細(xì)胞肌腱膜纖維肉瘤因子調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分化及功能機(jī)制

邱夢(mèng)婷，王佳，張甲倩，張升校，李小峰

免疫細(xì)胞是宿主體內(nèi)參與病原體的清除并維持宿主免疫耐受和免疫穩(wěn)態(tài)的重要組成部分，免疫細(xì)胞的失衡將會(huì)導(dǎo)致多種免疫相關(guān)性疾病的發(fā)生與發(fā)展。細(xì)胞肌腱膜纖維肉瘤因子 (cellular muscular aponeurotic fibrosarcoma，c-MAF) 作為一種轉(zhuǎn)錄因子，可在多種與免疫相關(guān)的細(xì)胞中表達(dá)，參與機(jī)體的免疫應(yīng)答過程[1-2]。了解c-MAF參與不同免疫細(xì)胞的應(yīng)答通路，對(duì)探索免疫相關(guān)性疾病的發(fā)病機(jī)制及治療至關(guān)重要。

1 c-MAF簡(jiǎn)介

c-MAF是大Maf家族成員之一，屬于堿性亮氨酸拉鏈(Basic Leucine Zipper, b-ZIP)轉(zhuǎn)錄因子超家族，該結(jié)構(gòu)域從N端到C端分別為：酸性反式激活結(jié)構(gòu)域、組氨酸/甘氨酸重復(fù)結(jié)構(gòu)域、擴(kuò)展同源區(qū)以及堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域[3]。其中，C端的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域是c-MAF及其家族成員最具特征性的結(jié)構(gòu), 該結(jié)構(gòu)域的DNA結(jié)合區(qū)域高度保守，可與細(xì)胞核內(nèi)含有b-ZIP結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合形成同源或異源二聚體，后者與Maf識(shí)別元件(MARE)或富含堿基對(duì)AT的半Maf識(shí)別元件(hMARE)結(jié)合，從而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄作用，其活性受蛋白激酶A、蛋白激酶C和絲裂原激活的蛋白激酶 (MAPK) /雌激素受體 (ER) 的調(diào)控[3-4]。

c-MAF的功能極為廣泛，可參與調(diào)控包括晶狀體和骨骼發(fā)育、細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生和免疫應(yīng)答在內(nèi)的一系列生物過程[2-3]。在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的過程中，c-MAF可由T細(xì)胞抗原受體(T Cell Receptor，TCR)/CD28和可誘導(dǎo)共刺激分子 (inducible costimulatory molecule, ICOS)信號(hào)誘導(dǎo)，優(yōu)先表達(dá)于2型輔助性T(T helper type 2, Th2)細(xì)胞、17型輔助性T(T helper type 17, Th17)細(xì)胞和濾泡輔助性T(follicular T helper, Tfh)細(xì)胞等細(xì)胞，調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞及巨噬細(xì)胞的分化或功能[1-2, 5]，從而影響自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。

2 c-MAF可調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞亞群分化或功能

CD4+T細(xì)胞是機(jī)體免疫功能的主要執(zhí)行者，可在不同細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下分化為功能特異性的CD4+T細(xì)胞亞型，如Th2細(xì)胞、Th17細(xì)胞、Tfh細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T(regulatory T, Treg)細(xì)胞等[2,6]。這些細(xì)胞可通過其獨(dú)特的表型和及其所表達(dá)的細(xì)胞因子調(diào)節(jié)先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，維持機(jī)體的免疫穩(wěn)態(tài)，而這些細(xì)胞發(fā)生功能或數(shù)量的紊亂時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致宿主免疫紊亂，造成自身免疫性疾病、腫瘤等多種免疫相關(guān)性疾病的發(fā)生與發(fā)展[6]。因此，維持或重建免疫細(xì)胞數(shù)量及功能的平衡已漸成為近年來免疫相關(guān)性疾病治療的新理念，而轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子c-MAF在調(diào)節(jié)CD4+T亞群的分化或功能的過程中扮演的重要作用，或許可成為治療免疫相關(guān)疾病的新靶點(diǎn)。

2.1 Th2細(xì)胞

Th2細(xì)胞是CD4+T淋巴細(xì)胞經(jīng)IL-4誘導(dǎo)后分化而來，主要表達(dá)IL-4、IL-5、IL-13、IL-10和GATA結(jié)合蛋白3(GATA binding protein 3, GATA3)，參與細(xì)胞外病原體的清除和體液免疫應(yīng)答[7]。其中，IL-4 作為Th2細(xì)胞分化的主要調(diào)控因子，在過敏反應(yīng)和體液性免疫反應(yīng)中發(fā)揮核心作用[7]。由于Th2可介導(dǎo)宿主免疫耐受[8]，因而，了解Th2細(xì)胞的功能及分化機(jī)制對(duì)抑制炎癥反應(yīng)、增強(qiáng)免疫耐受的過程有著重要意義。c-MAF作為IL-4的特異性活化因子，可通過與Th2細(xì)胞中IL-4基因近端啟動(dòng)子結(jié)合來特異性調(diào)節(jié)Th2細(xì)胞內(nèi)IL-4的表達(dá)來激活STAT6從而上調(diào)GATA3表達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)Th2細(xì)胞的分化和功能的調(diào)控[6]。但c-MAF并不參與Th2中IL-10、IL-5等細(xì)胞因子的表達(dá)[9]，換言之，c-MAF可通過影響IL-4的表達(dá)從而調(diào)控Th2細(xì)胞的數(shù)目與功能，參與Th2介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。

