TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在結(jié)核病中的研究進(jìn)展

李勇愛(ài)，原文琦，王輝，師志云，牛寧奎

(1.寧夏醫(yī)科大學(xué)，銀川 750004； 2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，上海 200025；3.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院 a.脊柱骨科，b.醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，銀川 750004)

結(jié)核病是由結(jié)核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis，MTB)感染導(dǎo)致的一類(lèi)嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的慢性傳染性疾病。結(jié)核菌主要侵犯肺臟，骨與關(guān)節(jié)結(jié)核是常見(jiàn)的肺外結(jié)核。MTB是典型的胞內(nèi)致病菌，宿主細(xì)胞是巨噬細(xì)胞，抗結(jié)核反應(yīng)主要以T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)為主。MTB侵入機(jī)體后，被巨噬細(xì)胞吞噬形成吞噬小體，與溶酶體結(jié)合后被降解為肽段，通過(guò)主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ類(lèi)分子將抗原多肽呈遞給CD4+T和CD8+T細(xì)胞，啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答，MTB的主要致病力來(lái)自脂質(zhì)阿拉伯甘露聚糖(mannose-capped lipoarabinomannan，ManLAM)，而CD1作為受體直接與ManLAM結(jié)合并介導(dǎo)MTB侵入宿主細(xì)胞[1-2]。作為信號(hào)通路的上游分子，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)并不像CD1和Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)那樣直接與MTB菌壁成分或炎癥因子結(jié)合而發(fā)揮作用[3-4]。TGF-β具有廣泛的生物學(xué)作用，可影響細(xì)胞增殖、分化、遷移、凋亡和組織損傷、修復(fù)、炎癥反應(yīng)以及骨組織重建[5]。TGF-β信號(hào)通路不僅通過(guò)Smads經(jīng)典途徑發(fā)揮作用，也可通過(guò)激活或抑制非經(jīng)典途徑影響其他通路，從而廣泛參與結(jié)核病的發(fā)生、發(fā)展[6]?，F(xiàn)就TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在結(jié)核病中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路概述

1.1TGF-β的分型、形成及活性方式 在哺乳動(dòng)物中，TGF-β分為T(mén)GF-β1、TGF-β2和TGF-β3三種亞型，TGF-β1和TGF-β2在骨中含量最高，TGF-β3主要來(lái)源于由間充質(zhì)干細(xì)胞分化而來(lái)的細(xì)胞[7]。TGF-β1互補(bǔ)DNA編碼產(chǎn)生由390個(gè)氨基酸組成的前體蛋白(包含29個(gè)氨基酸的信號(hào)肽和361個(gè)氨基酸的前體蛋白)，前體蛋白經(jīng)轉(zhuǎn)化酶處理后生成潛伏相關(guān)肽和成熟的TGF-β1[8]。潛伏相關(guān)肽與TGF-β1以二硫鍵形成的二聚體在分泌后保持非共價(jià)結(jié)合的形式，形成潛伏性TGF-β1復(fù)合物；潛伏相關(guān)肽與3種潛伏性TGF-β結(jié)合蛋白中的一種共價(jià)連接，產(chǎn)生一種能與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的復(fù)合物[9]。潛伏期的TGF-β在纖溶酶、基質(zhì)金屬蛋白酶、血小板反應(yīng)蛋白1等的作用下被激活[10-12]。

1.2TGF-β/Smads經(jīng)典信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 Smads蛋白是TGF-β經(jīng)典通路中不可或缺的下游分子，根據(jù)功能不同Smads蛋白可分為3類(lèi)：①受體調(diào)節(jié)性Smads，包括Smad1、Smad 2、Smad 3、Smad5和Smad8，其中Smad1、Smad 5和Smad8調(diào)節(jié)骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)信號(hào)通路，Smad2和Smad3調(diào)節(jié)TGF-β通路；②共同介導(dǎo)性Smads，包括Smad4和Smad10；③抑制性Smads，包括Smad6和Smad7，Smad7可抑制Smad3[13-14]。Smads蛋白是TGF-β家族從細(xì)胞膜受體到細(xì)胞核的胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，TGF-β的多種調(diào)節(jié)作用通過(guò)這一途徑實(shí)現(xiàn)[15]。TGF-βⅡ型受體(transforming growth factor-βⅡ receptor，TGF-βRⅡ)可識(shí)別結(jié)合TGF-β但不能激活Smad2/3，TGF-βⅠ型受體(transforming growth factor-β Ⅰ receptor，TGF-βRⅠ)能激活Smad2/3但不能結(jié)合TGF-β，因此，TGF-β先與膜上的TGF-βRⅡ結(jié)合，進(jìn)而導(dǎo)致TGF-βRⅠ在高度保守的膜旁區(qū)募集[8]?；罨腡GF-βRⅠ磷酸化其下游的Smad2和Smad3，磷酸化的Smad2/3與Smad4形成異寡聚物復(fù)合物并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，在啟動(dòng)子處與DNA序列特異性結(jié)合位點(diǎn)及Smads結(jié)合元件處的其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[16]。TGF-β非Smads依賴的非經(jīng)典途徑包括促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路、蛋白激酶B信號(hào)通路、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶信號(hào)通路、c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)信號(hào)通路和Toll樣受體信號(hào)通路等[17-19]。

