引用本文: 雷偉, 王佳佳, 王昌國, 曾大雄, 張秀琴, 黃建安. OX40/OX40L共刺激信號分子在支氣管哮喘中的應用前景. 中國呼吸與危重監護雜志, 2016, 15(3): 309-313. doi: 10.7507/1671-6205.2016073 復制
支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種由嗜酸粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞等多種炎癥細胞及細胞因子參與的一種慢性氣道炎癥性疾患[1]。其中T細胞在哮喘的發病過程中具有重要的作用。T細胞的活化需要兩個不可或缺的信號:第一信號由T細胞受體(TCR)識別抗原遞呈細胞(APC)表面的抗原肽-MHC復合物所啟動;第二信號由T細胞和APC表面的共刺激信號分子的相互作用所啟動。而OX40/OX40配體(OX40L)是腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族中非常重要的一對共刺激信號分子[2]。目前研究表明,OX40/OX40L共刺激信號分子對于T細胞的擴增、存活及分化等具有重要作用,在哮喘的發病中扮演重要角色。現就OX40/OX40L共刺激信號分子在哮喘中的應用前景進行綜述。
一 OX40/OX40L的分子結構及生物學特性
1. OX40/OX40L的分子結構及其表達:OX40又稱CD134、ACT35、TNFRSF4,是TNFR超家族成員之一。人的OX40是相對分子質量48~50 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白,含有249個氨基酸,相應基因定位于人染色體1p36(小鼠位于4號染色體)。OX40主要表達于活化的CD4+T細胞表面,而在CD8+T細胞、活化的調節性T細胞(Treg)、自然殺傷(NK)T細胞、NK細胞和中性粒細胞表面也有少量OX40的表達[3-4]。
OX40L又稱gp34、CD134L、CD252、TNFSF4等,是相對分子質量為34 kD的Ⅱ型跨膜糖蛋白,含有183個氨基酸,其相應基因定位于1q25,屬腫瘤壞死因子(TNF)超家族成員之一。OX40L也只表達于活化的細胞表面,主要是活化的APC如B細胞、樹突狀細胞(DCs)、巨噬細胞表面,另外NK細胞、朗格漢斯細胞、平滑肌細胞、肥大細胞、血管內皮細胞、活化的T細胞、CD4+CD3-輔助細胞,腫瘤細胞等細胞表面也有OX40L的表達[5-6]。
2. OX40/OX40L在細胞表面表達的調節:OX40的表達需要3個信號:(1)?較強的TCR配體;(2)?CD28的參與;(3)?白細胞介素(IL)-2/IL-2R信號。OX40表達的程度取決于局部微環境,低劑量的抗原刺激或微弱的TCR激動劑并不能引起OX40的表達上調[7]。OX40在前述細胞上的表達水平一般在受到TCR刺激后的48~72 h達高峰,在120 h左右降至初始水平。IL-2、IL-1、TNF均能夠誘導CD4和CD8 T細胞表面OX40的表達[8]。
調節OX40L在APC表面表達的具體機制目前尚不太明確,但一些研究發現將DCs與TNF-α或者抗CD40單克隆抗體(mAb)共孵育能夠誘導OX40L的表達。γ干擾素(IFN-γ)、前列腺素E2、胸腺基質淋巴細胞生成素(TSLP)和IL-18均可以促進OX40L的表達。OX40L的表達主要局限在炎癥部位,未來的研究將側重于探討影響APC表面OX40L表達的分子機制[9]。
