NK-1R基因缺失会IgE介导的肥大细胞活化的影响.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 65 NK-1R 基因缺失会 IgE 介导的肥大细胞活化的影响 乌尔格力 叶建荣（通讯作者）新疆医科大学第一附属医院，新疆 乌鲁木齐 830054 摘要：摘要：肥大细胞来源于骨髓造血干细胞，其前体在定居的组织（皮肤、神经周围、肠粘膜、呼吸道粘膜等）器官中发育成熟。肥大细胞通过受体识别相关病原体，在机体抵抗病原微生物感染的固有免疫中发挥重要功能，其被活化后通过脱颗粒向周围组织释放组胺、细胞因子、趋化因子等炎性介质参与 I 型变态反应（过敏反应），还能够导致炎症后期的炎症细胞持续浸润、组织重构及纤维化，因此肥大细胞在过敏，炎症，免疫反应中都发挥着重要作用。肥大细胞的活化受细胞多种分子调控，FcRI 和 KIT 两个跨膜受体在肥大细胞活化信号起始阶段发挥关键作用。其中 FceRI 在肥大细胞中高表达，是肥大细胞活化调控中主要的膜受体。当机体初次接触致敏原，B 细胞产生的特异性抗体 IgE 可与肥大细胞表面的 FceRI 结合，促使 FceRI 发生交联，使机体处于致敏状态。当同一致敏原再次刺激时，可经 IgE/FceRI 活化肥大细胞，最终引起颗粒内组胺的释放以及细胞因子的分泌，从而导致平滑肌收缩、毛细血管扩张、通透性增加，引起过敏反应。尽管对于肥大细胞活化的研究较多，但是针对参与肥大细胞活化关键分子的研究仍然是热点之一。鉴于肥大细胞在过敏反应中的关键作用，研究发现肥大细胞活化的新调控因子对探讨肥大细胞参与的过敏反应具有重要意义。关键词：关键词：肥大细胞；NK-1R；组织损伤 中图分类号：中图分类号：R392 0 引言 神经肽-1 受体（neurokinin-1 receptor,NK-1R）是在全身广泛分布的，同 P 物质（Substance P,SP）和血红素激肽-1（hemokinin-1，HK-1）有高亲和力的受体，SP 和 HK-1 通过与 NK-1R 的结合，对炎症的发生发展起着促进作用。在心肌细胞中，P 物质通过结合肥大细胞表面 NK-1R(neurokinin-1 receptor)受体，使肥大细胞释放肾素，继而心肌出现心率失常1。在肝脏中SP与NK-1R受体结合促进了肝脏的纤维化2。SP 与 NK-1R 的结合可以使血管内皮收缩与血管平滑肌的舒张3，也可作用于消化道的 NK-1R 减轻化疗病人的恶心呕吐反应4。肥大细胞在过敏与炎症反应中通过释放颗粒物质（肥大细胞内颗粒含有包括蛋白聚糖、蛋白酶、白三烯、生物胺和细胞因子等），对炎症与过敏反应发挥着促进作用，肥大细胞表面表答 NK-1R，SP 与 NK-1R 结合也是肥大细胞的一种活化途径5,6。SP 与肥大细胞表面的NK-1R 结合可以引起肥大细胞相关的炎症反应，同时引起炎症反应部位的神经性疼痛5。肥大细胞可以通过NK-1R 接受局部和神经来源的电刺激信号，引起肥大细胞脱颗粒7。IgE 与肥大细胞表面的 FCRI 受体结合是经典的肥大细胞激活途径，在哮喘、鼻炎等过敏性疾病中引起肥大细胞的脱颗粒，加重了过敏性疾病的症状，但阻断IgE 只能达到缓解症状，却无法根治疾病，达到彻底终结过敏反应的目的8。而当 NK-1R 被阻滞以后肥大细胞脱颗粒引起的血管通透性增加的现象便不再出现9，且在抗原抗体引起的炎症反应中，NK-1R 的阻滞也能很好的抑制肥大细胞的活性，降低肥大细胞脱颗粒对组织的影响10。故本篇文章就 NK-1R 的表达抑制对 IgE 介导的肥大细胞活化的影响进行总结，从而更深入的研究肥大细胞在过敏反应中脱颗粒的机制。1 肥大细胞的聚集与激活 肥大细胞的分类肥大细胞是广泛分布在外周组织，来自于造血干细胞中未分化的 CD34+祖细胞。肥大细胞可以在过敏及炎性反应介导的组织损伤中可以快速释放炎性介质引起血管扩张和通透性增加而导致组织水肿11，肥大细胞中的颗粒类型可以分为三类：（1）仅含有胰蛋白酶的肥大细胞（mast cells containing tryptase only，MCT），（2）仅含有糜蛋白酶的肥大细胞（mast cells containing chymase only，MCC），（3）同时含有胰蛋白酶和糜蛋白酶的肥大细胞（mast 中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 66 cells containing chymase and tryptase，MCTC）12，在小鼠中，结缔组织 MCs(CTMCs)类似于 MCTC，而粘膜 MCs(MMCs)类似于 MCT，小鼠的 CTMC 存在于皮肤中，MMC 成熟于肺和肠道等黏膜组织中，SP 主要来自神经C 纤维末梢，通过结合 CTMC 和 MCTC 表面的 NK-1R 结合在局部增加局部血流量13，使毛细血管通透性增加，产生皮肤过敏反应，使患者出现瘙痒等症状14。肥大细胞需要干细胞因子(stem cell factor,SCF)与其表面 kit 受体（一种跨膜酪氨酸激酶连接受体和信号蛋白）结合，促进其发育、增殖、分化、成熟、粘附和存活15，局部注射 SCF 可以观察到肥大细胞的扩增即数量和成熟程度的增加，以及肥大细胞以局部注射部位聚集且延微循环血管向周围分散排列16。