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发表于 2008-12-16 15:30:40
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3-8-第八节 风湿病与IgG Fc受体
免疫球蛋白的受体起连接体液免疫和细胞免疫的作用,并在调理性识别和抗原性物质的破坏中起重要作用。表达于造血细胞的FcγR既有刺激作用,又有抑制作用。FcγR的刺激作用表现为启动吞噬、启动抗体依赖性细胞毒作用(antibody-dependent cytotoxic cell,ADCC)和启动吞噬细胞释放诸如细胞因子、反应性氧化剂及蛋白水解酶等炎性介质。在刺激性 FcγR缺陷小鼠的实验中显示此类受体在II型和III型超敏反应中起核心作用;该实验也表明,抑制性FcγR在Arthus反应、自身免疫性肾小球肾炎与自身免疫性血细胞减少的诱发中起关键作用。抑制性 FcγR与细胞表面的刺激性 FcγR共聚集,能消除细胞的激活信号,但仅仅自身聚集则无作用。抑制性FcγR在抗体产生和免疫复合物启动的应答中起负调节作用。缺乏抑制性FcγR的小鼠的抗体性应答增强,倾向于发生自身免疫病,在抗体介导的三类超敏反应中,均出现强的炎症反应。鉴于刺激性FcγR和抑制性FcγR常共表达于细胞,故特殊的细胞对特殊刺激的反应实际上是刺激性信号和抑制性信号之间的平衡。 $ K; B" x1 i# n
8 ^5 b( a6 s3 b8 X1 o/ O FcγR由免疫球蛋超家族基因的一些成员编码。编码 FcγR的8个基因簇集于人第 1号染色体的长臂(1q21-23)。FcγR家族成员结构的多样性导致了与配体的结合力、信号传导途径和表达细胞谱的差异。这个差异使FcγR与相应配体的复合物能激活与自身免疫、炎症及宿主抗微生物与抗肿瘤相关的多种细胞功能。& A3 X$ K0 |. u2 z. x6 w3 a% }# [
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一、刺激性FcγR ' ?+ A6 Y0 V6 b. X* P# n3 ~
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与B细胞和T细胞抗原受体一样,能激活细胞的FcγR的胞内区有基于酪氨酸的活化基序 (immunoreceptor tyrosine-based activation motif, ITAM)。刺激性FcγR是典型的多链受体,由与配体结合的α链和在胞内区有ITAM的信号传导单位(γ链)组成。FcγR的α链主要存在于髓细胞,由7个基因编码的不同的α链,均为穿膜蛋白。它们的胞外区均有2-3个免疫球蛋白样功能域,但对IgG的亲和力各不相同,分别与不同的IgG亚型结合。在特异性FcγRα链的配体结合区,也存在着等位基因变异。它影响着与某些IgG亚型结合的能力,并强烈地改变吞噬细胞对IgG调理的抗原的应答。α链的穿膜区有碱性氨基酸残基,与γ链穿膜区的酸性氨基酸残基相互作用。FcγRI为高亲和力受体,与IgG单体结合。FcγR III a为中等亲和力受体,与IgG多聚体结合。FcγRI和FcγRIII a中的信号传导分子为γ-γ同源二聚体。人NK细胞FcγRIII a中也有ζ-ζ同源二聚体和γ-ζ异源二聚体。除了二聚体受体外,还有三种只存在于人的激活性受体:FcγR II a和FcγR II c为单链低亲和力受体,其胞外区与配体结合,胞内区有 ITAM基序;FcγR III b既无ITAM基序,也无穿膜区,由糖酰基磷脂酰肌醇UPI锚固于胞膜。
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5 ?) F, _+ g9 h1 E Q2 @ 刺激性FcγR诱导的生物学效应似乎主要取决于表达受体的细胞,而不是受体本身。如单核细胞表达FcγR I , FcγR II a和FcγR III a,它们在单核细胞均介导同样的效应,即内化,呼吸爆发,炎性细胞因子、蛋白水解酶和前列腺素的分泌。表达在不同细胞的同一受体在个别细胞启动的是细胞特异的效应。如 FcγR II a在中性粒细胞启动呼吸爆发和内化,而在血小板则启动凝聚和脱颗粒。在树突状细胞,有 I-TAM的FcγR介导抗原-抗体复合物的胞内运送及诱导抗原的有效加工和递呈。肥大细胞表面的刺激性FcγR启动TNF-α的分泌。
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二、抑制性FcγR