3.可溶性OX40(sOX40)和sOX40L的分子結構、來源及其生物學特性:近年來許多研究表明,TNFR/TNF家族的許多共刺激信號分子具有細胞膜型和可溶性兩種形式,最近研究發現OX40和OX40L也同樣存在著可溶性的形式,即sOX40和sOX40L。目前其來源尚不是很清楚,有學者認為可能來自細胞膜型OX40、OX40L裂解下來的產物,或者為其不同的剪切產物[10]。而有關sOX40、sOX40L的分子結構也不清楚,可能與OX40、OX40L胞外段部分相似。其具體的生物學功能也有待進一步研究探討。
二 OX40/OX40L的生物學功能
1.OX40/OX40L信號促進T細胞的克隆擴增:OX40/OX40L信號產生協同刺激作用,可以增強CD4和CD8 T細胞的克隆擴增。體內實驗發現,用逆轉錄病毒轉導高表達野生型生存素至OX40缺陷小鼠體內,其CD4 T細胞的長期生存時間并沒有得到恢復,認為該信號促進T細胞增殖的主要機制是通過蛋白激酶B(PKB/Akt)依賴的抗凋亡蛋白生存素的激活[11]。
2.OX40/OX40L信號促進T細胞的分化和細胞因子的分泌:OX40/OX40L信號能夠促進IL-2、IL-4、IL-5、IFN-γ的產生和記憶CD4 T細胞的聚集[12]。起初研究認為,OX40/OX40L信號主要在于促進CD4 T細胞向Th2 CD4 T細胞方向分化。目前研究表明,OX40在Th1和Th2細胞表面表達水平相當,并且OX40/OX40L信號能夠同時提高Th1和Th2細胞的分化。OX40/OX40L信號刺激的效應決定CD4 T細胞是向Th1還是向Th2細胞的分化取決于多種因素整合的結果,尤其是TCR刺激的強度、抗原的劑量以及可以利用的細胞因子[13]。
體內實驗發現,原始CD8 T細胞與可溶性或者腫瘤相關抗原共孵育后,能夠提高其向效應細胞分化的能力,并能夠提高CD8 T細胞在腫瘤病灶部位的聚集[14]。最近體內實驗發現,OX40L能夠提高抗原激發的CD8 T細胞的擴增和存活時間,而且這種擴增和存活時間的延長是通過CD4 T細胞的幫助來間接實現的[15]。
另一項研究發現,應用激發性抗OX40 mAb干預可以上調IL-2Rα的表達,它是IL-2最具親和力的受體,兩者結合后促進T細胞的進一步活化,促進許多細胞因子的釋放。而有研究表明,聯合干預OX40/OX40L和其他共刺激信號通路比干預單一信號通路更能夠促進CD4 T細胞的增生和細胞因子的產生[16]。OX40和IL-2激動劑聯合應用在小鼠體內可以引起Treg的進一步擴增,并且擴增的Treg具有較強的抑制功能,可以促進移植物的長期存活,增強免疫耐受[17]。
3.OX40/OX40L介導的雙向共刺激信號:在TNFR家族許多成員中,比如4-1BB/4-1BBL、Fas/FasL、CD27/CD70等分子均存在雙向共刺激信號的傳遞[18]。同樣,研究表明OX40/OX40L信號的傳遞也具有雙向性的特點,即OX40與其配體OX40L結合后,除了通過受體OX40向T細胞傳遞正向共刺激信號外(維持T細胞的活化、增殖、存活等作用),同時還能夠通過配體OX40L向APC傳遞逆向信號。通過對上述具有雙向信號傳遞功能的分子進行研究,發現在胞漿區近N端存在的一段高度保守的氨基酸序列可能與傳遞逆向信號有關[19]。通過對內皮細胞表面OX40L傳遞的逆向信號進行研究,發現OX40作用于OX40L后能夠介導C-jun和C-fos的表達上調,sOX40也能與表達有OX40L的人臍靜脈內皮細胞相互作用,促進CCL5的mRNA和蛋白水平的表達上調。OX40/OX40L介導的逆向信號能夠促進DCs的成熟并上調OX40L的表達,進而增強IL-12、IL-1β等細胞因子的生成以及表面共刺激分子CD80、CD86等的表達上調、還能夠上調活化的B細胞表達OX40L分子,并通過逆向信號促進免疫球蛋白的生成[20]。
