蛋白酪氨酸激酶亚族TAM受体

张利文 综述 陈朝红 审校

TAM家族在细胞的存活、增殖、分化及凋亡等方面都扮演着重要角色，针对TAMs在神经系统及肿瘤中的靶向治疗也越来越多被研究。研究表明[1]，TAM家族在肾脏中有表达并且发挥着重要的作用。本文拟就TAM家族在肾脏疾病的研究进行综述，为了解TAMs与肾脏疾病的治疗提供理论支持。

TAM家族的结构与信号转导

TAM家族包含TYRO3，AXL和MER三个成员，均是单跨膜蛋白，由胞外域、跨膜域和保守的胞内激酶域构成。胞外域由与细胞黏附相关的两个串联的免疫球蛋白紧接着两个纤维连接蛋白3样的结构域构成，胞内域含有酪氨酸激酶活性的催化区[1]。人TAM受体家族蛋白序列胞外域有31%～36%完全相同，胞内域有54%～59%序列相同，酪氨酸激酶域保守性最高[2]。结构上虽然保守，但TAM家族三个分子发挥的作用不完全一样。Kimani等[2]利用CHO细胞构建EGFR/TAM嵌合体，探讨TAM受体磷酸化后其下游信号通路的情况，发现TAM受体磷酸化后激活的下游信号通路并不相同。核糖体s6激酶 (RSK)、蛋白激酶B(AKT)、细胞外调节蛋白激酶(ERK)等在TAM受体磷酸化后都会被激活，但AKT在AXL激活时活化最强，而在表达TYRO3的细胞上轻微活化，其中AXL优先激活几种Src家族激酶。TAM激活后均显示出黏附增强，表明TAM参与早期细胞黏附相关的细胞骨架重组。但在细胞的运动和侵袭上，相比TYRO3与MER，AXL发挥更明显的作用。TAM受体有着共同的配体GAS6和PROS1，同为维生素K依赖的蛋白家族成员，两个配体之间的蛋白序列相似性可达44%。PROS1有能被凝血酶识别的结构域，是一种负性凝血调节因子，PROS1 N端含有11个γ-羧基谷氨酸残基(Gla)，通过Gla激活TAM受体(图1)。PROS1主要由肝细胞和血管内皮细胞合成，是一种丰富的血清蛋白。GAS6在血浆中的浓度较低，只能达到纳摩尔级。TAM对其配体具有不同的特异性和亲和性[3]，AXL只被GAS6激活，TYRO3与MER可以被两个配体激活，MER与两种配体的亲和性相差不大，而TYRO3更倾向于被PROS1激活[3]。

图1 TAM受体及其配体结构

配体由Gla、环区(Loop region)、四个串联的上皮生长因子样结构域(EGF repeat)以及性激素结合球蛋白(SHBG)。TAM受体由两个免疫球蛋白(Ig)样的结构域和两个纤维连接蛋白Ⅲ (FNⅢ)重复序列相连,胞内区:酪氨酸激酶结构域以及跨膜区组成。配体与受体结合后,使其构象发生变化,形成同源或异源二聚体,胞内段激酶域发生磷酸化,激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶活性,催化下游分子,起到信号转导的作用。

