Runx3在機(jī)體免疫細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的作用研究進(jìn)展.doc

Runx3在機(jī)體免疫細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的作用研究進(jìn)展【關(guān)鍵詞】Runx3基因T淋巴細(xì)胞樹(shù)突狀細(xì)胞Runx3(Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3)基因是新近發(fā)現(xiàn)的一種抑癌基因，屬Runt結(jié)構(gòu)域(Runtdomain，RD)轉(zhuǎn)錄因子家族成員，參與對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)與凋亡的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)其表達(dá)異常(如甲基化、突變等)與多種惡性腫瘤，尤其是胃癌有關(guān)1，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，Runx3與多種免疫細(xì)胞的發(fā)生發(fā)育也有關(guān)，尤其在淋巴細(xì)胞發(fā)生、發(fā)育及成熟中發(fā)揮重要作用，本文就近年來(lái)Runx3在免疫細(xì)胞中的作用研究進(jìn)展作一綜述。1Runx3基因的結(jié)構(gòu)及其蛋白表達(dá)哺乳動(dòng)物的Runx3家族包括Runx1、Runx2和Runx3三個(gè)基因，其中Runx3是該家族中最小的一個(gè)，但其具有所有Runx家族成員的結(jié)構(gòu)特征，可能是該家族基因進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類Runx3基因位于染色體1p36，基因全長(zhǎng)67kb，含p1、p2兩個(gè)啟動(dòng)子、6個(gè)外顯子和1290bp的開(kāi)放閱讀框。Runx3mRNA主要來(lái)自p2啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物2。鼠Runx3基因位于4號(hào)染色體，與人類Runx3高度相似。人類和鼠的Runx3基因都有兩個(gè)大的保守CpG島，其中一個(gè)位于外顯子2的附近，另一個(gè)位于外顯子6的起始部位2。人類Runx3蛋白是由415個(gè)氨基酸殘基組成，在結(jié)構(gòu)上與Runx1、Runx2蛋白有相似性，均由和亞單位構(gòu)成的異二聚體。亞單位含有一個(gè)由128個(gè)氨基酸殘基組成的RD保守域，RD域位于Runx蛋白的氨基末端，包含一個(gè)S型免疫球蛋白折疊，介導(dǎo)Runx蛋白與DNA的結(jié)合以及與核心結(jié)合因子(CBF)-相互作用；亞單位能增加亞單位與DNA的結(jié)合力，對(duì)于維持其正常功能是必要的，Runx蛋白的羧基端在轉(zhuǎn)錄方面起重要的調(diào)控作用2。2Runx3在免疫細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的作用2.1在T淋巴細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的作用T細(xì)胞發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的多階段過(guò)程。在T細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程中，胸腺細(xì)胞經(jīng)歷陽(yáng)性和陰性選擇，從不表達(dá)CD4和CD8共受體分子的雙陰性(doublenegative，DN)細(xì)胞發(fā)育成二者都表達(dá)的雙陽(yáng)性(doublepositive，DP)細(xì)胞，最后發(fā)育成CD4-CD8+或CD4+CD8-單陽(yáng)性(singlepositive，SP)細(xì)胞，這些成熟的T細(xì)胞離開(kāi)胸腺進(jìn)入脾臟等外周免疫系統(tǒng)(或器官)才可以發(fā)揮正常的免疫功能。2.1.1Runx3基因?qū)D8細(xì)胞分化過(guò)程中CD4的沉默發(fā)揮重要作用關(guān)于Runx3基因在CD8細(xì)胞分化過(guò)程中CD4沉默的作用，已有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室用不同的方法證實(shí)。Taniuchi等3研究發(fā)現(xiàn)，在Runx3基因敲除小鼠，一些外周性和胸腺CD8細(xì)胞同樣有CD4表達(dá)，它們不同于未成熟的DP細(xì)胞，而是成熟的細(xì)胞，因?yàn)樗鼈冇懈咚降腡CR和低水平的CD69表達(dá)。此外，基因敲除小鼠的外周CD8+細(xì)胞總量減少，使CD4CD8比率從正常的2.3增至5.8。