4.OX40/OX40L信號能延長T細胞的存活:OX40與其他TNFR家族成員一樣,也能延長T細胞的存活,但與其他成員有一定的重疊效應。另外OX40信號還可以與Toll樣受體(TLR)的配體產生協同作用,延長抗原特異性的CD4 T細胞的存活,其機制可能與TLR配體能夠促進APC的成熟,進一步增加APC產生IL-12、IFN-α、IFN-β和TNF-α等細胞因子,這些細胞因子進而促進T細胞的擴增和存活有關[21]。體外實驗表明,OX40缺陷CD4 T細胞存活時間縮短,PI3K和磷酸化的PKB(p-PKB)的表達下調,而用逆轉錄病毒轉導PKB后能夠改善CD4 T細胞的存活時間。運用抗OX40 mAb干預后,CD4 T細胞存活時間延長,具體的機制可能與PKB信號增加了抗凋亡蛋白Bcl-xL和Bcl-2的含量有關[20]。
5.OX40/OX40L信號介導淋巴細胞的遷徙和粘附:OX40L能夠促進APC表達CXCR5,而該因子被認為與T、B淋巴細胞遷徙至次級淋巴器官有關。許多研究發現,在OX40缺陷小鼠或者用抗OX40L mAb阻斷OX40/OX40L信號后,活化的CD4 T細胞遷徙至脾臟B淋巴細胞區的能力下降,這可能與CD4 T細胞表達的CXCR5的下降有關[23]。體外實驗發現OX40/OX40L信號能夠趨化CD4 T細胞粘附于人血管內皮細胞,促進免疫細胞穿透血管內皮層遷徙到炎癥部位,進而發揮免疫防御和免疫監視功能。在實驗性變態反應性腦脊髓炎小鼠模型中,發現表達有OX40L的內皮細胞能夠介導CD4 T細胞遷移入靶器官從而發揮致病作用[24]。另有研究發現OX40缺陷T細胞遷移至炎癥部位的能力明顯下降。運用sOX40與臍靜脈內皮細胞上的OX40L相互作用后,內皮細胞分泌的CCL5增加,而用抗OX40L mAb阻斷后,CCL5的表達則明顯下降。這些研究結果均表明OX40/OX40L信號在介導淋巴細胞向炎癥部位的遷徙和粘附過程中具有重要作用[25]。
三 OX40/OX40L參與的信號轉導機制
OX40/OX40L參與的信號途徑目前尚不是很清楚。研究發現OX40通過富含半胱氨酸的結構域1、2和3來與OX40L結合。OX40分子通過一小段包含QEE保守的氨基酸序列招募腫瘤壞死因子受體相關因子(TRAF)2、3和5到它的胞漿段,而TRAFs再與下游的激酶相連接。其中TRAF2在OX40介導的效應功能方面居于主導地位,許多研究表明TRAF2是連接OX40和NF-κB主要的信號適配器。OX40/OX40L信號活化PI3K/PKB(AKT)和NF-κB信號途徑,這些信號途徑的活化進而上調許多Bcl-2抗凋亡家族成員,包括BCL-xL、Bcl-2和Bfl-1,同時也上調調節細胞分裂的分子比如生存素和激酶aurora B,而下調CTLA-4和Foxp3分子。而OX40缺陷小鼠則不能維持PKB的活性[26]。OX40/OX40L信號還可以促進細胞的Ca2+內流,進而加速活化T淋巴細胞核因子(NFAT)向細胞核內移位,進而調控上述因子的表達。也就是說,OX40/OX40L信號可以通過PI3K/PKB(AKT)、NF-κB和Ca2+/NFAT等途徑啟動下游的一系列信號途徑,進而介導T細胞的擴增、分裂、存活、細胞因子基因的轉錄以及細胞因子受體的表達[27]。
四 OX40/OX40L信號與哮喘發病的關系
1.OX40/OX40L是哮喘治療的潛在靶點:Siddiqui等[5]發現OX40、OX40L在輕度哮喘患者的支氣管黏膜中表達較正常對照者有所增加,并且其表達與組織中的嗜酸粒細胞和IL-4的含量呈正相關。趙建東等[28]發現變應性鼻炎患者鼻黏膜上皮細胞、腺體細胞、血管內皮細胞高表達OX40分子。有研究發現人氣道平滑肌上存在OX40L的表達,哮喘患者平滑肌細胞與OX40-Fc作用后IL-6的釋放明顯增加,而IL-6是一種重要的前炎癥介質,可以加重哮喘的嚴重程度。我們的研究也證實,哮喘小鼠外周血單核細胞、肺泡灌洗液沉渣細胞、肺組織中均存在OX40、OX40L的表達上調,并且阻斷OX40/OX40L信號能夠抑制T細胞的增殖以及IL-4、IFN-γ等炎癥介質的釋放[29]。同時,我們的研究也發現哮喘患者外周血單核細胞表面存在OX40、OX40L的表達上調[30]。OX40和(或)OX40L在呼吸系統中表達的廣泛性以及具有的生物學功能,也進一步提示OX40/OX40L信號可能是哮喘治療中的一個重要的靶點。
