唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素-9在多種疾病中作用機制的研究進展

曹 玲, 袁小亮

(贛南醫(yī)學(xué)院 1.2017級碩士研究生；2.第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，江西 贛州 341000)

唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素(sialic acid-binding immunoglobulin-like lectins，siglecs)家族是一類能識別含唾液酸配體的跨膜蛋白，是Ⅰ型凝集素主要的一個亞群[1]。哺乳動物中目前所發(fā)現(xiàn)的Siglecs基于進化保守性和序列相似性可分為兩大類，第一組由Sn(sialoadhesin，Siglec-1)、CD22(Siglec-2)、MAG(myelin-associated glycoprotein，Siglec-4)和Siglec-15組成；第二組是CD33相關(guān)的唾液酸結(jié)合免疫球蛋白類凝集素(CD33-related Siglecs, CD33rSiglecs)，包括人類10個(Siglec-3、-5、-6、-7、-8、-9、-10、-11、-14、-16)及鼠類5個(Siglec-3、-E、-F、-G、-H)，它們具有50%～80%的序列相似性[1-2]。其中人Siglec-9與鼠Siglec-E具有高度同源性，而人類中Siglec-9與Siglec-7結(jié)構(gòu)序列高度相似。Siglec家族中的大多數(shù)成員為抑制性受體，包括Siglec-9。目前已有多項研究表明Siglec-9可能參與多種疾病的發(fā)病機制(包括感染性疾病、自身免疫性疾病及癌癥)并在免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，但其調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的機制尚不完全明確，而進一步研究Siglec-9在疾病中的作用機制對臨床診療具有重要意義。本文就目前Siglec-9在疾病中作用機制的研究進行總結(jié)。

1 Siglec-9的生物學(xué)特征

Siglec-9又稱為CD329，含有463個氨基酸，其基因位于19號染色體長臂上[3-4]。Siglec-9廣泛表達于免疫細胞表面，如中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞以及自然殺傷(natural killer，NK)細胞等[1]。所有CD33rSiglecs成員的序列類似，是Ⅰ型跨膜蛋白。Siglec-9胞質(zhì)外部包含免疫球蛋白樣的N-末端一個V區(qū)結(jié)構(gòu)域和兩個C2區(qū)結(jié)構(gòu)域，其中V區(qū)是與唾液酸結(jié)合的部位；而在胞質(zhì)內(nèi)尾部包括一個免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)和一個ITIM-like序列[5]。Siglec-9近膜端的ITIM基序上酪氨酸殘基磷酸化后可募集蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2(Src homology 2 domain-containing protein tyrosine phosphatase 1/2)[6-8]，并使酪氨酸酶磷酸化被激活，從而下調(diào)或抑制下游的細胞內(nèi)激活信號。因此，Siglec-9為細胞表面上的抑制性受體。

Siglecs的配體主要是含唾液酸的糖蛋白或糖脂。Siglecs與配體的結(jié)合方式大致相同，可分為兩大類，一是順式結(jié)合(cis interactions)，即與同一細胞膜上的唾液酸配體(順式配體)相結(jié)合；二是反式結(jié)合(trans interactions)，是與其它細胞膜表面的唾液酸配體(反式配體)相結(jié)合[6,9]。同一細胞膜上局部形成高濃度唾液酸可與Siglec順式結(jié)合，直接作用或掩蓋Siglec的唾液酸結(jié)合位點，從而減弱反式結(jié)合。免疫細胞上的Siglec-9優(yōu)先與末端以α(2,3)-和α(2,6)-形式連接的唾液酸配體相結(jié)合[10]，介導(dǎo)細胞與細胞及細胞與病原微生物之間的免疫應(yīng)答，抑制免疫細胞的活性而有利于病原微生物的生存和腫瘤細胞的免疫逃逸[11-15]。另外，血管粘附蛋白-1(vascular adhesion protein-1，VAP-1)是調(diào)節(jié)白細胞遷移到炎癥部位的一個重要分子，Siglec-9作為它的一個白細胞配體，可用于正電子發(fā)射斷層掃描(positron emission tomography,PET)成像而協(xié)助炎癥和癌癥的診斷[16]。

可溶性Siglec-9(soluble Sleclec-9，sSleclec-9)是Siglec-9的胞外部分，其功能可能是通過競爭性抑制Siglec-9與其配體的結(jié)合，防止下調(diào)宿主的免疫應(yīng)答而有助于抗菌作用[17]，并可以通過抑制腫瘤相關(guān)的粘蛋白1(mucin1，MUC1)介導(dǎo)的下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)而發(fā)揮抗腫瘤作用[18]。