TAM受体与肾脏疾病

TYRO3 我们的研究发现[1]，TYRO3作为足细胞保护性因子，在维持正常足细胞功能中发挥关键作用。TYRO3在肾小球中特异性表达于足细胞，系膜细胞和内皮细胞均不表达。大量白蛋白尿的糖尿病肾病患者和局灶节段性肾小球硬化(FSGS)患者肾小球TYRO3 mRNA水平下降。斑马鱼研究显示，利用吗啉代(Morpholino)敲低TYRO3可破坏肾小球滤过屏障发育，导致斑马鱼眼周和卵黄囊水肿；敲除TYRO3明显加重糖尿病肾病小鼠模型和阿霉素肾病小鼠模型的白蛋白尿和肾小球损伤，而足细胞特异性过表达TYRO3过表达则显著改善糖尿病肾病，阿霉素肾病和HIV相关肾病(HIVAN)小鼠的白蛋白尿和肾损伤。进一步机制研究发现，足细胞内TNF-α/NF-κB通路活化可抑制TYRO3表达，从而影响TYRO3下游AKT抗凋亡信号通路。Fang Zhong等[5]发现TYRO3介导了PROS1抑制足细胞炎症反应，发挥足细胞保护作用。PROS1通过激活TYRO3负性调节免疫和炎症反应，减轻细胞损伤[6]。PROS1敲低可增强高糖诱导的足细胞凋亡，而足细胞过表达 PROS1则抑制高糖和TNF-α诱导的足细胞凋亡和核因子κB(NF-κB)荧光素酶报告基因活性，抑制NF-κB下游促炎介质(CCL2,CCL20和TRAF1)mRNA表达。利用shRNA的慢病毒载体敲低TYRO3显著降低了 PROS1的抗炎效应，提示TYRO3在介导PROS1抑制足细胞炎症中发挥重要作用。Ochodnicky等[7]研究发现糖尿病肾损伤与循环和尿液sTYRO3、sMER升高有关。研究者检测了126例糖尿病患者血浆和尿液中可溶性TAM(sTYRO3，sAXL，和sMER)浓度，发现伴有大量白蛋白尿的糖尿病患者(尿白蛋白排泄>300 mg/24h)循环sMER、尿液 sTYRO3和sMER较尿白蛋白排泄<30 mg/24h的糖尿病患者显著升高。肾小管TYRO3和MER组织表达明显下降。体外研究发现肾小管上皮细胞TYRO3 和 Mer mRNA表达下降，而培养上清中脱落的sTYRO3和sMer水平增加，组织学研究发现和体外研究结果提示尿液sTAM源于肾小管损伤后TAM受体从细胞膜脱落。

AXL AXL及其配体GAS6在系膜细胞中表达，系膜细胞可自分泌GAS6，并以剂量依赖性的方式磷酸化AXL刺激系膜细胞增殖，而这种作用与ERK、STAT3[8]、AKT/mTOR[9-10]信号通路的激活有关。肾小球系膜增生是许多肾小球疾病的共同特征，在糖尿病肾病[11]、IgA肾病[12]、膜增生性肾小球肾炎[13]中GAS6和AXL表达上调[14]。高糖、糖基化的低密度脂蛋白等可诱导系膜细胞中GAS6/AXL的表达上调[14]。STZ诱导的糖尿病大鼠肾小球中GAS6和AXL表达增加，而GAS6敲除的STZ大鼠的系膜肥大减轻，华法令可通过抑制GAS6来抑制系膜细胞的增殖[11]，肾毒性肾炎小鼠模型中，敲除GAS6可显著降低死亡率和蛋白尿，GAS6敲除小鼠也表现出肾小球细胞增殖程度降低，肾小球硬化、新月体形成和沉积在肾小球中的纤维蛋白/纤维蛋白原减少，STAT3磷酸化程度降低。但是在补充GAS6蛋白后，小鼠蛋白尿增加，肾小球硬化，提示GAS6促进慢性肾脏损害的进展。而近年来有报道称GAS6在肾脏发挥保护作用。在小鼠慢性肾脏病(CKD)模型中，AXL基因敲除使小管间质凋亡增加，而上调GAS6/AXL信号通路时，凋亡减少，终末期肾病进程减慢。GAS6/AXL是通过诱导PI3K/AKT信号通路激活而发挥着抗凋亡促进存活的作用[15]。GAS6重组蛋白还可显著降低血清尿素氮和肌酐，提高脓毒症急性肾损伤模型小鼠的存活率[16]。缺血再灌注小鼠模型中，注射GAS6显著降低血清肌酐和尿素氮水平，改善肾组织损伤指数，减少肾脏细胞凋亡。GAS6通过抑制NF-κB通路，促进细胞增殖，减轻炎症反应，减轻缺血再灌注所致的肾损伤[17]。

MER MER主要在肾小球内皮细胞上表达，MER基因缺陷的小鼠生长发育正常，但是在脂多糖处理后，MER基因缺陷的小鼠炎症反应增强，血清中TNF-α的水平、感染性休克率和死亡率明显高于野生型小鼠，提示MER负向调控脂多糖和内毒素休克相关的免疫反应[18]。肾毒血清小鼠模型中，MER缺乏导致更严重的肾炎、低存活率以及STAT3和caspase-1激活[19]，提示MER主要作用于凋亡细胞清除和抑制炎症。肾脏疾病与免疫炎症密切相关，TAM受体酪氨酸激酶是重要的免疫稳态调节器，可抑制免疫细胞激活，通过促进组织修复和凋亡细胞的清除来维持组织功能[20-21]。凋亡细胞表面表达丝氨酸磷脂，GAS6和PROS1可与之识别结合，配体与吞噬细胞上的TAM受体结合，调节固有免疫反应信号通路吞噬凋亡细胞和其碎片等[20]。先天性免疫在CKD中增强，CKD患者单核细胞中MER表达降低，血浆中可溶性的sAXL和sMER表达增加。负责裂解MER的金属蛋白酶ADAM 17在单核细胞上表达增加，提示TAM受体功能缺陷介导的炎症调节可能导致CKD患者慢性炎症[22]。

