Sema4D表達(dá)在慢性病毒持續(xù)感染中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張久聰，鄭曉鳳，楊永林，汪泳

1.蘭州軍區(qū) 蘭州總醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730050；2.蘭州大學(xué) 第二醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730030

Sema4D表達(dá)在慢性病毒持續(xù)感染中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張久聰1，鄭曉鳳2，楊永林1，汪泳1

1.蘭州軍區(qū) 蘭州總醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730050；2.蘭州大學(xué) 第二醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730030

Sema4D又稱CD100是近年新發(fā)現(xiàn)的重要的免疫調(diào)節(jié)分子，Sema4D與其受體plexin-B1和CD72結(jié)合，通過(guò)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在神經(jīng)系統(tǒng)的軸突導(dǎo)向，腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移和免疫系統(tǒng)中T、B細(xì)胞的活化和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。最新研究表明，Sema4D在慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用，Sema4D對(duì)維持CD8+T細(xì)胞的功能尤為重要，Sema4D對(duì)控制感染慢性化至關(guān)重要。Sema4D作為監(jiān)測(cè)T細(xì)胞免疫功能的關(guān)鍵標(biāo)志分子，可能參與慢性病毒感染性疾病T細(xì)胞功能低下。我們就Sema4D表達(dá)在慢性病毒持續(xù)感染中的作用機(jī)制方面的研究進(jìn)展做簡(jiǎn)要綜述。

Sema4D；慢性病毒感染；免疫調(diào)節(jié)；研究進(jìn)展

Semaphorins家族是一類以結(jié)構(gòu)中具有Sema區(qū)域?yàn)楣餐卣鞯牡鞍祝畛踝鳛檩S突導(dǎo)向因子影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育而被發(fā)現(xiàn)。近年發(fā)現(xiàn)，Semaphorins家族在廣泛的器官系統(tǒng)中起著形態(tài)發(fā)生和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)控作用[1]。Semapho?rin 4D（Sema4D，又稱CD100）與其受體plexin-B1和CD72結(jié)合，通過(guò)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在神經(jīng)系統(tǒng)的軸突導(dǎo)向，腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移和免疫系統(tǒng)中T、B細(xì)胞的活化和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[2-3]。最新研究表明，Sema4D在慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用，Sema4D對(duì)維持CD8+T細(xì)胞的功能尤為重要，Sema4D對(duì)控制感染慢性化至關(guān)重要。Se?ma4D作為監(jiān)測(cè)T細(xì)胞免疫功能的關(guān)鍵標(biāo)志分子，可能參與慢性病毒感染性疾病T細(xì)胞功能低下。以下就Sema4D表達(dá)在慢性病毒持續(xù)感染中的作用機(jī)制方面的最新研究進(jìn)展做簡(jiǎn)要綜述。

1 Sema4D及其受體

Sema4D是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為150×103的跨膜蛋白。其分子結(jié)構(gòu)自N端始依次為Sema結(jié)構(gòu)域、半胱氨酸富集區(qū)、免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域、富賴氨酸延長(zhǎng)區(qū)、疏水跨膜區(qū)及胞液尾[2-3]。在人類和小鼠，Sema4D都以2種形式存在，即膜結(jié)合型和可溶型。單核細(xì)胞表面的Sema4D與Sema4D單克隆抗體交聯(lián)后可誘導(dǎo)膜結(jié)合型Sema4D被蛋白酶酶解成一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為120×103的保留有生物活性的可溶性Sema4D，另外活化的T、B淋巴細(xì)胞也可以釋放可溶性Sema4D。Sema4D分布較廣，在人類多種組織中都有表達(dá)，包括淋巴器官（脾臟、淋巴結(jié)和胸腺）和非淋巴器官（腦、腎和心臟）；在小鼠，Sema4D主要分布在胚胎的神經(jīng)系統(tǒng)、肺臟、腎臟及胸腺。在淋巴器官，Sema4D高表達(dá)于靜止T細(xì)胞，靜止B細(xì)胞、抗原提呈細(xì)胞（an? tigen presenting cell，APC，包括樹突狀細(xì)胞）、粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞表面也存在著Sema4D的表達(dá)[3-4]。

