白介素-17受体信号的自主激活，维持炎症并促进疾病进展

2023年7月19日，南京大学生命科学学院徐强教授团队在Immunity上发表了题为 An autonomous activation of interleukin-17 receptor signal sustains inflammation and promotes disease progression 的文章，揭示了白介素-17受体信号的自激活可维持炎症持续并促进疾病进展。该研究首次解释了抗IL-17疗法在相关疾病屡遭失败的原因，也为病理状态下组织细胞中炎症信号的长期存在提供了相关理论基础。

摘要

抗白介素-17 (IL-17)治疗已被用于多种自身免疫性疾病。然而，在几种与IL-17相关的疾病中，其疗效出乎意料地受到限制，具体机制尚不清楚。在该文献中，研究者发现含有衔接分子Act1和酪氨酸磷酸酶SHP2的分子复合物介导了自主IL-17R信号传导和持续炎症。SHP2在各种自身免疫性疾病中异常增强，在星形胶质细胞和角化细胞中由IL-17A本身诱导，即使在抗IL-17治疗下也能维持趋化因子的产生。在机制上，SHP2直接与Act1相互作用并使其去磷酸化，取代Act1-TRAF5复合物并诱导IL-17非依赖性的IL-17R信号激活。SHP2的遗传或药理学失活，或阻断Act1-SHP2相互作用，使IL-17诱导的和IL-17独立的信号通路瘫痪，并减轻原发性或复发性实验性自身免疫性脑脊髓炎。因此，Act1-SHP2复合物介导IL-17R信号自主激活的另一条途径，除了目前的抗体治疗外，靶向性IL-17R可能是治疗IL-17相关疾病的另一种选择。

介绍

自身免疫性疾病是免疫系统被错误定向到宿主并持续激活的结果。白介素17 (IL-17)是一种主要由Th17细胞产生的关键促炎细胞因子，最初被认为是宿主防御细胞外细菌和真菌感染的重要角色。在过去的几十年里，IL-17在包括牛皮癣、类风湿性关节炎(RA)和多发性硬化症(MS)在内的各种自身免疫性疾病中的意义已经体现。IL-17在炎症中的主要功能是上调促炎细胞因子和趋化因子(如IL-6、集落刺激因子3 [CSF3]、肿瘤坏死因子[TNF]、CXCL1、CCL2和CXCL26)，与其他炎症刺激因子(如TNF-a、IL-1b和干扰素g [IFN-g])协同作用，并诱导更广泛的炎症介质产生IL-17信号。通常发生在组织细胞中，如星形胶质细胞、角化细胞和成纤维细胞样滑膜细胞(FLSs)，其中IL-17RA与IL-17RC配对成为IL-17的功能受体。因此，直接靶向IL-17A、IL-17F和IL-17RA或抑制IL-17的产生是治疗IL-17相关自身免疫性疾病的主要方法。

Secukinumab是首个针对IL-17A的抗体，于2015年被批准用于治疗斑块型银屑病、银屑病关节炎和强直性脊柱炎，随后ixekizumab和brodalumab被批准用于银屑病和其他IL-17或IL-17R抑制剂的临床试验。然而，secukinumab和brodalumab在IL-17相关疾病中的多项临床试验，包括RA (NCT01377012, NCT00950989)， MS (NCT01051817)和炎症性肠病(NCT01009281, NCT00966875)，由于没有或有限的临床效果而终止。根据先前的一项研究报道，在一个复发–缓解的实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)模型中，抗IL-17- mAb治疗未能预防复发的EAE。其潜在的分子机制尚不清楚。

在本研究中，研究者报道了在各种IL-17相关的人类疾病中高表达的Src同源性2 (SH2)结构域含酪氨酸磷酸酶(SHP2)被IL17A诱导。SHP2的表达破坏了IL-17抗体的抗炎功能。通过SHP2抑制剂或抗风湿药物iguratimod阻断Act1-SHP2相互作用抑制IL-17信号传导并改善EAE和胶原诱导关节炎(CIA)的疾病进展。机制上，SHP2与Act1形成复合物，取代经典伙伴TRAF5，并强烈干预IL-17R信号通路即使配体IL-17有限也能激活。总的来说，研究者的研究表明，IL-17刺激SHP2，并在IL-17缺失的情况下利用它自主激活IL-17R信号，这扩大了研究者对这一经典途径及其治疗靶向的认识。