TAM受体与神经和免疫系统

TAM受体家族和其配体在中枢神经系统上均有表达，并且支持神经干细胞的存活、增殖和神经元的分化[23]。TAM三个基因敲除小鼠由于营养缺乏神经细胞生长缓慢，增殖减少，凋亡增加[24]。TAM受体家族通过负向调控神经胶质细胞的高度活性，维持血脑屏障的完整性以及阻止外周免疫系统的过度炎症反应来影响神经形成过程[25]。神经损伤后施旺细胞中AXL和MER表达上调，缺乏AXL和MER的施旺细胞细胞，髓鞘吞噬明显受损[26]。小胶质细胞是中枢神经系统的损伤感应器，负责对死亡的脑细胞进行常规的非炎性清除吞噬。AXL和MER表达于小胶质细胞，AXL和MERTK缺陷的小鼠神经原区表现出明显的凋亡细胞聚集吞噬受阻，这种吞噬作用由PROS1与GAS6共同驱动。MER和(或)AXL基因敲除鼠血脑屏障通透性增加，病毒更容易通过血脑屏障导致感染[26]，感染后的细胞表达丝氨酸磷脂，以TAM机制启动小神经胶质细胞的吞噬作用以及固有免疫细胞的炎症反应[27]。TYRO3在中枢神经系统中表达范围最广表达最突出，TYRO3调节髓鞘形成[28]，TYRO3缺失使髓鞘形成延迟，髓磷脂变薄，这种作用是通过Erk1的激活所介导的[29]。TYRO3还可通过STAT3信号通路促进少突胶质细胞祖细胞的增殖和少突胶质细胞的成熟。此外，TYRO3信号通路在缺氧诱导神经元损伤中发挥保护作用，TYRO3通过激活下游Akt通过路保护海马神经元免受缺氧诱导的凋亡[29]。TAM信号通路在神经系统中发挥着重要的作用，预示着该通路可作为一些神经疾病比如多发性硬化的潜在靶点。

TAM家族与免疫系统密切相关。TYRO3可调节天然免疫细胞2型免疫反应的强度，TYRO3缺陷小鼠或抑制树突状细胞TYRO3功能使机体2型免疫反应增强，导致对尘螨等过敏原高敏[30]。在树突状细胞中，AXL与Ⅰ型干扰素受体相互作用激活，抑制促炎因子的产生，促进Socs1 和Socs3表达来抑制炎症反应。AXL还可通过介导树突状细胞的胞吞作用和抗原递呈反应调节CD8+T的细胞反应[31]。缺乏所有三种TAM的小鼠(TYRO3/AXL/MER三重敲除)发育正常，但显示出在多个组织中清除凋亡细胞(ACs)的能力受损，促炎细胞因子如TNF-α和IL-6的水平升高，以及自身抗体的产生。随着年龄的增长，这些小鼠会出现系统性红斑狼疮[32]、神经元凋亡等系统性自身免疫性疾病[33]。因为TAM家族可下调细胞因子的产生，甚至有报道用TAM激动剂治疗自身免疫疾病[34]。

小结：TAM在细胞的生理和病理过程中扮演着重要的角色。TAM其他成员在肾脏方面的研究提示TYRO3在肾脏的免疫炎症等中发挥着重要的作用。不同细胞上TAM家族发挥的作用不同，而在以后的研究中，除了细胞的特异性，何种配体通过作用于哪种或者多种配体而发挥作用更值得我们去关注，也是将来研究的难点重点。值得注意的是，TAM家族的配体并不只有两个，IQGAP1可与AXL直接连接并且抑制其下游信号通路[35]，所以TAM激活机制还有待进一步阐明。此外，TAM还存在可溶性的状态，可溶性的TAM是否可以作为预测疾病的分子，TAM作为疾病治疗靶点以及对于针对TAM药物的研制和临床应用值得期待。