第四類信號(hào)素對(duì)炎癥細(xì)胞因子的調(diào)控作用研究進(jìn)展

向江圓，邢艷，2，3

1川北醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系，四川南充 637000；2川北醫(yī)學(xué)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心；3川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科

信號(hào)素是一大類N端結(jié)構(gòu)中擁有共同Sema結(jié)構(gòu)域（即半胱氨酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域）的分泌型或膜結(jié)合型蛋白分子，根據(jù)結(jié)構(gòu)元件和氨基酸序列的相似性，可分為8個(gè)亞家族［1］。第四類信號(hào)素（Sema4）作為信號(hào)素成員之一，可促進(jìn)神經(jīng)元突觸發(fā)育，參與調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞依賴性血管生成進(jìn)程和腫瘤的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移，還參與免疫細(xì)胞的活化、增殖、分化和遷移［2］。目前發(fā)現(xiàn)Sema4有7個(gè)亞類，即Sema4A～G。多項(xiàng)研究報(bào)道，Sema4A、Sema4C、Sema4D在自身免疫性疾病、感染性疾病及惡性腫瘤中表達(dá)異常［3］。細(xì)胞因子由多種類型的細(xì)胞（如免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和各種基質(zhì)細(xì)胞）經(jīng)刺激而合成分泌，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。細(xì)胞因子根據(jù)其在感染和炎癥反應(yīng)中作用不同，可分為促炎細(xì)胞因子［如腫瘤壞死因子α（TNF-α）、γ干擾素（γ-IFN）、白細(xì)胞介素（IL）1β、IL-8及IL-12等］、抗炎細(xì)胞因子［如IL-4、IL-10及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）等］和炎癥調(diào)節(jié)因子（如IL-2等）［4］。在機(jī)體免疫應(yīng)答過(guò)程中，細(xì)胞因子能通過(guò)自分泌、內(nèi)分泌和旁分泌三種途徑發(fā)揮重要作用。細(xì)胞因子在免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)中的作用，已經(jīng)成為多種疾病發(fā)病機(jī)制相關(guān)研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)就Sema4A、Sema4C及Sema4D對(duì)炎癥細(xì)胞因子的調(diào)控作用相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 Sema4A對(duì)炎癥細(xì)胞因子的調(diào)控作用

Sema4A是在樹(shù)突狀細(xì)胞（DCs）和Th1細(xì)胞表達(dá)的一種糖蛋白［5］。Sema4A是一種膜結(jié)合蛋白，但在某些情形下（比如炎癥、腫瘤）可以從細(xì)胞膜上裂解，成為分泌型蛋白［5］。Sema4A優(yōu)先表達(dá)于抗原呈遞細(xì)胞，如DCs、B細(xì)胞和Th細(xì)胞［6］。Sema4A不僅是早期T細(xì)胞激活所必需的，而且是Th1細(xì)胞分化所必需的［7］。在DCs上表達(dá)的Sema4A可與T細(xì)胞上的T細(xì)胞免疫球蛋白和含黏蛋白結(jié)構(gòu)域的蛋白2受體結(jié)合，這種結(jié)合體可刺激T細(xì)胞，最終觸發(fā)抗原特異性免疫反應(yīng)。另外，神經(jīng)叢蛋白B2（PlexinB2）、神經(jīng)叢蛋白D1和神經(jīng)氈蛋白家族成員也可作為Sema4A的受體［8］。

