TIM基因家族與疾病的關(guān)聯(lián)研究,醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)論文

TIM基因家族與疾病的關(guān)聯(lián)研究,醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)論文TIM基因家族在免疫調(diào)節(jié)和免疫相關(guān)性疾病中的作用機(jī)制越來越遭到研究者的關(guān)注。鼠類Tim家族由8個(gè)成員組成〔Tim1~8〕，位于鼠類染色體11B1.1上；而人類TIM基因家族由3個(gè)成員組成〔TIM-1、TIM-3和TIM-4〕，位于人類染色體5q33.2上，這一染色體區(qū)域已經(jīng)屢次表示清楚與哮喘、過敏和本身免疫性疾病等連鎖[1-3].TIM蛋白是一類具有共同基序的跨膜糖蛋白，其構(gòu)造包括信號肽區(qū)、免疫球蛋白區(qū)、黏蛋白區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)尾區(qū)五部分[3].除了TIM-4蛋白外，TIM-1、TIM-2和TIM-3的胞內(nèi)部分含有酪氨酸磷酸化的基序〔motif〕，介入跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[4].2TIM基因家族免疫調(diào)節(jié)機(jī)制TIM-1[又被命名為腎損傷分子-1〔Kidneyinjurymolecule-1,KIM-1〕和甲型肝炎病毒細(xì)胞受體-1〔HepatitisAviruscellularreceptor-1,HAVcr-1〕],是哮喘和過敏癥等疾病的一個(gè)易感基因，優(yōu)先表示出于人和鼠的Th2細(xì)胞外表，過表示出TIM-1致使IL-4啟動子的轉(zhuǎn)錄活性加強(qiáng)，促進(jìn)NFAT和AP-1轉(zhuǎn)錄活化，同時(shí)作為體內(nèi)一個(gè)潛在的共刺激分子調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活化[1,2,4].TIM-2優(yōu)先表示出于分化的Th2細(xì)胞，通過與其配體信號蛋白4A〔Sema4A〕的互相作用，促進(jìn)T細(xì)胞的活化和分化，并且激活TIM-2信號將下調(diào)NFAT和AP-1的表示出，進(jìn)而抑制T細(xì)胞活化，在Th2免疫應(yīng)答中也起著重要的負(fù)調(diào)節(jié)作用[5,6].TIM-3偏愛表示出于Th1細(xì)胞外表，與其配體半乳凝素-9〔galectin-9〕結(jié)合，通過TIM-3-galectin-9途徑產(chǎn)生抑制信號，誘導(dǎo)Th1細(xì)胞死亡，負(fù)調(diào)節(jié)Th1免疫應(yīng)答[1,2].TIM-4在抗原提呈細(xì)胞上高表示出，與其配體TIM-1結(jié)合，通過TIM-1-TIM-4途徑共刺激T細(xì)胞增殖，介入體內(nèi)免疫調(diào)節(jié)[7].因而，TIM基因家族通過正刺激或者負(fù)刺激信號調(diào)節(jié)體內(nèi)T細(xì)胞的活化、增殖及分化，進(jìn)而調(diào)節(jié)體內(nèi)免疫應(yīng)答和免疫耐受。當(dāng)前研究對TIM蛋白的4個(gè)成員的IgV區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的晶體構(gòu)造分析[8].鼠類Tim-1、Tim-2、Tim-3與Tim-4的晶體構(gòu)造顯示它們具有一個(gè)特征性的FG-CC,能夠與磷酯酰絲氨酸〔Phosphatidylserine,PS〕結(jié)合[9-11].研究表示清楚PS受體TIM-4通過介導(dǎo)抗原特異性的凋亡T細(xì)胞的去除而調(diào)控體內(nèi)適應(yīng)性免疫應(yīng)答[12].并且，Wong等通過TIM-4基因敲除鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)PS受體TIM-4對維持小鼠的居留腹膜巨噬細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定狀態(tài)是必需的[13].同樣，我們研究表示清楚TIM蛋白通過其IgV區(qū)直接介導(dǎo)辨別與結(jié)合凋亡細(xì)胞[14,15].TIM蛋白可能作為PS的新型受體家族與作為主要的Eatme信號分子PS結(jié)合，介導(dǎo)凋亡細(xì)胞的吞噬去除，介入調(diào)節(jié)體內(nèi)免疫耐受和維持體內(nèi)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[7,8,16].