Semaphorins分子與樹突狀細(xì)胞的免疫功能

Semaphorins分子與樹突狀細(xì)胞的免疫功能于秀石;田菊霞【摘要】Semaphorins是一大類具有保守Seam結(jié)構(gòu)域的信號(hào)蛋白，除了在神經(jīng)系統(tǒng)中具有重要作用外，在腫瘤生長(zhǎng)、血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移、免疫反應(yīng)等方面也有重要的生物學(xué)功能.樹突狀細(xì)胞(dendriticcells,DCs)在免疫應(yīng)答的首要環(huán)節(jié)抗原提呈中扮演著重要的角色，是目前公認(rèn)的體內(nèi)功能最強(qiáng)大的專職性抗原提呈細(xì)胞(antigen-presentingcell,APC).文章主要闡述了Semaphorins與DCs的結(jié)構(gòu)、分型、功能等，以及他們之間在免疫系統(tǒng)中的作用.【期刊名稱】《健康研究》【年(卷)，期】2011(031)006【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P469-472)【關(guān)鍵詞】Semaphorins;免疫;樹突狀細(xì)胞【作者】于秀石;田菊霞【作者單位】杭州師范大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部,浙江杭州310036;杭州師范大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部，浙江杭州310036【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】R392.11Semaphorins是一大類具有保守Sema結(jié)構(gòu)域的信號(hào)蛋白，屬于四種重要的導(dǎo)向分子家族:Netrins、Semaphorins、Slits和Ephrins之一。它們都能形成一定的濃度梯度，引導(dǎo)軸突生長(zhǎng)錐的生長(zhǎng)［1］。最初對(duì)Semaphorin分子的研究是關(guān)于其在神經(jīng)系統(tǒng)軸突導(dǎo)向中所發(fā)揮的作用，發(fā)現(xiàn)Semaphoring分子可以抑制或促進(jìn)軸突的生長(zhǎng)。近期研究表明，Semaphoring分子在腫瘤生長(zhǎng)、血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移、免疫反等方面也有重要的生物學(xué)功能。樹突狀細(xì)胞(dendriticcells,DCs)—類與粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞形態(tài)和功都不同的白細(xì)胞，1973年Steiman等［2］首次從脾臟中分離獲得，因其細(xì)胞膜向夕卜伸出，形成與神經(jīng)細(xì)胞軸突相似的膜性樹狀突起，故而命名為DCs。研究發(fā)現(xiàn)DCs在免疫應(yīng)答的首要環(huán)節(jié)-抗原提呈中扮演著重要的角色，是目前公認(rèn)的體內(nèi)功能最強(qiáng)大的專職性抗原提呈細(xì)胞(antigen-presentingcell,APC)。它能激活靜息型T細(xì)胞，主要參與細(xì)胞免疫和T細(xì)胞依賴的體液免疫反應(yīng)，在抗腫瘤免疫應(yīng)答中起關(guān)鍵作用。1Semaphorin，分子Semaphorins家族的結(jié)構(gòu)及分型Semaphorins是細(xì)胞表面蛋白質(zhì)及分泌蛋白質(zhì)中的一個(gè)大家族，從昆蟲到人類都很保守。大多數(shù)Semaphorins是長(zhǎng)度約為750個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，均含有一個(gè)約500個(gè)氨基酸殘基的保守的細(xì)胞外域，稱為Sema結(jié)構(gòu)域，這一結(jié)構(gòu)域含有14~16個(gè)保守的半胱氨酸殘基，1個(gè)保守的N-糖基化位點(diǎn)和許多保守的氨基酸塊，沒(méi)有明顯的重復(fù)序列，對(duì)發(fā)揮生物學(xué)活性有重要作用。