活化T细胞核因子在儿童疾病发生发展中的作用

叶珍珍，沈伊娜

（皖南医学院弋矶山医院儿科，安徽 芜湖 241001）

活化T细胞核因子在儿童疾病发生发展中的作用

叶珍珍，沈伊娜*

（皖南医学院弋矶山医院儿科，安徽 芜湖 241001）

活化T细胞核因子（nuclear factor of activated Tcell，NFAT）包括5个亚型（即NFATl-NFAT5），最初发现其在免疫系统中发挥着重要作用，后来发现其在非免疫系统中也同样扮演着重要的角色，参与调控细胞组织的发育和生理过程。近些年来，许多研究发现NFAT的表达和功能异常与儿童疾病关系紧密。因此，该文就NFAT信号通路的调控及其在儿童疾病中的作用进行综述。

活化T细胞核因子；信号通路；川崎病；白血病；再生障碍性贫血；先天性心脏病

活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cell，NFAT）最早因其在T细胞中作为白介素2（interleukin-2，IL-2）的转录因子参与调控IL-2的转录而被发现，在机体免疫反应过程中起着重要的作用［1］。NFAT蛋白的活性受依赖钙离子的钙调蛋白磷酸酯酶（calcineurin，CaN）调节，从而发挥其基因转录调控的功能［2］。环孢菌素A（cyclosporinA，CsA）和 他 克 莫 司（tacrolimus，FK506）等免疫抑制剂可通过抑制CaN的功能间接调控NFAT，从而减轻患者器官移植后的免疫排斥反应，此后NFAT家族在免疫应答和临床治疗等多方面被广泛研究。之后发现，除免疫系统外，NFAT在肌肉、骨和神经系统等也有广泛的分布表达，提示其在其他组织和细胞中也同样具有重要功能［3］。随着对NFAT蛋白的深入研究，发现其在诸如炎症和癌症等多种疾病的发病机制和治疗中均起着重要的作用［1，3-4］。目前，对NFAT信号通路的研究已取得了许多重要的成果，本文将重点对NFAT蛋白在儿童疾病中的研究进展进行综述，以期进一步明确NFAT在儿童疾病中的作用机制，为儿童相关疾病的诊治提供新的思路和理论依据。

1 NFAT家族及其调节机制

目前发现NFAT家族包括5个亚型：NFAT1（NFATc2或NFATp），NFAT2（NFATc1或NFATc），NFAT3（NFATc4），NFAT4（NFATc3 或 NFATx）和NFAT5。其中NFAT5作为弹性增强结合蛋白，其结构与其他四种不同，且不受CaN的调控激活，故一般将前四种（NFAT1-4）归为经典NFAT蛋白［2］。经典NFAT蛋白是由磷酸化、核定位、DNA结合和反式激活等区域构成，主要分为调节区和DNA结合区，这两个区域的氨基酸序列高度保守，其他氨基酸序列则呈现高度的变异性［3］。NFAT蛋白调节区位于其N末端，调控其在细胞内的分布以及转录活性，包含有酪蛋白激酶1（casein kinase 1，CK1）结 合 位 点 ，转 录 激 活 域（transactivation domain，TAD）和 CaN 结合位点。NFAT蛋白的N末端包含与Rel蛋白家族相似的DNA结合区（rel homology domain，RHD）和其他的CaN 结合位点［1，3］。

经典NFAT蛋白的活化过程包括：脱磷酸，核易位和结合DNA。磷酸化状态NFAT蛋白主要位于细胞质中，当细胞在受到外界刺激时可引起细胞内钙离子浓度的升高，从而激活CaN的活性，与NFAT蛋白相结合并使NFAT脱磷酸化，NFAT的核定位信号暴露引导其从细胞质进入细胞核内［1］。在细胞核中，NFAT蛋白与其他转录因子如AP1，GATA4，MEF家族和FOXP3等形成转录复合物作用于相应的靶基因，调节靶基因转录活动［5］。CaN在NFAT的脱磷酸活化过程中起着关键作用，其由催化亚基A（CnA）和调节亚基B（CnB）构成，FK506和CsA可与CnB结合导致CaN的活性受到抑制［2］。细胞内钙离子水平的下降和药物等多种内外因素均可导致CaN的活性受到抑制，从而使NFAT蛋白磷酸化失活并迅速回到胞浆中。在组织细胞内，NFAT蛋白通过这种可逆的磷酸化和脱磷酸化调节其与DNA的亲和性，从而参与调节机体的生理和病理过程［3］。