因而，TIM基因家族在免疫應(yīng)答和免疫耐受中扮演重要作用[17].3TIM基因家族與疾病3.1TIM基因家族的多態(tài)性與疾病人類的TIM基因家族的多態(tài)性主要與哮喘、遺傳性過敏癥、過敏性鼻炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、甲肝等疾病的易感性有關(guān)[18-22].McIntire等研究表示清楚在TIM-1殘基157處有一個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)157insMTTTVP,并且發(fā)現(xiàn)這個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)的長度占這個(gè)關(guān)鍵區(qū)域的12%~14%,位于HAV病毒進(jìn)入機(jī)體所必需的黏蛋白樣序列的中心位置，所以病毒侵入機(jī)體的效率會因這個(gè)變異而改變[3,22].因而，157insMTTTVP可能由于其變異在HAVCR-1的黏蛋白構(gòu)造域位置，而改變病毒與其受體之間的互相作用，導(dǎo)致HAV病毒發(fā)生脫殼，加強(qiáng)病毒侵入和淋巴樣效應(yīng)細(xì)胞的感染，進(jìn)而調(diào)節(jié)它們的功能[3].3.2TIM基因家族與腫瘤人腎損傷分子-1〔hKIM-1〕是一種腎近曲小管損傷時(shí)表示出的I型跨膜糖蛋白，在腎細(xì)胞癌〔RCC〕中也有表示出[23,24].研究表示清楚hKIM-1是乳頭狀、透明細(xì)胞和轉(zhuǎn)移性RCC相對敏感和特異的標(biāo)記物，可用于區(qū)別腎透明細(xì)胞癌與嫌色細(xì)胞癌；hKIM-1還可作為卵巢透明細(xì)胞癌的診斷性標(biāo)記物[23].研究表示清楚尿液中可溶性脫落的KIM-1胞外域是急性腎損傷〔AKI〕的一個(gè)敏感而特異的生物標(biāo)志。并且最新研究表示清楚hKIM-1胞外域的脫落〔Ectodomainshedding〕與腎透明細(xì)胞癌〔clearcellrenalcellcarcinoma,ccRCC〕侵襲、惡性程度及疾病的進(jìn)展相關(guān)[25].而KIM-1胞外域的脫落在AKI中通常由體內(nèi)ERK活化介導(dǎo)，并且這種脫落通過P38MAP激酶的活化而加劇[26].因而，KIM-1可能是腎細(xì)胞癌等腫瘤患者中高表示出，通過ERK、P38MAP活化等信號通路的調(diào)控促使KIM-1胞外域的脫落進(jìn)而預(yù)測疾病的進(jìn)程。腫瘤免疫治療的一個(gè)策略是在體外刺激T細(xì)胞使之便于發(fā)展成為細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞〔Cytotoxiclymphocyte,CTL〕，采取過繼性治療方式進(jìn)行抗腫瘤治療，研究發(fā)現(xiàn)腫瘤特異性T細(xì)胞體外經(jīng)IL-12極化成TIM-3〔+〕T-bet〔+〕腫瘤特異性Th1細(xì)胞，患有淋巴瘤的小鼠接受TIM-3〔+〕T-bet〔+〕腫瘤特異性Th1細(xì)胞治療，能夠抑制腫瘤的生長和發(fā)育；這種特異性Th1細(xì)胞的出現(xiàn)可能與惡性細(xì)胞消除有關(guān)，能夠監(jiān)測抗癌治療的進(jìn)程[27].最新研究表示清楚TIM-3與TIM-4蛋白是組織細(xì)胞肉瘤、其他組織和樹突狀細(xì)胞腫瘤標(biāo)志物[28].周曉曦等[29]研究表示清楚宮頸癌細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞均高表示出TIM-3,且TIM-3表示出強(qiáng)度與宮頸癌惡性進(jìn)展及轉(zhuǎn)移高度相關(guān)。TIM-1及TIM-3mR-NA在胃癌患者中的表示出均高于正常對照組，TIM-1mRNA在胃癌患者中的表示出還與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，TIM-1及TIM-3有可能成為胃癌基因治療的新靶點(diǎn)[30].最新研究結(jié)果表示清楚在腫瘤細(xì)胞中的異位表示出TIM-3基因可能是一個(gè)潛在的非小細(xì)胞肺癌〔non-smallcelllungcancers,NSCLCs〕患者的獨(dú)立預(yù)后因素[31].