根據(jù)種屬以及結(jié)構(gòu)的不同將Semaphorin歸類為8個(gè)亞群，Sema1首先在發(fā)育的蝗蟲CNS中發(fā)現(xiàn)，隨后在果蠅發(fā)現(xiàn)Sema1和Sema2，在人類發(fā)現(xiàn)Sema3,在雞發(fā)現(xiàn)一種和Sema3有很高同源性的分泌蛋白質(zhì)，因?yàn)槟苁垢杏X(jué)神經(jīng)元的生長(zhǎng)錐萎陷，故稱萎陷蛋白(collapsin)。此后根據(jù)昆蟲、人及雞所表達(dá)的序列又發(fā)現(xiàn)了人的另一些Semaphorins(Sema4~7)°SemaV由病毒基因編碼［3］。在淋巴系統(tǒng)中第一個(gè)被描述的Semaphorin分子是CD100/Sem4D，是一個(gè)150KD的跨膜蛋白，屬于4型Semphorin分子，含有15個(gè)保守的半胱氨酸和12個(gè)潛在的N-糖基化位點(diǎn)。CD100蛋白主要表達(dá)在除嗜酸粒細(xì)胞和紅細(xì)胞外的造血細(xì)胞，不成熟的造血細(xì)胞如CD34+細(xì)胞上沒(méi)有CD100的表達(dá)，胸腺細(xì)胞、粒細(xì)胞和單個(gè)核細(xì)胞上的表達(dá)較弱，而在激活的T淋巴細(xì)胞上表達(dá)較強(qiáng)，在B細(xì)胞上的表達(dá)界于單個(gè)核細(xì)胞和T細(xì)胞之間CD100有兩種存在形式分別為膜結(jié)合型和可溶性。發(fā)揮生物學(xué)功能的大多是膜結(jié)合型分子，可溶CD100的功能未定［4-6］。Semaphoring的受體目前已知的Semaphoring的受體主要有兩個(gè)蛋白家族:Plexins和Neuropilins。Plexin家族有9個(gè)成員，分成四個(gè)亞家族:PlexinA1—A4、PlexinB1—B3、PlexinC1、PlexinD1。Plexins是Semaphorins的基本受體，能將細(xì)胞外的信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)。大多數(shù)的Semaphorins能和Plexins直接結(jié)合，只有Sema3需要通過(guò)Neuropilins才能與Plexins結(jié)合，構(gòu)成三聯(lián)體，再由Plexins向細(xì)胞內(nèi)傳遞信息，這也是由于Neuropilins雖然有40個(gè)氨基酸殘基的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，但缺乏胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)基序［7］。Neuropilin家族有兩個(gè)成員:NP-1和NP-2。NP-1主要表達(dá)在神經(jīng)元上，包括外周感覺(jué)神經(jīng)元、交感神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元、脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、海馬神經(jīng)元、視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、嗅球神經(jīng)元。且多發(fā)現(xiàn)于發(fā)育中的軸突和生長(zhǎng)錐上。近來(lái)發(fā)現(xiàn)NP-1能和Sema3A結(jié)合，而Sema3A是已知的對(duì)DRG神經(jīng)元起排斥作用的分子。NP-2在發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)中也有表達(dá)，其表達(dá)模式卻是一種補(bǔ)充形式。NP-2能夠介導(dǎo)Sema3B、Sema3C和Sema3F的排斥信號(hào)。認(rèn)為Plexins單獨(dú)或與neuropilins―起是功能Semaphorins的受體。CD100/Sem4D有兩類不同的受體:plexin2B1和CD72，二者的親和力有所不同。