然而在胸腺，成熟胸腺細(xì)胞中CD4CD8比率不變，這提示Runx3基因在CD8SP細(xì)胞向外周遷移的過(guò)程中或這些細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)后的自體平衡中起作用，除外周性CD8細(xì)胞(CD8SP和DP細(xì)胞)數(shù)量減少外，這些細(xì)胞對(duì)刺激的增殖效應(yīng)也下降，由此可見(jiàn)，Runx3可能也在CD8陽(yáng)性細(xì)胞的生存和(或)增殖中發(fā)揮作用；此外，Ehlers等4采用反義寡核苷酸介導(dǎo)的基因敲除技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，Runx3蛋白的表達(dá)僅見(jiàn)于CD8SP胸腺細(xì)胞，而在CD4SP或未成熟DP胸腺細(xì)胞中未見(jiàn)表達(dá)，且Runx3基因表達(dá)的調(diào)控在轉(zhuǎn)錄后水平，在IL-7依賴型細(xì)胞培養(yǎng)體系和重聚胸腺器官培養(yǎng)(reaggregatedthymicorganculture，RTOC)中，作者發(fā)現(xiàn)，Runx3基因表達(dá)降低可抑制CD8SP細(xì)胞發(fā)育中CD4表達(dá)的下調(diào)，可見(jiàn)，Runx3蛋白在發(fā)育中的胸腺細(xì)胞的表達(dá)對(duì)誘導(dǎo)CD4基因的抑制是必需的。2.1.2Runx3對(duì)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的功能性分化是必需的Taniuchi等3通過(guò)對(duì)外源刺激的增殖反應(yīng)和對(duì)靶細(xì)胞殺傷能力的研究提示，Runx3基因敲除小鼠CD8+T細(xì)胞完全喪失了對(duì)特異性靶細(xì)胞的殺傷能力，而與此形成對(duì)照的是，Runx3基因敲除小鼠CD4+CD8-T細(xì)胞對(duì)所有刺激的反應(yīng)都正常。Woolf等5通過(guò)將腫瘤細(xì)胞注射入小鼠腹腔免疫小鼠來(lái)研究細(xì)胞毒性細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的殺傷作用，發(fā)現(xiàn)Runx3基因敲除小鼠的特異性殺傷作用降低，盡管Runx3基因敲除小鼠的CD4+CD8+細(xì)胞也能形成效應(yīng)細(xì)胞-靶細(xì)胞復(fù)合物，但數(shù)量減少。2.1.3Runx3對(duì)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的影響調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatoryTcells，Treg)是具有調(diào)節(jié)功能的成熟T細(xì)胞亞群，根據(jù)其來(lái)源、表位特性及發(fā)揮效應(yīng)機(jī)制，Treg分為自然發(fā)生的CD4+CD25+Tr細(xì)胞(naturalregulatoryTcells，nTreg)和適應(yīng)性Tr細(xì)胞(inducedregulatoryTcellsoradaptiveregulatoryTcells)，它們通過(guò)細(xì)胞接觸依賴機(jī)制及分泌抑制性細(xì)胞因子IL-10、TGF-1等調(diào)節(jié)免疫，其調(diào)節(jié)功能在機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)維持、移植耐受、過(guò)敏反應(yīng)及微生物感染等方面均得到了證實(shí)6。Das等7研究發(fā)現(xiàn)，CD4+CD8T細(xì)胞是腸黏膜上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞的重要組成部分，通過(guò)分泌IL-10來(lái)抑制CD4+Th1細(xì)胞介導(dǎo)的腸黏膜炎癥，而Runx3是CD8+T細(xì)胞分化中CD4沉默和增殖重要調(diào)節(jié)基因，Runx3基因敲除小鼠CD8+T細(xì)胞數(shù)量及功能降低。Grueter等8研究發(fā)現(xiàn)，Runx3不僅對(duì)CD8+T細(xì)胞分化中的CD4沉默起作用，而且還調(diào)節(jié)CD4-CD8+T細(xì)胞表面整合素E/CD103表達(dá)，Runx3基因敲除小鼠胸腺和外周血中CD8+CD103+T(是一種特殊的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞)細(xì)胞數(shù)目減少甚至消失，且成熟CD8+T細(xì)胞增殖能力下降。由此可見(jiàn)，Runx3對(duì)CD8SPT細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的表型起一定的調(diào)節(jié)作用。