PTEN与炎症关系的研究进展*

苏 强 综述，李 浪 审校

(广西医科大学第一附属医院心血管内科，南宁 530021)

第10号染色体缺失的磷酸酶和张力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin hmmlogydeleted on ten，PTEN)是人类发现的第一个具有磷酸化酶功能的抑癌基因，在细胞的生长发育、凋亡、迁移、信号传递等方面都起着重要的调控作用。近年来，国内外陆续展开了PTEN与炎症关系的研究报道，本文就PTEN的发现、结构、功能及其与炎症的关系等作一综述。

1 PTEN的发现及其结构

1997年Li等[1]在研究中发现，多种肿瘤中出现了10q23染色体特定区域的杂合子丢失，通过应用代表性差别分析法、外显子俘获分析法分离出一种新的基因，对其开放性阅读框序列分析，揭示了它可编码蛋白质酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatase，PTP),且与张力蛋白、辅助蛋白同源，因此将其命名为PTEN。同年，国外又有两个研究小组分别发现了MMAC1基因和TEP1基因，在比较三者的cDNA及编码蛋白后将其归为同一基因[2-3]。

PTEN基因是迄今发现的惟一具有蛋白脂酶和磷酸酶活性的抑癌基因,位于染色体10q2313上，含有9个外显子和8个内含子，全长200 kb，mRNA长度为5 500 bp。PTEN编码的蛋白产物由403个氨基酸组成，相对分子质量4.7×104，具有双特异性磷酸酶活性，包括一个N端磷酸酶区域，一个与脂质结合的C2区域和一个由50个氨基酸组成的C端区域。PTEN的N端有一段与细胞张力蛋白、辅助蛋白同源的序列，含177个氨基酸，为主要结构功能区；C端由 50个氨基酸组成，缺失会降低PTEN的稳定性；C2结构域与细胞膜相互作用，PTEN借此连接到磷酸质膜上，从而介导许多重要的细胞内过程，包括膜运输、产生脂质第2信使、活化GTPase、调控蛋白质磷酸化等。

2 PTEN的功能

PTEN编码双重底物特异性磷酸酶，具有脂质磷酸酶活性和蛋白磷酸酶活性；并可通过其脂质磷酸酶活性催化PIP2与PIP3脱磷酸化，从而拮抗磷脂酰肌醇3激酶 (PI3K)活性，降低细胞内PIP3浓度，进一步抑制AKT激活[4]；同时PTEN也可通过蛋白磷酸酶活性调节细胞的转移与粘连[5]。此外，PTEN尚可通过抑制FAK、MAPK信号通路[6]，影响p53/MDM2、NF-kB信号通路[7]；拮抗PRAP/mTOR信号通路[8]等调控细胞增殖、分化、生存、迁移并抑制凋亡。当然，PTEN亦受到多种其他因子的调控，包括NEDD4-1通过泛素化蛋白体降解途径调节PTEN[9],BMP通过RAS/ERK信号通路抑制PTEN表达[10]，IGF-1可以通过抑制PTEN磷酸化，激活PI3K/AKT,在肿瘤发生中发挥着重要作用[11]。

3 PTEN在炎症中的作用

PTEN首先在肿瘤中被广泛研究，发现其可通过诱导细胞凋亡、抑制细胞周期、抑制肿瘤细胞侵袭和转移、抑制肿瘤血管形成、维持免疫系统的稳定性等发挥其抑癌作用。近些年来，国内外陆续开展了有关PTEN与炎症关系的研究，主要有如下几点。

