨細(xì)胞。后來，炎癥浸潤被新骨和纖維組織取代，導(dǎo)致尾部結(jié)節(jié)和后足畸形。隨后，病情發(fā)展涉及真皮、表皮和軟骨。PSTPIP2缺陷引起集落刺激因子1(colony stimulating factor 1, CSF-1)信號傳導(dǎo)增強，早期巨噬細(xì)胞前體的擴增，以及巨噬細(xì)胞的活化增殖和促炎性細(xì)胞因子釋放。在AIDs中，IL-6、MIP-1α、MCP-1、sTNFRI、TNF-α、CSF-1、IL-1α、IL-1β、IL-4、IL-7、IL-10、IL-12、IL-13、IL-15、IL-10和RANTES這些炎癥因子發(fā)揮著重要的作用。在PSTPIP2突變后的cmo小鼠中，這些炎癥因子的表達(dá)水平均升高[15]。在PSTPIP2突變的小鼠中，巨噬細(xì)胞的產(chǎn)生和增殖發(fā)生改變，有研究表明，骨髓中的單核細(xì)胞增殖和脾臟中的髓外單核細(xì)胞增多，從而促進(jìn)了cmo小鼠的疾病發(fā)展[15]。

4 PSTPIP2在AIDs中的分子機制

4.1PSTPIP2與AIDsPSTPIP2參與炎癥的控制，它的改變可以導(dǎo)致AIDs的發(fā)生、發(fā)展。一般而言，這些疾病的特征在于無菌性炎癥和相應(yīng)的組織損傷。主要是由于先天性免疫系統(tǒng)的活性失調(diào)，并且沒有適應(yīng)性免疫反應(yīng)的參與[18]。炎癥是由多種細(xì)胞、多種因子參與的復(fù)雜免疫防御反應(yīng), 可以發(fā)生在機體任何部位的組織和器官, 是臨床上常見的病理過程。越來越多的證據(jù)表明, 炎癥參與了許多常見慢性疾病的發(fā)生、發(fā)展, 如心血管疾病、骨質(zhì)疏松糖尿病、癌癥等, 在上述疾病中應(yīng)用抗炎治療顯得尤為重要[19]。在小鼠中，PSTPIP2的缺失會導(dǎo)致AIDs，其特征在于骨中不同程度的無菌炎性病變，并伴有皮膚和爪子發(fā)炎。該疾病非常類似于慢性的人類疾病——復(fù)發(fā)性多灶性骨髓炎。但是，在患者中PSTPIP2基因的遺傳改變尚未見報道。PSTPIP2屬于F-BAR蛋白家族(也稱為pombe cdc15同源家族)，其特征在于羥基末端F-區(qū)結(jié)構(gòu)域可以介導(dǎo)其與膜磷脂的相互作用。PSTPIP2的F-BAR結(jié)構(gòu)域可以與P2相互作用，而其羧基末端通過與PEST家族結(jié)合后，在炎癥中發(fā)揮作用。作為銜接蛋白，PSTPIP2很可能是通過招募抑制酶等負(fù)調(diào)節(jié)因子，從而在AIDs中起作用。有文獻(xiàn)報道，PSTPIP2中的W232A突變，阻止了其與PEST家族磷酸酶結(jié)合，減少了PSTPIP2抑制破骨細(xì)胞和巨核細(xì)胞分化的能力[20]。

