国外医学免疫学分册1999年第22卷第5期

第三军医大学免疫学教研室

王希良综述 朱锡华审阅

摘要 死亡分子与死亡分子受体相互作用引发的细胞凋亡在保持自身平衡发挥着无法代替的重要作用。目前FasL、TNF和TRA1三个死亡分子及Fas、TNFR、DR3/WS1-1和CAR1四个死亡分子受体已被确定。本文就FasL和TNF两个死亡分子在与其受体、Fas下调免疫反应、效应分子和免疫特赦的研究现状予以综述。

关键词 FasL TNF 凋亡 免疫特赦

细胞是一个生命的实体和承载生命活动的基本单位。就人而言，一个生殖细胞通过不断分裂、分化、增殖产生上百亿个细胞组成了个体。在这一过程中会产生许多过剩有害细胞，并在发育、成熟的不同阶段要死亡^[1]。细胞死亡是通过细胞凋亡完成而保持平衡。众多生长及分化因子在调节哺乳动物发育过程中对细胞的增殖和分化起着重要的作用，其中死亡分子与其受体结合诱导凋亡起着关键性作用。到目前为止，FasL、TNF和TRAIL三个死亡分子和Fas、TNFRI、DR3/WS1-1及CAR1四个死亡分子受体已被确定。本文就FasL和TNF两个死亡分子引起凋亡的研究现状综述如下：

一、FasL和TNF家族

细胞因子是属蛋白家族，它们通过结合靶细胞上特异性的受体来调节细胞的增殖与分化。按结构来划分，细胞因子至少可分化3个亚家族即cys族细胞因子，TNF和helical细胞因子^[2，3]。 fasL属于TNF家族，这个家族包括TNF、淋巴毒素、CD30配体、4-1BB配体、CD40配体、CD27配体和TRAL。FasL是Ⅱ类膜蛋白，即其N末端在胞浆里，C末端延伸到细胞外的空间里，在TNF家族成员中细胞外约150aa是高度保守的，而细胞内部分的长度和序列存在着很大差别。膜结合TNF的蛋白水解作用产生可溶性TNF，蛋白的水解作用是由金属蛋白酶介导^[4]，同样，膜结合FasL通过金属蛋白酶介导的蛋白水解作用产生可溶性细胞因子^[5]。一种特异性金属蛋白酶抑制剂阻碍TNFT和FasL的这个过程，这个现象表明剪切TNF和FasL的酶是相似的，由于CD40L也可以从膜剪切下来成为可溶性CD40L，所以TNF家族的所有成员都有可能被处理成可溶的形式，人FasL的可溶性形式是具有功能性，而鼠FasL从膜上剪切下来后就失去了其活性。并且在活化Ⅱ型TNF受体时，膜结合TNF较可溶性TNF更具有活性，这些结果表明FasL和TNF通过在生理条件下细胞与细胞的相互作用而发挥局部作用，隐盖TNF或FasL的目的是为了减弱这个过程。

功能性可溶性形式TNF同人FasL一样是以三聚体形式存在^[6]，关于膜结合性TNF或Fas是不是三聚体，这个问题还没证实清楚。然而TNF家族的一个成员淋巴毒素β，在膜上是由一个α和两个β链组成的异三聚体。这一结果表明，膜结合性TNF和FasL有三聚结构形式的可能性。对TNFα和TNFβ进行X射线衍射分析可知，每个聚体形成一个延长反平行β片层，或凝聚卷曲的局部拓朴学形状的三明治结构。在TNF家族成员中aa的保守序列主要位于β链中。根据FasLaa序列，借助计算机建立的模型表明FasL同TNFα、TNFβ有相似的四级结构。

二、Fas和TNF受体家族

FasL的受体Fas属Ⅰ型膜蛋白：它是TNF受体家族的一个成员^[7]。TNF受体家族还包括TNFR1和TNFR2、淋巴毒素β受体、NGFR、CD40、CD27和CD30。这个家族仍在不断壮大，最近又有三个新的成员被证实，它们是：人DR3/ws1-1^[8]、人HVEM^[9]和小鸡CAR1^[10]。TNF受体家族细胞外区域富含cys重复的2-6个亚结构域。在不同成员中，这些亚区有25%的相似性。相反，除Fas、TNFR1、DR-3/ws-1和CAR1外，这些成员的细胞质区域的相似性很少。

TNF诱导凋亡并活化转录因子NF-κB，它也能刺激胸腺细胞的增殖，虽然TNFR1和TNFR2两者都能转导凋亡和NF-κB活化的信号，但在大多数情况下，TNFR1负责这些信号的转导。另一方面是TNFR2而不是TNFR1负责TNF诱导胸腺细胞内的增殖信号转导，FasL与Fas的结合或抗Fas抗体交联Fas，可诱导表达Fas的细胞凋亡。Fas和TNFR1的细胞质区域有一同源结构域，说明这一区域在转导死亡信号方面起作用。事实上，在后来对Fas和TNFR1进行突变分析表明是这么回事，并把这一结构域定为死亡域，DR-3/ws1-1也有一死亡域并且它能传导凋亡信号及激活NF-κB^[11]。具有死亡域的CAR1用ALSV表面蛋白交联时也引起小鸡细胞的凋亡。

死亡域有自聚化的趋势，通过用异源核磁共振、光谱分析揭示Fas死亡域的四级结构，表明死亡域是由6个反平行两岐性α螺旋组成的一种新蛋白折叠，其表面存在许多带电荷的氨基酸，这可能与介导死亡域之间的相互作用有关^[12]。