2 Siglec-9在多種疾病中的作用機制

2.1肺部疾病Siglec-9配體在人的肺部組織中(粘膜下腺、上皮細胞和結(jié)締組織)廣泛分布，并與中性粒細胞性炎癥的分布保持一致[19]，這可能與Siglecs-9參與調(diào)節(jié)中性粒細胞功能有關(guān)。而炎癥導(dǎo)致Siglec-9配體在肺部組織中的表達上調(diào)，可能有助于控制肺部炎癥[20]。

Zeng等[21]發(fā)現(xiàn)在慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)患者的肺泡和外周血中，中性粒細胞上的Siglec-9表達增加。同時香煙提取物(cigarette smoke extract，CSE)、脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、一些細胞因子和地塞米松(dexamethasone，DEX)可上調(diào)Siglec-9的表達，并進一步發(fā)現(xiàn)DEX可能通過上調(diào)Siglec-9的表達而對中性粒細胞產(chǎn)生抗炎作用。sSiglce-9在COPD患者中表達也增加，并通過競爭性抑制Siglec-9與其配體的結(jié)合而增加中性粒細胞的氧化爆發(fā)和對白細胞介素(interleukin，IL)-8的趨化性。另有研究表明通過對COPD患者的Siglec-9基因型與臨床特點的分析，發(fā)現(xiàn)某些變異型Siglec-9減弱了對炎癥反應(yīng)中免疫細胞活化的抑制作用，可能是肺氣腫發(fā)展的一個危險因素[22]。

在急性肺部炎癥小鼠模型中，Siglec-E缺陷小鼠肺部的中性粒細胞募集增加[23]。另外鼠Siglec-E是通過促進NADPH(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)氧化酶活化而抑制中性粒細胞向肺部的募集[24]，由此推測與其同源的人Siglec-9也可能通過類似的方式調(diào)節(jié)中性粒細胞的功能，抑制肺部炎癥。因而綜合考慮，Siglec-9可能成為中性粒細胞性肺部炎癥(包括部分COPD、重癥哮喘等)的免疫抑制治療新靶點。

2.2腫瘤腫瘤細胞可利用上調(diào)抑制性分子來抑制宿主免疫系統(tǒng)而實現(xiàn)免疫逃逸，包括PD-L1(programmed death-ligand 1)、Siglec-9配體等[25-28]。另外，腫瘤細胞表面的唾液酸化改變對腫瘤的進展具有重要意義[29]，特別是與Siglecs結(jié)合調(diào)節(jié)免疫細胞功能[30]。已發(fā)現(xiàn)表達Siglec-9 的單核細胞在多種腫瘤組織中增加，包括非小細胞型肺癌等[28]。

MUC1是一類含唾液酸聚糖的跨膜糖蛋白[31-32]，在多種腫瘤組織中異常表達[33]，可作為Siglec-9配體直接與Siglec-9結(jié)合。腫瘤細胞表達的MUC1與免疫細胞表面的Siglec-9相結(jié)合一方面直接抑制抗腫瘤免疫，另一方面觸發(fā)MUC1介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘導(dǎo)募集β-連環(huán)蛋白(β-catenin)進入細胞核導(dǎo)致腫瘤細胞生長。在sSiglec-9轉(zhuǎn)基因小鼠中，表達MUC1的乳腺腫瘤細胞的增殖被抑制，并且MUC1表達趨于減少[18]。研究發(fā)現(xiàn)sSiglec-9是通過抑制MUC1介導(dǎo)的下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)而抑制腫瘤增殖，但在體外細胞研究中不存在這種抗腫瘤作用[31]。造成此結(jié)果的差異可能取決于多種因素，如體內(nèi)實驗環(huán)境影響比體外實驗更復(fù)雜等。

另一方面，巨噬細胞表面表達的Siglec-9或Siglec-E可能又抑制向促進腫瘤的M2型巨噬細胞分化[1,28]。Heinz L?ubli等發(fā)現(xiàn)在Siglec-E缺陷小鼠中M2型巨噬細胞數(shù)量更多，腫瘤生長得更快，表明Siglec-E可限制腫瘤生長；并且Siglec-9存在多態(tài)性，K131Q型Siglec-9與配體結(jié)合減少，可改善非小細胞肺癌(NSCLC)患者的早期存活率[28,34]?？傮w而言，Siglec-9對腫瘤的作用是復(fù)雜的，在腫瘤細胞生長的不同階段可能不同。

2.3自身免疫性疾病Siglec-9在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)中表達也上調(diào)，通過促進抑炎的調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)分化并以一定的依賴性方式抑制促炎的輔助性T細胞17(T helper cell 17,Th17)分化，從而抑制膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎[35]。在RA患者的血清和關(guān)節(jié)滑液中，sSiglec-9的水平也升高，并且與RA疾病的嚴重程度相關(guān)?？赡芤蛴糜趯嶒灥膭游锖蜅l件不同，Takuya Matsumoto 等[36]研究結(jié)果與此相反，sSiglec-9顯著抑制關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率和嚴重程度，并通過體外實驗發(fā)現(xiàn)是通過抑制核因子-κB(nuclear factor-kappaB，NF-κB)途徑減弱M1巨噬細胞的活性而發(fā)揮抗炎作用。另外, Siglec-9可特異性結(jié)合VAP-1，借助放射性核素68Ga標記Siglec-9肽，通過PET成像檢測血管中VAP-1，可清楚地顯示滑膜炎，有助于RA的早期診斷[37]。