Sema4D主要有2個(gè)受體，一個(gè)是CD72，另一個(gè)是plexin-B1，分別在淋巴組織和非淋巴組織優(yōu)勢(shì)表達(dá)。CD72是Sema4D在淋巴組織的主要功能受體，對(duì)B細(xì)胞的發(fā)育和分化起負(fù)性調(diào)控作用。Sema4D與CD72結(jié)合可以消除CD72的抑制作用，從而使B細(xì)胞活化，并提高B細(xì)胞的聚集和生存能力及APC的活化和成熟能力[5-6]。plexin-B1是一個(gè)鈣依賴型膜結(jié)合蛋白，在細(xì)胞和組織中以單個(gè)蛋白形式存在。研究證實(shí)，plexin-B1與Sema4D結(jié)合可以抑制單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及樹突細(xì)胞的遷移。

2 Sema4D在免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用

Sema4D在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要的生理功能。Sema4D與其受體CD72結(jié)合后可抑制CD72胞漿區(qū)ITIM的磷酸化及其募集活化SHP-1的作用，阻斷CD72介導(dǎo)的抑制作用，對(duì)T、B細(xì)胞的活化發(fā)揮正調(diào)節(jié)作用。

2.1 Sema4D參與B細(xì)胞的活化和存活

圖1 Sema4D參與B細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答（A、B）及參與T細(xì)胞活化與分化過(guò)程（C）（根據(jù)文獻(xiàn)［4］修改）

Sema4D和CD72分別優(yōu)勢(shì)表達(dá)于T細(xì)胞和B細(xì)胞，CD40分子強(qiáng)烈刺激誘導(dǎo)生發(fā)中心中的B細(xì)胞表達(dá)Sema4D，而Sema4D通過(guò)CD72增強(qiáng)CD40分子依賴的B細(xì)胞活化[7-8]。外源性轉(zhuǎn)染Sema4D后能促使人B細(xì)胞聚集和存活，而Sema4D缺陷的小鼠存在異常的B細(xì)胞及抗體反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，年輕的Sema4D缺陷小鼠中CD5+B-1細(xì)胞減少而其他亞型的B細(xì)胞數(shù)量都正常；隨著變異小鼠的長(zhǎng)大，CD21hiCD23lo邊緣區(qū)B細(xì)胞卻逐漸增加。深入研究發(fā)現(xiàn)，邊緣區(qū)B細(xì)胞數(shù)量的增加常在B細(xì)胞受體（BCR）信號(hào)缺陷的小鼠中發(fā)現(xiàn)，而在缺乏抑制性受體（如CD72）的小鼠中B-1細(xì)胞數(shù)量增多。因而在Sema4D缺陷的小鼠中較高的BCR信號(hào)閾可能促使邊緣區(qū)B細(xì)胞的發(fā)展和存活，但阻止了B-1細(xì)胞的發(fā)展。Sema4D-CD72相互作用參與T細(xì)胞在小結(jié)間區(qū)與B細(xì)胞的相互作用，在Se?ma4D缺陷的小鼠，用T細(xì)胞依賴性抗原免疫后，表現(xiàn)出缺陷的抗體親和力成熟和抗原特異性生發(fā)中心B細(xì)胞的弱增殖[9-10]。Sema4D和CD72的相互作用，通過(guò)B細(xì)胞間的相互作用促進(jìn)了生發(fā)中心的B細(xì)胞總數(shù)擴(kuò)增；通過(guò)來(lái)源于輔助性T細(xì)胞的增強(qiáng)的生存信號(hào)，協(xié)助高親和力性B細(xì)胞進(jìn)行選擇。

2.2 Sema4D在T細(xì)胞免疫應(yīng)答過(guò)程中的作用

Sema4D主要由T細(xì)胞產(chǎn)生[1]，對(duì)Sema4D缺陷小鼠的研究表明，Sema4D對(duì)T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫有重要作用。用蛋白抗原對(duì)Sema4D缺陷小鼠進(jìn)行免疫接種后，引起淋巴結(jié)CD4+T細(xì)胞受抗原再刺激后出現(xiàn)嚴(yán)重受損的增殖反應(yīng)能力和生成細(xì)胞因子的能力。轉(zhuǎn)基因小鼠過(guò)表達(dá)可溶性Sema4D增強(qiáng)了T細(xì)胞應(yīng)答；然而，Sema4D缺陷的T細(xì)胞對(duì)CD3單克隆抗體或有絲分裂原如刀豆素的應(yīng)答正常則表明Sema4D并非通過(guò)T細(xì)胞自主的方式發(fā)揮作用。此外，可溶性重組Sema4D并不影響T細(xì)胞激活，研究認(rèn)為Sema4D是通過(guò)提高樹突狀細(xì)胞的活性及提高B細(xì)胞的增殖來(lái)實(shí)現(xiàn)T細(xì)胞的分化[11-13]。