三、Fas下调免疫反应的生理及病理意义

凋亡在哺乳动物生命的不同阶段均有发生。哪些凋亡受Fas系统调节？Fas在多种组织普遍存在，而在胸腺、肝、心、肾较多。另一方面，FasL虽然在“免疫特赦部位”如睾丸、眼中可组成性表达，但主要是在激活的T细胞和自然杀伤细胞表达。小鼠lpr突变和gld突变是自发的隐性突变。带有纯合lpr和gld突变的小鼠可产生淋巴结病及脾肿大症，一些品系可发生自身免疫病。lpr和gld突变的遗传和分子水平分析表明它们各自是Fas及FasL基因的无功能突变体。通过基因打靶技术建立的Fas裸鼠也表现出淋巴结病和脾肿大，这比携带lpr突变的小鼠实验更有说有力^[13]。并且，当Fas基因被转入lpr鼠的淋巴细胞表达时，淋巴细胞增生表型也随机被去掉，这证实Fas在T细胞的程序化死亡中有重要作用。

T细胞是负责清除病毒感染及癌变的细胞，在发育的不同时期都有死亡。多数未成熟T细胞是无用的或对机体具有潜在危害性。迁移到胸腺的细胞有95%以上的胸腺细胞在其发育过程中被正、负选择作用清除掉。在外周淋巴器官，识别自身抗原的成熟T细胞也被外周克隆清除。当成熟T细胞遇到靶细胞后它们被激活而增殖。但是，激活T细胞在完成任务后应被清除以避免积累。来自lpr和gld鼠的成熟T细胞在激活后不会死去，而在淋巴结和脾脏积累。当一个中和Fas的分子存在时，激活的T细胞杂交瘤不会死亡。这些结果表明Fas与T细胞因激活而诱导的自杀，也就是说与免疫反应下调紧密相连。外周克隆消除可能也是由Fas系统介导，这是由于此过程中被清除的细胞可通过与表达自身抗原的细胞相互作用而被激活。然而。胸腺内的克隆选择在缺乏有功能的Fas系统小鼠中处于正常^[14]，即使它们胸腺细胞表达较多Fas，并且对Fas诱导的凋亡敏感都不会受影响。从而说明Fas不参与胸腺内的克隆清除过程，人们还不能指出这个过程受别的机制介导的可能性。

除T细胞外，Fas缺陷小鼠也可发生B细胞积累并升高各类免疫球蛋白，包括抗ssDNA及抗dsDNA抗体的水平，由此推测Fas参与了激活自身反应性B细胞的清除。事实上、抗原免疫小鼠可迅速诱导生发中心内表达Fas，并且初始B细胞被CD40激活可使它们对Fas介导的凋亡敏感，而CD40与免疫球蛋白受体共刺激使它们具有了抗性^[15]。虽然这些结果说明表达FasL的T细胞可以杀死表达Fas激活的B细胞，但B细胞清除的具体机制及Fas在其中的生理作用还有待研究。

已经发现Fas基因缺陷的小孩^[16]。这些病人大多带有Fas基因杂合突变。改变的Fas蛋白似为以显性失活的方式起作用，病人来源的T细胞激活后不死亡，表现出类似于lpr小鼠的症状，包括淋巴结病，脾肿大及高γ-球蛋白症。一些病人因产生抗血细胞及抗血小板抗体而出现自身反应性疾病，如血友症、血小板减少症及中性粒细胞减少症。另一方面，病人的父亲或母亲也携带Fas基因杂合突变。或者说Fas只在围产期所必须，这些父母在孩子时也有类似表现，由于杂合的基因突变是有妥协后来被治愈。

四、CTL及NK细胞的效应分子

CTL杀死被细菌或病毒感染的细胞，而NK细胞杀死癌变的细胞。专职的CTL是CD8⁺T细胞，但T_H1型CD4⁺T细胞也有细胞毒性。这些CTL和NK细胞怎样杀死靶细胞长期以来争论不休，因为众所周知的以穿孔素/颗粒酶为基础的机制不能解释所有的CTL杀伤的例子。然而FasL激活T细胞表达细胞毒性分子的发现解决了这个问题。用缺陷穿孔素/颗粒酶或FasL的小鼠研究表明，穿孔素/颗粒酶和Fas系统是CTL介导细胞毒性的主要途径。CTL通过T细胞受体与抗原作用可以诱导FasL基因表达。在效应细胞表面表达的FasL与靶细胞表面的Fas结合而通过激活caspases诱导凋亡。CTL通过TCR激活可释放穿孔素和颗粒酶。可以认为穿孔素在靶细胞膜上穿孔，然后颗粒酶由穿孔进入靶细胞。颗粒酶B作为颗粒酶之一，它是一个丝氨酸蛋白酶aspase，可以通过蛋白水解激活caspase家族的某些成员。虽然穿孔素和FasL可以互不依赖地启动凋亡。但这个过程在两种情况下是相似的。由于CD8⁺T细胞和NK细胞都利用穿孔素/颗粒酶及FasL/Fas途径，而T_H1型CD4⁺T细胞倾向于用FasL系统。特定的CD8⁺T细胞和NK细胞在作用于特异的靶细胞是否使用穿孔素/颗粒酶或FasL/Fas的倾向性还有待研究。并且缺乏穿孔素和FasL系统小鼠，CTL在长期分析中还有一些残余的细胞毒活性，表明在这种条件下可能有TNF或TRAIL等死亡因子作为CTL效应因子^[17]。

五、免疫特赦

细胞免疫反应及相关的炎症反应可引起周围组织的非特异性损伤，虽然多数器官可以容忍这种炎症，但如眼和睾丸这些器<