蛋白酪氨酸激酶亞族TAM受體

張利文 綜述 陳朝紅 審校

TAM家族在細(xì)胞的存活、增殖、分化及凋亡等方面都扮演著重要角色，針對TAMs在神經(jīng)系統(tǒng)及腫瘤中的靶向治療也越來越多被研究。研究表明[1]，TAM家族在腎臟中有表達(dá)并且發(fā)揮著重要的作用。本文擬就TAM家族在腎臟疾病的研究進(jìn)行綜述，為了解TAMs與腎臟疾病的治療提供理論支持。

TAM家族的結(jié)構(gòu)與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

TAM家族包含TYRO3，AXL和MER三個成員，均是單跨膜蛋白，由胞外域、跨膜域和保守的胞內(nèi)激酶域構(gòu)成。胞外域由與細(xì)胞黏附相關(guān)的兩個串聯(lián)的免疫球蛋白緊接著兩個纖維連接蛋白3樣的結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，胞內(nèi)域含有酪氨酸激酶活性的催化區(qū)[1]。人TAM受體家族蛋白序列胞外域有31%～36%完全相同，胞內(nèi)域有54%～59%序列相同，酪氨酸激酶域保守性最高[2]。結(jié)構(gòu)上雖然保守，但TAM家族三個分子發(fā)揮的作用不完全一樣。Kimani等[2]利用CHO細(xì)胞構(gòu)建EGFR/TAM嵌合體，探討TAM受體磷酸化后其下游信號通路的情況，發(fā)現(xiàn)TAM受體磷酸化后激活的下游信號通路并不相同。核糖體s6激酶 (RSK)、蛋白激酶B(AKT)、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)等在TAM受體磷酸化后都會被激活，但AKT在AXL激活時活化最強(qiáng)，而在表達(dá)TYRO3的細(xì)胞上輕微活化，其中AXL優(yōu)先激活幾種Src家族激酶。TAM激活后均顯示出黏附增強(qiáng)，表明TAM參與早期細(xì)胞黏附相關(guān)的細(xì)胞骨架重組。但在細(xì)胞的運(yùn)動和侵襲上，相比TYRO3與MER，AXL發(fā)揮更明顯的作用。TAM受體有著共同的配體GAS6和PROS1，同為維生素K依賴的蛋白家族成員，兩個配體之間的蛋白序列相似性可達(dá)44%。PROS1有能被凝血酶識別的結(jié)構(gòu)域，是一種負(fù)性凝血調(diào)節(jié)因子，PROS1 N端含有11個γ-羧基谷氨酸殘基(Gla)，通過Gla激活TAM受體(圖1)。PROS1主要由肝細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞合成，是一種豐富的血清蛋白。GAS6在血漿中的濃度較低，只能達(dá)到納摩爾級。TAM對其配體具有不同的特異性和親和性[3]，AXL只被GAS6激活，TYRO3與MER可以被兩個配體激活，MER與兩種配體的親和性相差不大，而TYRO3更傾向于被PROS1激活[3]。

圖1 TAM受體及其配體結(jié)構(gòu)

配體由Gla、環(huán)區(qū)(Loop region)、四個串聯(lián)的上皮生長因子樣結(jié)構(gòu)域(EGF repeat)以及性激素結(jié)合球蛋白(SHBG)。TAM受體由兩個免疫球蛋白(Ig)樣的結(jié)構(gòu)域和兩個纖維連接蛋白Ⅲ (FNⅢ)重復(fù)序列相連,胞內(nèi)區(qū):酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域以及跨膜區(qū)組成。配體與受體結(jié)合后,使其構(gòu)象發(fā)生變化,形成同源或異源二聚體,胞內(nèi)段激酶域發(fā)生磷酸化,激活受體本身的酪氨酸蛋白激酶活性,催化下游分子,起到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用。