2.2 Th17細(xì)胞

Th17細(xì)胞是由幼稚CD4+T細(xì)胞受TGF-β和IL-6和/或IL-21的誘導(dǎo)分化來的效應(yīng)T細(xì)胞，主要表達(dá)IL-17、 IL-22和維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt (retinoid-related orphan receptor gammat, RORγt)，是機(jī)體參與炎癥反應(yīng)的主要免疫細(xì)胞[10]。促炎因子IL-17的過度分泌會(huì)促使B細(xì)胞產(chǎn)生大量致病性抗體，導(dǎo)致多種自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展[11-12]。有研究顯示在敲除c-MAF基因后，小鼠CD4+T細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化的過程并未受到影響，但已經(jīng)分化成為Th17細(xì)胞胞內(nèi)IL-17的表達(dá)下調(diào)，這提示c-MAF主要參與的是已分化的Th17細(xì)胞功能的維持，而不是Th17細(xì)胞的分化[13]。其機(jī)制可能是c-MAF通過與IL-21基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子結(jié)合從而正向調(diào)節(jié)IL-21的表達(dá)來上調(diào)已分化Th17細(xì)胞中IL-17的表達(dá)[13-14]。因此，c-MAF在Th17細(xì)胞中的主要作用是調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞的發(fā)育與增殖來發(fā)揮其參與炎癥反應(yīng)的功能。

但最新研究發(fā)現(xiàn)，部分Th17細(xì)胞可以選擇性表達(dá)IL-10，使其作為一種保護(hù)性細(xì)胞在宿主體內(nèi)發(fā)揮抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，以控制炎癥相關(guān)疾病的發(fā)展[15-16]。有學(xué)者根據(jù)Th17細(xì)胞是否分泌IL-10將其分為Th17-IL-10+細(xì)胞與Th17-IL-10-細(xì)胞2個(gè)亞群，其中Th17-IL-10+細(xì)胞具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)和組織駐留特性，而Th17-IL-10-細(xì)胞則獲得促炎和再循環(huán)特性。諸多研究已證實(shí)c-MAF可參與調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞內(nèi)IL-10的表達(dá)[15-16]，但對(duì)于c-MAF調(diào)控Th17細(xì)胞IL-10基因表達(dá)的具體位點(diǎn)尚不明確，目前有兩種觀點(diǎn)：(1)Xu等[15]于2009年對(duì)來源于小鼠脾臟的轉(zhuǎn)染c-MAF基因的Th17細(xì)胞使用c-MAF的單克隆抗體(anti-c-MAF)進(jìn)行ChIP分析中發(fā)現(xiàn) anti-c-MAF主要富集在IL-10啟動(dòng)子附近，這提示c-MAF可能通過與Th17細(xì)胞中IL-10基因啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)節(jié)IL-10的表達(dá)。(2)Aschenbrenner等[16]在2018年通過ChIP及ChIP-Seq方法對(duì)人外周血Th17細(xì)胞的相關(guān)分析中，發(fā)現(xiàn)c-MAF結(jié)合位點(diǎn)大多位于Th17-IL-10+細(xì)胞的IL-10基因啟動(dòng)子之外，這表明c-MAF可能并不是與Th17-IL-10+細(xì)胞中IL-10基因的啟動(dòng)子結(jié)合，并在進(jìn)一步的驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)了c-MAF與IL-10基因的結(jié)合位點(diǎn)處有大量增強(qiáng)子區(qū)域的特征H3K4me1的富集，從而證實(shí)了c-MAF與IL-10基因的增強(qiáng)子結(jié)合后，在被激活的Th17-IL-10+細(xì)胞中，以一種上下相關(guān)的方式作為轉(zhuǎn)錄共激活因子或者轉(zhuǎn)錄共抑制因子，調(diào)節(jié)免疫調(diào)節(jié)和組織耐受轉(zhuǎn)錄程序。

綜合以上研究，可以發(fā)現(xiàn)c-MAF在Th17細(xì)胞內(nèi)具有雙向調(diào)節(jié)作用，能夠在促進(jìn)Th17在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)，一定程度上減少對(duì)機(jī)體的損傷，使其具有一定的自限性，但其機(jī)制仍存在爭(zhēng)議。