说明 SCF 在肥大细胞引起的局部炎症反应中是必不可少的且促进炎症进一步发展。聚集在炎症部位的肥大细胞，主要通过 IgE 与肥大细胞表面 FcRI 结合引起炎症反应，这一反应在FcRI 激活后，激活 Src 家族激酶-18，通过磷脂酰肌苷 3-激酶(PI3K)和磷脂酶 C 级联 G 蛋白偶联受体启动细胞内信号通路，从而引起炎症介质释放和肥大细胞脱颗粒17,18。2 NK-1R 对 IgE 介导肥大细胞激活的影响 2.1 激活肥大细胞 NK-1R 对局部微环境的影响 肥大细胞 NK-1R 的激动剂包括 SP 和血红素激肽-1（hemokinin-1，HK-1）两种途径，NK-1R 被激活后，可以造成局部组织的疼痛和水肿，造成局部组织疼痛水肿的原因是 P 物质通过与 NK-1R 结合直接激活肥大细胞，造成皮肤血管舒张和瘙痒，而当 NK-1R 被敲除或者 SP 和 HK-1 缺失时，疼痛和水肿明显减轻19,20。肥大细胞是 I 型过敏反应中的关键效应细胞，肥大细胞对 IgE/FcRI 交联的反应是立即脱粒，而 IgE的来源是通过血管周围的血液中提取的，SP 同 G 蛋白偶联受体 X2(Mas-related G Protein coupled receptor X2，MRGPRX2)结合后使肥大细胞释放组胺增加血管通透性，从而对肥大细胞从血管壁提取 IgE 起到促进作用，且与 NK-1R 共同使局部环境的干细胞因子(stem cell factor,SCF)和 IL-33 增加16,21。而肥大细胞 NK-1R 的表达也需要特定的因子存在即干细胞因子(stem cell factor,SCF)22，最终局部微环境中SCF 与 IL-33 的增多，使肥大细胞的数量和密度在炎症部位明显增加23。综上，通过以下三点因素：（1）SP 与肥大细胞 NK-1R 结合后，使局部 SCF、IL-33、IL-4 等炎症因子增多24，创造了适合肥大细胞生存、增值、成熟的环境25。（2）增加了肥大细胞的趋化作用，使肥大细胞在炎症部位聚集22。（3）NK-1R 的激活伴随 MRGPRX2 的激活促进了局部血管扩张，为肥大细胞对循环中 IgE 的提取创造了条件。对 IgE 交联 FcRI 激活肥大细胞、促进肥大细胞脱颗粒创造必不可少的局部微环境。而随着 NK-1R 被阻滞，SP 对肥大细胞的激动作用被抑制，IgE 与 FcRI 结合对肥大细胞的激活作用也同时被抑制26，由此可知肥大细胞表面 NK-1R 的激活为其表面受体 FcRI 与 IgE 结合发挥生物学效应提供必要的微环境和必要的 FcRI 受体活性。2.2 激活肥大细胞 NK-1R 对局部组织的损伤机制 P 物质也可以在与 NK-1R 结合而不激活肥大细胞脱颗粒的条件下，使肥大细胞分泌 IL-1 和 TNF-，以及促进自身自分泌 IL-33 和 HK-124。IL-33 是最近发现的一种属于 IL-1 超家族的细胞因子,其介导的细胞因子产生发生在炎症反应的一个相对较晚的阶段，主要原因是因为其诱导的分泌产物需要通过从头合成的蛋白质而发挥作用27。IL-33 与一种名为 T1/ST2(也称为 ST2)的特定受体结合，该受体属于 Toll 样受体(TLR)/IL1R 超级家族，ST2 受体有两种主要异构体:跨膜型(ST2 或 ST2L)和可溶性型(sST2)，IL-33 可以通过该受体直接激活肥大细胞从而激活 MyD88 适配器蛋白，以及 IL-1r 相关激酶 1(IRAK1)、IRAK4 和 Tnfr 相关因子 6(TRAF6)，这种信号级联进一步导致转录因子如 NF-B 和 MAP 激酶的激活和炎症介质的产生，而 MyD88 进一步促进了肥大细胞的增值；肥大细胞丝氨酸蛋白酶通过裂解全长形式的 IL-33(IL-331-270)并释放活性形式的 IL-33 如:IL-3395270,IL-3399270,and IL-33109270，使相关介导炎症损伤的通路蛋白如 ERK1/2,p38MAPK,and JNK 增多28。IL-33 通过上述方式引起肥大细胞介导的细胞组织损伤。NK-1R 与 P 物质结合后，可以在肥大细胞不出现脱颗粒反应的情况下促使肥大细胞自分泌的IL-1具有激活核因子-b(nuclear factor-b,NF-b)的能力，使 NF-b 在肥大细胞内发挥生物学活性，接着通中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 67 过上调肥大细胞表面 NK-1R 的数量，同时增加肥大细胞内 NK-1R 受体 mRNA 的表达29，从而使 P 物质与 NK-1R 肥大细胞结合后进一步激活肥大细胞的生物学反应形成了正反馈效应，加剧了炎症反应的发生和发展。而在此过程中分泌的IL-1是造成细胞焦亡的关键炎症因子，IL-1 信号还参与 Th2 和 Th17 细胞的分化，并与过敏性气道炎症的致病性的严重程度有关，其导致的细胞焦亡是一种以细胞肿胀、膜破裂和促炎细胞内容物释放为特征的细胞溶解性死亡，而这一现象在 IgE 介导的严重哮喘疾病中得到验证，IL-1 主要是通过激活在粒细胞、单核细胞、树突细胞、T 细胞和上皮细胞中表达的NLRP3而引起细胞焦亡这一过程30。NK-1R 受体被抑制后，IL-1 从肥大细胞的分泌也明显减少31，从而降低对焦亡反应对组织细胞的损伤。