2 TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參與結(jié)核病的發(fā)病機(jī)制

2.1TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控被MTB感染的宿主細(xì)胞的凋亡過(guò)程 單核/巨噬細(xì)胞是MTB主要的宿主細(xì)胞，肺巨噬細(xì)胞與破骨細(xì)胞由單核/巨噬細(xì)胞分化而來(lái)，也是MTB的宿主細(xì)胞，因此MTB也可侵入Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞[20-22]。TGF-β/Smads經(jīng)典途徑、非Smads依賴途徑相互作用影響宿主細(xì)胞的凋亡，與之相關(guān)的分子包括Smad3、TGF-β激活激酶1(transforming growth factor-β-activated kinase 1，TAK1)、黏著斑激酶以及腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)等。

TGF-β/Smads經(jīng)典途徑對(duì)被MTB感染的宿主細(xì)胞有促凋亡作用。Smad2或Smad3與Smad4形成復(fù)合物并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，在啟動(dòng)子處與DNA序列特異性結(jié)合位點(diǎn)及Smads結(jié)合元件處的其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用，下調(diào)MAMBI基因的表達(dá)，并上調(diào)細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3基因的表達(dá)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡[23-24]。TAK1是MAPK家族的一員，TGF-β作為生長(zhǎng)因子可激活TAK1，即TGF-β與TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ結(jié)合形成復(fù)合物時(shí)可激活TAK1并使之磷酸化，而磷酸化的TAK1可與JNK、p38相互作用并磷酸化JNK、p38，從而介導(dǎo)JNK、p38 MAPK信號(hào)通路引起的促凋亡作用[17,25-27]。此外，MPT53作為一種MTB的分泌蛋白，可直接與TAK1相互作用，并以Toll樣受體2或髓樣分化因子非依賴性的方式激活TAK1[28]。TGF-β通路可下調(diào)腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的表達(dá)，TNF-α與其受體結(jié)合通過(guò)TNF-α/胱天蛋白酶、TAK1兩條途徑誘導(dǎo)凋亡[29]。TGF-β/TGF-β受體復(fù)合物激活的TAK1還是核因子κB信號(hào)通路的上游分子，可介導(dǎo)該通路的泛素化作用[30]。TAK1亦可促進(jìn)TGF-β/Smads經(jīng)典通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，加強(qiáng)TGF-β/Smads通路自身的促凋亡效應(yīng)[31]。

Smad3屬于受體調(diào)節(jié)性Smads蛋白，對(duì)于巨噬細(xì)胞、破骨細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞，Smad3在TGF-β/Smads經(jīng)典信號(hào)通路中處于重要位置。TGF-β1/Smad3經(jīng)典通路的激活可上調(diào)血管生成素1/2的表達(dá)，增加蛋白激酶B磷酸化，進(jìn)而誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡[16]。B淋巴細(xì)胞瘤2通過(guò)控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸、抑制鈣離子的釋放以及阻止細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化物的積累發(fā)揮抗凋亡作用，而這種抗凋亡作用可能被磷酸化的蛋白激酶B影響[32]。血管生成素1/2可增強(qiáng)TGF-β/Smads經(jīng)典通路，而血管生成素1/2與TGF-β/Smads的協(xié)同作用可放大TGF-β通路在巨噬細(xì)胞中的促凋亡效應(yīng)[16,33]。在肺泡上皮細(xì)胞中，黏著斑激酶在調(diào)節(jié)TGF-β通路促凋亡效應(yīng)中起重要作用，只有黏著斑激酶受到顯著抑制時(shí)才會(huì)產(chǎn)生顯著的促凋亡效應(yīng)[34]。