2.3 Tfh細(xì)胞

Tfh細(xì)胞是CD4+T細(xì)胞在IL-6、IL-21、ICOS等多種轉(zhuǎn)化因子的誘導(dǎo)下分化而來，并通過分泌IL-21、IL-4和B細(xì)胞淋巴瘤因子6 (B-cell lymphoma 6，Bcl-6) 等參與生發(fā)中心的形成與維持以及B細(xì)胞的分化成熟，在T細(xì)胞依賴的長(zhǎng)期體液免疫中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[17-18]。研究發(fā)現(xiàn)c-MAF可與IL-21的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子結(jié)合調(diào)節(jié)IL-21的表達(dá)并參與Tfh細(xì)胞的分化，并且c-MAF缺失強(qiáng)烈抑制了Tfh細(xì)胞的分化[13-14,18-19]，這提示c-MAF在Tfh細(xì)胞的分化中起著主要的且非冗余的作用。而Andris等[18]在進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)由野生型與c-MAF缺陷型的小鼠CD4+T細(xì)胞組成嵌合體不能挽救嵌合體中c-MAF缺陷型T細(xì)胞的Tfh分化差的結(jié)局，表明c-MAF不是單純地通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子驅(qū)動(dòng)Tfh細(xì)胞，而是以細(xì)胞自主方式調(diào)節(jié)Tfh細(xì)胞分化與功能。

2.4 Foxp3+Treg細(xì)胞

CD4+T細(xì)胞經(jīng)TGF-β誘導(dǎo)后可分化為Foxp3+Treg細(xì)胞，通過表達(dá)細(xì)胞因子IL-2、IL-10 等參與介導(dǎo)免疫耐受[20]。eTreg是Foxp3+Treg細(xì)胞經(jīng)抗原誘導(dǎo)后的分化形成的，其在共表達(dá)Foxp3和IL-10的同時(shí)，可根據(jù)環(huán)境及免疫反應(yīng)進(jìn)一步特化為多個(gè)亞群，如RORγt+Treg細(xì)胞和濾泡調(diào)節(jié)性T (Folli-cular regulatory T, Tfr)細(xì)胞等，這些亞群可表達(dá)特異性轉(zhuǎn)錄因子并發(fā)揮其獨(dú)特功能，而在這一特化過程可能有c-MAF的參與[21-23]。有學(xué)者在由小鼠脾臟及腸系膜淋巴結(jié)提取純化來的eTreg細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，c-MAF基因敲除后，幾乎不表達(dá)與細(xì)胞特化相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子(RORγt等)，而維持eTreg細(xì)胞功能穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄因子Foxp3等仍可正常表達(dá)，提示 c-MAF作為eTreg細(xì)胞的特異性轉(zhuǎn)錄激活因子，主要參與eTreg細(xì)胞向不同亞群的特化而不是維持eTreg細(xì)胞的穩(wěn)定性[21]。Wheaton等[21]對(duì)小鼠脾臟及腸系膜淋巴結(jié)等部位提取的Foxp3+Treg細(xì)胞進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與正常對(duì)照組相比，c-MAF基因敲除組Foxp3+Treg細(xì)胞內(nèi)IL-10的表達(dá)整體下降，同時(shí)伴有RORγt+Treg細(xì)胞的減少，但是RORγt-Treg細(xì)胞的IL-10表達(dá)未發(fā)生改變，這說明了c-MAF并不直接參與Foxp3+Treg細(xì)胞IL-10的產(chǎn)生，而是通過調(diào)節(jié)RORγt+Treg細(xì)胞的生成間接參與IL-10的表達(dá)。Neumann等[24]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果，并證明腸道Treg細(xì)胞依賴于c-MAF對(duì)抗Th17細(xì)胞，建立并維持腸道微生態(tài)平衡?？偠灾?，可以明確c-MAF主要功能是通過調(diào)控特異性轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)參與Treg細(xì)胞的特化，間接調(diào)控IL-10、Foxp3+等經(jīng)典基因的表達(dá)以維持Foxp3+Treg細(xì)胞的功能。

