CC趋化因子受体5与炎症性肠病的研究进展*

胡　梅　钟英强

广州中山大学孙逸仙纪念医院消化内科(510120)



CC趋化因子受体5与炎症性肠病的研究进展*

胡梅钟英强#

广州中山大学孙逸仙纪念医院消化内科(510120)

趋化因子是一类控制细胞定向迁移的小分子细胞因子，其功能由趋化因子受体介导，两者广泛参与机体的生理和病理过程。根据N端高度保守序列中半胱氨酸(Cys)残基的位置和数目，趋化因子可分为C、CC、CXC以及CX3C亚族，趋化因子受体根据其结合的配体不同亦可分为C趋化因子受体(C chemokine receptor, CR)、CC趋化因子受体(CC chemokine receptor,CCR)、CXC趋化因子受体(CXC chemokine receptor, CXCR)以及CX3C趋化因子受体(CX3C chemokine receptor, CX3CR)亚族。趋化因子对机体的作用具有双重性，一方面可刺激机体发生免疫反应，抵御微生物入侵，并参与调控T、B细胞发育和血管新生；另一方面可在多种免疫疾病中介导病理性组织损伤。炎症性肠病(IBD)是一种慢性非特异性肠道炎性疾病，免疫反应异常为其重要特征。在IBD中，多种趋化因子及其受体表达上调，参与疾病的发生与发展。其中CCR5作为CCR家族成员与IBD关系最为密切[1]。本文就CCR5与IBD的研究进展作一综述。

一、CCR5及其配体

CCR5基因全长6 065 bp，位于染色体3q21.3，该基因序列含有上游启动子和下游启动子，可被多种转录因子识别并结合，从而激活转录。CCR5 mRNA编码的蛋白质由352个氨基酸残基组成，属于7次跨膜G蛋白偶联受体(GPCR)，主要由细胞外N末端、3个胞外环(ECL1-3)、3个胞内环(ICL1-3)、7个跨膜α螺旋区和胞内C末端构成，其中N末端、ECL-2以及第二跨膜区中Thr-X-Pro(TXP)基序为CCR5配体结合区域。与其他GPCR不同，CCR5的N末端无糖基化保守序列，为趋化蛋白受体多样化区；C末端多为富含丝氨酸和苏氨酸残基的片段，其磷酸化可参与受体活化后的信号转导和内化[2]。

CCR5特异性配体包括CCL3/巨噬细胞炎性蛋白-1α(MIP-1α)、CCL4/巨噬细胞炎性蛋白-1β(MIP-1β)以及CCL5/正常T细胞活化后表达和分泌调节蛋白(RANTES)等。活化的T细胞、B细胞、单核细胞等可产生MIP-1α和MIP-1β，血小板、T细胞、上皮细胞、成纤维细胞等可产生RANTES。CCR5配体对CCR5+细胞具有趋化和激动作用。T细胞、单核细胞、巨噬细胞、未成熟树突细胞、小胶质细胞等胞膜上均有CCR5表达，分别在不同免疫应答过程中发挥作用。

二、CCR5△32基因突变

CCR5△32是指CCR5等位基因编码区第185位氨基酸密码子以后发生了32个碱基缺失。CCR5△32突变是CCR5最常见的突变。CCR5△32包括纯合子和杂合子两种，纯合子是指构成CCR5的两条链均发生了32个碱基缺失，杂合子则指其中一条链发生碱基缺失。研究[3]显示，携带CCR5△32纯合子的机体可有效抵抗人类免疫缺陷病毒(HIV)-1感染。CCR5△32杂合子虽无明确抗HIV-1感染的作用，但可显著推迟获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的发生以及延长病程。此外，CCR5△32产生的无功能性受体对诸多慢性炎性疾病如多发性硬化症[4]、病毒性肝炎[5]、白塞病[6]等亦有积极的保护作用。CCR5△32等位基因的全球分布有明显地域和种族差异，欧洲高于亚洲，中东高于东亚和南亚，在地域分布上呈现从北向南逐渐降低趋势[7]。我国是多民族国家，各民族间CCR5△32的检出率有显著差异，且均为杂合子性突变，汉族突变率为0.13%，维吾尔族为3.48%[8]。