3.1PTEN与嗜酸性粒细胞 研究表明，炎症介质能通过PI3K等信号转导通路活化和趋化嗜酸性粒细胞[12]。PTEN可通过使脂质信号分子PIP3(phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate)去磷酸化以抑制PI3K活性[4]。因此作为PI3K主要的负调控因子，PTEN具有一定的抗炎作用并有望成为治疗哮喘的有效靶分子。Kitaura等[13]发现，在哮喘大鼠模型中PI3K得以活化，活化的PI3K能级联激活下游一系列信号分子，如活化T细胞核因子、转录激活蛋白1调节细胞因子的转录。Kwak 等[14]以哮喘小鼠为模型观察了PI3K抑制剂和PTEN对过敏原诱导的气道炎症和气道高反应性的影响；发现以过敏原诱导后，PI3K活性明显增强，PTEN蛋白表达量及其活性明显下降；支气管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5及嗜酸细胞阳离子蛋白的量升高；在给予PI3K抑制剂和含PTEN的腺病毒(AdPTEN)后，上述灌洗液中炎症因子的量较前减少；徐慧等[15]发现，哮喘大鼠模型组支气管PTEN蛋白表达显著低于对照组，伴支气管及血管周围炎性细胞浸润明显，以嗜酸性粒细胞和淋巴细胞为主；哮喘组肺泡灌洗液中IL-4浓度明显高于对照组，IL-12浓度明显低于对照组。

3.2PTEN与中性粒细胞 许多白细胞包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞等的趋化过程是PI3K依赖性的[16-17]。研究表明，PI3K抑制剂能抑制微生物产物、炎性产物和多种趋化剂诱导的白细胞趋化[18]。因此，PTEN有望通过负调控PI3K抑制中性粒细胞趋化而起到抗炎作用。Kulandayan等[19]发现，敲除PTEN基因的中性粒细胞，在趋化剂的作用下，其磷酸化AKT水平增高并出现肌动蛋白的聚合，且大多数中性粒细胞出现细胞膜皱褶，跨膜迁移增强，超氧化物产物增多。有研究表明[20]，在中性粒细胞发生死亡过程中，其内的AKT活性有所下降；给予PIP3和AKT抑制剂可加速中性粒细胞的凋亡；而敲除PTEN后，中性粒细胞内的AKT活性有所增强并可改善中性粒细胞寿命，因此AKT失活在中性粒细胞自发性死亡中起到了重要的作用，PTEN可能通过负调控AKT在中性粒细胞自稳和维持适当炎症反应中起重要作用。Li等[21]研究显示，特异性敲除小鼠髓系来源细胞的PTEN基因后，当发生肺炎时，中性粒细胞趋化作用明显增强、凋亡效应有所延迟、细菌杀伤能力增强，进一步证实了PTEN可通过使PIP3去磷酸化调控中性粒细胞功能。

3.3PTEN与巨噬细胞 PTEN在巨噬细胞中的作用较为复杂，且具有两面性。Kuroda等[22]以特异性敲除巨噬细胞PTEN基因小鼠为模型，研究PTEN对巨噬细胞吞噬功能的影响；巨噬细胞PTEN基因敲除小鼠较之正常野生型小鼠对利什曼原虫更具易感性，且敲除PTEN基因的巨噬细胞杀伤病原体的能力亦有所下降，因此PTEN对于巨噬细胞有效清除胞内寄生菌是必要的。Luyendyk等[23]研究了PI3K/AKT通路对脂多糖(LPS)诱导下巨噬细胞功能的影响；研究表明，PTEN基因敲除小鼠的腹膜巨噬细胞，在LPS诱导下分泌TNF-α、IL-6有所下降；PI3K活性缺陷小鼠的腹腔积液细胞分泌上述炎症因子量有所升高，因此PI3K/AKT通路在LPS引起单核巨噬细胞的活化中起到了抑制作用，而作为PI3K/AKT通路负调控因子的PTEN似乎起到了活化作用。Cao等[24]研究了PTEN在FcγR介导下巨噬细胞功能中的作用；敲除PTEN的巨噬细胞，其胞内磷酸化AKT水平升高，巨噬细胞的吞噬功能增强，且由FcγR介导产生的TNF-α、IL-6、IL-10水平升高；但在LPS介导下，敲除PTEN基因的巨噬细胞产生TNF-α的水平却有所下降；因此，PTEN在LPS/TLR4介导的巨噬细胞炎症反应中起到了促进作用，而在FcγR介导巨噬细胞反应中起到了负性作用。因此PTEN在巨噬细胞中所起到的不同作用与巨噬细胞的刺激因子密切相关，其机制有待进一步阐明。