结果

1、IL-17A增加星形胶质细胞和角化细胞中SHP2的表达，这是许多自身免疫性疾病及其抗IL-17治疗耐药性的特征

尽管IL-17在各种自身免疫性疾病的活动性病变中含量很高，是一个有吸引力的治疗靶点，但抗IL-17在一些自身免疫性疾病中的疗效可能有限。未能有效抑制IL-17R信号下游细胞因子的产生可能是一个关键特征。为了揭示是否有未知的因素调节炎症细胞因子的产生，研究者首先分析了EAE小鼠星形胶质细胞的RNA测序(RNA-seq)数据。对上调基因的功能注释聚类分析显示，磷酸酶活性相关的聚类富集，涉及22个蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPs)，包括Ptpn11。然后，研究者使用可公开访问的单核RNA测序(snRNA-seq)数据集分析了MS患者中经典ptyrr特异性ptp的表达。PTPN11是9个ptyr特异性PTPs基因中改变最多的基因(图1A)。因此，研究者重点研究了SHP2 (PTPN11的蛋白产物)，发现MS患者中PTPN11阳性星形胶质细胞的数量和百分比高于健康对照组(图1B)，并且PTPN11基因表达在MS患者的PTPN11阳性星形胶质细胞中有增加的趋势。同样，在EAE小鼠的脊髓组织和咪喹莫特诱导的银屑病小鼠的皮肤组织中也发现了Ptpn11基因的高表达。与基因表达相比，SHP2在EAE小鼠脊髓蛋白水平上显著升高(图1C和1D)，在胶质原纤维酸性蛋白(GAFP)标记的星形胶质细胞中的表达高于离子钙结合适配器分子1 (Iba1)标记的小胶质细胞。在咪喹莫特诱导的银屑病小鼠皮肤组织(图1E和1F)和CIA小鼠关节组织(图1G和1H)中也观察到类似的结果。此外，PTPN11在RA患者的滑膜组织(图1I)、银屑病患者的非病变和病变皮肤(图1J)、干燥综合征患者的小唾液腺(图1K)中的表达也明显高于健康人。与SHP2状态一致的是，在上述基因谱数据集中，IL-17下游因子如趋化因子CXCL1、CXCL2和CCL2基因在患者相关组织中高表达。

为了总结自身免疫性疾病中检测到的富含IL-17的情况，研究者用IL-17A刺激细胞。IL-17A刺激在人星形胶质细胞SVGp12细胞(图1L)、小鼠原代星形胶质细胞(图1M)和人角质形成细胞HaCaT细胞(图1N)中观察到SHP2的表达呈时间依赖性增加，这可能解释了SHP2在各种自身免疫性疾病中的异常表达。IL-17A诱导的PTPN11 mRNA表达也趋于升高，但不明显。研究者还研究了其他炎症细胞因子如TNF-a、IFN-g或IL-6是否能诱导SHP2表达。因此，至少在星形胶质细胞中，它们都没有增加SHP2的表达(图S2H-S2J)。接下来，研究者发现单独SHP2过表达(不含IL-17A)增加了CXCL1、CXCL2和IL-6 mRNA和蛋白水平的产生，其程度与IL-17A处理相似（图1O）。在过表达16 h和IL-17处理48 h后，SHP2的蛋白表达和CXCL1、IL-6的产生几乎相当，提示SHP2过表达可能在一定程度上模拟IL-17A诱导的SHP2表达。这些结果表明，虽然由IL-17A诱导，但SHP2可以独立于IL-17A刺激下游细胞因子的产生。虽然抗IL-17A抗体GR1501和Cosentyx极大地抑制了IL-17A诱导的促炎分子的产生，但它们对SHP2过表达的抑制作用完全消失。此外，SHP2过表达和IL-17A刺激进一步增加了促炎因子的产生，而GR1501和Cosentyx只能部分抑制增加的部分(图1O)。在类风湿性关节炎的情况下，抗IL-17治疗显示出不确定的效果，一些临床试验显示出有效的结果，但另一些则没有，其机制尚不清楚。接下来，研究者试图弄清楚抗IL-17治疗的不确定效果是否与这一现象有关。在CIA中，胶原蛋白第二次免疫 (第24天)后，用抗IL-17A抗体治疗可显著降低关节炎评分和后爪肿胀，抑制滑膜增生和关节破坏。然而，从给药第31天开始(临床评分达到3分)，这种抑制作用不再被观察到(图1P、1Q)。这两种方案之间的差异表明建立了一种机制，能够维持与IL-17无关的IL-17R信号伴随疾病进展。研究者接下来发现，与第24天组相比，第31天组分离的关节组织中SHP2的表达更高(图1R)。综上所述，这些结果表明SHP2表达的增加可能是IL-17A自身建立的对IL-17抗体原发性耐药的内在机制。