2樹突狀細(xì)胞2.1DCs的結(jié)構(gòu)特征成熟DCs表面具有許多樹突狀突起，其胞質(zhì)內(nèi)無(wú)溶酶體和內(nèi)體，胞核形狀不規(guī)則，也少見(jiàn)其他細(xì)胞器。DCs的共同表面標(biāo)志是Flt3受體，還表達(dá)抗原提呈分子、粘附分子、細(xì)胞因子受體、與吞噬有關(guān)的受體。DCs的分類根據(jù)其來(lái)源可分為髓樣DC(meyeloidDC，MDC)和淋巴樣DC(lymphoidDC，LDC)。MDC來(lái)源于骨髓樣干細(xì)胞亦稱DC1，和單核-巨噬細(xì)胞有共同的前體細(xì)胞CD34+CD11C+，又分為兩亞類CD34+CD11c+CD1a+CLA+CD14-和CD34+CD11c+CD1a+CLA-CD14+,在有GM-CSF和TNF-a的體外培養(yǎng)條件下可發(fā)育成為兩類中間體細(xì)胞，而后可以沿著不同的途徑發(fā)育成為不同DC[8]OLDC來(lái)源于淋巴干細(xì)胞，亦稱漿細(xì)胞樣DC(plasmacytoidDC,pDC)或稱DC2。其前體細(xì)胞表型為CD14-CD11c-IL-3Ra+(CD123)，可在IL-3誘導(dǎo)下分化為DC2。根據(jù)組織分布可分為3類:①淋巴樣組織DC,包括濾泡DC、并指DC和胸腺DC②非淋巴樣組織DC,包括朗格漢斯細(xì)胞和間質(zhì)DC③循環(huán)DC,包括外周血DC和隱蔽細(xì)胞(veiledcell,VC)。不同部位DC其生物學(xué)特征及命名各異。3Semaphorins分子對(duì)樹突狀細(xì)胞的作用3.1Semaphorins在免疫系統(tǒng)中的作用最初發(fā)現(xiàn)Semaphorins的功能與軸突相關(guān)。它們可以影響軸突的收縮、分枝、突觸形成、導(dǎo)向。不同的Semaphorin在軸突發(fā)育的不同層次上發(fā)揮作用，這種作用常常是負(fù)調(diào)節(jié)作用，而且是高度特異性的。但是Semaphorin并非僅與神經(jīng)生長(zhǎng)有關(guān)在免疫學(xué)中起到重要作用。文獻(xiàn)報(bào)道CD100在T細(xì)胞及B細(xì)胞激活過(guò)程中起到重要作用，參與的B細(xì)胞的存活，并且通過(guò)對(duì)DC作用促使T細(xì)胞激活，此外還參與細(xì)胞骨架重排及白細(xì)胞遷移[9]。3.2樹突狀細(xì)胞在免疫系統(tǒng)中的作用DCs是體內(nèi)最重要的APC，負(fù)責(zé)攝取、加工、處理抗原，并將抗原提呈給T細(xì)胞，啟動(dòng)抗原特異性T細(xì)胞應(yīng)答。DCs參與B細(xì)胞發(fā)育、分化及激活。從DCs功能即參與免疫應(yīng)答的外部表現(xiàn)來(lái)看，可表現(xiàn)為免疫激活和免疫耐受。DCs誘導(dǎo)機(jī)免疫耐受的具體機(jī)理還不十分清楚，但許多文獻(xiàn)都涉及到不成熟DCs是引起免疫耐受的基礎(chǔ)。靜息狀態(tài)下骨髓來(lái)源的未成熟DC經(jīng)血液、非淋巴組織向淋巴組織T細(xì)胞區(qū)遷移，此過(guò)程中DC不斷捕獲自身抗原，并因此誘導(dǎo)相應(yīng)T細(xì)胞產(chǎn)生耐受。Semaphorins分子與樹突狀細(xì)胞之間的作用Plexin-A1是Semaphorin3A(Sema3A)受體，Athena等利用基因芯片技術(shù)通過(guò)對(duì)MHCH類轉(zhuǎn)錄活化因子(CIITA)缺陷及對(duì)照小鼠DCs進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)semaphorin受體plexin-A1在DCs得以表達(dá)，在其他免疫細(xì)胞不表達(dá)，并且主要受到CIITA誘導(dǎo)。通過(guò)利用特定的plexin-A1短發(fā)夾RNA進(jìn)行RNA干擾形成非單核苷酸突變的方法逐漸減少plexin-A1表達(dá)及蛋白質(zhì)或肽抗原致敏的DC對(duì)T細(xì)胞的刺激，發(fā)現(xiàn)Plexin-A1是不需要與MHC進(jìn)行肽結(jié)合。