FcεRI信号通路
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FcεRI的结构特点FcεRI是一异型多聚复合物,属于多条链的免疫识别受体。
它以αβγ2四聚体或αγ2三聚体的形式存在。
α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。
α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α链的正确折叠是非必需的,且不影响其与IgE的结合1。
α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α亚基的小鼠因不能完整表达FcεRI而不会发生IgE介导的过敏反应。
β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)。
β亚基是γ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5～7倍,而其本身几乎很少或不能对FcεI的交联产生信号传导4。
Donadieu. E等研究表明β亚基具有第二个放大功能,即放大FcεRI 在细胞表面的表达。
上述发现也为FcεRI在不同细胞,如β阴性细胞(单核细胞、树突状细胞)和β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。
γ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γ亚基,各有一个穿膜区。
胞内区具有ITAM基序,γ亚基与TCR的δ链属于同一家族成员,它在FcεRI发生交联后可被激活,它是FcεRI在细胞膜表达和细胞内信号转导所必需。
γ亚基的另外一个明确的功能是便于人α亚基在细胞表面的表达8。
β与γ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αβγ2与αγ2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β亚基的放大作用,所以两者表达比例的大小决定了FcεRIΠIgE介导免疫反应的大小,同时说明β亚基至少在FcεRI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FcεRIα、β亚基的比例,结果表明其比例与α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,FcεRI只以αβγ2的形式表达10。
FcεRI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FcεRI的交联,才能激活肥大细胞。
在FcεRI聚集交联后,lyn ,src家族的PTK被激活,lyn的激活又使β链、γ链及邻近的蛋白酪氨酸磷酸化,磷酸化的β、γ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FcεRI交联的信号传导。
作者解释这样有利于Syk及时接近γ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。
FcεR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:①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;ERK5ΠBMK1。
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TNF2α、IL22的编码起重要作用。
可以观察到在FcεRI交联,Lyn、Syk激活后,vav、shc的酪氨酸磷酸化及shc、Grab间联系增加。
ShcΠGrabΠsos复合物可以激活H2Ras ,以此激活以下蛋白激酶系列:C2Raf21→MEK1Π2→ERK1Π2 ,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FcεRI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 2PLC2γ→DAG→PKC→JNK; (B)BTK→PAC1→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。
②Rho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FcεRI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FcεRI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FcεRI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FcεRI信号传导及脂质载体,FcεRI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FcεRI介导的信号传导致动员及脱颗粒相当重要。
③PI32K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FcεRI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FcεRI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FcεRI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。
FcεRI的生物学功能FcεRI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FcεRI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FcεR细菌的易位和肠道的炎症有关22。
通过表达人的FcεRI的转基因小鼠与FcεRI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。
5FcεRI受体的应用由于IgE、FcεRI在变态反应中的重要作用,人们根据FcεRI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FcεRI的结构或者干扰IgE的结合位点或阻断信号传导而阻止FcεRI介导的I型超敏反应。
H1M 研究证实可以通过合成FcεRIα亚基的反义寡核苷酸(ODN) ,使α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FcεRI受体的单克隆及多克隆抗体。
Michal曾筛选一个FcεRIα亚基单克隆抗体417、5114 ,其单价的Fab在与FcεRIα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,FcεRI2IgG免疫粘附素25。
它是由FcεRIα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FcεRI的α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FcεRI IgG可能有助于人类与IgE有关的过敏反应的治疗。
Syk是FcεRI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FcεRI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.。