图1

2、星形胶质细胞中SHP2的缺乏使IL-17信号通路瘫痪并减弱EAE的发展

为了研究SHP2如何干预IL-17信号传导和自身免疫性疾病，研究者构建了星形胶质细胞特异性SHP2诱导的条件基因敲除小鼠(Ptpn11^flox/flox Gfap – cre^ERT)。经MOG_35-55免疫后，野生型(WT)小鼠(Ptpn11^flox/flox)出现以上升性麻痹为特征的单相疾病。相反，星形胶质细胞中SHP2的缺乏延迟了EAE的发作，降低了疾病严重程度，减轻了体重，减轻了脊髓脱髓鞘(图2A和2B)。Ptpn11^flox/flox Gfap – cre⁺小鼠和Ptpn11单倍不足小鼠(Ptpn11^flox/wt Gfap – cre⁺)中也观察到EAE的抑制作用，其中Ptpn11在出生时就被敲除。当通过过继转移MOG_{35 -55}特异性Th17细胞诱导EAE时，与对照小鼠相比，(Ptpn11^flox/flox Gfap – cre^ERT小鼠也表现出疾病发作延迟和严重程度降低(图2C)。Ptpn11基因敲除显著阻断脊髓免疫细胞浸润(图2D)。随着p-p38、p-ERK和p-JNK的降低(图2E)， IL-17调节的趋化因子包括CCL2、CXCL1、CXCL2和CCL20在(Ptpn11^flox/flox Gfap – cre^ERT小鼠脊髓中也显著降低(图2F)。此外，WT和(Ptpn11^flox/flox Gfap – cre^ERT小鼠血清中细胞因子浓度相当，包括IFN-g、IL-17A、IL-6和GM-CSF。然而，这些细胞因子在中枢神经系统组织中减少。据报道，IL17A单独或协同TNF-a或IL-6诱导CCL20表达，吸引CCR6⁺ Th17细胞。因此，通过释放趋化因子，SHP2扩增的IL-17信号在EAE中存在正反馈回路。

研究者进一步发现，从(Ptpn11^flox/flox Gfap – cre^ERT小鼠分离的原代星形胶质细胞中，IL-17A诱导的促炎分子的表达减弱(图2G, 2H)，以及SHP2沉默的原代成纤维细胞和SVGp12细胞。单独过表达SHP2使促炎分子的产生增加了一倍，其程度几乎与IL-17A治疗相似，而SHP2过表达和IL-17A刺激进一步增加了促炎因子(图2I和2J)。同样，在IL-17A刺激的星形胶质细胞中，由于SHP2缺乏或SHP2沉默，JNK、ERK和p65的磷酸化水平降低，而在SHP2过表达时，磷酸化水平升高(图2K和2L)。综上所述，这些发现表明SHP2在EAE发病过程中对IL-17信号的增强和维持至关重要。然而，这种现象不是星形胶质细胞特异性的，这可能是表达IL-17R的不同类型组织细胞的共同特征。需要注意的是，有条件地敲除星形胶质细胞中的Ptpn11可部分延缓EAE的发生，降低疾病严重程度，这与Kang等人在星形胶质细胞中缺乏Act1的结果一致。