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# r" S2 b$ q% G+ \" b FcγR II b是抑制性FcγR,是单链低亲和力受体,胞外区与其相应的配体高度同源,胞内区有基于酪氨酸的抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif, ITIM)。它由染色体1 q23~24中的单个基因编码。RNA交替剪切产生FcγR II bl和FcγR II b2两个同分异构体,它们仅在胞内区有差别。FcγR II bl中插人了19个氨基酸,使受体的功能发生了明显的改变。FcγR II b广泛表达于造血细胞,FcγR II bl表达于B细胞,FcγR II b2表达于髓细胞。它们均不能激活细胞,而是在与有ITAM的受体共聚集时,负调节细胞的活化。FcγR II b2参与吞噬细胞和抗原递呈细胞对多价配体的内吞,而FcγR II b1胞内区19个氨基酸的插人则抑制内吞。FcγR II b能调变经由刺激性 FcγR对细胞的激活及BCR,TCR和FcαR介导的细胞激活。但是,在对细胞激活的抑制中,FcγR II b必须通过多价配体与具有 ITAM的受体共聚集,并且细胞必须是由与 FcγR II b共聚集的受体激活的。例如FcγR II b藉IgG调理的颗粒与FcγRIIα共聚集,阻断吞噬作用;FcγR II b经抗原-抗体复合物与BCR的共聚集则抑制 B细胞的增殖和抗体产生。
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三、FcγR的信号传导 5 p# l1 b" z7 _6 [% ~
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1.刺激性FcγR 0 m% @9 o+ ]1 M* q
4 |+ [, ?8 U# Q$ u, _9 v 细胞的激活起始于多价抗原-抗体复合物启动的FcγR簇集。单价配体与 FcγR的结合不足以产生激活信号。刺激性FcγR本身无酶活性,但它与锚定于胞膜的Src家族激酶相联。FcγR的信号传导区为7个可变氨基酸间隔的2个YxxL基序。这对于蛋白酪氨酸激酶Syk进坞及激活信号的启动是必需的。酪氨酸激酶使包括磷脂激酶、磷脂酶、接头分子和骨架蛋白等很多胞内底物磷酸化。Syk对磷脂酶C和磷脂酰肌醇-3激酶的激活导致磷酸肌醇的产生和胞内Ca²+的增加。接头蛋白shc的募集使FcγR启始的信号经由Ras途径抵达胞核,导致丝裂原激活的蛋白激酶磷酸化、转录因子激活和基因表达。 , [2 X3 k% l6 A! Q( W/ Y
0 `- f# }, T9 C/ [& q 2.抑制性FcγR
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9 Q+ \4 q9 ~( D FcγR II b对依赖ITAM的活化起重要的调节作用。FcγR II b和其他抑制性受体胞内区的ITIM (V/IxYxxL)基序在负调节中起核心作用。像 ITAM一样,ITIM也被蛋白酪氨酸激酶磷酸化,然后招募含 SH2的胞内分子。其抑制功能的表达需要招募磷酸酶到磷酸化的ITIM。虽然蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2与FcγR II b中磷酸化的ITIM结合,但招募到FcγR II b的主要是含SH2的肌醇-磷酸化酶SHIP,它可防止Ca²+ 内流,似乎在FcγR II b介导的抑制中起主要作用。藉改变磷酸次核苷酸湖(phosphoinositide pool)中的局部相对成分,SHIP对打开Ca²+ 通道所需激酶的胞膜靶向作用发生调节,使胞外Ca²+ 内流。
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T, ~1 }2 G+ b# P7 O* b7 C 3.不同FcγR的共聚集
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由于大多数细胞表达一种以上的FcγR同分异构体,抗原-抗体复合物可能使一种以上的FcγR共聚集。刺激性FcγR共聚集意味着不同的FcγR协同作用,使信号放大,更有效地激活效应细胞。协同作用的 FcγR相互磷酸化,导致酪氨酸激酶和下游底物的激活,启动胞内Ca²+ 发生瞬间变化,随之骨架改变,转录激活。相反地,FcγR II b和有ITAM的FcγR共聚集会防止Ca²+ 内流,抑制细胞的激活。刺激性FcγR可阻止活化的蛋白酪氨酸激酶磷酸化FcγR II b中的ITIM,对后者起抑制作用。表达于同一细胞的刺激性和抑制性 FcγR的相对水平决定免疫复合物作用下细胞的活化状态。
