FcεRI信号通路.docx

FcRI信号通路Fc RI的结构特点 Fc RI是一异型多聚复合物 ,属于多条链的免疫识别受体。它以2 四聚体或2 三聚体的形式存在。 亚基包括胞外区和穿膜区。胞外区含有两个免疫球蛋白样结构区 ,其中第二个即近膜端结构区是与 IgE Fc 段相结合的区域 ,另一个结构区与高亲和力结合有关4。 亚基含有 7 个 N 链的糖基化位点 ,影响受体的分泌和稳定性。进一步研究表明这些糖基化位点对 链的正确折叠是非必需的 ,且不影响其与 IgE 的结合1。 亚基是触发过敏反应的关键部位4。David 等的研究证实5,去除 亚基的小鼠因不能完整表达 Fc RI 而不会发生 IgE 介导的过敏反应。 亚基分为穿膜区和胞内区。它是一穿膜 4 次的抗原性受体 ,现将其同 CD20、 HTm4 命名为MS4A 基因家族6。因此其 N 端和 C 端均在胞浆内 ,N 端含有特征性的脯氨酸 ,其功能尚未知;C 端含有免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM) 。 亚基是亚基介导的 Syk 酪氨酸激酶激活效应的放大剂 ,它可以将酪氨酸激酶的活性及钙内流放大 57 倍 ,而其本身几乎很少或不能对 Fc I 的交联产生信号传导4。Donadieu. E等研究表明 亚基具有第二个放大功能 ,即放大 Fc RI 在细胞表面的表达。上述发现也为 Fc RI 在不同细胞 ,如 阴性细胞 (单核细胞、 树突状细胞)和 阳性细胞(肥大细胞、 嗜碱性粒细胞)之间分布密度的较大不同提供了一个分子水平上的可能解释7。 亚基以硫化物同型二聚体的形式存在。胞外由二硫键连接两个 亚基 ,各有一个穿膜区。胞内区具有 ITAM 基序 , 亚基与 TCR的 链属于同一家族成员 ,它在 Fc RI 发生交联后可被激活 ,它是 Fc RI 在细胞膜表达和细胞内信号转导所必需。 亚基的另外一个明确的功能是便于人 亚基在细胞表面的表达8。 与 亚基的胞内区都具有 ITAM基序 ,它们分别同 lyn、 syk 不同的非受体型酪氨酸激酶作用介导信号转导。在人类2与2 可同时在一个细胞上表达 ,其表达的比例因个体而不同 ,它们都有激活造血细胞的功能 ,由于亚基的放大作用 ,所以两者表达比例的大小决定了Fc RI IgE介导免疫反应的大小 ,同时说明 亚基至少在 Fc RI 介导的信号转导的某些方面是非必需的4。Saini 等利用流式细胞仪及 PCR 测量细胞表面 Fc RI 、 亚基的比例 ,结果表明其比例与 亚基的表面表达有关 ,且个体间的变异较大9。在啮齿类动物 ,Fc RI只以2 的形式表达10。 Fc RI介导的细胞内信号转导 当多价抗原与 IgE 结合引起至少两个以上的Fc RI的交联 ,才能激活肥大细胞。在 Fc RI 聚集交联后 ,lyn ,src 家族的 PTK被激活 ,lyn 的激活又使链、 链及邻近的蛋白酪氨酸磷酸化 ,磷酸化的 、 亚基反过来再分别激活 lyn、 Syk。激活的 lyn 又磷酸化激活 Btk、 Emt ,两者均是 Tec 家族分别引起胞内Ca 外流及激活 PKC 的作用。PKC 的激活和细胞外钙的增加是脱颗粒反应所必需。以上是众所周知的早期激活事件11。Enrique O 等在研究中进一步发现12,在这早期激活事件中 lyn 与其底物仅有短暂的相互作用 ,以此来调节 Fc RI 交联的信号传导。作者解释这样有利于 Syk 及时接近 亚基中的ITAM ,以便下游的信号传导;另外可以保持 lyn 的一定供应量 ,有利于新的受体交联后的信号传导。