图2

3、SHP2与TRAF5竞争Act1结合并增强炎症信号

接下来，研究者研究了SHP2如何参与IL-17信号传导。研究者发现SHP2与Act1相互作用，Act1是IL-17信号转导的一个适配器和重要组成部分。IL-17A刺激可在15分钟内迅速增强相互作用，并维持60分钟(图3A和3B)。在IL-17A刺激的FLSs和HaCaT细胞以及EAE小鼠的脊髓组织中也检测到内源性SHP2与Act1的结合(图3C)。这种相互作用在外源转染HA-SHP2和FLAG-Act1的细胞中得到进一步证实，HA-SHP2和FLAG-IL-17R之间存在弱相互作用(图3D)。值得注意的是，在IL-17A存在的情况下，SHP2还与内源性IL-17R、GRB2相关(图3E)，这表明这些分子可能参与了IL-17信号传导的增强。通过化学交联测定，研究者观察到Act1-SHP2水平升高，在加入交联剂和IL-17A后，Act1-SHP2的复合物增加。等温滴定量热法(ITC)分析进一步证实了Act1和SHP2之间的直接接触，其中SHP2结合Act1的解离常数(Kd)为2.26 μM(图3F)。此外，在IL-17A存在的情况下，Act1在细胞质中与SHP2共定位(图3G)。这些结果揭示了之前未知的Act1-SHP2复合物的形成和维持，这可能对IL17信号传导有重要意义。

为了进一步了解Act1的哪个结构域与SHP2结合，研究者构建了一系列Act1截断。共免疫沉淀分析显示，SHP2与Act1的aa1-400片段的相互作用比与aa390-565的相互作用强得多。在aa1-400片段中，除aa121-190外，aa1-126、aa191-330、aa271-390均与SHP2有较强的相互作用(图3H)。Act1包含两个TRAF结合基序:EEESE (TB1, aa29-33)和EERPA (TB2, aa324-328)，分别存在于aa1-126和aa191-330或aa271-390片段中与Act1(1 – 126)相比，TRAF基序(D2-43)的缺失减少了Act1片段与SHP2的相互作用，表明SHP2可能与Act1的TRAF基序结合。

在IL-17刺激下，TRAF5通过直接结合Act1的TRAF5结构域被招募到级联反应中，稳定炎性mRNA。鉴于SHP2和TRAF5结合到Act1的相同基序，研究者假设SHP2可能与TRAF5竞争Act1结合。事实上，SHP2缺失促进了Act1与TRAF5的关联(图3I)，而SHP2过表达则降低了这种关联(图3J)。相反，TRAF5的过表达并不影响Act1与SHP2的关联。此外，SHP2过表达后，TRAF5泛素化降低(图3K)，而TRAF6泛素化保持相对不变(图S4G)。这些结果表明，在高SHP2存在的情况下，持续的IL-17R信号传导不再需要TRAF5的激活。

由于Act1-TRAF5复合物的形成是基础IL-17信号传导的经典事件，下一个悬而未决的问题是从Act1-TRAF5到Act1-SHP2的转换是否仍然维持和增强IL-17信号。因此，研究者接下来研究了SHP2对IL-17R募集Act1的影响，IL-17R是IL-17信号激活的聚合特征。SHP2沉默降低了Act1与IL-17R的关联(图3I)，而SHP2过表达促进了这种关联(图3J)。据报道，Act1 SEFIR结构域(aa390-565)介导Act1和IL-17R的相互作用表达SHP2也增强了Act1 SEFIR结构域与IL-17R之间的相互作用。为了探究是否仍然需要IL-17R，研究者使用CRISPR/Cas9系统去除了IL-17RA或IL-17RC，然后过表达SHP2。在IL17RA或IL-17RC沉默的细胞中，在缺乏IL-17A的情况下，SHP2无法诱导促炎分子的产生(图3L)，这表明该受体可能对支持SHP2介导的信号传导很重要。此外，下游组分GRB2与Act1的关联也与SHP2丰度呈正相关(图3I和3J)。综上所述，这些结果表明Act1SHP2复合物以TRAF5排斥的方式存在，并可能增强信号转导。