因此引起细胞焦亡是肥大细胞 NK-1R 被激活后造成组织细胞损伤的机制。HK-1 可以通过肥大细胞表面的是一种新型的 G 蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor，GPCR)，即质量相关 G 蛋白偶联受体 X2(Mas-related G Protein coupled receptor X2，MRGPRX2)，此受体主要在人 MCs 上表达，且哮喘患者的症状严重程度与该受体在肥大细胞表面的表达量成正相关11,32。同时 HK-1 与 肥 大 细 胞 表 面 NK-1R 受 体 结 合 后，通 过PI3K/Akt/NFB 信号通路，促进 IgE 与 FcRI 结合，使肥大细胞释放 TNF-，从而对肥大细胞脱颗粒以及炎症因子的释放具有促进作用；同时 IgE 与 FCRI 结合后，也引起了肥大细胞自分泌 HK-1，这一现象表现为 NK-1R 的上调、HK-1 基因转录增加以及合成增多33。因此发现 TNF 和 IL-6 在肥大细胞 NK-1R 被激活后含量明显增多，而 TNF-这一炎症因子在细胞组织的炎症损伤过程中可以介导多种损伤过程。TNF-通过 p38/MAPK 通路引起气道上皮细胞焦亡，造成气道上皮损伤34；通过 TNF/HMGB1 通路引起的细胞焦亡导致的急性肾损伤和肝衰竭35；当TNF-被抑制时，其诱导的炎症、氧化应激和细胞稳态丧失的影响立刻被消除。同时 TNF-也可以通过caspase-3/NF-b 信号通路引起细胞凋亡36,37。综上，通过抑制 TNF-或者减少 TNF-的分泌可以减少炎症反应中细胞组织的损伤。所以当 TNF-的上游信号的接收者 NK-1R 被抑制后，通过减轻 TNF-的释放，来减轻对局部组织细胞的炎症损伤。3 小结 肥大细胞的脱颗粒作用在炎症反应中发挥着重要作用，肥大细胞脱颗粒这一反应在过敏性疾病中多以IgE 与肥大细胞表面 FcRI 结合而引起，但在过敏性疾病中，抑制 IgE 与 FcRI 的结合虽然可以有效缓解患者症状，但无法达到根治疾病的目的。NK-1R 作为肥大细胞表面的受体之一，具有如下作用：（1）当与 P物质和HK-1配体结合后可以激活肥大细胞分泌炎症因子造成组织细胞的炎症损伤，例如分泌 IL-1 引起细胞凋亡、分泌 TNF-引起细胞凋亡。（2）引起肥大细胞自分泌 SCF 为肥大细胞的增值、趋化、成熟营造合适的微环境。（3）引起自身 NK-1R 的表达增高，为肥大细胞的激活形成正反馈效应。（4）引起局部血管扩张，对局部肥大细胞摄取循环中的IgE具有促进作用。因此降低或抑制 NK-1R 在肥大细胞表面的表达，不仅能破坏肥大细胞所需的生存环境，减少肥大细胞从循环中摄取 IgE，降低 NK-1R 的激活对 IgE 与 FCRI 结合的促进作用，还能降低肥大细胞因其表面 NK-1R 的激活导致的相关炎症损伤通路蛋白的表达。因此对 NK-1R 的基因缺失具有抑制 IgE 通过交联 FCRI 激活肥大细胞和抑制肥大细胞激活相关炎症通路的作用，这就为今后研究肥大细胞在过敏性疾病中的作用提供了新思路，为更好的治疗临床中患者的过敏症状提供了新的研究方向。参考文献 1Levick,S.P.,G.L.Brower,and J.S.Janicki,Substance P-mediated cardiac mast cell activation:An in vitro studyJ.Neuropeptides,2019,74:52-59.2Wan,Y.Substance P increases liver fibrosis by differential changes in senescence of cholangiocytes and hepatic stellate cellsJ.Hepatology,2017,66(2):528-541.3Johnson,M.B.,A.D.Young,and I.Marriott,The Therapeutic Potential of Targeting Substance P/NK-1R Interactions in Inflammatory CNS DisordersJ.Front Cell Neurosci,2016,10:296.4Liu,M.Neurokinin-1 receptor antagonists in 中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 68 preventing postoperative nausea and vomiting:a systematic review and meta-analysisJ.Medicine(Baltimore),2015,94(19):e762.5Gupta,K.and I.T.Harvima,Mast cell-neural interactions contribute to pain and itchJ.Immunol Rev,2018,282(1):168-187.6Zhan,M.Upregulated expression of substance P(SP)and NK1R in eczema and SP-induced mast cell accumulationJ.Cell Biol