Fc R 交联 ,Lyn、 Sky 激活 ,其下游事件尚不明确。目前研究有以下几条途径 : 有丝分裂原激活蛋白激酶途径(MAPK) MAPK家族成员包括 :分裂原激活的蛋白激酶(MAPK) ,又称细胞外信号调节的激酶 ( ERK) ; c2Jun N 端的激酶 (JNK) ; P38MAPK;ERK5 BMK1。它们主要磷酸化后能激活包括一些转录因子在内的多种效应蛋白 ,对诱导 TNF2 、 IL22 的编码起重要作用。可以观察到在 Fc RI 交联 ,Lyn、Syk 激活后 ,vav、 shc 的酪氨酸磷酸化及 shc、 Grab 间联系增加。Shc Grab sos 复合物可以激活 H2Ras ,以此激活以下蛋白激酶系列 : C2Raf21 MEK1 2 ERK1 2 ,此途径被认为是 Syk 的下游 ,并进一步激活磷脂酶 A2 ,这是释放花生四烯酸的必要的酶8。目前研究发现在肥大细胞中JNK有多条激活途径 ,包括Btk、 PKC、 JNK激酶、 SEK1、 MKK7。Bruton s 酪氨酸激酶 (BTK) ,一个 Tec 家族的 PTK,在 Fc RI 交联后可被Lyn 磷酸化激活 ,当它在细胞中存在时 ,可通过 PKC依赖性和非依赖性途径激活 JNK,分别表示如下 :(A)BTK 2PLC2 DAGPKC JNK; (B)BTKPAC1 PAK MEKK MKK7 JNK; (C) PAK MEKK1 SEK1 JNK;其中(C) 能被 PI32K抑制剂及SEK1 的缺失而抑制10。P38 也可因受体的交联而被激活。Kimata.M等应用 EPK及 P38MAPK途径的抑制剂发现 ,在 HCMC 花生四烯酸代谢产物的释放由 ERK 途径介导的 ; G M2CSF 的产生可同时通过ERK、 JNK途径 ;而 P38MAPK途径负性调节 JNK途径13。因此进一步提示 MAPK途径在 HCMC 中对炎症介质的释放所起的作用。 Rho 家族属于小 G蛋白超家族 ,根据其一级结构的同源性可分为 ras、rho、 rab、 Arf、 Sarl、 Ran 6 个家族 ,由于其内在的 GTP酶活性较低 ,受控于鸟苷酸交换因子与 GTP 酶激活蛋白。目前研究发现 ras、 rho 家族参与 Fc RI激活后的反应。Rho 家族包括 Rho ,Rac 和 Cdc42 等 ,是肌动蛋白细胞骨架的重要调节因子 ,最近的研究提示RhoGTPase 也参与 RBL 细胞 Fc RI激活后的反应 ,包括肌动蛋白细胞骨架的重新分布、 钙离子的动员、 脱颗粒、 JNK的激活。例如 ,无 Rac、 Cdc42 表达的 RBL细胞抑制了 Fc RI 介导的脱颗粒反应14。Field. K.A等构建了突变型 RBL 肥大细胞 B6A4C115,缺乏Fc RI信号传导及脂质载体 ,Fc RI 的交联不能引起钙离子的动员 ,在细胞中转染人 Cdc42 和 Rac 后恢复了抗原刺激的脱颗粒反应 ,结果证实 Cdc42 和(或) Rac 的激活对于 Fc RI 介导的信号传导致动员及脱颗粒相当重要。PI32K传导途径 PI32K参与大量的细胞功能的调节 ,细胞的有丝分裂、 分化、存活(保护细胞免于凋亡)及细胞骨架的重排的膜成分的运动。其主要产物有 PI(3) P、 PI(3、 4) P2、 PI(3、4、 5) P3。PI3K的一个主要底物是 PK B ,又称 RAC激酶(RAC2PK) 或蛋白激酶 Akt16。Tamotsu. I 等在其实验中应用 Wormannin ,一种 PI32K抑制剂 ,在BMMC中抑制了 Fc RI 介导的 JNK的激活17。