图3

4、SHP2利用其磷酸酶激活的结构促进IL-17信号激活和疾病进展，与IL-17是否刺激无关

接下来，研究者试图了解SHP2(或Act1-SHP2复合物)在没有IL-17的情况下维持炎症信号传导的机制(图1)。SHP2包含两个SH2结构域和一个催化PTP结构域，负责其酪氨酸磷酸酶活性。PTP结构域(aa221-593)而非SH2结构域(aa1-220)的表达刺激了促炎分子的表达(图4A和4B)。通过观察证实，过表达磷酸酶死亡突变(SHP2^T468M)未能诱导细胞因子表达，而WT或活性突变SHP2^I282V(从自身抑制中释放SHP2)在缺乏IL-17A的情况下却能诱导细胞因子表达(图4C和4D)。在Ptpn11^flox/floxGfap – cre^ERT小鼠分离的原代星形胶质细胞(图4E)、HaCaT细胞和人胚胎肺成纤维细胞MRC-5细胞中也发现了类似的结果，这表明SHP2的酶活性对于不同组织细胞的IL-17信号传导活性是不可或缺的。值得注意的是，过表达SHP2- FL、SHP2-221-593，尤其是SHP2- I282V和SHP2- D76A，即使在没有IL-17A的情况下，也会导致促炎基因的产生增加，其程度与配体刺激的程度相似(图4A-4D)，这表明SHP2磷酸酶活性的激活不仅是成功转导IL-17信号的关键方面，也是触发IL-17R途径自主激活的机制。

接下来，研究者试图评估SHP2抑制对自身免疫性疾病的治疗潜力。SHP099是SHP2的一种变构抑制剂，可显著抑制IL-17A对促炎因子的刺激作用(图4F和4G)，改善EAE，降低临床评分，减轻体重，延迟发病。此外，研究者采用了复发–缓解型EAE模型，该模型发展了复发–缓解型多发性硬化症(RRMS)的经典特征，如不同阶段的缓解和复发。用另一种SHP2抑制剂NSC87877治疗也显示复发严重程度减轻，临床评分降低，体重减轻，复发发生率降低(图4I)。此外，在另一个IL-17相关的CIA模型中，SHP099甚至从临床症状高峰期(第42天，临床评分达到10分)开始给药，疾病严重程度明显减轻，包括关节炎评分和后爪肿胀减轻(图4J和4K)。

图4

5、Act1被SHP2去磷酸化，这使得配体诱导IL-17R通路及自主激活

考虑到SHP2的磷酸酶活性形式和Act1-SHP2复合物的形成对IL-17信号激活至关重要，研究者接下来想知道这两者是否在功能上有联系。据报道，SHP2磷酸酶的激活可以通过分子内结合激活，其中磷酸化的Tyr542与N-SH2结合，导致自身及制剂界面的释放，使活性磷酸酶位点可用于底物识别。因此，研究者首先检测了IL-17A对SHP2磷酸化的影响，发现在星形胶质细胞和角质形成细胞中，IL-17A刺激会迅速诱导SHP2 Tyr542位点的磷酸化(图5A、5B)。磷酸化信号在30min后达到峰值，维持1h，随着IL-17A处理时间的延长，磷酸化信号逐渐下降。在表达HA-SHP2的细胞中也观察到类似的结果。SHP2上包括Arg111和Phe113的氨基酸残基与SHP2抑制剂SHP099结合，维持SHP2的自抑制构象。研究者发现SHP2^R111H和SHP2^F113Y突变明显抑制了SHP2和Act1之间的相互作用。这些发现表明SHP2利用其磷酸酶激活的结构构象来实现与Act1的结合。一旦释放，SH2结构域和PTP结构域都与Act1相互作用，但通常以比全长SHP2更弱的方式相互作用(图5C)，这表明SH2和PTP结构域都是与Act1最佳关联所必需的。考虑到Act1与活化的SHP2之间的直接相互作用，Act1可能是SHP2的潜在底物。在IL-17A的存在下，Act1酪氨酸磷酸化显著降低(图5D和5E)。另一方面，Ptpn11的敲除或沉默增加了Act1酪氨酸磷酸化(图5F和S5G)。与过表达SHP2-WT或SHP2-D61G(磷酸酶激活形式)的细胞相比，过表达SHP2-C459S(磷酸酶死亡形式)的细胞中Act1酪氨酸磷酸化增加(图5G)。这些发现表明酪氨酸去磷酸化Act1可能对IL-17信号的激活很重要，而SHP2的激活是必不可少的前提条件。