2.sOX40L可能是哮喘重要的炎癥標志物之一:Ezzat等[31]發現在哮喘兒童患者急性發作期sOX40L較對照組和緩解期患者明顯升高,而急性發作組中重度患者較中度、輕度明顯升高,并且sOX40L與呼氣流速峰值呈負相關,認為sOX40L是一個檢測兒童哮喘患者氣道炎癥的有價值的生物學指標。而我們的研究發現在成人哮喘患者中也存在sOX40L的上調,病情越重,其含量越高,并且與肺功能指標呈負相關。這些研究結果均提示sOX40L可能是反映哮喘患者氣道炎癥及其病情嚴重程度的一個重要的炎癥介質,具體機制有待進一步研究[30]。
3.阻斷OX40/OX40L共刺激信號分子在哮喘動物模型治療中的價值:OX40在記憶性CD4+T細胞的表達有十分重要的作用,通過OX40缺陷小鼠或者是在抗原激發階段用抗OX40L mAb來阻斷OX40/OX40L信號途徑,可以減輕嗜酸粒細胞浸潤,降低氣道高反應性,減少氣道黏液分泌,降低Th2型細胞因子的生成。而運用OX40L缺陷小鼠也可以觀察到同樣的現象。有研究發現在哮喘小鼠模型中,抗OX40L mAb僅在致敏階段能夠發揮治療效應,而在哮喘的激發階段則沒有治療效應[32]。而有學者在OX40L缺陷小鼠發現,抗OX40L mAb在致敏和激發階段均能夠抑制Th2型細胞因子[33]。以上研究結果的不一致性不僅提示mAb治療療效可能與哮喘病程有關,也提示抗OX40L mAb如果用于治療哮喘,療效是否也會存在一定的個體差異性。另外,阻斷OX40L信號也能夠抑制TSLP誘導的哮喘反應,并且在小鼠和非人類靈長類動物哮喘模型中均取得了顯著的療效[34]。這些研究成果均提示該信號通路在哮喘治療中具有一定的應用前景。
4.阻斷OX40/OX40L共刺激信號分子在哮喘患者治療中的價值:目前有關阻斷OX40/OX40L信號通路的mAb在惡性腫瘤治療的臨床試驗正在如火如荼的開展。而有關阻斷OX40/OX40L通路的mAb與抗CTLA4 mAb、抗PD-L1 mAb、抗CD20 mAb等的聯合應用治療腫瘤的臨床試驗也都在進行當中。目前關于阻斷性OX40L mAb在哮喘治療的二期臨床試驗已經結束。試驗結果顯示,和對照組相比,阻斷OX40L mAb雖然沒有降低哮喘患者的氣道高反應性,但是有效降低了血清總IgE含量和氣道嗜酸粒細胞的數量,同時并未出現明顯的不良反應。這個試驗結果雖然令人對OX40/OX40L信號通路在哮喘中的應用價值有點失望,但是該研究中潛在的試驗樣本例數(28例)、抗體劑量、給藥的間隔、OX40/OX40L信號途徑生物標志物等一系列問題都使得OX40/OX40L信號通路在哮喘中的應用價值還需要更進一步的評價,同時也期待其他臨床試驗結果的佐證[35]。
五 結語
OX40/OX40L是機體免疫應答過程中一對重要的共刺激信號分子,參與了T細胞的活化、增殖、分化以及細胞因子的分泌,延長了T細胞的存活,介導了淋巴細胞的遷徙和粘附。許多mAb在哮喘中的應用研究也是不斷涌現[36]。抗OX40L mAb在許多炎癥性疾患中取得了滿意的療效[37]。目前僅有的一項阻斷性OX40L mAb治療哮喘的臨床試驗的結果雖然不是很理想,但是有待更進一步的研究評價OX40/OX40L信號通路在哮喘中的應用價值,期望能夠為哮喘發病機制的研究及其分子靶向治療提供更為有價值的線索。抗OX40L mAb與抗其他信號通路的mAb的聯合應用可能是未來哮喘治療的研究方向之一。