三、CCR5信号转导机制

CCR5本质为GPCR，可通过GPCR经典信号途径转导。如磷脂依赖性蛋白激酶途径，CCR5与其配体结合，引起G蛋白分子构象改变，形成活性α亚单位并与β、γ亚基分离，活化的Gqα亚单位激活磷脂酶C，水解4,5-二磷酸脂酰肌醇产生甘油二酯和1,4,5-三磷酸肌醇，促使细胞外Ca2+内流和胞内Ca2+释放，提高钙调蛋白对Ca2+的敏感性，从而激活细胞的各项生理功能。活化的Gqα亚单位介导上述级联反应后，进一步激活磷脂酰肌醇-3-激酶、蛋白激酶C和蛋白激酶B，促使CCR5的C末端苏/丝氨酸磷酸化，活化下游核因子(NF)-κB信号通路。研究[9]表明，NF-κB信号通路与结肠炎持续性进展以及相关性肿瘤的发生密切相关，肿瘤细胞通过CCR5活化NF-κB通路，调控基质金属蛋白酶9、整联蛋白等的转录，从而调节细胞迁移能力。

此外，CCR5酪氨酸残基磷酸化可激活不依赖GPCR的信号通路，且多种信号转导途径间可相互影响。CCR5与其不同配体结合后，因细胞种类不同可触发不同类型的JAK/STAT 信号通路，从而调控多种细胞的生理活性[10]；此外，CCR5与MIP-1β结合后可激活MAPK信号通路，介导细胞趋化迁移过程[11]。

四、CCR5与IBD

IBD是一种病因尚未明确的肠道炎性疾病，包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn’s disease,CD)。IBD患者体内存在Th1/Th2免疫失衡以及细胞因子网络失调，免疫细胞如嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、自然杀伤(NK)细胞、淋巴细胞等在其病理过程中发挥重要作用[12]。CCR5及其配体可通过介导免疫细胞迁移、聚集以及抗原呈递，参与IBD的发生、发展。

1. CCR5在IBD中的表达及其作用：CCR5与配体结合，通过诱导并招募T细胞、NK细胞、单核细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞等，使其到达炎症部位，参与免疫应答，促进炎症反应的发生和发展。研究[13]显示，RANTES在UC患者肠道淋巴细胞和组织细胞中的表达显著高于CD患者，RANTES可作为鉴别UC和CD的指标。CCR5与配体作用后可激活单核-巨噬细胞，后者通过分泌多种炎性因子，如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)、白细胞介素-1β(IL-1β)以及IL-6等参与肠道炎症发生。Tokuyama等[14]的研究发现，采用CCR拮抗剂TAK-779拮抗结肠炎模型小鼠体内CCR2、CCR5和CXCR3表达，可阻断炎症反应链，减轻结肠炎症程度。

CCR5主要表达于Th1细胞表面，是Th1细胞活化的标志性因子。有研究[15]指出，CCR5可介导免疫反应向Th1转移。Th1细胞通过产生IFN-γ、TNF-α、IL-1、IL-2等多种炎性因子，造成组织炎性损伤，从而引起IBD持续性病理损害。Matsuzaki等[16]的研究发现，CCR5+CD4+T细胞(Th1标记细胞)在UC患者的炎症黏膜中明显增加，CRTH2+T细胞(Th2标记细胞)则主要浸润于轻度炎症黏膜或炎症黏膜边缘，说明Th1免疫极化可能导致UC持续进展。Andres等[17]的研究发现，CCR5基因缺陷对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎模型小鼠具有保护作用，提示CCR5可促进肠道发生Th1型免疫反应。

此外，CCR5可介导细胞抗原呈递、参与Th细胞和细胞毒性T细胞活化。Oki等[15]指出，CD患者肠黏膜肉芽肿细胞周围聚集大量CCR5+CD4+T细胞和CCR5+CD8+T细胞，而正常肠黏膜组织的淋巴滤泡中则以B细胞和CD4+T细胞为主，CD8+T细胞较少，且低表达CCR5，推测肉芽肿细胞可能发挥抗原呈递作用，CCR5通过介导抗原呈递参与Th1细胞活化。Pender等[18]等的研究发现，MIP-1α作为CCR5特异性配体，可通过活化三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的结肠炎模型小鼠体内的Th1细胞，上调IFN-γ、TNF-α、基质金属蛋白酶3等水平，从而加重小鼠肠道免疫损伤。

2．CCR5△32突变与IBD：Satsangi等[19]经全基因扫描染色体3、7、12，发现CCR5基因在3p21的染色体定位与IBD的易感位点一致。Rector等[20]在对IBD患者和健康人群进行CCR5△32突变频率以及患者亚群基因型-表型的相关性分析中发现，CCR5△32突变频率在IBD患者和健康对照者间无明显差异，CCR5△32基因型与IBD患者的年龄、手术、位置等亦无相关性，提示CCR5基因多态性可能并非IBD易感性的决定因素。此外，Herfarth等[21]的研究发现，在CCR5△32突变的CD患者中，上消化道病变少见且疾病表现局限，推测CCR5基因多态性可能与IBD病程和位置相关。上述研究提示CCR5基因多态性对IBD疾病异质性分析可能具有重要意义。