2.3 Sema4D對(duì)樹突狀細(xì)胞的作用

CD72特異性單克隆抗體能刺激Sema4D產(chǎn)生對(duì)樹突狀細(xì)胞幾乎所有的效應(yīng)，表明CD72是樹突狀細(xì)胞中Sema4D的主要受體。重組Sema4D使樹突狀細(xì)胞表面的CD80、CD86和MHCⅡ類分子表達(dá)增加，免疫原性增強(qiáng)，可能由CD40分子誘導(dǎo)所引起。由于細(xì)胞免疫缺陷，Sema4D缺陷小鼠不會(huì)發(fā)生由髓磷脂少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白肽所誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎，樹突狀細(xì)胞表現(xiàn)出共刺激分子缺陷，IL-12產(chǎn)生障礙。加入外源可溶性Sema4D可使Sema4D缺陷小鼠恢復(fù)正常功能，并進(jìn)一步增強(qiáng)正常樹突狀細(xì)胞的功能[13-14]。因此，Sema4D可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的成熟，使抗原特異性T細(xì)胞活化并進(jìn)一步分化。

3 Sema4D在病毒感染性疾病中的作用

在一般急性病毒性感染的患者體內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)多特異性的CD4+和CD8+T細(xì)胞反應(yīng)，而在許多慢性病毒感染者體內(nèi)病毒特異性CD4+和CD8+T細(xì)胞存在數(shù)量和功能上的障礙，T細(xì)胞的應(yīng)答呈進(jìn)行性減弱，這種現(xiàn)象將一直伴隨著感染的慢性化而惡化，T細(xì)胞應(yīng)答的惡化從早期細(xì)胞增殖能力、細(xì)胞毒性和產(chǎn)生IL-2能力的下降，逐步到大多數(shù)暴露于病毒抗原的T細(xì)胞發(fā)生功能障礙，隨著疾病的進(jìn)展，甚至連產(chǎn)生IFN-γ的功能也逐步喪失，最終導(dǎo)致T細(xì)胞功能衰竭（T cell exhaus?tion），無(wú)法清除病毒[15-16]。最新研究表明，Sema4D在多種慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用。

3.1 Sema4D在人免疫缺陷病毒慢性持續(xù)感染中的作用

圖2 Sema4D在免疫應(yīng)答不同階段的作用（根據(jù)文獻(xiàn)［11］修改）

目前有關(guān)Sema4D在病毒感染中的研究主要集中在人免疫缺陷病毒（human immunodeficien?cy virus，HIV）感染后的免疫應(yīng)答。Eriksson等[17]發(fā)現(xiàn)，Sema4D對(duì)維持CD8+T細(xì)胞的功能尤為重要，Sema4D對(duì)控制HIV慢性化發(fā)揮了重要作用。研究發(fā)現(xiàn)：①HIV感染者Sema4D+CD8+T細(xì)胞、Se?ma4D+CD4+T細(xì)胞的比例較健康對(duì)照顯著降低；②HIV感染早期總CD8+T細(xì)胞Sema4D的表達(dá)即被破壞，這種狀態(tài)持續(xù)至感染慢性期，而且高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療（highly active antiretroviral therapy，HAART）只能部分恢復(fù)Sema4D的表達(dá)，只有“精英控制者”可以維持正常的Sema4D分泌水平；③HAART能夠部分恢復(fù)機(jī)體初始Sema4D+CD8+T細(xì)胞的數(shù)量，增加Sema4D+CD8+Tcm細(xì)胞的數(shù)量；④Sema4D的表達(dá)與HIV特異性T細(xì)胞應(yīng)答的幅度相關(guān)；⑤Sema4D的丟失與機(jī)體免疫活化狀態(tài)及病毒載量相關(guān)；⑥Sema4D表達(dá)下調(diào)與CD8+T細(xì)胞功能低下相關(guān)；⑦Sema4D-CD8+T細(xì)胞應(yīng)對(duì)抗原刺激的功能不同；⑧病毒復(fù)制和促炎性細(xì)胞因子不能誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞表面Sema4D的丟失。研究表明，Sema4D在HIV感染慢性化中對(duì)維持CD8+T細(xì)胞正常功能發(fā)揮重要作用，Sema4D作為監(jiān)測(cè)T細(xì)胞免疫功能的關(guān)鍵標(biāo)志分子，可能在感染T細(xì)胞功能低下方面發(fā)揮重要作用[17-18]。