支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種由嗜酸粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞等多種炎癥細胞及細胞因子參與的一種慢性氣道炎癥性疾患[1]。其中T細胞在哮喘的發病過程中具有重要的作用。T細胞的活化需要兩個不可或缺的信號:第一信號由T細胞受體(TCR)識別抗原遞呈細胞(APC)表面的抗原肽-MHC復合物所啟動;第二信號由T細胞和APC表面的共刺激信號分子的相互作用所啟動。而OX40/OX40配體(OX40L)是腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族中非常重要的一對共刺激信號分子[2]。目前研究表明,OX40/OX40L共刺激信號分子對于T細胞的擴增、存活及分化等具有重要作用,在哮喘的發病中扮演重要角色。現就OX40/OX40L共刺激信號分子在哮喘中的應用前景進行綜述。
一 OX40/OX40L的分子結構及生物學特性
1. OX40/OX40L的分子結構及其表達:OX40又稱CD134、ACT35、TNFRSF4,是TNFR超家族成員之一。人的OX40是相對分子質量48~50 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白,含有249個氨基酸,相應基因定位于人染色體1p36(小鼠位于4號染色體)。OX40主要表達于活化的CD4+T細胞表面,而在CD8+T細胞、活化的調節性T細胞(Treg)、自然殺傷(NK)T細胞、NK細胞和中性粒細胞表面也有少量OX40的表達[3-4]。
OX40L又稱gp34、CD134L、CD252、TNFSF4等,是相對分子質量為34 kD的Ⅱ型跨膜糖蛋白,含有183個氨基酸,其相應基因定位于1q25,屬腫瘤壞死因子(TNF)超家族成員之一。OX40L也只表達于活化的細胞表面,主要是活化的APC如B細胞、樹突狀細胞(DCs)、巨噬細胞表面,另外NK細胞、朗格漢斯細胞、平滑肌細胞、肥大細胞、血管內皮細胞、活化的T細胞、CD4+CD3-輔助細胞,腫瘤細胞等細胞表面也有OX40L的表達[5-6]。
2. OX40/OX40L在細胞表面表達的調節:OX40的表達需要3個信號:(1)?較強的TCR配體;(2)?CD28的參與;(3)?白細胞介素(IL)-2/IL-2R信號。OX40表達的程度取決于局部微環境,低劑量的抗原刺激或微弱的TCR激動劑并不能引起OX40的表達上調[7]。OX40在前述細胞上的表達水平一般在受到TCR刺激后的48~72 h達高峰,在120 h左右降至初始水平。IL-2、IL-1、TNF均能夠誘導CD4和CD8 T細胞表面OX40的表達[8]。
調節OX40L在APC表面表達的具體機制目前尚不太明確,但一些研究發現將DCs與TNF-α或者抗CD40單克隆抗體(mAb)共孵育能夠誘導OX40L的表達。γ干擾素(IFN-γ)、前列腺素E2、胸腺基質淋巴細胞生成素(TSLP)和IL-18均可以促進OX40L的表達。OX40L的表達主要局限在炎癥部位,未來的研究將側重于探討影響APC表面OX40L表達的分子機制[9]。
3.可溶性OX40(sOX40)和sOX40L的分子結構、來源及其生物學特性:近年來許多研究表明,TNFR/TNF家族的許多共刺激信號分子具有細胞膜型和可溶性兩種形式,最近研究發現OX40和OX40L也同樣存在著可溶性的形式,即sOX40和sOX40L。目前其來源尚不是很清楚,有學者認為可能來自細胞膜型OX40、OX40L裂解下來的產物,或者為其不同的剪切產物[10]。而有關sOX40、sOX40L的分子結構也不清楚,可能與OX40、OX40L胞外段部分相似。其具體的生物學功能也有待進一步研究探討。