3.4PTEN与免疫细胞 PI3K通路在调节T、B淋巴细胞的发育、激活和功能发挥方面起着重要作用[25]。PTEN作为PI3K的负性调控因子，在免疫中的作用也逐渐引起重视。PTEN缺陷杂合子小鼠易发生各种肿瘤和自身免疫性疾病均证实PTEN与机体维持正常免疫功能有密切关系。

3.4.1PTEN对T细胞发育和功能的影响 近些年来，越来越多的研究表明PTEN通过调控PI3K信号通路在T细胞发育中起到了关键的作用。Suzuki等[26]采用Cre-loxP系统特异敲出小鼠T细胞PTEN基因后，胸腺细胞中双阳性T淋巴细胞绝对数和相对数均增多，CD8+细胞成熟受限，CD4+T细胞过度增殖，从而引起外周淋巴瘤和自身免疫性疾病的发生，并认为出现此种情况可能是由于胸腺阴性选择的缺陷所致。细胞内PI3K及PTEN作用的相对平衡不仅对促进正常T细胞发育，对维持成熟淋巴细胞正常功能也有重要作用。细胞因子、趋化因子和共刺激信号等均可激活PI3K，从而诱发包括细胞存活、增殖、趋化作用等一系列细胞反应，而PTEN可通过拮抗PI3K而发挥调控作用。Soond等[27]采用Cre系统特异敲除小鼠CDTh细胞的PTEN基因后，Th细胞表现出更强的增生能力并可分泌更多的细胞因子，而PTEN基因敲除小鼠亦出现淋巴结中淋巴细胞的增多；将敲除PTEN的Th细胞转入正常野生型小鼠中，其抗李斯特菌能力和清除肿瘤细胞的能力有所增强；PTEN基因敲出小鼠的炎性反应强度要大于正常野生型小鼠；因此，PTEN缺失可加强Th细胞辅助功能。

3.4.2PTEN对B细胞发育和功能的影响 PTEN对B细胞发育也起着重要作用。PTEN缺失易发生自身反应性B细胞增多，过度表达自身抗体而引起高丙种球蛋白血症和自身免疫性损伤；Pogue等[28]研究显示，抑制PI3K可促进B 淋巴细胞凋亡，此凋亡效应在过表达AKT时大大减弱。PI3K及PLCγ信号通路在BCR诱导的B细胞活化和分化过程中有重要作用，活化的PI3K和PLCγ可产生PIP3及激活PKC激酶等以诱导B细胞增殖和活化，而PTEN通过对上述通路的负调控作用在B细胞活化过程中起着重要的负调节作用。研究表明，B细胞表达的FcγRⅡb受体的活化信号，可通过诱导激活PTEN,抑制PI3K活化和抗凋亡激酶AKT激活而下调BCR活化诱导的增殖反应。Heindl等[29]对34例发生PTEN基因突变的患者，观察了胃肠道淋巴样增生、扁桃体大量增生反应、胸腺增生反应、淋巴细胞性甲状腺炎、自身免疫性溶血性贫血及结肠炎的发生，通过对胃肠道黏膜相关淋巴组织进行函数分析发现，PI3K/AKT信号通路增强，可引起磷酸化S6增多和细胞增生反应增强，伴CD20(+)CD10(+)B细胞凋亡减少。因此，PTEN失活可通过增强PI3K/AKT信号通路影响人生发中心中B细胞的稳态。

4 结语与展望

PTEN作为一个重要的抑癌基因，可通过PI3K途径、PAK途径、MAPK途径等发挥其脂质磷酸酶和蛋白磷酸酶活性，诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期，抑制肿瘤细胞侵袭、转移及肿瘤血管生成。近些年来，随着分子生物学及其他相关学科的不断发展，PTEN在炎症及免疫系统方面的研究越来越深入，PTEN不仅可通过抑制嗜酸性粒细胞趋化和炎症介质释放在支气管哮喘中发挥着重要作用，亦可抑制中性粒细胞活性在其他炎症性疾病中起到抗炎作用，并可维持免疫系统稳定。然而PTEN在巨噬细胞中的效应及其具体抗炎机制尚需进一步阐明。总之，PTEN作为一个可能的靶点，将为学者们治疗感染性疾病、炎症性疾病及自身免疫性疾病提供一个新的思路。

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