TAM受體與腎臟疾病

TYRO3 我們的研究發(fā)現(xiàn)[1]，TYRO3作為足細(xì)胞保護(hù)性因子，在維持正常足細(xì)胞功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。TYRO3在腎小球中特異性表達(dá)于足細(xì)胞，系膜細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞均不表達(dá)。大量白蛋白尿的糖尿病腎病患者和局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)患者腎小球TYRO3 mRNA水平下降。斑馬魚研究顯示，利用嗎啉代(Morpholino)敲低TYRO3可破壞腎小球濾過屏障發(fā)育，導(dǎo)致斑馬魚眼周和卵黃囊水腫；敲除TYRO3明顯加重糖尿病腎病小鼠模型和阿霉素腎病小鼠模型的白蛋白尿和腎小球損傷，而足細(xì)胞特異性過表達(dá)TYRO3過表達(dá)則顯著改善糖尿病腎病，阿霉素腎病和HIV相關(guān)腎病(HIVAN)小鼠的白蛋白尿和腎損傷。進(jìn)一步機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，足細(xì)胞內(nèi)TNF-α/NF-κB通路活化可抑制TYRO3表達(dá)，從而影響TYRO3下游AKT抗凋亡信號通路。Fang Zhong等[5]發(fā)現(xiàn)TYRO3介導(dǎo)了PROS1抑制足細(xì)胞炎癥反應(yīng)，發(fā)揮足細(xì)胞保護(hù)作用。PROS1通過激活TYRO3負(fù)性調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)，減輕細(xì)胞損傷[6]。PROS1敲低可增強(qiáng)高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞凋亡，而足細(xì)胞過表達(dá) PROS1則抑制高糖和TNF-α誘導(dǎo)的足細(xì)胞凋亡和核因子κB(NF-κB)熒光素酶報告基因活性，抑制NF-κB下游促炎介質(zhì)(CCL2,CCL20和TRAF1)mRNA表達(dá)。利用shRNA的慢病毒載體敲低TYRO3顯著降低了 PROS1的抗炎效應(yīng)，提示TYRO3在介導(dǎo)PROS1抑制足細(xì)胞炎癥中發(fā)揮重要作用。Ochodnicky等[7]研究發(fā)現(xiàn)糖尿病腎損傷與循環(huán)和尿液sTYRO3、sMER升高有關(guān)。研究者檢測了126例糖尿病患者血漿和尿液中可溶性TAM(sTYRO3，sAXL，和sMER)濃度，發(fā)現(xiàn)伴有大量白蛋白尿的糖尿病患者(尿白蛋白排泄>300 mg/24h)循環(huán)sMER、尿液 sTYRO3和sMER較尿白蛋白排泄<30 mg/24h的糖尿病患者顯著升高。腎小管TYRO3和MER組織表達(dá)明顯下降。體外研究發(fā)現(xiàn)腎小管上皮細(xì)胞TYRO3 和 Mer mRNA表達(dá)下降，而培養(yǎng)上清中脫落的sTYRO3和sMer水平增加，組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)和體外研究結(jié)果提示尿液sTAM源于腎小管損傷后TAM受體從細(xì)胞膜脫落。