二 OX40/OX40L的生物學功能
1.OX40/OX40L信號促進T細胞的克隆擴增:OX40/OX40L信號產生協同刺激作用,可以增強CD4和CD8 T細胞的克隆擴增。體內實驗發現,用逆轉錄病毒轉導高表達野生型生存素至OX40缺陷小鼠體內,其CD4 T細胞的長期生存時間并沒有得到恢復,認為該信號促進T細胞增殖的主要機制是通過蛋白激酶B(PKB/Akt)依賴的抗凋亡蛋白生存素的激活[11]。
2.OX40/OX40L信號促進T細胞的分化和細胞因子的分泌:OX40/OX40L信號能夠促進IL-2、IL-4、IL-5、IFN-γ的產生和記憶CD4 T細胞的聚集[12]。起初研究認為,OX40/OX40L信號主要在于促進CD4 T細胞向Th2 CD4 T細胞方向分化。目前研究表明,OX40在Th1和Th2細胞表面表達水平相當,并且OX40/OX40L信號能夠同時提高Th1和Th2細胞的分化。OX40/OX40L信號刺激的效應決定CD4 T細胞是向Th1還是向Th2細胞的分化取決于多種因素整合的結果,尤其是TCR刺激的強度、抗原的劑量以及可以利用的細胞因子[13]。
體內實驗發現,原始CD8 T細胞與可溶性或者腫瘤相關抗原共孵育后,能夠提高其向效應細胞分化的能力,并能夠提高CD8 T細胞在腫瘤病灶部位的聚集[14]。最近體內實驗發現,OX40L能夠提高抗原激發的CD8 T細胞的擴增和存活時間,而且這種擴增和存活時間的延長是通過CD4 T細胞的幫助來間接實現的[15]。
另一項研究發現,應用激發性抗OX40 mAb干預可以上調IL-2Rα的表達,它是IL-2最具親和力的受體,兩者結合后促進T細胞的進一步活化,促進許多細胞因子的釋放。而有研究表明,聯合干預OX40/OX40L和其他共刺激信號通路比干預單一信號通路更能夠促進CD4 T細胞的增生和細胞因子的產生[16]。OX40和IL-2激動劑聯合應用在小鼠體內可以引起Treg的進一步擴增,并且擴增的Treg具有較強的抑制功能,可以促進移植物的長期存活,增強免疫耐受[17]。
3.OX40/OX40L介導的雙向共刺激信號:在TNFR家族許多成員中,比如4-1BB/4-1BBL、Fas/FasL、CD27/CD70等分子均存在雙向共刺激信號的傳遞[18]。同樣,研究表明OX40/OX40L信號的傳遞也具有雙向性的特點,即OX40與其配體OX40L結合后,除了通過受體OX40向T細胞傳遞正向共刺激信號外(維持T細胞的活化、增殖、存活等作用),同時還能夠通過配體OX40L向APC傳遞逆向信號。通過對上述具有雙向信號傳遞功能的分子進行研究,發現在胞漿區近N端存在的一段高度保守的氨基酸序列可能與傳遞逆向信號有關[19]。通過對內皮細胞表面OX40L傳遞的逆向信號進行研究,發現OX40作用于OX40L后能夠介導C-jun和C-fos的表達上調,sOX40也能與表達有OX40L的人臍靜脈內皮細胞相互作用,促進CCL5的mRNA和蛋白水平的表達上調。OX40/OX40L介導的逆向信號能夠促進DCs的成熟并上調OX40L的表達,進而增強IL-12、IL-1β等細胞因子的生成以及表面共刺激分子CD80、CD86等的表達上調、還能夠上調活化的B細胞表達OX40L分子,并通過逆向信號促進免疫球蛋白的生成[20]。