基于全球磷酸化蛋白质组学分析，研究者确定Tyr548是Act1上潜在的酪

氨酸磷酸化位点。为了证实这一点，研究者构建了磷酸化缺陷的Act1突变体，其中以苯丙氨酸取代酪氨酸。与WT Act1相比，Act1-Y548F与SHP2的相互作用几乎被消除，而Y15和Y26的突变不影响相互作用(图5H)，提示Tyr548可能是SHP2介导的Act1去磷酸化位点。为了进一步研究该位点在Act1激活和随后的IL-17信号传导中的作用，研究者用天冬氨酸代替Tyr548来模拟磷酸化。无论是否存在IL-17A刺激，Act1^Y548D或Act1^Y529D均可降低促炎分子的表达(图5I、5J)。然而，模拟Act1去磷酸化的Act1^Y548F或Act1^Y529F并没有减少促炎因子的产生(图5I)。这些结果表明，SHP2结合介导的Act1去磷酸化是IL-17诱导和IL-17独立激活IL-17R信号的关键步骤。

图5

6、Iguratimod通过占据Act1的TRAF结构域阻断Act1- SHP2相互作用，从而减缓EAE的进展

鉴于发现由Act1-SHP2复合物介导的额外控制层引导IL-17信号传导，这对疾病进展很重要，研究者试图设计一种合理的药理学方法来针对这一机制。因此，研究者使用了iguratimod，这是一种临床抗风湿药物，研究者之前已经确定它可能是FLSs中Act1的小配体。研究者证实iguratimod显著消除了IL-17介导的细胞因子产生。Biotin-iguratimod可以有效降低内源性(图6A)和外源性Act1(图6B)，但不能降低SHP2。此外，Biotin -iguratimod和Act1之间的相互作用可以被高浓度的未标记iguratimod竞争性地抑制(图6A)。CETSA证实了这种相互作用，iguratimod显著诱导Act1的热稳定性，但对SHP2没有作用(图6C)。研究者进一步在Act1上绘制了iguratimod相互作用区域。Act1 aa1-400而非aa390-566过表达使细胞脱敏iguratimod的抗炎活性。ITC分析证实iguratimod与Act1aa1 -400之间存在直接相互作用，Kd值为22 μM，随后通过亲和纯化共沉淀分析证实了这一点。在a1-400中，iguratimod与Act1的前126个残基相互作用，该残基属于其TRAF结构域(图6D)。与iguratimod靶向Act1 TRAF结构域一致，iguratimod阻断Act1- TRAF5相互作用，并且几乎完全抑制IL-17介导的Cxcl1、Ccl2和Il6的表达，以及Erk和p38在原代星形胶质细胞中的剂量依赖性磷酸化。

然后研究者质疑iguratimod是否抑制Act1-SHP2的相互作用。事实上，iguratimod明显抑制了Act1与SHP2的相互作用(图6E和6F)。截断的Act1(残基1-126)与SHP2结合表现出很强的亲和力，iguratimod能够破坏这种亲和力。Iguratimod还部分恢复了被SHP2去磷酸化的Act1的磷酸化(图6G)。重要的是，iguratimod在IL-17A刺激或SHP2过表达不含IL-17A的情况下显著抑制星形胶质细胞中CXCL1、CXCL2和IL-6的表达(图6H)。总之，这些结果强调iguratimod，一种靶向其TRAF结构域的Act1抑制剂，可以通过阻断Act1与TRAF5和SHP2的相互作用，分别抑制基础IL-17信号传导和IL-17独立的IL-17R信号传导。