在骨結(jié)核中，TGF-β通路還可通過(guò)上調(diào)白血病抑制因子而抑制破骨細(xì)胞凋亡[35]。在有關(guān)破骨細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路網(wǎng)中，破骨細(xì)胞對(duì)TRAIL介導(dǎo)的TNF-α通路發(fā)揮重要作用，TRAIL與其受體結(jié)合，導(dǎo)致胱天蛋白酶8啟動(dòng)子通過(guò)泛素相關(guān)死亡域蛋白被死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合體募集后激活[36-37]。TGF-β作為T(mén)RAIL受體1的抑制劑和TRAIL受體2的激活劑，通過(guò)調(diào)控TNF-α通路影響破骨細(xì)胞凋亡[36]。

TGF-β信號(hào)通路的促凋亡效應(yīng)可拮抗MTB調(diào)控TNF-α和Toll樣受體通路而產(chǎn)生的抗凋亡作用，但MTB對(duì)宿主細(xì)胞的整體效應(yīng)表現(xiàn)為抗凋亡作用，使MTB能在宿主細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)期存活、繁殖，這可能與MTB直接或間接抑制TGF-β通路有關(guān)。TGF-β信號(hào)通路的效應(yīng)依賴于對(duì)多個(gè)基因表達(dá)的控制，這些基因的表達(dá)依賴于Smads蛋白以及TGF-β/Smads信號(hào)通路各種調(diào)節(jié)因子的功能。Ski基因和核轉(zhuǎn)錄共抑制因子通過(guò)干擾受體調(diào)節(jié)性Smad/Smad4復(fù)合物的形成，負(fù)性調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)通路[15]。此外，下調(diào)的TAK1可抑制TGF-β通路的促凋亡作用，還能激活壞死性凋亡信號(hào)導(dǎo)致宿主細(xì)胞死亡，進(jìn)而導(dǎo)致MTB釋放[29]。因此，TGF-β信號(hào)通路的促宿主細(xì)胞凋亡效應(yīng)不利于MTB存活，但這種效應(yīng)會(huì)被TGF-β信號(hào)通路的負(fù)調(diào)控因子直接或間接抑制，其中TAK1為MTB調(diào)控宿主細(xì)胞從抗凋亡狀態(tài)至壞死狀態(tài)的關(guān)鍵因子，以達(dá)到早期抗凋亡利于MTB存活、繁殖，后期誘導(dǎo)宿主細(xì)胞死亡利于MTB釋放的目的。MTB能在不同階段(休眠期、活躍期等)對(duì)TGF-β信號(hào)通路進(jìn)行不同的調(diào)控，并系統(tǒng)性地調(diào)控宿主細(xì)胞內(nèi)TGF-β信號(hào)通路，以調(diào)整宿主細(xì)胞的存活狀態(tài)，從而利于MTB自身的生存、繁殖及致病。

2.2TGF-β信號(hào)通路在結(jié)核病中發(fā)揮免疫抑制作用 MTB誘發(fā)的宿主免疫反應(yīng)包括體液免疫和細(xì)胞免疫，涉及多種免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子，TGF-β是調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞活化、生長(zhǎng)和分化的細(xì)胞因子之一[38]。巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞在特異性抗原刺激下被激活，產(chǎn)生并釋放TGF-β1，TGF-β1又以自分泌或旁分泌的方式作用于巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞[39]。宿主細(xì)胞分泌的TGF-β1蛋白可通過(guò)拮抗促炎癥因子的作用抑制巨噬細(xì)胞的活化，促進(jìn)MTB在巨噬細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)與繁殖，抑制細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的成熟以及T細(xì)胞對(duì)多克隆有絲分裂原的增殖反應(yīng)或混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)等，其中樹(shù)突狀細(xì)胞特異性細(xì)胞間黏附分子-3-結(jié)合非整合素分子、視黃酸相關(guān)孤兒核受體γt(retinoid-related orphan receptor γt，RORγt)、細(xì)胞間黏附分子-1、Ski基因、蛋白酶激活受體1、血管生成素樣蛋白4等分子與TGF-β信號(hào)通路發(fā)揮免疫抑制作用密切相關(guān)。