4.OX40/OX40L信號能延長T細胞的存活:OX40與其他TNFR家族成員一樣,也能延長T細胞的存活,但與其他成員有一定的重疊效應。另外OX40信號還可以與Toll樣受體(TLR)的配體產生協同作用,延長抗原特異性的CD4 T細胞的存活,其機制可能與TLR配體能夠促進APC的成熟,進一步增加APC產生IL-12、IFN-α、IFN-β和TNF-α等細胞因子,這些細胞因子進而促進T細胞的擴增和存活有關[21]。體外實驗表明,OX40缺陷CD4 T細胞存活時間縮短,PI3K和磷酸化的PKB(p-PKB)的表達下調,而用逆轉錄病毒轉導PKB后能夠改善CD4 T細胞的存活時間。運用抗OX40 mAb干預后,CD4 T細胞存活時間延長,具體的機制可能與PKB信號增加了抗凋亡蛋白Bcl-xL和Bcl-2的含量有關[20]。
5.OX40/OX40L信號介導淋巴細胞的遷徙和粘附:OX40L能夠促進APC表達CXCR5,而該因子被認為與T、B淋巴細胞遷徙至次級淋巴器官有關。許多研究發現,在OX40缺陷小鼠或者用抗OX40L mAb阻斷OX40/OX40L信號后,活化的CD4 T細胞遷徙至脾臟B淋巴細胞區的能力下降,這可能與CD4 T細胞表達的CXCR5的下降有關[23]。體外實驗發現OX40/OX40L信號能夠趨化CD4 T細胞粘附于人血管內皮細胞,促進免疫細胞穿透血管內皮層遷徙到炎癥部位,進而發揮免疫防御和免疫監視功能。在實驗性變態反應性腦脊髓炎小鼠模型中,發現表達有OX40L的內皮細胞能夠介導CD4 T細胞遷移入靶器官從而發揮致病作用[24]。另有研究發現OX40缺陷T細胞遷移至炎癥部位的能力明顯下降。運用sOX40與臍靜脈內皮細胞上的OX40L相互作用后,內皮細胞分泌的CCL5增加,而用抗OX40L mAb阻斷后,CCL5的表達則明顯下降。這些研究結果均表明OX40/OX40L信號在介導淋巴細胞向炎癥部位的遷徙和粘附過程中具有重要作用[25]。
三 OX40/OX40L參與的信號轉導機制
OX40/OX40L參與的信號途徑目前尚不是很清楚。研究發現OX40通過富含半胱氨酸的結構域1、2和3來與OX40L結合。OX40分子通過一小段包含QEE保守的氨基酸序列招募腫瘤壞死因子受體相關因子(TRAF)2、3和5到它的胞漿段,而TRAFs再與下游的激酶相連接。其中TRAF2在OX40介導的效應功能方面居于主導地位,許多研究表明TRAF2是連接OX40和NF-κB主要的信號適配器。OX40/OX40L信號活化PI3K/PKB(AKT)和NF-κB信號途徑,這些信號途徑的活化進而上調許多Bcl-2抗凋亡家族成員,包括BCL-xL、Bcl-2和Bfl-1,同時也上調調節細胞分裂的分子比如生存素和激酶aurora B,而下調CTLA-4和Foxp3分子。而OX40缺陷小鼠則不能維持PKB的活性[26]。OX40/OX40L信號還可以促進細胞的Ca2+內流,進而加速活化T淋巴細胞核因子(NFAT)向細胞核內移位,進而調控上述因子的表達。也就是說,OX40/OX40L信號可以通過PI3K/PKB(AKT)、NF-κB和Ca2+/NFAT等途徑啟動下游的一系列信號途徑,進而介導T細胞的擴增、分裂、存活、細胞因子基因的轉錄以及細胞因子受體的表達[27]。
四 OX40/OX40L信號與哮喘發病的關系
1.OX40/OX40L是哮喘治療的潛在靶點:Siddiqui等[5]發現OX40、OX40L在輕度哮喘患者的支氣管黏膜中表達較正常對照者有所增加,并且其表達與組織中的嗜酸粒細胞和IL-4的含量呈正相關。趙建東等[28]發現變應性鼻炎患者鼻黏膜上皮細胞、腺體細胞、血管內皮細胞高表達OX40分子。有研究發現人氣道平滑肌上存在OX40L的表達,哮喘患者平滑肌細胞與OX40-Fc作用后IL-6的釋放明顯增加,而IL-6是一種重要的前炎癥介質,可以加重哮喘的嚴重程度。我們的研究也證實,哮喘小鼠外周血單核細胞、肺泡灌洗液沉渣細胞、肺組織中均存在OX40、OX40L的表達上調,并且阻斷OX40/OX40L信號能夠抑制T細胞的增殖以及IL-4、IFN-γ等炎癥介質的釋放[29]。同時,我們的研究也發現哮喘患者外周血單核細胞表面存在OX40、OX40L的表達上調[30]。OX40和(或)OX40L在呼吸系統中表達的廣泛性以及具有的生物學功能,也進一步提示OX40/OX40L信號可能是哮喘治療中的一個重要的靶點。