1.1 Sema4A對(duì)促炎細(xì)胞因子的調(diào)控作用IL-1主要由單核—巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞分泌，是一種促炎細(xì)胞因子，能激活多種免疫細(xì)胞和炎癥細(xì)胞。IL-1有兩種存在形式，即IL-1α和IL-1β，二者由不同的基因分別編碼，都與IL-1受體1結(jié)合，發(fā)揮相似的生物學(xué)作用［9］。在IL-1家族中，IL-1β是高效致炎細(xì)胞因子，常被作為炎癥性疾病治療靶點(diǎn)進(jìn)行研究［10］。WANG等［11］證實(shí)，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的滑膜組織中，Sema4A表達(dá)明顯高于健康人，Sema4A表達(dá)與疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，且Sema4A能顯著促進(jìn)IL-1β的釋放。在最近的一項(xiàng)研究中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，IL-1β刺激體外培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞，誘導(dǎo)Sema4A表達(dá)，而使用NF-κB信號(hào)途徑特異性抑制劑BAY11-7082后該作用能被抑制，說(shuō)明IL-1β可能通過(guò)NF-κB途徑上調(diào)Sema4A的表達(dá)［12］。IL-33屬于IL-1家族的新成員，其通過(guò)與T1/ST2受體結(jié)合發(fā)揮作用。IL-33在活化的巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和DCs上表達(dá)［13］。SUGA等［14］使用小鼠模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)IL-33能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。IL-33能誘導(dǎo)Sema4A產(chǎn)生，而在缺失Sema4A的情況下會(huì)減弱IL-33的抗腫瘤活性，表明IL-33抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用是由Sema4A介導(dǎo)的。IL-6是一種22～29 kD的糖蛋白，由B細(xì)胞、T細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生［15］。WANG等［11］對(duì)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的滑膜組織進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)Sema4A處理后IL-6表達(dá)增加，并與血清Sema4A水平呈正相關(guān)；而且，在使用NF-κB抑制劑的情況下，能顯著影響Sema4A誘導(dǎo)的IL-6表達(dá)上調(diào)。有學(xué)者分析了Sema4A與TNF-α的相關(guān)性，也得到了相似的結(jié)論。故而可以得出，IL-1β、IL-33、TNF-α等促炎細(xì)胞因子的表達(dá)水平能被Sema4A上調(diào)，且與血清Sema4A水平呈正相關(guān)。

1.2 Sema4A對(duì)抗炎細(xì)胞因子的調(diào)控作用目前證實(shí)Sema4A與抗炎胞因子之間作用的研究尚不充足，主要研究的細(xì)胞因子為IL-4。IL-4作為一種常見(jiàn)的抗炎細(xì)胞因子，由活化T細(xì)胞產(chǎn)生。IL-4能調(diào)節(jié)多種細(xì)胞的活性，抑制TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等炎癥因子的活性，從而控制機(jī)體炎癥反應(yīng)［16］。以往研究表明，Sema4A不僅有助于早期T細(xì)胞激活，而且對(duì)于原始T細(xì)胞向Th1細(xì)胞的分化過(guò)程有著重要影響［17］。然而，Sema4A在Th2細(xì)胞介導(dǎo)的過(guò)敏性疾病中的作用尚未得到充分研究。LYNCH等［18］研究了Sema4A對(duì)氣道高反應(yīng)性和氣道炎癥的抑制作用，結(jié)果顯示，Sema4A可以直接抑制Th2介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，減少Th2型細(xì)胞因子（如IL-4、IL-5、IL-13）的產(chǎn)生。同時(shí)，有研究表明，與WT小鼠相比，Sema4A-/-小鼠IL-4、IL-5表達(dá)水平更高［19］。因此，Sema4A能抑制IL-4、IL-5、IL-13等抗炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。