最后，研究者检查了iguratimod在减轻IL-17介导的疾病进展中的治疗效果。从第0天开始使用iguratimod治疗导致疾病发作的显著延迟和EAE严重程度的显著降低(图6I)。当从第12天开始使用iguratimod时，也观察到临床评分显著降低(图6J)。在iguratimod处理的小鼠脊髓中，脱髓鞘、免疫细胞浸润和促炎基因表达(图6K)减少，其中高剂量iguratimod几乎完全抑制。SHP2和Act1之间的相互作用也减弱了(图6L)。此外，从第31天开始(临床评分达到3分)，iguratimod治疗后，CIA临床评分、后爪肿胀、滑膜增生、骨质侵蚀和关节破坏、免疫细胞浸润(图6M、6N和)仍显著降低，这与抗IL – 17抗体(图1)明显不同。

总之，研究者的数据强调了以前未知的Act1-SHP2复合物介导IL-17R信号的配体依赖性和自主激活，导致IL-17相关疾病的进展和抗体治疗抵抗，然而，iguratimod可以有效地治疗破坏星形胶质细胞中Act1-SHP2复合物的形成。

图6

讨论

IL-17信号通常表现为通过Act1-TRAF6或Act1 – TRAF2 /5依赖性机制产生促炎细胞因子和趋化因子。炎症消退失败可能导致IL-17相关的自身免疫性疾病，其原因通常被认为是炎症病变内持续产生IL-17。然而，用特异性抗体secukinumab和brodalumab分别阻断IL-17或IL-17R治疗几种自身免疫性疾病的临床试验迄今为止被证明是令人失望的，这表明不受控制的炎症过程并非仅由IL-17本身驱动。在这方面，研究者的结果对于描述IL-17炎症通路中的潜在参与者SHP2至关重要。SHP2可以强烈干预基础IL-17信号通路中的经典Act1-TRAF5复合物(“前门”)，并提供IL-17R信号的自主激活以维持炎症(“后门”)。这一过程的核心Act1-SHP2复合物可能在基础IL-17信号传导中没有明显作用，但当疾病进展或引入抗IL-17治疗时，它会出现在最重要的位置，变得不可或缺。事实上，研究者发现当SHP2过表达时，抗IL-17A抗体GR1501和Cosentyx几乎失去了对IL-17A相关促炎因子的抑制作用。在CIA中，当允许关节炎进展到临床评分3分时，不再观察到抗IL-17A抗体的抑制作用。尽管在人类癌症中经常观察到这种不依赖于配体的途径激活模式，特别是那些依赖于激素的癌症(例如，晚期前列腺癌中雄激素受体的不依赖于配体的激活导致不依赖于激素的进展和治疗耐药性)，但在自身免疫性疾病中很少报道。因此，除了单独抑制配体–受体相互作用外，IL-17相关自身免疫性疾病的治疗靶点还应扩展到细胞内的自主IL-17R信号分子。

研究者发现了IL-17信号通路中的另一个参与者SHP2，这是基于SHP2蛋白及其编码基因PTPN11在涉及IL-17信号的各种自身免疫性疾病患者的组织以及各自动物模型的相关组织中的异常表达。研究者证实了SHP2的高表达和激活是由于IL-17的刺激。也就是说，研究者发现的一个独特之处在于，IL-17R信号自主激活所需的SHP2表达的增加是由IL-17本身诱导的。这表明炎症信号的驱动因子IL-17主动建立SHP2介导的“后门”来帮助维持炎症或克服自身被阻断的情况，从而对抗IL-17治疗产生内在抵抗。耐药性是治疗许多人类疾病的主要障碍之一，通常是因为自然缺乏治疗所针对的细胞或分子事件(例如，对癌症免疫治疗的固有耐药性是由于主要缺乏抗肿瘤免疫活性)。然而，在类风湿性关节炎、多发性硬化症或炎症性肠病中，IL-17是功能性的，并且完全参与其中，这并不能解释为什么这些IL-17相关疾病从一开始就对抗IL-17治疗产生耐药性。因此，研究者发现的自主激活模型代表了一种额外的内在抗性机制，可能在许多人类疾病中更为普遍。这种机制可能会给疾病治疗带来额外的困难。