但在系統(tǒng)性紅斑狼瘡中，單核細胞和中性粒細胞上Siglec-9的表達未見明顯改變，而Siglecs家族的另一成員Siglec-14表達增加[38]。

2.4膿毒癥雖然在膿毒癥早期，免疫應(yīng)答是機體的保護性反應(yīng)，而隨后持續(xù)過強的免疫應(yīng)答會導(dǎo)致器官功能障礙。所以通過適時、適當(dāng)干預(yù)免疫應(yīng)答對改善膿毒癥的進展有益。

巨噬細胞的極化及所產(chǎn)生的細胞因子在膿毒癥發(fā)展中起到重要作用[39]。前面已介紹Siglec-9可以調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化，促進向抑制炎癥的M2型分化。另一方面，Siglec-9/Siglec-E與免疫細胞上Toll樣受體4(toll-like receptor 4，TLR4)相互作用也參與了膿毒癥的發(fā)病機制；Siglec-9/Siglec-E介導(dǎo) TLR4的內(nèi)吞，可能通過影響其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和降解來調(diào)控其活性，進而改變下游細胞因子的表達[40-42]，具體機制有待進一步研究。已通過體外實驗表明，Siglec-9活化后可通過抑制LPS誘導(dǎo)的TLR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致促進巨噬細胞中抑炎細胞因子IL-10的產(chǎn)生，并抑制促炎細胞因子IL-6和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的產(chǎn)生[43-44]。因此，Siglec-9作為免疫抑制性受體可能成為膿毒癥抗炎治療的一個新策略。

2.5其它細菌表面的唾液酸化改變可增強細菌的毒力，并有助于細菌在宿主體內(nèi)生存[45]。如B族鏈球菌(group B streptococcus，GBS)與中性粒細胞上的Siglec-9結(jié)合，導(dǎo)致氧化爆發(fā)和中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps，NETs)形成受損，從而抑制宿主免疫應(yīng)答并有利于病原微生物的生存[13]。在轉(zhuǎn)基因小鼠中，sSiglec-9可以通過恢復(fù)中性粒細胞的免疫應(yīng)答而抑制GBS感染[17]。

人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)-1可通過表面唾液酸化的糖蛋白120(glycoprotein 120，gp120)與Siglec-1、-3、-9相互作用，促進了巨噬細胞的感染[46]。而在慢性乙型肝炎中，發(fā)現(xiàn)HBV感染的肝組織中Siglec-9配體表達增加；Siglec-9陽性的NK細胞表達減少，并與血清乙型肝炎e抗原和乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)DNA滴度呈負相關(guān)；而實現(xiàn)持續(xù)病毒應(yīng)答患者的NK細胞上Siglec-9表達恢復(fù)至正常水平[47]。另外，阻斷Siglec-9可逆轉(zhuǎn)對NK細胞的抑制?？傮w表明Siglec-9作為NK細胞表面抑制性受體，參與調(diào)節(jié)免疫并與HBV在宿主體內(nèi)的持續(xù)存在有關(guān)，但具體機制尚不明確。

3 結(jié) 語

綜合目前多項研究發(fā)現(xiàn)Siglec-9作為免疫細胞上抑制性受體，參與了多種疾病的發(fā)病機制，主要是抑制機體免疫應(yīng)答；另一方面，Siglec-9在不同的疾病或是同一疾病的不同時期中扮演的角色可能不同，對疾病的發(fā)展有利有弊。但Siglec-9具體的作用機制尚不完全明確，有待進一步研究。而sSiglce-9可能通過競爭性抑制作用減弱Siglce-9的功能，正向調(diào)節(jié)免疫功能，但在目前的體內(nèi)、體外實驗結(jié)果中尚存有爭議。

另外，Siglec-9可能作為一個潛在的生物學(xué)標志，有助于某些疾病的診斷、分期和治療。利用激活Siglec-9的免疫抑制作用作為治療策略，可以抑制炎癥的持續(xù)發(fā)展，為自身免疫性疾病、過敏性疾病等提供新的選擇。另一方面，抑制或阻斷Siglec-9的活性可增強免疫應(yīng)答，對腫瘤、感染性疾病等可提供新的治療靶點。總之，深入研究Siglec-9的作用機制對疾病診療具有十分深遠的意義。