2.1.4Runx3對(duì)輔助性T淋巴細(xì)胞(Th)細(xì)胞因子分泌的調(diào)節(jié)幼稚的CD4+T細(xì)胞根據(jù)其產(chǎn)生的細(xì)胞因子不同分為Th1和Th2，Th1細(xì)胞主要產(chǎn)生-干擾素(IFN-)，介導(dǎo)細(xì)胞免疫反應(yīng)9，而Th2細(xì)胞主要產(chǎn)生白細(xì)胞介素-4(IL-4)、白細(xì)胞介素-10(IL-10)等細(xì)胞因子，介導(dǎo)體液免疫反應(yīng)10。Th1和Th2之間的單獨(dú)和相互作用調(diào)節(jié)著機(jī)體的免疫平衡，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。近年來(lái)研究證實(shí)，Th1/Th2的免疫失衡與自身免疫性疾病、多種炎癥性疾病的發(fā)生有關(guān)，尤其在腸道的炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展中有重要作用11。Naoe等12研究發(fā)現(xiàn)，幼稚的CD4+T細(xì)胞和Th1細(xì)胞有IL-4沉默子位點(diǎn)，而Th2細(xì)胞則不包含這種沉默子，Runx3可通過(guò)與IL-4沉默子的結(jié)合，抑制Th1細(xì)胞分泌IL-4。這說(shuō)明Runx3在免疫調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵的作用。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，Runx3基因敲除小鼠表現(xiàn)為腸道的自發(fā)性炎癥，細(xì)胞因子的分析發(fā)現(xiàn)Th1型細(xì)胞因子IFN-明顯增加，而Th2型細(xì)胞因子IL-4輕度增加，調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子IL-10和TGF-變化不明顯，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子T-bet和GATA-3增加(后兩者分別是誘導(dǎo)Th1和Th2分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子)，說(shuō)明Runx3還可以通過(guò)負(fù)性調(diào)節(jié)T-bet和GATA-3來(lái)抑制Th1和Th2型細(xì)胞因子的分泌，達(dá)到調(diào)節(jié)免疫的目的13。2.2Runx3對(duì)樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)發(fā)育的調(diào)節(jié)DC是主要的抗原提呈細(xì)胞之一，由骨髓樣或淋巴樣細(xì)胞的前體演化而來(lái)，與其他免疫細(xì)胞形成免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，參與識(shí)別、攝取、加工抗原等作用。DC在不同的腸道部位、不同成熟階段以及不同特異性亞型，產(chǎn)生不同的免疫調(diào)節(jié)功能，即免疫激活或免疫抑制，維持腸道免疫平衡和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。按照其表面標(biāo)志CD11b和CD8表達(dá)情況，分為CD11b+CD8-、CD11b-CD8+、CD11b-CD8-和CD11cintCD8+B220+四種亞型14。Runx3作為轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-(TGF-)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的一個(gè)重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，在TGF-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中激活的smad(smad蛋白是TGF-超家族細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和調(diào)節(jié)分子)復(fù)合物需在Runx蛋白(包括Runx3)指導(dǎo)下從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)特定位點(diǎn)，調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而影響TGF-對(duì)多種細(xì)胞(包括上皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞等)的分化與增殖、發(fā)育模式及形態(tài)發(fā)生等的調(diào)節(jié)作用15，16。Fainaru等17研究發(fā)現(xiàn)，Runx3介導(dǎo)TGF-對(duì)DC的成熟抑制作用，Runx3基因敲除后，一方面DC細(xì)胞成熟加快，且上調(diào)MHC分子和共刺激分子的表達(dá)，刺激并使T細(xì)胞成熟和分化加快。