4.2PSTPIP2在AIDs中的分子機制PSTPIP2的突變是小鼠發(fā)生AIDs慢性多灶性骨髓炎的原因。這種疾病非常類似于人類疾病慢性復(fù)發(fā)性多灶性骨髓炎，其特征是骨的無菌性炎癥，并經(jīng)常與其他器官如皮膚發(fā)炎有關(guān)。疾病中最關(guān)鍵的進(jìn)程是IL-1β的產(chǎn)生，這種過量的IL-1β很可能是由嗜中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的。在前人的研究中，已經(jīng)描述了PSTPIP2在巨噬細(xì)胞、破骨細(xì)胞和巨核細(xì)胞中的作用。但是，PSTPIP2缺失導(dǎo)致AIDs的分子機制尚未清楚。部分PSTPIP2的抑制功能是由富含脯氨酸-谷氨酸-絲氨酸-蘇氨酸(PEST)家族的蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶介導(dǎo)的。PEST家族磷酸酶可以與PSTPIP2的中心部分相互作用，但PSTPIP2的其他區(qū)域不是PEST家族磷酸酶結(jié)合所需的，不過也是PSTPIP2功能不可缺少的區(qū)域。有數(shù)據(jù)顯示，PSTPIP2可以綁定抑制酶Csk和SHIP1[20]。PSTPIP2與SHIP1的相互作用是特別重要的，因為在不同的細(xì)胞中，它與關(guān)鍵酪氨酸殘基結(jié)合，對PEST磷酸酶非依賴性抑制作用至關(guān)重要。在嗜中性粒細(xì)胞中，PSTPIP2介導(dǎo)抑制IL-1β的表達(dá)，且SHIP1在被抑制后，會導(dǎo)致這種作用增強[20]。白細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的一個重要負(fù)調(diào)節(jié)因子是脂質(zhì)磷酸酶SHIP1，其可以抑制PI3K/Akt通路的活性。這種作用會引起一系列的下游效應(yīng)，例如Akt和絲氨酸/蘇氨酸激酶的表達(dá)受到抑制，其參與調(diào)節(jié)細(xì)胞活化、增殖、代謝和生存，并被招募到PI(3,4,5)P3的質(zhì)膜進(jìn)一步激活。SHIP1的缺失導(dǎo)致Akt的活性增加。還有充分的證據(jù)表明，SHIP1通過各種機制負(fù)調(diào)節(jié)MAPK通路[21]。白細(xì)胞信號傳導(dǎo)的另一個關(guān)鍵負(fù)調(diào)節(jié)因子是蛋白酪氨酸激酶CSK。在T細(xì)胞中，LYP/PEP與CSK形成復(fù)合物，發(fā)揮聯(lián)合抑制作用。LYP/ PEP是被稱為脯氨酸-谷氨酸的PTP家族的成員，富含絲氨酸和蘇氨酸的家族PTP(PEST-PTP)組成只有3個成員：PEP/LYP、PTP-HSCF(PTPN18)和PTP-PEST(PTPN12[22])。

近年來有文獻(xiàn)報道，PSTPIP2可以和SHIP1和PEST結(jié)合，結(jié)合后可以有效抑制IL-1β的產(chǎn)生[20]。PSTPIP2還可以與抑制酶CSK結(jié)合，從而調(diào)節(jié)并阻止AIDs的發(fā)展。PSTPIP2與SHIP1的相互作用在自身炎癥性疾病中特別重要，SHIP1可以與PSTPIP2羧基端的臨界酪氨酸殘基結(jié)合，從而調(diào)節(jié)PSTPIP2在自身炎癥性疾病中的作用。在中性粒細(xì)胞中，PSTPIP2羧基端的臨界酪氨酸殘基這個區(qū)域?qū)τ赑STPIP2介導(dǎo)的抑制IL-1β過程很重要[20]，這為治療AIDs提供了新的思路。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，PSTPIP2在自身炎癥性疾病中發(fā)揮著重要的作用(Fig 1)。在破骨細(xì)胞中，PSTPIP2可以抑制破骨細(xì)胞的分化，并且參與破骨細(xì)胞對骨產(chǎn)生的骨破壞，這一點對于自身炎癥性骨疾病有著至關(guān)重要的作用。在巨噬細(xì)胞中，PSTPIP2能夠負(fù)向調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的活化，抑制其釋放炎癥因子，從而抑制炎癥的發(fā)生。在AIDs的分子機制中，PSTPIP2通過與SHIP1和CSK結(jié)合，從而抑制炎癥因子IL-1β的產(chǎn)生，并調(diào)節(jié)AIDs的發(fā)生、發(fā)展。PSTPIP2可能是潛在的治療AIDs的新靶點，為治療AIDs提供新的思路?？梢匝兄芇STPIP2在體內(nèi)靶向SHIP1和CSK的藥物，從而抑制炎癥的發(fā)生、發(fā)展。然而，目前關(guān)于PSTPIP2在AIDs中的作用機制尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。如何利用PSTPIP2在AIDs中的作用研制有效的治療方法，還需要大量的研究。

Fig 1 Review of PSTPIP2 in autoinflammatory disease