2 NFAT蛋白与儿童疾病的关系

2.1 NFAT蛋白与川崎病的关系 川崎病（kawasaki disease，KD）是一种急性、自限性、以全身血管炎为主要病理变化的发热性出疹性小儿疾病。KD的病因目前仍然不明，但许多研究表明遗传因素可能在该病的发病中起重要作用。兄弟姐妹中有KD疾病的，其患病风险较普通人群高10倍［6］。一般认为，KD发病初期，T细胞的激活在炎症所致血管内皮损伤过程中发挥着重要的作用［7］。2008年，Onouchi等［8］基于候选基因的关联研究发现日本人群中1，4，5三磷酸肌醇3激酶C（inositol 1，4，5-trisphosphate 3-kinase C，ITPKC）基因的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）（rs28493229）与 KD的易患性及冠状动脉损害明显有关，ITPKC可通过调控Ca2+/CaN/NFAT通路而充当T细胞激活的负性调节因子。然而，在台湾儿童中研究显示ITPKC的SNP（rs28493229）与KD患儿的发病以及冠状动脉病变没有显著关联［9］。因此，ITPKC基因是否参与调节KD的发病机制仍需进一步研究证实。半胱氨酸蛋白酶3（Caspase-3）是细胞凋亡重要的执行者，当其被激活后可引起靶蛋白的水解，最终导致细胞的程序性死亡，其在免疫系统中可通过诱导T细胞凋亡发挥免疫调节作用。2010年，Onouchi等［10］的另一项研究表明，Caspase-3的5'非编码区内rs72689236正好位于NFATc2结合序列上，可导致NFATc2蛋白与Caspase-3基因的DNA序列结合能力下降，引起Caspase-3基因转录下调，T细胞因而凋亡减少，数量增加，从而增加了KD的患病风险。2016年，Onouchi等［11］又报道了钙释放激活钙通道调节分子1（calcium release-activated calcium channel protein 1，ORAI1）基 因 多 态 性（rs3741596和rs141919534）与KD发病明显相关，其主要机制是参与Ca2+/CaN/NFAT通路调节而发挥重要作用。另外，钙调磷酸酶抑制剂CsA对静脉丙种免疫球蛋白（（intravenous immunogloblin，IVIG）无反应性KD治疗有效［12］。这些文献提示NFAT信号可能参与了KD的发病机制，但目前仍缺乏直接的实验和临床证据。为此，2015年，Aoyagi等注册了关于IVIG+CsA疗效的Ⅲ期多中心临床试验（KAICA Trial）［13］，其结果有待临床试验结束后公布。

2.2 NFAT蛋白与血液系统疾病的关系

2.2.1 NFAT蛋白与巨核细胞白血病的关系 NFAT在骨髓造血中发挥重要作用，研究表明抑制NFAT可促进造血功能［14］。另外，NFATc1和c2在血小板的前体细胞巨核细胞中表达，且在巨核细胞生成时表达增加［15］。巨核细胞的功能紊乱可导致巨核细胞白血病，而唐氏综合征的患儿此病发病率明显升高，研究发现，唐氏综合征候选区域1（down syndrome critical region，DSCR1）基因在唐氏综合征患儿中高表达，是CaN抑制因子家族的成员，过表达DSCR1可引起NFAT信号表达异常。在巨核细胞中，过表达DSCR1可明显抑制NFAT蛋白的激活，这提示DSCR1充当NFAT的内源性反馈抑制因子调控NFAT依赖的基因表达［16-17］。另外，在DS小鼠模型中研究发现，21号染色体的同源基因DYRK1A（位于唐氏综合征候选区域）在巨核细胞白血病中发挥重要作用，过表达该基因可显著促进巨核细胞的增殖，用小分子激酶抑制剂抑制DYRK1A的功能可抑制巨核细胞的增殖，进一步研究发现这与抑制NFAT信号的活化有关［18］。

2.2.2 NFAT蛋白与再生障碍性贫血的关系 再生障碍性贫血（aplastic anemia，AA），简称再障，是儿童常见的血液系统疾病之一，其发病机制极其复杂，研究表明，免疫系统的紊乱特别是T淋巴细胞数量和功能的异常，在再障的发生和发展中起着重要作用，而NFAT在T细胞受体（T cell receptor，TCR）介导的信号转导通路中起非常关键的作用［19-21］。有研究发现在再障患儿的外周血T淋巴细胞中，叉头翼状螺转录因子3（forkhead box P3，Foxp3）和NFATc2的表达较正常儿童明显降低（P＜0.05），当再障患儿经治疗后 NFATc2 阳性CD4+T细胞的比例会相应地升高，较发病期明显升高（P＜0.05），其变化的规律与Foxp3一致［22-23］。Foxp3是调节T细胞发育及其功能的重要转录因子，而Foxp3和NFATc2关系密切，Foxp3基因中含有NFATc2的结合位点，NFATc2可结合到Foxp3基因的上游启动子区并促进其表达［24］。