AXL AXL及其配體GAS6在系膜細(xì)胞中表達(dá)，系膜細(xì)胞可自分泌GAS6，并以劑量依賴性的方式磷酸化AXL刺激系膜細(xì)胞增殖，而這種作用與ERK、STAT3[8]、AKT/mTOR[9-10]信號通路的激活有關(guān)。腎小球系膜增生是許多腎小球疾病的共同特征，在糖尿病腎病[11]、IgA腎病[12]、膜增生性腎小球腎炎[13]中GAS6和AXL表達(dá)上調(diào)[14]。高糖、糖基化的低密度脂蛋白等可誘導(dǎo)系膜細(xì)胞中GAS6/AXL的表達(dá)上調(diào)[14]。STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠腎小球中GAS6和AXL表達(dá)增加，而GAS6敲除的STZ大鼠的系膜肥大減輕，華法令可通過抑制GAS6來抑制系膜細(xì)胞的增殖[11]，腎毒性腎炎小鼠模型中，敲除GAS6可顯著降低死亡率和蛋白尿，GAS6敲除小鼠也表現(xiàn)出腎小球細(xì)胞增殖程度降低，腎小球硬化、新月體形成和沉積在腎小球中的纖維蛋白/纖維蛋白原減少，STAT3磷酸化程度降低。但是在補(bǔ)充GAS6蛋白后，小鼠蛋白尿增加，腎小球硬化，提示GAS6促進(jìn)慢性腎臟損害的進(jìn)展。而近年來有報道稱GAS6在腎臟發(fā)揮保護(hù)作用。在小鼠慢性腎臟病(CKD)模型中，AXL基因敲除使小管間質(zhì)凋亡增加，而上調(diào)GAS6/AXL信號通路時，凋亡減少，終末期腎病進(jìn)程減慢。GAS6/AXL是通過誘導(dǎo)PI3K/AKT信號通路激活而發(fā)揮著抗凋亡促進(jìn)存活的作用[15]。GAS6重組蛋白還可顯著降低血清尿素氮和肌酐，提高膿毒癥急性腎損傷模型小鼠的存活率[16]。缺血再灌注小鼠模型中，注射GAS6顯著降低血清肌酐和尿素氮水平，改善腎組織損傷指數(shù)，減少腎臟細(xì)胞凋亡。GAS6通過抑制NF-κB通路，促進(jìn)細(xì)胞增殖，減輕炎癥反應(yīng)，減輕缺血再灌注所致的腎損傷[17]。

MER MER主要在腎小球內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，MER基因缺陷的小鼠生長發(fā)育正常，但是在脂多糖處理后，MER基因缺陷的小鼠炎癥反應(yīng)增強(qiáng)，血清中TNF-α的水平、感染性休克率和死亡率明顯高于野生型小鼠，提示MER負(fù)向調(diào)控脂多糖和內(nèi)毒素休克相關(guān)的免疫反應(yīng)[18]。腎毒血清小鼠模型中，MER缺乏導(dǎo)致更嚴(yán)重的腎炎、低存活率以及STAT3和caspase-1激活[19]，提示MER主要作用于凋亡細(xì)胞清除和抑制炎癥。腎臟疾病與免疫炎癥密切相關(guān)，TAM受體酪氨酸激酶是重要的免疫穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)器，可抑制免疫細(xì)胞激活，通過促進(jìn)組織修復(fù)和凋亡細(xì)胞的清除來維持組織功能[20-21]。凋亡細(xì)胞表面表達(dá)絲氨酸磷脂，GAS6和PROS1可與之識別結(jié)合，配體與吞噬細(xì)胞上的TAM受體結(jié)合，調(diào)節(jié)固有免疫反應(yīng)信號通路吞噬凋亡細(xì)胞和其碎片等[20]。先天性免疫在CKD中增強(qiáng)，CKD患者單核細(xì)胞中MER表達(dá)降低，血漿中可溶性的sAXL和sMER表達(dá)增加。負(fù)責(zé)裂解MER的金屬蛋白酶ADAM 17在單核細(xì)胞上表達(dá)增加，提示TAM受體功能缺陷介導(dǎo)的炎癥調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致CKD患者慢性炎癥[22]。

TAM受體與神經(jīng)和免疫系統(tǒng)