因而，TIM分子的檢測將為腫瘤早期預(yù)警提供新的生物標(biāo)志，可能在監(jiān)測腫瘤預(yù)后起重要作用；通過研究腫瘤患者體內(nèi)的TIM基因家族異常表示出機(jī)制，為腫瘤治療提供新的策略與靶點(diǎn)。3.3TIM基因家族與移植研究表示清楚TIM-1/KIM-1是腎小管上皮細(xì)胞的損傷極為敏感的標(biāo)記，在腎移植發(fā)生急性排擠反響時(shí)，KIM-1作為一個(gè)極度敏感損傷標(biāo)志物，并且尿液中KIM-1升高會提示發(fā)生移植功能障礙[32-35].研究表示清楚在AKI中這種KIM-1胞外域的脫落通常由體內(nèi)ERK活化介導(dǎo)，并且通過P38MAP激酶的活化而加劇[26].同樣，TIM-3可能是一個(gè)Th1活化和移植受體者發(fā)生排擠反響的標(biāo)志物，作為一個(gè)非侵入性標(biāo)志監(jiān)測移植物功能能否異常[36,37].最新研究表示清楚TIM基因家族成員膜型蛋白能夠被去整合素-金屬蛋白酶-10〔Adisintegrinandmetalloprotease-10,ADAM-10〕和去整合素-金屬蛋白酶-17〔ADAM-17〕的作用下剪切成為溶解型蛋白，在體內(nèi)能夠作為負(fù)調(diào)節(jié)因子介入體內(nèi)免疫應(yīng)答[38,39].在移植發(fā)生急性排擠反響時(shí)這些酶活性能否加強(qiáng)有待進(jìn)一步研究。3.4TIM基因家族與病毒性疾病TIM-1起初發(fā)現(xiàn)為甲型肝炎〔HAV〕的受體，研究發(fā)現(xiàn)TIM-1分子N末端富含半胱氨酸的構(gòu)造域和黏蛋白域是TIM-1與HAV結(jié)合的特異辨別位點(diǎn)；并且，通過阻斷TIM-1與內(nèi)源配體互相作用而直接抑制Th2細(xì)胞分化，減少Th2細(xì)胞因子生成，預(yù)防哮喘的發(fā)生發(fā)展，進(jìn)而部分解釋HAV感染與哮喘等過敏性疾病的發(fā)生呈負(fù)相關(guān)性的機(jī)制[22,40].研究表示清楚過表示出TIM-3與CHB疾病的進(jìn)展相關(guān)，Tim-3可能介入Th1/Tc1偏移應(yīng)答，這有助于HBV持續(xù)性感染[41].在HCV感染時(shí)TIM-3途徑介入調(diào)節(jié)性T細(xì)胞〔regulatoryTcells,Tregs〕與起抗病毒作用的效應(yīng)T淋巴細(xì)胞〔ef-fectorTcells,Teffs〕間平衡的調(diào)節(jié)[42].TIM-3通過與負(fù)性調(diào)節(jié)因子程序性死亡蛋白-1〔Programmeddeath-1,Pd-1〕、細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)抑制蛋白-1〔Sup-pressorofcytokinesignaling-1,SOCS-1〕互相作用及對STAT-1磷酸化的抑制和負(fù)調(diào)節(jié)IL-12的產(chǎn)生，可能在天然免疫反響性的負(fù)性調(diào)節(jié)中扮演重要作用，為HCV治療提供新靶點(diǎn)[43].在HIV患者體內(nèi)分離的T細(xì)胞高表示出TIM-3,其表示出水平同患者體內(nèi)的病毒水平成正相關(guān)；并且TIM-3負(fù)調(diào)控衰歇的CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒性，可能為HIV治療提供新途徑[44,45].3.5TIM基因家族與本身免疫性疾病當(dāng)前，本身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)理仍不清楚，研究表示清楚在很多本身免疫性疾病中存在細(xì)胞因子不平衡的情況，多發(fā)性硬化癥〔MS〕、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎〔RA〕、系統(tǒng)性紅斑狼瘡〔SLE〕、1型胰島素依靠型糖尿病等本身免疫性疾病患者體內(nèi)發(fā)生Th1/Th2漂移，Th1及其細(xì)胞因子占優(yōu)勢，致使本身免疫性疾病發(fā)生發(fā)展[46].研究發(fā)現(xiàn)TIM-1與TIM-3在多發(fā)性硬化癥、系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者中Th1和Th2細(xì)胞外表上表示出異常，這表示清楚TIM-1與TIM-3分子與本身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)[47,48].SLE患者中的外周血單個(gè)核細(xì)胞上的TIM-4表示出增加，表示清楚TIM-4分子可能與SLE發(fā)病機(jī)制相關(guān)[49].