3.2 Sema4D在漢灘病毒感染中的作用

漢坦病毒（Hantavirus）歸屬布尼亞病毒科，是一種有包膜分節(jié)段的負(fù)鏈RNA病毒。漢坦病毒中的漢灘病毒（Hantaan virus，HTNV）可以導(dǎo)致人類致命的腎綜合征出血熱（hemorrhagic fever with renal syndrome，HFRS）。Liu等[19]研究認(rèn)為，HFRS感染中可溶性Sema4D水平的增加與疾病的嚴(yán)重程度有關(guān)，可溶性Sema4D的表達(dá)可能是疾病進(jìn)展的直接后果。研究發(fā)現(xiàn)：①HFRS感染急性期患者血清中的可溶性Sema4D水平較健康者顯著增加，而在感染恢復(fù)期表達(dá)降低；②血小板計(jì)數(shù)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、血清肌酐水平及血尿素氮水平與可溶性Sema4D的表達(dá)緊密相關(guān)，是導(dǎo)致其水平升高的獨(dú)立因素；③相對(duì)B細(xì)胞和單核細(xì)胞，Sema4D在T細(xì)胞呈高表達(dá)；④HFRS急性期感染時(shí)Sema4D+CD4+T細(xì)胞，Sema4D+CD8+T細(xì)胞，Sema4D+B細(xì)胞及單核細(xì)胞的表達(dá)均有不同程度下降，并且在感染恢復(fù)期幾乎恢復(fù)正常。研究認(rèn)為，Sema4D在促進(jìn)B細(xì)胞增殖、增加免疫球蛋白產(chǎn)量以及增強(qiáng)T細(xì)胞-APC應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。3.3 Sema4D在丙型肝炎病毒感染中的作用

丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）為單股正鏈RNA病毒，屬黃病毒科嗜肝病毒屬，球形，有包膜。HCV的慢性持續(xù)感染增加了終末期肝病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。HCV的治療主要依靠IFN-α和利巴韋林，IFN-α除了直接抑制病毒復(fù)制，還具有免疫調(diào)節(jié)功能，但其具體機(jī)制尚不清楚。He等[20]研究20例慢性HCV感染患者接受治療前后B細(xì)胞表面Sema4D和CD72的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)HCV感染和IFN-α能夠上調(diào)Sema4D的表達(dá)，而對(duì)于發(fā)生持續(xù)病毒學(xué)應(yīng)答的患者則會(huì)降至正常水平。IFN-α誘導(dǎo)的B細(xì)胞Sema4D的表達(dá)與HCV RNA滴度呈負(fù)相關(guān)，提示Sema4D的上調(diào)可能與機(jī)體對(duì)HCV感染抑制作用的增強(qiáng)相關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

Sema4D是惟一在免疫系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的Sema?phorins家族成員，它不但在神經(jīng)系統(tǒng)中對(duì)軸突導(dǎo)向發(fā)揮作用，還對(duì)T、B細(xì)胞的活化及免疫應(yīng)答起重要的調(diào)節(jié)作用。最新研究表明，Sema4D在慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用，Sema4D對(duì)維持CD8+T細(xì)胞的功能尤為重要。Sema4D作為監(jiān)測(cè)T細(xì)胞免疫功能的關(guān)鍵標(biāo)志分子，可能參與慢性病毒感染性疾病T細(xì)胞功能低下。進(jìn)一步探索Se?ma4D在慢性病毒持續(xù)感染中的作用，將為控制感染慢性化，揭示病毒感染慢性化發(fā)病機(jī)制、病毒與宿主細(xì)胞相互作用機(jī)制提供新的線索。

[1]Kikutani H,Kumanogoh A.Semaphorins in interac?tions between T cells and antigen-presenting cells[J]. Nat Rev Immunol,2003,3(2):159-167.

[2]Kumanogoh A,Kikutani H.Immune semaphorins:a new area of semaphorin research[J].J Cell Sci,2003, 116(Pt 17):3463-3470.

[3]Nkyimbeng-Takwi E,Chapoval S P.Biology and func?tion of neuroimmune semaphorins 4A and 4D[J].Im?munol Res,2011,50(1):10-21.

[4]Suzuki K,Kumanogoh A,Kikutani H.Semaphorins and their receptors in immune cell interactions[J].NatImmunol,2008,9(1):17-23.

[5]Wu H J,Bondada S.CD72,a coreceptor with both positive and negative effects on B lymphocyte develop?ment and function[J].J Clin Immunol,2009,29(1):12-21.

[6]Kumanogoh A,Kikutani H.The CD100-CD72 interac?tion:a novel mechanism of immune regulation[J]. Trends Immunol,2001,22(12):670-676.

[7]Kumanogoh A,Shikina T,Watanabe C,et al.Require?ment for CD100-CD72 interactions in fine-tuning of B-cell antigen receptor signaling and homeostatic maintenance of the B-cell compartment[J].Int Immu?nol,2005,17(10):1277-1282.