Toxicol,2017,33(4):389-405.7Chen,L.Z.Neuropeptide Initiated Mast Cell Activation by Transcutaneous Electrical Acupoint Stimulation of Acupoint LI4 in RatsJ.Sci Rep,2018,8(1):13921.8Palomares,.dIvergEnt:How IgE Axis Contributes to the Continuum of Allergic Asthma and Anti-IgE TherapiesJ.Int J Mol Sci,2017,18(6).9Kandere-Grzybowska,K.Stress-induced dura vascular permeability does not develop in mast cell-deficient and neurokinin-1 receptor knockout miceJ.Brain Res,2003,980(2):213-20.10Saban,R.Neurokinin-1(NK-1)receptor is required in antigen-induced cystitisJ.Am J Pathol,2000,156(3):775-80.11Piliponsky,A.M.and L.Romani,The contribution of mast cells to bacterial and fungal infection immunityJ.Immunol Rev,2018,282(1):188-197.12Cruse,G.andBradding,Mast cells in airway diseases and interstitial lung diseaseJ.Eur J Pharmacol,2016,778:125-38.13Siiskonen,H.and I.Harvima,Mast Cells and Sensory Nerves Contribute to Neurogenic Inflammation and Pruritus in Chronic Skin InflammationJ.Front Cell Neurosci,2019,13:422.14Ali,H.,Mas-related G protein coupled receptor-X2:A potential new target for modulating mast cell-mediated allergic and inflammatory diseasesJ.J Immunobiol,2016,1(4).15Jackson,C.W.Mastocytosis and Mast Cell Activation Disorders:Clearing the AirJ.Int J Mol Sci,2021,22(20).16Mndez-Enrquez,E.and J.Hallgren,Mast Cells and Their Progenitors in Allergic AsthmaJ.Front Immunol,2019,10:821.17Chen,Y.FcRI deficiency alleviates silica-induced pulmonary inflammation and fibrosisJ.Ecotoxicol Environ Saf,2022,244:114043.18Morita,H.Regulatory roles of mast cells in immune responsesJ.Semin Immunopathol,2016,38(5):623-9.19Borbly,.Hemokinin-1 as a Mediator of Arthritis-Related Pain via Direct Activation of Primary Sensory NeuronsJ.Front Pharmacol,2020,11:594479.20Borbly,.and Z.Helyes,Role of hemokinin-1 in health and diseaseJ.Neuropeptides,2017,64:9-17.21Voss,M.Mast Cells in the Skin:Defenders of Integrity or Offenders in Inflammation?Int J Mol Sci,2021,22(9).22Gilfillan,A.M.and M.A.Beaven,Regulation of mast cell responses in health and diseaseJ.Crit Rev Immunol,2011,31(6):475-529.23Levick,S.P.Cardiac mast cells:the centrepiece in adverse myocardial remodellingJ.Cardiovasc Res,2011,89(1):12-9.24Theoharides,T.C.,I.Tsilioni,and H.Ren,Recent advances in