TGF-β/Smads經(jīng)典通路形成的異聚體Smads復(fù)合物在啟動(dòng)子處與DNA序列特異性結(jié)合位點(diǎn)及Smads結(jié)合元件處的其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用，異聚體Smads復(fù)合物還與p300和cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白等轉(zhuǎn)錄輔激活物或轉(zhuǎn)錄輔阻遏物相互作用，將TGF-β/Smads與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄機(jī)制相聯(lián)系，介導(dǎo)TGF-β的生物學(xué)效應(yīng)，下調(diào)TNF-α、γ-干擾素(interferon γ，IFN-γ)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、IL-12以及IL-6等炎癥因子的表達(dá)[1,40]。ManLAM作為結(jié)核菌重要的致病物質(zhì)在免疫抑制反應(yīng)中起重要作用，除與甘露糖受體結(jié)合外，在樹(shù)突狀細(xì)胞中ManLAM還能以其特有的樹(shù)突狀細(xì)胞特異性細(xì)胞間黏附分子-3-結(jié)合非整合素分子為靶點(diǎn)，介導(dǎo)TGF-β和IL-10抑制性炎癥因子的產(chǎn)生[1,41-42]。

TGF-β在調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg細(xì)胞)、輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th細(xì)胞)和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的分化中均具有重要作用[43-45]。TGF-β可誘導(dǎo)未成熟T細(xì)胞在激活過(guò)程中表達(dá)叉頭框蛋白P3[46]。叉頭框蛋白P3作為T(mén)reg細(xì)胞的標(biāo)志物可直接與RORγt相互作用，并拮抗Th17細(xì)胞產(chǎn)生TGF-β、IL-17和IL-21等因子；TGF-β也可激活RORγt，通過(guò)蛋白酶降低叉頭框蛋白P3，表明TGF-β通路對(duì)Treg細(xì)胞的數(shù)量有精確的雙向調(diào)控作用[47]。TGF-β在效應(yīng)T細(xì)胞與抗原呈遞細(xì)胞相互作用的不同時(shí)期以不同的機(jī)制抑制抗原呈遞過(guò)程和抗原呈遞細(xì)胞、效應(yīng)T細(xì)胞的活化過(guò)程，進(jìn)而抑制抗結(jié)核免疫；早期Treg細(xì)胞并不影響Th細(xì)胞活化的過(guò)程，而是以TGF-β依賴的方式影響下游因子，從而抑制Th細(xì)胞的極化過(guò)程；后期TGF-β抑制Th細(xì)胞誘導(dǎo)抗原呈遞細(xì)胞表面CD40和細(xì)胞間黏附分子-1的表達(dá)，阻斷抗原呈遞細(xì)胞與Th細(xì)胞的非特異性結(jié)合[45]。MTB也可通過(guò)抑制TGF-β的促凋亡效應(yīng)延遲Treg細(xì)胞的應(yīng)答并降低其釋放炎癥因子的能力，表明MTB可增強(qiáng)TGF-β本身的抑制抗結(jié)核免疫[48]。在Th17細(xì)胞中，IL-6或IL-21可激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3以增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄因子RORc的表達(dá)，而RORc可上調(diào)RORγt的表達(dá)，促使T細(xì)胞產(chǎn)生TGF-β、IL-17和IL-21等，而TGF-β又可降解Ski以逆轉(zhuǎn)Ski/Smad4復(fù)合物對(duì)RORc轉(zhuǎn)錄的抑制作用[47,49]。因此，TGF-β既能以一種類(lèi)似正反饋的方式促進(jìn)自身、IL-17和IL-21的表達(dá)，增加Th17的作用，也能通過(guò)Treg細(xì)胞抑制Th17的作用。此外，不同濃度的TGF-β對(duì)Th17、Treg細(xì)胞的影響不同，高濃度的TGF-β促進(jìn)Treg細(xì)胞的分化，低濃度的TGF-β促進(jìn)Th17細(xì)胞的分化[40]。Th0細(xì)胞分化為T(mén)h1細(xì)胞需要IL-12和IFN-γ的參與，且IL-12和IFN-γ的協(xié)同效應(yīng)是細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞分化和增殖的必需條件，TGF-β/Smads經(jīng)典通路通過(guò)下調(diào)IL-12和IFN-γ的表達(dá)，全面抑制細(xì)胞免疫對(duì)感染MTB的巨噬細(xì)胞的殺傷作用[1,50-51]；同時(shí)，下調(diào)IL-21可影響漿細(xì)胞的分化、抗體的形成及抗體類(lèi)別轉(zhuǎn)換等過(guò)程，抑制體液免疫對(duì)MTB的清除[52]。