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1 }1 N( E _5 j! l Q' e0 T四、刺激性 FcγR和抑制性 FcγR的调节
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% {% n$ K! K# o7 X. q 1. FcγR缺陷鼠
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对刺激性 FcγR或抑制性FcγR缺陷鼠所做的研究揭示,这些受体在免疫复合物诱导的炎症中起着关键作用。敲除γ链基因的小鼠(FcRγ-/-)不表达FcγR, FcγR I及 FcγR III,其巨噬细胞无FcγR介导的吞噬作用。这种小鼠依赖自身抗体的实验性溶血性贫血、血小板减少症、抗原-抗体免疫复合物Arthus反应和抗肿瘤ADCC反应的发生均减少。FcRγ-/-小鼠不发生抗肾小球基底膜抗体被动转输所致的致死性肾小球肾炎,在实验性抗原诱导的关节炎中不发生严重的软骨损伤。在NZB/NZW小鼠等产生内源性自身抗体的动物模型中,敲除γ链基因也使疾病减轻,尽管存在着自身抗体,循环中有免疫复合物,肾小球有IgG的沉积。
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敲除FcγR II b基因的情况则相反,FcγR II b-/-小鼠的I、II和III型变态反应均增强。这种小鼠发生实验性免疫复合物介导的肺泡炎的概率增加,抗体诱导的肾小球肾炎发生加速,传入性免疫应答也有变化,胸腺依赖和不依赖抗原刺激下免疫球蛋白产生增多,并倾向于发生自身免疫病。对胶原诱导性关节炎有抵抗的小鼠在敲除FcγR II b基因后对这种关节炎的发生敏感。在特殊的遗传背景下,FcγR II b-/-小鼠会产生自身抗体和发生肾小球肾炎,这与B细胞相关,提示在特殊的遗传背景下,B细胞FcγR II b介导的抑制信号的缺陷导致了自发性自身免疫病。
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2.人FcγR表达和功能的调节 . h W6 I% \! [$ S; F9 @
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免疫应答中产生的细胞因子会改变FcγR的表达和功能。如 IFN-γ和 G-CSF能上调FcγR在单核细胞的表达,诱导FcγR在多型核细胞的表达,而 IL-4则抑制所有有ITAM的FcγR的表达。GM-CSF特异地增强 FcγR II a的表达,TGF-β增强FcγR III a的表达。与对刺激性FcγR的作用相反,IFN-γ降低抑制性受体FcγR II b2的表达,IL-4增强其表达。鉴于IFN-γ(Thl细胞因子)和 IL-4 ( Tb2细胞因子)分别调节有着相反功能的FcγR同分异构体的表达,它们以此分别对刺激性和抑制性信号进行调节。这样,在炎症区释出的细胞因子就以自分泌和旁分泌方式调节效应细胞的功能。细胞因子对FcχR表达的调节需要几天,而Reactive oxidants和蛋白酶对 FcγR功能的调节十分迅速,可能只需几分钟。H2O2增强FcγR I和FcγR II a介导的吞噬作用,但不改变受体的密度。丝氨酸蛋白酶使FcγR II a的结合能力迅速增强,从而使效应细胞的功能如TNF-α分泌等增强。 & Q# E; i* R2 g3 k& N$ Y
. G/ c5 C! @- [6 d2 Z B! z+ `, i' { 在这一章中,重点介绍了目前所知的与类风湿关节炎发病有关的各种免疫性因素,以此为例来描述风湿病与免疫的关系。在上个世纪的后二十年,有关基础免疫学的研究取得了重大进展,但临床免疫学的研究还存在着很多的问题,对免疫病本质的了解还很肤浅,因此尚缺乏有效防治免疫病的方法。风湿病是一个很大的领域,包含了众多的免疫性疾病,像SLE等很多免疫病的发生与发展的机制十分复杂。因此,本世纪免疫学研究的一个重要任务是应用基础免疫研究中已取得的理论与技术进展于临床免疫研究中,弄清各种风湿病的发病机制,找到防治风湿病的有效方法。
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