五、CCR5拮抗剂与IBD治疗

目前的IBD治疗方法虽可缓解症状，但存在不耐受、疗效不确切等问题，故亟待寻找新的治疗靶点[22]。CCR5拮抗剂通过对相关趋化因子的N末端修饰、断裂或延长实现，阻断CCR5与配体相互作用，抑制炎性细胞募集，从而减轻炎症反应。除HIV外，CCR5拮抗剂在多种免疫炎性疾病如类风湿关节炎[23]、肝硬化[24]、动脉粥样硬化[25]等中的疗效已得到证实，因此CCR5拮抗剂可能对IBD亦具有一定疗效。

1.Met-RANTES：Met-RANTES为RANTES配体拮抗剂，通过阻断CCR5，减少结肠炎病变部位单核巨噬细胞、嗜中性粒细胞等聚集，改善结肠炎动物模型的肠道慢性炎症反应和损 伤。Kucuk等[26]的研究发现，采用Met-RANTES治疗TNBS诱导的结肠炎模型大鼠，可明显改善大鼠肠道炎性损伤和肠内菌群易位。Ajuebor等[27]的研究亦显示，TNBS诱导的结肠炎模型大鼠经Met-RANTES治疗后，肠道炎症减轻。上述研究证实Met-RANTES可缓解IBD的疾病进展。

2. TAK-779：TAK-779为非肽类小分子，是CCR5的特异性拮抗剂，可抑制上皮黏膜中单核巨噬细胞募集，减少促炎因子表达，改善结肠炎的严重程度，延缓IBD的发生和发展[14]，有望作为治疗IBD的新方法。

3. 其他：Ajuebor等[28]的研究显示，对TNBS诱导的结肠炎模型大鼠采用MIP-1α抗体预处理后，可显著减少急性炎症期(24 h)组织中性粒细胞聚集。Katchar等[29]的研究发现，对TNBS诱导的结肠炎模型大鼠给予MIP-3α单克隆抗体，可减轻结肠黏膜炎性细胞浸润和组织损伤。

CCR5拮抗剂对结肠炎相关肿瘤亦具有潜在治疗作用。Sasaki等[30]的研究发现，CCL3/CCR5介导的成纤维细胞聚集是诱导结肠炎相关肿瘤发生的关键因素，采用CCR5拮抗剂阻断CCL3/CCR5-成纤维细胞轴可明显抑制氧化偶氮甲烷(AOM)/DSS诱导的结肠炎模型小鼠成纤维细胞累积和肿瘤形成。

六、展望

CCR5与炎症和免疫反应关系密切，其在IBD的发生、发展中发挥重要作用，但相关机制尚未完全阐明，其转录调控机制和生物学功能仍需进一步研究。CCR5拮抗剂治疗IBD处于探索阶段，但针对此种趋化因子受体的靶向治疗潜力巨大。此外，近年来以新型噬菌体展示技术为基础，筛选与CCR5膜外环特异性结合的模拟肽，有望成为治疗IBD的一种新型生物制剂，具有较好的应用价值和前景[31]。

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(2015-07-02收稿；2015-07-26修回)

摘要CC趋化因子受体5(CCR5)为CCR家族成员，属于7次跨膜G蛋白偶联受体(GPCR)，与炎症和免疫反应关系密切。炎症性肠病(IBD)是一种慢性非特异性肠道炎性疾病，免疫反应异常为其重要特征。研究显示，CCR5在IBD的发生、发展中发挥重要作用。本文就CCR5与IBD的研究进展作一综述。

关键词趋化因子类；受体, CCR5；Crohn病；结肠炎, 溃疡性；治疗

Advances in Studies on CC Chemokine Receptor 5 and Inflammatory Bowel DiseaseHUMei,ZHONGYingqiang.DepartmentofGastroenterology,SunYat-senMemorialHospital,SunYat-senUniversity,Guangzhou(510120)

Correspondence to: ZHONG Yingqiang, Email: zhongyingqiang@21cn.com

AbstractCC chemokine receptor 5 (CCR5) is a member of CCR family and is categorized as 7 trans-membrane domain G protein-coupled receptor (GPCR). CCR5 is closely related with inflammatory and immune reaction. Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic non-specific intestinal inflammatory disease and is characterized by abnormal immune reaction. Studies have shown that CCR5 plays an important role in the pathogenesis of IBD. This article reviewed the advances in studies on CCR5 and IBD.

Key wordsChemotactic Factors;Receptors, CCR5;Crohn Disease;Colitis, Ulcerative;Therapy

通信作者#本文，Email: zhongyingqiang@21cn.com

DOI:*基金项目：国家自然科学资金面上项目(81370499)；广东省自然科学基金资助项目(2014-A030313020)