在骨結(jié)核中，TGF-β1/Smad3通路下游的轉(zhuǎn)錄因子與蛋白酶激活受體1啟動(dòng)子結(jié)合、TGF-β2/Smad3通路下游的轉(zhuǎn)錄因子與血管生成素樣蛋白4啟動(dòng)子結(jié)合，均能誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的形成和分化[53-54]。在經(jīng)典通路中，TGF-β1/Smad1通路抑制破骨細(xì)胞的分化，而TGF-β1/Smad3促進(jìn)破骨細(xì)胞的增殖、分化[55]。在非經(jīng)典通路中，TGF-β1通過(guò)抑制破骨細(xì)胞內(nèi)核因子κB受體活化因子配體介導(dǎo)的核因子κB通路抑制p38 MAPK通路，也可通過(guò)促進(jìn)成骨細(xì)胞、巨噬細(xì)胞釋放核因子κB受體活化因子配體和巨噬細(xì)胞集落刺激因子等破骨細(xì)胞分化因子促進(jìn)破骨細(xì)胞的增殖、分化[55-58]。由此可見(jiàn)，TGF-β1的經(jīng)典和非經(jīng)典通路均對(duì)破骨細(xì)胞有雙向調(diào)節(jié)作用。

總之，TGF-β信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞免疫和體液免疫均有抑制作用，通過(guò)下調(diào)TNF-α、IFN-γ、IL-1、IL-12以及IL-6等炎癥因子的表達(dá)以及對(duì)巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、Treg細(xì)胞、Th細(xì)胞、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞等的分化和功能調(diào)節(jié)發(fā)揮免疫抑制作用。在骨結(jié)核中，TGF-β1/Smads經(jīng)典通路以及核因子κB、p38 MAPK等非經(jīng)典通路通過(guò)影響破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的形成、增殖及分化，參與抗結(jié)核免疫調(diào)控。TGF-β在不同濃度、結(jié)核感染的不同階段誘導(dǎo)不同的Smads蛋白，發(fā)揮促進(jìn)或抑制免疫反應(yīng)的作用，如TGF-β通路對(duì)Treg細(xì)胞數(shù)量的雙向調(diào)控作用以及TGF-β1經(jīng)典和非經(jīng)典通路對(duì)破骨細(xì)胞分化和功能的雙向調(diào)節(jié)作用。

2.3促進(jìn)肉芽腫的形成、利于MTB免疫逃逸 結(jié)核性肉芽腫是MTB感染巨噬細(xì)胞的典型特征及消滅結(jié)核菌的免疫結(jié)構(gòu)，是由外周血來(lái)源的被感染和未被感染的巨噬細(xì)胞、上皮樣細(xì)胞和朗格漢斯細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等聚集而成的致密的病理改變，過(guò)量的結(jié)核性肉芽腫會(huì)包裹MTB，使其逃避抗結(jié)核免疫，未被宿主清除的MTB存在于結(jié)核性肉芽腫中，處于休眠狀態(tài)，當(dāng)宿主免疫力降低時(shí)，結(jié)核病復(fù)發(fā)、再燃，而TGF-β是形成結(jié)核性肉芽腫的關(guān)鍵基因[43]。早期肉芽腫和晚期肉芽腫中的多核巨細(xì)胞、上皮樣細(xì)胞均有不同程度的TGF-β1表達(dá)[59]。TGF-β1信號(hào)通路可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)單核細(xì)胞趨化蛋白-1、IFN-γ誘導(dǎo)蛋白-10及CX3C趨化因子配體1的表達(dá)，這些趨化因子可在組織中形成濃度梯度，將單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和粒細(xì)胞等趨化、激活，并聚集、參與肉芽腫的形成[41,59-60]。TGF-β1介導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化、膠原生成，并積聚、產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)，若細(xì)胞微環(huán)境中IL-10相對(duì)不足，介導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞向成纖維細(xì)胞分化的反應(yīng)弱，細(xì)胞外基質(zhì)則會(huì)過(guò)度堆積[56,61]。以纖維化病變?yōu)橹鞯娜庋磕[主要出現(xiàn)在潛伏性結(jié)核病中，但也出現(xiàn)在一些活動(dòng)性結(jié)核病中，鏡下可見(jiàn)病變幾乎全部由成纖維細(xì)胞組成，只有少量巨噬細(xì)胞，這種類(lèi)型的病理改變更利于MTB免疫逃逸[42]。此外，TGF-β通路可下調(diào)TNF-α、IFN-γ水平，而典型肉芽腫結(jié)構(gòu)的形成需要TNF-α、IFN-γ的參與；TNF-α、IFN-γ通路也可通過(guò)誘導(dǎo)趨化因子的表達(dá)使免疫細(xì)胞到達(dá)肺部且到達(dá)感染部位，若阻斷TNF-α通路，細(xì)胞因子可進(jìn)入肺部，但不會(huì)集中在感染部位，與其他免疫細(xì)胞相互作用形成致密的免疫結(jié)構(gòu)[1,40]。TGF-β通路自身可促進(jìn)成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞的增殖、分化，易形成以纖維為主的病理改變，以纖維化病變?yōu)橹鞯娜庋磕[主要出現(xiàn)在潛伏性結(jié)核病中，這可能與潛伏性結(jié)核病中TGF-β水平升高以及IFN-γ水平降低有關(guān)[43,48,56]。