2.sOX40L可能是哮喘重要的炎癥標志物之一:Ezzat等[31]發現在哮喘兒童患者急性發作期sOX40L較對照組和緩解期患者明顯升高,而急性發作組中重度患者較中度、輕度明顯升高,并且sOX40L與呼氣流速峰值呈負相關,認為sOX40L是一個檢測兒童哮喘患者氣道炎癥的有價值的生物學指標。而我們的研究發現在成人哮喘患者中也存在sOX40L的上調,病情越重,其含量越高,并且與肺功能指標呈負相關。這些研究結果均提示sOX40L可能是反映哮喘患者氣道炎癥及其病情嚴重程度的一個重要的炎癥介質,具體機制有待進一步研究[30]。
3.阻斷OX40/OX40L共刺激信號分子在哮喘動物模型治療中的價值:OX40在記憶性CD4+T細胞的表達有十分重要的作用,通過OX40缺陷小鼠或者是在抗原激發階段用抗OX40L mAb來阻斷OX40/OX40L信號途徑,可以減輕嗜酸粒細胞浸潤,降低氣道高反應性,減少氣道黏液分泌,降低Th2型細胞因子的生成。而運用OX40L缺陷小鼠也可以觀察到同樣的現象。有研究發現在哮喘小鼠模型中,抗OX40L mAb僅在致敏階段能夠發揮治療效應,而在哮喘的激發階段則沒有治療效應[32]。而有學者在OX40L缺陷小鼠發現,抗OX40L mAb在致敏和激發階段均能夠抑制Th2型細胞因子[33]。以上研究結果的不一致性不僅提示mAb治療療效可能與哮喘病程有關,也提示抗OX40L mAb如果用于治療哮喘,療效是否也會存在一定的個體差異性。另外,阻斷OX40L信號也能夠抑制TSLP誘導的哮喘反應,并且在小鼠和非人類靈長類動物哮喘模型中均取得了顯著的療效[34]。這些研究成果均提示該信號通路在哮喘治療中具有一定的應用前景。
4.阻斷OX40/OX40L共刺激信號分子在哮喘患者治療中的價值:目前有關阻斷OX40/OX40L信號通路的mAb在惡性腫瘤治療的臨床試驗正在如火如荼的開展。而有關阻斷OX40/OX40L通路的mAb與抗CTLA4 mAb、抗PD-L1 mAb、抗CD20 mAb等的聯合應用治療腫瘤的臨床試驗也都在進行當中。目前關于阻斷性OX40L mAb在哮喘治療的二期臨床試驗已經結束。試驗結果顯示,和對照組相比,阻斷OX40L mAb雖然沒有降低哮喘患者的氣道高反應性,但是有效降低了血清總IgE含量和氣道嗜酸粒細胞的數量,同時并未出現明顯的不良反應。這個試驗結果雖然令人對OX40/OX40L信號通路在哮喘中的應用價值有點失望,但是該研究中潛在的試驗樣本例數(28例)、抗體劑量、給藥的間隔、OX40/OX40L信號途徑生物標志物等一系列問題都使得OX40/OX40L信號通路在哮喘中的應用價值還需要更進一步的評價,同時也期待其他臨床試驗結果的佐證[35]。
五 結語
OX40/OX40L是機體免疫應答過程中一對重要的共刺激信號分子,參與了T細胞的活化、增殖、分化以及細胞因子的分泌,延長了T細胞的存活,介導了淋巴細胞的遷徙和粘附。許多mAb在哮喘中的應用研究也是不斷涌現[36]。抗OX40L mAb在許多炎癥性疾患中取得了滿意的療效[37]。目前僅有的一項阻斷性OX40L mAb治療哮喘的臨床試驗的結果雖然不是很理想,但是有待更進一步的研究評價OX40/OX40L信號通路在哮喘中的應用價值,期望能夠為哮喘發病機制的研究及其分子靶向治療提供更為有價值的線索。抗OX40L mAb與抗其他信號通路的mAb的聯合應用可能是未來哮喘治療的研究方向之一。