2.3 NFAT蛋白与心血管系统疾病的关系 单纯性先天性心脏病是指不伴有其他系统先天异常的先天性心脏病，是由于胚胎时期遗传和环境等因素共同作用下所导致的心血管异常发育，其与多基因遗传有关，但致病基因尚不明确。研究显示［25］，NFATc1基因在胚胎心脏发育过程中发挥着重要作用，通过Ca2+/CaN/NFATc1途径进入靶细胞核内影响DNA的复制和转录，诱导胚胎心脏的动脉瓣膜、膜隔和心内膜垫的形成。国内学者应用PCR结合DNA测序技术，分析单纯性先天性心脏病与非先天性心脏病对照者静脉血中NFATc1基因的IPT-NFAT区域突变情况时发现，分别有58%患者和74%患者的一级亲属样本中出现了2条电泳带，经测序发现分子量偏大的条带较正常的内含子区域的二倍重复序列多一个重复序列，成为三倍体；而室间隔缺损、房间隔缺损和主动脉瓣二叶畸形3类患者的三倍体纯合子基因型频率为13.04%，而非先天性心脏病对照者无三倍体纯合子基因型［26］。另外，主动脉瓣二叶畸形的患者NFATc1内含子的第3组重复序列的第17位碱基发现点突变（G-A），这提示NFATc1基因可能是导致室间隔缺损、房间隔缺损和主动脉瓣二叶畸形的易感基因。在儿童先天性心脏病中，肺动脉瓣狭窄和法洛四联症均可继发右心室肥厚，但具体机制尚不明确，Nagendran等［27］研究表明，右心室肥厚情况下的心肌细胞线粒体膜电位要高于正常右心室，且膜电位的高低与右心室肥厚的程度呈正相关。进一步研究发现NFAT的抑制剂VIVIT可降低线粒体膜电位，提示NFAT的激活在右心室心肌肥厚的发病机制中起重要作用。

2.4 NFAT蛋白与与儿童其他疾病的关系 重金属铅对人体危害巨大，尤其可引起儿童神经系统毒性，从而影响智力。Wei等［28］研究发现，NFAT3/COX-2在铅引起儿童神经毒性的发病机制中可能发挥作用，铅作用神经元细胞和胶质细胞时，炎性调节因子COX-2的表达水平升高，荧光素酶实验进一步表明NFAT3作为上游转录因子在铅引起的COX-2升高中起重要作用。儿童血管瘤是局部血管生长紊乱导致的疾病，是婴儿最常见的肿瘤，研究发现，血管内皮细胞生长因子受体1（Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 1，VEGFR1）的表达依赖于NFAT，在血管瘤内皮细胞和组织中VEGFR1表达下降，从而通过VEGF依赖的途径激活VEGFR2，提示NFAT在儿童血管瘤发生过程中起重要作用［29］。

3 展望

尽管发现NFAT在儿童多种疾病的发生发展中关系密切，但其详细作用机制尚不明确。NFAT家族在免疫系统中研究相对深入，靶基因和作用方式较为清楚，但其在非免疫系统中的作用，其上下游调节因子是否发生改变等仍不明确，有待深入研究。目前，分子生物学技术的不断发展，基因芯片和蛋白芯片技术的广泛应用，将有助于对CaN/NFAT信号通路在儿童疾病发病机制的深入研究。

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Rolesof Nuclear Factor of Activated TCellin Pediatric Diseases

YEZhenzhen，SHEN Yina*
（Department of Pediatrics，Yijishan Hospital， Wannan Medical College， Wuhu 241001， China）

Nuclear factor of activated T cell（NFAT） including NFATl-NFAT5 plays a critical role in the development and function of immune and non-immune cells.Recently， numerous studies have shown that the expression and abnormal function of NFATare closely associated with many pediatric diseases.In this article， we focus on regulation of NFATsignaling pathway and its rolesin pediatric diseases.

nuclear factor of activated T cell （NFAT）； signaling pathway； kawasaki disease； leukemia； aplastic anemia；congenital heart disease

R725

A

1008-2344（2017）05-0444-04

10.16753/j.cnki.1008-2344.2017.05.019

沈伊娜（1958—），女（汉），主任医师，研究方向：儿童急救与重症.E-mail：synsyn5252@sina.com

2017-02-27

（毛亚萍编辑）