TGF-β在骨細(xì)胞中可調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的分化和功能，從募集到分化，促進(jìn)骨形成、骨吸收和骨重建。破骨細(xì)胞分泌氫離子并創(chuàng)造酸性微環(huán)境，利于釋放和激活骨基質(zhì)中的TGF-β[62]。TGF-β1可由成骨細(xì)胞產(chǎn)生并以自分泌的形式對(duì)成骨細(xì)胞的復(fù)制和基質(zhì)的合成起雙向調(diào)節(jié)作用，在低骨吸收狀態(tài)下，TGF-β1濃度相對(duì)較低，TGF-β1刺激可促進(jìn)破骨細(xì)胞分化；在高骨吸收狀態(tài)下，產(chǎn)生的較高水平的TGF-β1可抑制破骨細(xì)胞的分化和成熟破骨細(xì)胞的凋亡，并在抑制破骨細(xì)胞分化的情況下維持高骨吸收狀態(tài)，這可能與TGF-β刺激核因子κB受體活化因子配體分泌、增加溶骨活性有關(guān)[35]。TGF-β1的溶骨效應(yīng)不利于肉芽腫局限MTB，導(dǎo)致骨質(zhì)破壞引起脊柱椎間隙狹窄、冷膿腫形成和后凸畸形[63-64]。

2.4TGF-β調(diào)控被MTB感染的宿主細(xì)胞的鐵代謝 結(jié)核病患者的鐵攝入量與死亡風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)[42]。宿主細(xì)胞內(nèi)的MTB通過(guò)激活Rab5及轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(transferrin receptor，TfR)介導(dǎo)吸收外源性鐵元素，鐵是MTB編碼酶作用中不可或缺的輔助因子，不僅參與電子傳遞和氧化代謝，還是合成氨基酸、嘧啶核苷酸以及一系列營(yíng)養(yǎng)和遺傳物質(zhì)的必需元素之一，鐵的獲取對(duì)MTB的生長(zhǎng)、繁殖至關(guān)重要[65-66]。因此，宿主細(xì)胞可通過(guò)限制鐵的攝入阻止MTB的生長(zhǎng)和繁殖[67]。TGF-βRⅠ根據(jù)激酶不同分為5種亞型，其中激活素受體樣激酶1/5復(fù)合物介導(dǎo)TGF-β1經(jīng)觸發(fā)Smad1/5/8磷酸化，誘導(dǎo)鐵調(diào)素的產(chǎn)生，而激活素受體樣激酶2/3介導(dǎo)BMP經(jīng)Smad1/5/8誘導(dǎo)鐵調(diào)素的產(chǎn)生，而鐵調(diào)素的水平與鐵離子水平呈顯著負(fù)相關(guān)[65,68]。盡管這兩條通路的配體和受體均不一致，但兩者均需要經(jīng)Smad1/5/8發(fā)揮效應(yīng)，提示TGF-β1和BMP通過(guò)磷酸化Smad1/5/8誘導(dǎo)鐵調(diào)素產(chǎn)生，進(jìn)而降低鐵的水平，發(fā)揮抗結(jié)核效應(yīng)。但作為另外兩種受體調(diào)節(jié)性Smads，Smad2/3的過(guò)表達(dá)可調(diào)控Smad1/5/8的磷酸化水平，其正向與負(fù)向調(diào)控方向均有報(bào)道，這可能與不同的結(jié)核類(lèi)型及細(xì)胞環(huán)境有關(guān)[68]。肺結(jié)核患者的血清鐵水平較健康人群低，這可能與TGF-β1和BMP調(diào)控鐵的作用有關(guān)[69]。