3 c-MAF可調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化

巨噬細(xì)胞作為具有異質(zhì)性的免疫細(xì)胞群，具有相當(dāng)大的可塑性，能夠?qū)Νh(huán)境信號(hào)作出有效反應(yīng)，并根據(jù)細(xì)胞因子和微生物信號(hào)改變其表型，極化為M1(經(jīng)典活化)和M2(替代活化)兩種具有不同功能的巨噬細(xì)胞亞群[25]。其中，M1產(chǎn)生IFN-γ等促炎細(xì)胞因子、蛋白酶和氮自由基，其功能主要是清除病原體，增強(qiáng)機(jī)體抵抗病原體的能力；而M2則產(chǎn)生IL-10等抗炎細(xì)胞因子來促進(jìn)組織修復(fù)和重構(gòu)，抑制過激的炎癥反應(yīng)以維持機(jī)體的免疫耐受和內(nèi)穩(wěn)態(tài)[25]。研究發(fā)現(xiàn)，C-MAF可與IL-10基因的啟動(dòng)子結(jié)合，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞內(nèi)IL-10的表達(dá)，而IL-10一般由M2分泌[26]，因此，c-MAF可能通過調(diào)節(jié)IL-10參與巨噬細(xì)胞向M2的極化過程。除c-MAF外，Th17細(xì)胞也參與了巨噬細(xì)胞的極化：Th17-IL-10-參與巨噬細(xì)胞向M1的極化，Th17-IL-10+細(xì)胞參與巨噬細(xì)胞向M2的極化，由于Th17-IL-10+細(xì)胞的形成需要c-MAF的參與[16]。這意味著c-MAF可通過直接和間接兩條通路調(diào)控巨噬細(xì)胞的極化過程從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)體免疫功能的調(diào)節(jié)。

4 c-MAF與疾病

綜上所述，c-MAF參與調(diào)控多種免疫細(xì)胞的分化或功能，然而，單就某一細(xì)胞討論其對(duì)機(jī)體或疾病的影響并不能真正反應(yīng)其病理過程，事實(shí)上，c-MAF同時(shí)通過多種途徑參與對(duì)多種免疫細(xì)胞的調(diào)控，來參與疾病的發(fā)生發(fā)展。為了解c-MAF調(diào)控的CD4+T細(xì)胞對(duì)多種免疫反應(yīng)的整體影響，Gabrysova等[2]構(gòu)建了TH1(瘧疾)，TH2(過敏)和TH17(自身免疫病)3種疾病的小鼠模型，發(fā)現(xiàn)c-MAF表型缺失的CD4+T細(xì)胞雖均表現(xiàn)出不同程度的IL-10表達(dá)的減少，但其呈現(xiàn)的病理反應(yīng)卻不盡相同，TH1與TH2型均表現(xiàn)為與疾病相關(guān)的病理反應(yīng)的增強(qiáng)，而TH17型則與之相反。研究人員在進(jìn)一步探討中發(fā)現(xiàn)， c-MAF除了直接對(duì)應(yīng)的CD4+T細(xì)胞中IL-10的轉(zhuǎn)錄外，還同時(shí)通過其他途徑共同參與相應(yīng)疾病模型的進(jìn)程。在TH1型中，是由c-MAF驅(qū)動(dòng)的基因網(wǎng)絡(luò)間接調(diào)節(jié)TH1相關(guān)的基因(如下調(diào)Bhlhe40、Runx3)，從而增強(qiáng)TH1細(xì)胞的行為以對(duì)抗其病理反應(yīng)。在TH2型中，c-MAF通過直接正向調(diào)控IL-4的表達(dá)間接參與IL-10的調(diào)控。而對(duì)于TH17型，c-MAF則負(fù)向調(diào)控IL-2的表達(dá)，從而一方面限制了強(qiáng)烈依賴于IL-2的TH1和TH2的反應(yīng)，另一方面通過調(diào)節(jié)Rorγ表達(dá)和Foxp3+Treg細(xì)胞，促進(jìn)TH17反應(yīng)的發(fā)展。所以說，c-MAF在調(diào)節(jié)基因表達(dá)的過程中具有廣泛而特定于上下文的作用，其通過激活和抑制基因表達(dá)，允許每一類免疫應(yīng)答以一種受控但有效的方式發(fā)生。

5 展望

c-MAF作為機(jī)體免疫系統(tǒng)一種正、負(fù)雙向調(diào)節(jié)因子，除可調(diào)控不同免疫細(xì)胞的分化以及相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，幫助多種免疫細(xì)胞執(zhí)行各自功能外，還可以調(diào)控同一種細(xì)胞向不同方向的極化，這大大豐富了免疫細(xì)胞所發(fā)揮的功能以及機(jī)體免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的內(nèi)容，但c-MAF調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的具體分子機(jī)制仍存在極大的空白，其對(duì)機(jī)體的整體影響也需進(jìn)一步探討。因此，進(jìn)一步探索c-MAF在各種免疫細(xì)胞中的具體信號(hào)通路，深入了解c-MAF調(diào)控各種免疫細(xì)胞的通路及相關(guān)影響因素，并尋找c-MAF對(duì)同一細(xì)胞兩種相矛盾的調(diào)控作用之間的聯(lián)系，建立相關(guān)疾病分子模型，這些或許可以幫助我們進(jìn)一步了解免疫相關(guān)性疾病的發(fā)病機(jī)制，并可為臨床相關(guān)疾病的治療尋找新的作用靶點(diǎn)。