TAM受體家族和其配體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)上均有表達(dá)，并且支持神經(jīng)干細(xì)胞的存活、增殖和神經(jīng)元的分化[23]。TAM三個基因敲除小鼠由于營養(yǎng)缺乏神經(jīng)細(xì)胞生長緩慢，增殖減少，凋亡增加[24]。TAM受體家族通過負(fù)向調(diào)控神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的高度活性，維持血腦屏障的完整性以及阻止外周免疫系統(tǒng)的過度炎癥反應(yīng)來影響神經(jīng)形成過程[25]。神經(jīng)損傷后施旺細(xì)胞中AXL和MER表達(dá)上調(diào)，缺乏AXL和MER的施旺細(xì)胞細(xì)胞，髓鞘吞噬明顯受損[26]。小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷感應(yīng)器，負(fù)責(zé)對死亡的腦細(xì)胞進(jìn)行常規(guī)的非炎性清除吞噬。AXL和MER表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞，AXL和MERTK缺陷的小鼠神經(jīng)原區(qū)表現(xiàn)出明顯的凋亡細(xì)胞聚集吞噬受阻，這種吞噬作用由PROS1與GAS6共同驅(qū)動。MER和(或)AXL基因敲除鼠血腦屏障通透性增加，病毒更容易通過血腦屏障導(dǎo)致感染[26]，感染后的細(xì)胞表達(dá)絲氨酸磷脂，以TAM機(jī)制啟動小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用以及固有免疫細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[27]。TYRO3在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)范圍最廣表達(dá)最突出，TYRO3調(diào)節(jié)髓鞘形成[28]，TYRO3缺失使髓鞘形成延遲，髓磷脂變薄，這種作用是通過Erk1的激活所介導(dǎo)的[29]。TYRO3還可通過STAT3信號通路促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞的增殖和少突膠質(zhì)細(xì)胞的成熟。此外，TYRO3信號通路在缺氧誘導(dǎo)神經(jīng)元損傷中發(fā)揮保護(hù)作用，TYRO3通過激活下游Akt通過路保護(hù)海馬神經(jīng)元免受缺氧誘導(dǎo)的凋亡[29]。TAM信號通路在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，預(yù)示著該通路可作為一些神經(jīng)疾病比如多發(fā)性硬化的潛在靶點。

TAM家族與免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。TYRO3可調(diào)節(jié)天然免疫細(xì)胞2型免疫反應(yīng)的強(qiáng)度，TYRO3缺陷小鼠或抑制樹突狀細(xì)胞TYRO3功能使機(jī)體2型免疫反應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致對塵螨等過敏原高敏[30]。在樹突狀細(xì)胞中，AXL與Ⅰ型干擾素受體相互作用激活，抑制促炎因子的產(chǎn)生，促進(jìn)Socs1 和Socs3表達(dá)來抑制炎癥反應(yīng)。AXL還可通過介導(dǎo)樹突狀細(xì)胞的胞吞作用和抗原遞呈反應(yīng)調(diào)節(jié)CD8+T的細(xì)胞反應(yīng)[31]。缺乏所有三種TAM的小鼠(TYRO3/AXL/MER三重敲除)發(fā)育正常，但顯示出在多個組織中清除凋亡細(xì)胞(ACs)的能力受損，促炎細(xì)胞因子如TNF-α和IL-6的水平升高，以及自身抗體的產(chǎn)生。隨著年齡的增長，這些小鼠會出現(xiàn)系統(tǒng)性紅斑狼瘡[32]、神經(jīng)元凋亡等系統(tǒng)性自身免疫性疾病[33]。因為TAM家族可下調(diào)細(xì)胞因子的產(chǎn)生，甚至有報道用TAM激動劑治療自身免疫疾病[34]。

小結(jié)：TAM在細(xì)胞的生理和病理過程中扮演著重要的角色。TAM其他成員在腎臟方面的研究提示TYRO3在腎臟的免疫炎癥等中發(fā)揮著重要的作用。不同細(xì)胞上TAM家族發(fā)揮的作用不同，而在以后的研究中，除了細(xì)胞的特異性，何種配體通過作用于哪種或者多種配體而發(fā)揮作用更值得我們?nèi)リP(guān)注，也是將來研究的難點重點。值得注意的是，TAM家族的配體并不只有兩個，IQGAP1可與AXL直接連接并且抑制其下游信號通路[35]，所以TAM激活機(jī)制還有待進(jìn)一步闡明。此外，TAM還存在可溶性的狀態(tài)，可溶性的TAM是否可以作為預(yù)測疾病的分子，TAM作為疾病治療靶點以及對于針對TAM藥物的研制和臨床應(yīng)用值得期待。