被感染的巨噬細(xì)胞內(nèi)的MTB與宿主爭(zhēng)奪有限的可用鐵資源，MTB從鐵儲(chǔ)存分子(如轉(zhuǎn)鐵蛋白、乳鐵蛋白和鐵蛋白)中提取鐵元素。轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合的鐵元素通過(guò)與巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞膜上的TfR結(jié)合，以網(wǎng)格蛋白依賴的方式經(jīng)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，內(nèi)體中的鐵通過(guò)還原和酸化作用排出，并通過(guò)自然抗性相關(guān)巨噬細(xì)胞蛋白(natural resistance-associated macrophage protein，Nramp)1和Nramp2轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，使吞噬體中的MTB無(wú)法獲取鐵元素，從而抑制MTB的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖[66]。TGF-β通路可通過(guò)TfR、Nramp1等蛋白影響鐵元素的代謝。TGF-β通路的免疫抑制作用減弱了肺泡巨噬細(xì)胞的抗菌活性，MTB可在肺泡間轉(zhuǎn)移，其抗原也可被呈遞，使周?chē)腡淋巴細(xì)胞致敏[43,70]。TGF-β通路可抑制淋巴細(xì)胞活化和淋巴因子的產(chǎn)生，如TNF-α、IL-6和INF-γ，這三者的協(xié)同作用可殺死病灶中的MTB[1,40,70]。IFN-γ可刺激Nramp1的表達(dá)，而Nramp1是一種用來(lái)抵御利什曼原蟲(chóng)、MTB及其他病原體入侵的膜蛋白，通過(guò)將鐵離子從內(nèi)體泵入胞質(zhì)，限制MTB對(duì)鐵的獲取[71]。因此，TGF-β通路能以抑制IFN-γ/Nramp1的方式抑制MTB對(duì)鐵離子的攝取。TGF-β還可抑制IL-2/IL-15誘導(dǎo)的TfR在細(xì)胞膜上的表達(dá)，進(jìn)而阻礙MTB的生長(zhǎng)、繁殖，其主要作用機(jī)制并不是通過(guò)典型的Smads信號(hào)通路，而是通過(guò)TGF-β直接抑制IL-2/IL-15誘導(dǎo)的哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1來(lái)實(shí)現(xiàn)[72]。因此，TGF-β經(jīng)典和非經(jīng)典通路可經(jīng)鐵調(diào)素、Nramp1、Nramp2和TfR等蛋白調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞內(nèi)鐵元素的代謝，抑制MTB獲取其生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖必需的鐵元素，發(fā)揮抗結(jié)核效應(yīng)。

3 小 結(jié)

TGF-β信號(hào)通路具有多種生物學(xué)效應(yīng)。TGF-β對(duì)T細(xì)胞的分化以及下游轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的選擇性激活與TGF-β的濃度和種類(lèi)、細(xì)胞所處的微環(huán)境均密切相關(guān)。MTB能以時(shí)間性、系統(tǒng)性的方式調(diào)控宿主細(xì)胞內(nèi)TGF-β信號(hào)通路，以促進(jìn)自身的抗結(jié)核效應(yīng)，該過(guò)程涉及許多重要的蛋白和基因。不同濃度的TGF-β、結(jié)核感染的不同階段誘導(dǎo)不同的Smads蛋白，可發(fā)揮抗結(jié)核或促結(jié)核的雙向作用。在骨結(jié)核中，TGF-β1的經(jīng)典通路和非Smads非經(jīng)典通路在不同微環(huán)境下均可對(duì)破骨細(xì)胞產(chǎn)生雙向調(diào)節(jié)作用，后續(xù)在該領(lǐng)域的研究可能為新型抗結(jié)核藥物的研發(fā)提供新的作用靶點(diǎn)。