[8]Deaglio S,Vaisitti T,Bergui L,et al.CD38 and CD100 lead a network of surface receptors relaying positive signals for B-CLL growth and survival[J]. Blood,2005,105(8):3042-3050.

[9]Granziero L,Circosta P,Scielzo C,et al.CD100/Plex?in-B1 interactions sustain proliferation and survival of normal and leukemic CD5+B lymphocytes[J].Blood, 2003,101(5):1962-1969.

[10]Watanabe C,Kumanogoh A,Shi W,et al.Enhanced immune responses in transgenic mice expressing a truncated form of the lymphocyte semaphorin CD100 [J].J Immunol,2001,167(8):4321-4328.

[11]Kumanogoh A,Kikutani H.Roles of the semaphorin family in immune regulation[J].Adv Immunol,2003,81: 173-198.

[12]Suzuki K,Kumanogoh A,Kikutani H.CD100/Sema4D, a lymphocyte semaphorin involved in the regulation of humoral and cellular immune responses[J].Cytokine Growth Factor Rev,2003,14(1):17-24.

[13]Kumanogoh A,Suzuki K,Ch'ng E,et al.Requirement for the lymphocyte semaphorin,CD100,in the induc?tion of antigen-specific T cells and the maturation of dendritic cells[J].J Immunol,2002,169(3):1175-1181.

[14]Li M,O'Sullivan K M,Jones L K,et al.CD100 en?hances dendritic cell and CD4+cell activation leading to pathogenetic humoral responses and immune com?plex glomerulonephritis[J]. J Immunol, 2006,177(5): 3406-3412.

[15]Shin H,Wherry E J.CD8 T cell dysfunction during chronic viral infection[J].Curr Opin Immunol,2007,19 (4):408-415.

[16]Yi J S,Cox M A,Zajac A J.T-cell exhaustion:char?acteristics,causes and conversion[J].Immunology,2010, 129(4):474-481.

[17]Eriksson E M,Milush J M,Ho E L,et al.Expansion of CD8+T cells lacking Sema4D/CD100 during HIV-1 infection identifies a subset of T cells with de?creased functional capacity[J].Blood,2012,119(3):745-755.

[18]Mizrahi S,Markel G,Porgador A,et al.CD100 on NK cells enhance IFNgamma secretion and killing of target cells expressing CD72[J].PLoS One,2007,2(9): e818.

[19]Liu B,Ma Y,Yi J,et al.Elevated plasma soluble Se?ma4D/CD100 levels are associated with disease severi?ty in patients of hemorrhagic fever with renal syn?drome[J].PLoS One,2013,8(9):e73958.

[20]He Y,Guo Y,Zhou Y,et al.CD100 up-regulation in?duced by interferon-α on B cells is related to hepati?tis C virus infection[J].PLoS One,2014,9(12):e113338.

Advances of Sema4D Expression in Chronic Viral Infections

ZHANG Jiu-Cong1*,ZHENG Xiao-Feng2,YANG Yong-Lin1,WANG Yong1
1.Department of Gastroenterology,Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Command,Lanzhou 730050; 2.Department of Gastroenterology,Second Clinical Medical College of Lanzhou University,Lanzhou 730030;China

Sema4D,also known as CD100,was the first discovered immune semaphonrin.Sema4D binding its re?ceptor plexin-B1 and CD72 plays a key role in the axon guidance of nervous system,tumor metastasis and activa?tion and immune regulation of T,B cells in the immune system through a variety of signal transduction pathways. To date,accumulating evidences have indicated that Sema4D has a pivotal function during chronic viral infection and Sema4D is particularly crucial in the control of chronic infection by maintaining CD8+T cell functions.Se?ma4D as a key marker of T cell immune function may involve in the T cell exhaustion in chronic viral infec?tions.The following is a brief overview of the recent advance in the role of Sema4D expression in chronic viral in?fections.

Sema4D;chronic viral infection;immunomodulation;research progress

R392.1

A

1009-0002（2017）02-0202-05

10.3969/j.issn.1009-0002.2017.02.027

2016-09-18

國(guó)家自然科學(xué)基金（81500454）；蘭州軍區(qū)醫(yī)藥衛(wèi)生科研項(xiàng)目（CLZ15JA02）

張久聰（1985-），男，醫(yī)學(xué)博士，主治醫(yī)師

張久聰，（E-mail）zhangjiucong@163.com

*Corresponding author,E-mail:zhangjiucong@163.com