幸运的是，IL-17R信号的自主激活可以被有效地阻断。研究者发现，中国和日本的临床抗风湿药物iguratimod可以直接占据Act1的TRAF结构域，阻断星形胶质细胞中Act1- SHP2的相互作用，挽救Act1的酪氨酸磷酸化，抑制炎症细胞因子和趋化因子，降低EAE。尽管iguratimod能够消除抗IL-17疗法无法实现的自主激活，但iguratimod还可以抑制基础IL-17途径，该途径依赖于Act1-TRAF5复合物进行信号转导。因此，iguratimod的作用模式是竞争TRAF5和SHP2结合的相同Act1 TRAF基序，导致基础IL-17和持续IL-17R信号的双重抑制，这与目前的抗IL-17治疗不同。事实上，从第31天开始的给药方案中，iguratimod对CIA仍然显示出降低，而对IL-17A的抗体则没有效果。

此外，迄今为止，已发表的研究已经提供了免疫细胞在各种自身免疫性疾病发病机制中的作用的几乎全面的图景。然而，炎性病变的另一个关键组成部分，包括星形胶质细胞、角质形成细胞和成纤维细胞样滑膜细胞在内的组织细胞在这一过程中的参与程度仍然很大程度上未知。在这方面，研究者揭示了这些组织细胞在维持SHP2介导的炎症和疾病进展中的决定性作用。在组织细胞中观察到的SHP2介导的“后门”机制的参与与小鼠模型中相关组织的参与是一致的，包括脊髓、皮肤组织和滑膜组织。这可能为研究人员重新审视组织细胞在更广泛的人类自身免疫性疾病以及生理事件中的作用和机制提供了一个机会。

SHP2在各种类型的免疫疾病中具有双重功能。胸腺细胞中Ptpn11的条件性缺失可抑制前T细胞受体(TCR)和TCR信号抑制SHP2可阻断异常T细胞增殖，改善SLE的发病机制。此外，髓系细胞中SHP2缺乏可减轻IMQ诱导的小鼠银屑病，并保护小鼠免受结肠炎。此外，SHP2通过去磷酸化ANT1，在巨噬细胞中对NLRP3炎性体激活表现出负调控作用。SHP2的多种功能可能取决于被去磷酸化的底物。在本研究中，研究者发现Act1是SHP2的底物。对于活跃的翻译后修饰，只有少数研究表明，Act1在IL-17A刺激下被丝氨酸磷酸化。研究者的研究结果揭示了酪氨酸磷酸化到去磷酸化的交换，以实现自主IL-17R信号传导。这些发现表明，高丝氨酸磷酸化Act1的疾病可能表明基础IL-17信号的激活，并预测对抗IL-17治疗的敏感性，而去磷酸化酪氨酸Act1表明IL-17R的自主激活和对抗IL-17的潜在抗性。在基础炎症和持续性炎症中，这种不同的分子翻译后修饰状态表明Act1的关键作用。Act1的磷酸化状态不仅可以用于解释IL-17相关疾病的进展，还可以用于药物发现。

总之，研究者的研究提供了可能适用于各种自身免疫性疾病的受体信号自主激活的机制见解，因为类似的后门机制也可能存在于其他炎症信号通路中，这可能有助于为慢性疾病的治疗开辟新的途径。

该研究局限性

研究者的研究证明了SHP2-Act1复合物在自主IL-17R信号激活和相关疾病进展中的病理作用。然而，IL-17A诱导SHP2表达增加的机制尚不清楚，MS患者星形胶质细胞中SHP2的上调，特别是在蛋白水平上的上调，还需要进一步研究。此外，除Y548外，Act1上潜在的酪氨酸磷酸化位点以及Act1去磷酸化促进Act1与IL-17R相互作用的确切机制尚不清楚。未来的研究还需要阐明IL-17R信号的自主激活如何导致炎症的慢性化。