2 Sema4C對(duì)炎癥細(xì)胞因子的調(diào)控作用

Sema4C主要表達(dá)于CD27+B細(xì)胞，主要是記憶B細(xì)胞和漿細(xì)胞。Sema4C，通過(guò)與高親和力的Plexin-B2受體結(jié)合，介導(dǎo)Sema4C調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的作用。Sema4C在細(xì)胞極化中發(fā)揮重要作用。CD27+B細(xì)胞在Th2細(xì)胞介導(dǎo)下，表達(dá)Sema4C，后者與F肌動(dòng)蛋白、B細(xì)胞受體和Plexin-B2相結(jié)合，促進(jìn)B細(xì)胞極化［20］。有研究發(fā)現(xiàn)，生發(fā)中心B細(xì)胞高度表達(dá)的Plexin-B2與濾泡輔助性細(xì)胞（TFH）上特異表達(dá)的Sema4C相互作用后，參與TFH的募集。而正常的TFH遷移有利于生發(fā)中心T細(xì)胞、B細(xì)胞的相互作用，并與漿細(xì)胞的產(chǎn)生與成熟有關(guān)［21］。因此，Sema4C-PlexinB2還可通過(guò)介導(dǎo)生發(fā)中心TFH的遷移，促進(jìn)高親和力B細(xì)胞的有效選擇及漿細(xì)胞的成熟。

2.1 Sema4C對(duì)促炎細(xì)胞因子的調(diào)控作用針對(duì)Sema4C與促炎性細(xì)胞因子關(guān)系的研究尚少。XUE等［21］研究了Sema4C表達(dá)與Th1細(xì)胞因子（IFN-γ或IL-12）的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)含有Th1細(xì)胞因子的培養(yǎng)基均未誘導(dǎo)Sema4C mRNA表達(dá)。目前尚無(wú)確切證據(jù)表明Sema4C與促炎細(xì)胞因子的關(guān)系，需要更多的實(shí)驗(yàn)來(lái)探索。

2.2 Sema4C對(duì)抗炎細(xì)胞因子的調(diào)控作用IL-4作為重要的抗炎細(xì)胞因子之一，除了能被Sema4A抑制外，其與Sema4C也存在一定關(guān)系。XUE等［22］通過(guò)對(duì)Sema4C-/-小鼠與WT小鼠進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)Sema4C-/-小鼠肺組織中IL-4、IL-5、IgE顯著升高，認(rèn)為IL-4的產(chǎn)生能被Sema4C抑制。研究證實(shí)，Sema4C會(huì)影響細(xì)胞遷移，是上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）的正向調(diào)節(jié)因子。EMT是指上皮細(xì)胞在特定的生理或病理情況下，失去上皮特性而獲得間質(zhì)細(xì)胞特性的生物學(xué)現(xiàn)象［23］。越來(lái)越多的研究證實(shí)，EMT在腫瘤的侵襲、遷移、抗凋亡和耐藥中扮演著重要角色。TGF-β1是TGF-β超家族成員之一，在多種疾病過(guò)程中誘導(dǎo)EMT的發(fā)生。Sema4C能誘導(dǎo)腎小管細(xì)胞中TGF-β1驅(qū)動(dòng)的EMT，并在乳腺癌和小細(xì)胞肺癌等惡性腫瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)EMT［24］。YANG等［24］研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)TGF-β1處理后的Hela細(xì)胞中，Sema4C的表達(dá)上調(diào)。不僅Sema4C能誘導(dǎo)TGF-β1表達(dá)，TGF-β1也能誘導(dǎo)Sema4C的表達(dá)。雖然現(xiàn)有研究表明，Sema4C對(duì)于抗炎細(xì)胞因子的調(diào)控呈現(xiàn)雙向性，但目前關(guān)于Sema4C調(diào)控抗炎細(xì)胞因子的研究較少，仍需進(jìn)一步明確兩者的關(guān)系。

3 Sema4D對(duì)炎癥細(xì)胞因子的調(diào)控作用

Sema4D是一種分子量為150 kD的糖蛋白，且是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的具有免疫特性的Sema成員［25］。Sema4D通常由造血細(xì)胞表達(dá)，包括T細(xì)胞、B細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、髓樣細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。通常在免疫細(xì)胞激活后，膜結(jié)合型Sema4D表達(dá)增加［26］，隨著某些基質(zhì)金屬蛋白酶在細(xì)胞膜附近聚集，誘導(dǎo)Sema4D胞外結(jié)構(gòu)域脫落，產(chǎn)生可溶型Sema4D（sSema4D）［26］。Sema4D通過(guò)結(jié)合3種親和力不同的受體（Plexin-B1、Plexin-B2和CD72），在DCs的成熟及T細(xì)胞的啟動(dòng)、增殖與分化過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用［27］。