研究表示清楚類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者外周血淋巴細(xì)胞〔CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞與單核細(xì)胞〕外表TIM-3表示出增加，并與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的疾病活動性呈負(fù)相關(guān)[50].因而，TIM基因家族成員在本身免疫性疾病表示出存在異常，通過調(diào)節(jié)它們的表示出，促進(jìn)體內(nèi)Th1/Th2平衡，將為本身免疫性疾病治療提供新途徑。3.6TIM基因家族與過敏性疾病機(jī)體內(nèi)Th1/Th2細(xì)胞平衡與多種疾病密切相關(guān)，介入過敏性疾病、本身免疫性疾病、感染性疾病及腫瘤等的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后。衛(wèi)生假講以為過敏性疾病如哮喘、過敏性鼻炎、過敏性皮炎、過敏性結(jié)膜炎等的發(fā)生與抗原特異性Th2優(yōu)勢免疫應(yīng)答相關(guān)，主要由Th2分泌的細(xì)胞因子促進(jìn)IgE的產(chǎn)生和嗜酸性粒細(xì)胞的炎癥反響[51].研究表示清楚在哮喘小鼠中的TIM-1表示出增加與Th2相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子GATA-3上調(diào)相關(guān)[52].研究資料表示清楚TIM-3分子在小鼠哮喘中表示出異常，可能與哮喘的炎癥及發(fā)展相關(guān)[53].研究表示清楚TIM-1與過敏性紫癜〔Henochscholeinpurpura,HSP〕發(fā)生及臨床類型有關(guān)，檢測HSP患兒血清中TIM-1水平有助于判定HSP患兒的嚴(yán)重程度及復(fù)發(fā)可能[54].過敏性鼻炎患者樹突狀細(xì)胞〔Dendriticcells,DCs〕外表表示出高水平的TIM-4,并且，TIM-1-TIM-4互相作用能夠加強(qiáng)過敏性鼻炎患者Th2細(xì)胞細(xì)胞因子的反響，這表示清楚TIM-4在過敏性鼻炎患者致病中發(fā)揮作用[55].因而，TIM基因家族成員在過敏性疾病致病機(jī)制中起重要作用，可能能夠通過調(diào)節(jié)T細(xì)胞亞群間的平衡而干涉過敏性疾病的發(fā)生發(fā)展，以促進(jìn)疾病的轉(zhuǎn)歸。3.7TIM基因家族與原因不明習(xí)慣性流產(chǎn)呂紅娟等[56]采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR〔RT-PCR〕法檢測35例原因不明習(xí)慣性流產(chǎn)〔URSA〕患者外周血單個(gè)核細(xì)胞〔PBMC〕中T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白-1〔TIM-1〕和T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白-3〔TIM-3〕mR-NA的表示出水平，并與25例查體健康的妊娠中期孕婦作比擬。結(jié)果表示清楚與健康孕婦相比，URSA患者TIM-1和TIM-3mRNA的相對表示出量均明顯增加〔P均0.01〕。提示URSA患者體內(nèi)Th細(xì)胞免疫應(yīng)答水平較高，TIM分子可能通過調(diào)節(jié)Th細(xì)胞免疫應(yīng)答介入U(xiǎn)RSA發(fā)生、發(fā)展。3.8TIM基因家族與臨床治療近來研究表示清楚通過調(diào)控TIM分子的表示出及通過調(diào)控T細(xì)胞上TIM分子與其配體的互相作用，能為治療干預(yù)T細(xì)胞介導(dǎo)的疾病提供新的靶點(diǎn)[57,58].有資料表示清楚應(yīng)用an-ti-TIM1或者anti-TIM3抗體治療哮喘、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等疾病，有效控制疾病的發(fā)生發(fā)展，這將會為這些疾病的治療提供新的途徑[57-59].文獻(xiàn)報(bào)道在小鼠心臟移植模型實(shí)驗(yàn)中，固然應(yīng)用低親和力的抑制型TIM-1單抗〔RMT1-10〕不能誘導(dǎo)Tregs產(chǎn)生，但它能穩(wěn)定小鼠體內(nèi)Tregs數(shù)目，進(jìn)而抑制效應(yīng)性T細(xì)胞〔Teffs〕增殖，提高Tregs/Teffs