结果说明PI32K参与调节JNK活性来调节细胞因子的转录和脱颗粒反应。Nabil. D 实验证实 ,在 RBL 细胞中 ,PI32K对于 Fc RI 交联后 Rac 调节的 PK B 的激活是必需的 ,并且 Rac 在其上游 ,并进一步证实 PI32K并不参与 Vav 介导的 Fc RI 交联后 Rac 的激活8。关于 PI32K与 Rac 信号传导之间的关系 ,目前尚有许多争议 ,根据研究所用的细胞及受体类型的不同而不同。应该指出以上几条途径并不能独立存在完成 ,它们间相互依赖、 作用 ,交叉激活。 Fc RI的生物学功能 Fc RI的生物学功能 ,最主要功能是参与 IgE介导的 I型超敏反应 ,促进肥大细胞、 嗜碱性细胞释放炎性介质 ,分泌细胞因子 ,表达粘附分子。此外还有抗原提呈和抗寄生虫作用 ,主要与 Fc RI 在皮肤狼罕氏细胞及嗜酸性细胞表面表达有关。最近 DavidD 的研究发现 Fc R 细菌的易位和肠道的炎症有关22。通过表达人的 Fc RI 的转基因小鼠与 Fc RI缺乏小鼠比较 ,发现前者结肠白介素 4 的水平增高 ,粪便中菌群的组成发生极大变化 ,细菌向肠系膜淋巴结易位。5 Fc RI受体的应用 由于 IgE、 Fc RI在变态反应中的重要作用 ,人们根据 Fc RI的特殊结构、 信号传导通路 ,设计一段寡核苷酸多肽、 嵌合体、 化学物质等可以通过干扰Fc RI的结构或者干扰 IgE 的结合位点或阻断信号传导而阻止 Fc RI介导的 I型超敏反应。H1M 研究证实可以通过合成 Fc RI 亚基的反义寡核苷酸 (ODN) ,使 亚基表达缺陷 ,从而抑制IgE介导的过敏反应 ,其成果已经在小鼠体内、 体外得到证实。进一步的工作尚需在人类肥大细胞上进行。近十年人们重点开始转向能够阻断受体、 配体相互作用的抗体 ,于是人们制备了许多针对 IgE 及Fc RI 受体的单克隆及多克隆抗体。Michal 曾筛选一个 Fc RI 亚基单克隆抗体 417、 5114 ,其单价的Fab 在与 Fc RI 亚基细胞外区结合的同时并不使细胞脱颗粒 ,这是个有用的单克隆抗体24。M. Haak 等构造了一个嵌合体 ,Fc RI2IgG免疫粘附素25。它是由 Fc RI 亚基的细胞外区和 IgG1重链的 CH2、 CH3、 铰链区相结合而组成的重构体。它对游离的 IgE 具有高亲和力 ,但不能识别已结合到受体上 IgE,因此不会引起受体交联。该重构体通过 Fc RI的 亚基细胞外区识别游离的 IgE,而 IgG的 CH2、 CH3 可延长重构体在体内的循环时间 ,还有易提纯、 易检测的优点 ,由于其组成部分均来源于人类 ,不会引起免疫排斥反应。因此 Fc RI IgG可能有助于人类与 IgE有关的过敏反应的治疗。Syk 是 Fc RI交联后信号传导中的重要 PTK,人们曾用鼠模型 ,通过各种方法来消除 Syk ,如应用Syk选择性抑制剂、 Syk 阴性的细胞株 ,来自 Syk 基因敲除的小鼠的细胞、 Syk 的反义寡核苷酸等 ,几乎可以消除全部信号传导。然而人类不太可能轻易使用 Syk 抑制剂 ,因为这种激酶还有许多其他必需的功能 ,包括 T 细胞、 B 细胞、 血小板生长及功能。Christopher L 研究发现某些供体的嗜碱性粒细胞未检测到 Syk ,对 Fc RI的交联未显示 VLA24 介导的粘附活性的增加及 IL24 的产生 ,但 Syk 的 mRNA 持续存在 ,IL23 的存在可恢复 Syk 蛋白的表达。因此将非释放型嗜碱性粒细胞中 Syk 的这种可逆行抑制引入过敏性炎症病人中 ,是否是一种可行的治疗方法.