3.1 Sema4D對(duì)促炎細(xì)胞因子的調(diào)控作用IL-1β、IL-6和TNF-α都是促炎細(xì)胞因子，在骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。LEI等［28］發(fā)現(xiàn)，骨關(guān)節(jié)炎模型中Sema4D表達(dá)較健康對(duì)照組顯著升高，Sema4D可刺激軟骨細(xì)胞分泌IL-1β、IL-6、TNF-α增加。HUANG等［29］的研究結(jié)果顯示，川崎病患者血清sSema4D水平升高；在冠狀動(dòng)脈病變患者中，血清sSema4D水平與疾病嚴(yán)重程度和IL-1β、IL-6、IL-8水平呈正相關(guān)。HA等［30］研究證實(shí)，類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎組織中Sema4D表達(dá)增加，并且Sema4D表達(dá)與IL-6、TNF-α水平呈正相關(guān)?？梢?jiàn)，Sema4D能使促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α釋放增加。

3.2 Sema4D對(duì)抗炎細(xì)胞因子的調(diào)控作用LI等［31］在WT小鼠和Sema4D-/-小鼠的腎小球中植入一種外源性抗原，誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)性新月形性腎小球腎炎，發(fā)現(xiàn)Sema4D-/-小鼠特異性免疫反應(yīng)較對(duì)照組有所減輕，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Sema4D能促進(jìn)IL-4的產(chǎn)生。SHANKS等［32］制作實(shí)驗(yàn)性哮喘小鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)，暴露于過(guò)敏原的Sema4D-/-小鼠與WT小鼠相比，肺泡灌洗液中IL-5、IL-13、IL-17A和TGF-β表達(dá)均降低。Sema4D在多種腫瘤細(xì)胞的增殖、血管生成及轉(zhuǎn)移等過(guò)程中發(fā)揮重要作用，其表達(dá)與腫瘤的進(jìn)展呈正相關(guān)［33］。YOUNIS等［34］研究發(fā)現(xiàn)，在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌微環(huán)境中，Sema4D能誘導(dǎo)骨髓來(lái)源的抑制性細(xì)胞（MDSCs）發(fā)揮作用。MDSCs可介導(dǎo)腫瘤免疫抑制。Sema4D敲除后，能使MDSCs產(chǎn)生的免疫抑制性因子TGF-β、IL-10表達(dá)減少。此外，體外研究表明，Sema4D可以調(diào)節(jié)單核細(xì)胞和DCs產(chǎn)生的細(xì)胞因子水平，并可誘導(dǎo)抗炎細(xì)胞因子IL-1水平增加［35］。綜上，Sema4D能誘導(dǎo)IL-1、IL-4、IL-10及TGF-β等抗炎細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào)。

總之，Sema4通過(guò)調(diào)控細(xì)胞因子參與自身免疫病、過(guò)敏性疾病和惡性腫瘤等疾病的發(fā)病，在相關(guān)疾病診斷及治療方面具有廣闊的研究前景。Sema4對(duì)細(xì)胞因子有多種調(diào)控能力，為相關(guān)疾病發(fā)病機(jī)制研究提供了新的視角，并可能成為新的治療靶點(diǎn)。Sema4能通過(guò)作用于免疫細(xì)胞，對(duì)促炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子表達(dá)水平產(chǎn)生影響，從而參與細(xì)胞免疫反應(yīng)和體液免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)。但Sema4調(diào)控細(xì)胞因子的具體機(jī)制及通過(guò)何種途徑參與疾病的病理過(guò)程，目前尚不明確，有待于進(jìn)一步研究。