另一方面，DC的表型發(fā)生改變，表現(xiàn)為CD11b-CD8+DC顯著增加，而CD11b+CD8-DC則減少，兩者分別與Th1和Th2反應(yīng)有關(guān)18。3展望綜上所述，Runx3不僅是一種腫瘤抑制基因，而且在免疫細(xì)胞的發(fā)育、分化及其表型特征中同樣具有不可忽視的作用。我們知道，機(jī)體多種疾病包括腫瘤、自身免疫性疾病和功能性胃腸病等均與免疫異常存在相關(guān)性。Runx3如何通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程來(lái)影響疾病的發(fā)生，值得進(jìn)一步探討，并可能為許多病因不明疾病的發(fā)生發(fā)展提供新的遺傳和免疫學(xué)基礎(chǔ)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1LiQL，ItoK，SakauraC，etal.CausalrelationshipbetweenthelossofRUNX3expressionandgastriccancerJ.Cell，2002，109(1)：113-124.2BangsowC，RubinsN，GlusmanG，etal.TheRUNXgene-sequence，structureandregulatedexpressionJ.Gene，2001，279(2)：221-232.3TaniuchiI，OsatoM，EgawaT，etal.DifferentialrequirementsforRunxproteinsinCD4repressionandepigeneticsilencingduringTlymphocytedevelopmentJ.Cell，2002，111(5)：621-633.4EhiersM，Laule-kilianK，PettetM，etal.Morpholinoantisenseoligonucleotide-mediatedgeneknockdownduringthymocytedevelopmentrevsealsroleforRunx3transcriptionfactorinCD4sliencingduringdevelopmentofCD4-/CD8+thymocytesJ.JImmunol，2003，171(7)：3594-3604.5WoolfE，XiaoC，F(xiàn)ainaruO，etal.Runx3andRunx1arerequiredforCD8TcelldevelopmentduringthymopoiesisJ.ProcNatlAcadSciUSA，2003，100(13)：7731-7736.6ChatilaTA.RoleofregulatoryTcellsinhumandiseasesJ.JAllergyClinImmunol，2005，116(5)：949-959.7DasG，Augustine，DasJ，etal.AnimportantregulatoryroleforCD4+CD8alphaalphaTcellsintheintestinalepitheliallayerinthepreventionofinflammatoryboweldiseaseJ.ProcNatlAcadSciUSA，2003，100(9)：5324-5329.8GrueterB，PetterM，EgawaT，etal.Runx3regulatesintegrinalphaE/CD103andCD4expressionduringdevelopmentofCD4-/CD8+TcellsJ.Jimmunol，2005，175(3)：1694-1705.9LemosMP，F(xiàn)anL，LoD，etal.CD8alpha+andCD11b+dendriticcell-restrictedMHCclasscontrolsTh1CD4+TcellimmunityJ.JImmunol，2003，171(10)：5077-5084.10MttaY，DobashiK，EndouK，etal.Toll-likereceptor4surfaceexpressiononhumanmonocytesandBcellsismodulatedbyIL-2andIL-4J.ImmunolLett，2002，81(1)：71-75.11IqbalN，OliverJR，WagnerFH，etal.Thelper1andThelper2cellsarepathogenicinanantigen-specificmodelofcolitisJ.JExpMed，2002，195(1)：71-84.12NaoeY，SetoguchiR，AkiyamaK，etal.Repressionofinterleukin-4inThelpertyer1cellsbyRunx/CbfbetabindingtotheIL-4sliecnerJ.JExpMed，2007，204(8)：1749-1755.13BrennerO，LevanonD，NegreanuV，etal.LossofRunx3functioninleukocytesisassociatedwithspontaneouslydevelopedcolitisandgastricmucosalhyperplasiaJ.ProcNatlAcadSciUSA，2004，