our understanding of mast cell activation-or should it be mast cell mediator disorders?J.Expert Rev Clin Immunol,2019,15(6):639-656.25Widiapradja,A.Regulation of Cardiac Mast Cell Maturation and Function by the Neurokinin-1 Receptor in the Fibrotic HeartJ.Sci Rep,2019,9(1):11004.26Wang,Y.Dynamin-related protein 1 differentially regulates FcRI-and substance 中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 69 P-induced mast cell activationJ.J Allergy Clin Immunol,2022.27Kobayashi,T.Lysosome biogenesis regulated by the amino-acid transporter SLC15A4 is critical for functional integrity of mast cellsJ.Int Immunol,2017,29(12):551-566.28Saluja,R.The role of IL-33 and mast cells in allergy and inflammationJ.Clin Transl Allergy,2015,5:33.29Guo,C.J.Interleukin-1beta upregulates functional expression of neurokinin-1 receptor(NK-1R)via NF-kappaB in astrocytesJ.Glia,2004,48(3):259-66.30Theofani,E.Targeting NLRP3 Inflammasome Activation in Severe AsthmaJ.J Clin Med,2019,8(10).31Chen,Y.Cinacalcet Targets the Neurokinin-1 Receptor and Inhibits PKC/ERK/P65 Signaling to Alleviate Dextran Sulfate Sodium-Induced ColitisJ.Front Pharmacol,2021,12:735194.32Manorak,W.Upregulation of Mas-related G Protein coupled receptor X2 in asthmatic lung mast cells and its activation by the novel neuropeptide hemokinin-1J.Respir Res,2018,19(1):1.33Sumpter,T.L.Autocrine hemokinin-1 functions as an endogenous adjuvant for IgE-mediated mast cell inflammatory responsesJ.J Allergy Clin Immunol,2015,135(4):1019-1030.e8.34Wang,Y.IL-35 inhibits cell pyroptosis and attenuates cell injury in TNF-induced bronchial epithelial cells via p38 MAPK signaling pathwayJ.Bioengineered,2022,13(1):1758-1766.35Wang,Y.TNF-/HMGB1 inflammation signalling pathway regulates pyroptosis during liver failure and acute kidney injuryJ.Cell Prolif,2020,53(6):e12829.36Jiang,T.Diazepam ameliorated myocardial ischemia-reperfusion injury via inhibition of C-C chemokine receptor type 2/tumor necrosis factor-alpha/interleukins and Bcl-2-associated X protein/caspase-3 pathways in experimental ratsJ.J Vet Med Sci,2021,83(12):1965-1976.37Zhang,S.Involvement of the TNF-/SATB2 axis in the induced apoptosis and inhibited autophagy of osteoblasts by the antipsychotic RisperidoneJ.Mol Med,2022,28(1):46.