說(shuō)明plexin-A1在DC抗原提呈給T細(xì)胞的過(guò)程中起到重要作用，但不參與抗原處理并且不與MHC形成多肽結(jié)合［10］。神經(jīng)菌毛素(Neuropilin-1)又稱NRP-1或VEGF165R，是細(xì)胞膜表面蛋白，與其配體semaphorinm相互作用在神經(jīng)系統(tǒng)的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)節(jié)中起重要作用。Nrp-1在多種免疫細(xì)胞如DC、T細(xì)胞上都有表達(dá)，DC與靜息T細(xì)胞接觸后誘導(dǎo)NRP-1促使T細(xì)胞分化。DC與T細(xì)胞特異結(jié)合通過(guò)可溶性neuropilin-1，并且靜息T細(xì)胞聚集成群與neuropilin-1轉(zhuǎn)染的COS-7細(xì)胞是以依賴于neuropilin-1的方式進(jìn)行的［11］。Sema4A是一個(gè)跨膜蛋白，其在胚胎發(fā)育過(guò)程中表達(dá)，在成年人的腦、肺、腎、睪丸和脾中表達(dá)，優(yōu)先表達(dá)在骨髓源性及脾臟DCs。Sema4A提供了一個(gè)共刺激信號(hào)給T細(xì)胞，重組可溶性蛋白Sema4A提高T細(xì)胞增殖，在單抗CD3的刺激下產(chǎn)生IL-2?？扇苄缘鞍譙ema4A提高了同種異體T細(xì)胞和DCs之間的混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)(MLR)。而一抗Sema4A單克隆抗體抑制了MLR，這表明Sema4A在T細(xì)胞活化中的作用是通過(guò)影響T細(xì)胞和DCs之間的共刺激信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。Atsushi等［12］通過(guò)對(duì)Sema4A缺陷小鼠研究發(fā)現(xiàn)，Sema4A不僅在T細(xì)胞激活中發(fā)揮作用，同樣在調(diào)節(jié)Th1/Th2細(xì)胞的應(yīng)答過(guò)程中發(fā)揮重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)CD100可以增強(qiáng)DC和CD4+激活發(fā)生體液免疫應(yīng)答并可使腎小球性腎炎免產(chǎn)生疫復(fù)合物，CD100是適應(yīng)性免疫反應(yīng)中的共刺激分子，通過(guò)抑制CD72的抑制性信號(hào)釋放發(fā)揮作用［13］。CD100加速DCs成熟，在激活和分化抗原特異性T細(xì)胞的過(guò)程中起到重要作用。由于細(xì)胞免疫缺陷，CD100缺陷小鼠(CD100-/-)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，DC表現(xiàn)出共刺激分子缺陷，IL212產(chǎn)生障礙。加入外源性可溶rCD100可以使CD100-/-小鼠恢復(fù)正常功能，并進(jìn)一步增強(qiáng)正常DCs的功能。因此，CD100可以通過(guò)促進(jìn)DCs的成熟使抗原特異性T細(xì)胞被激活并進(jìn)一步分化［14］。Semaphorin7A是semaphorin家族唯一的GPI錨定連接蛋白，可誘導(dǎo)單核細(xì)胞趨化因子的產(chǎn)生，并在激活的淋巴細(xì)胞和胸腺細(xì)胞表達(dá)。Agnieszka等［15］通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)對(duì)Sema7AmRNA進(jìn)行檢測(cè)在DC和巨噬細(xì)胞有表達(dá)，在B細(xì)胞表現(xiàn)不明顯。刺激活化的T細(xì)胞與DC發(fā)現(xiàn)Sema7A-/-過(guò)度增殖，但在含抗CD3/CD28抗體缺少APCs的細(xì)胞沒(méi)有產(chǎn)生增殖。說(shuō)明Sema7A與APC受體相互作用可以抑制Sema7A在T細(xì)胞中的功能。此外觀察到只有受專職APC激活的T細(xì)胞發(fā)生高反應(yīng)性的Sema7A缺陷，說(shuō)明DC接收信號(hào)給Sema7A在T細(xì)胞活化過(guò)程中起到介導(dǎo)負(fù)調(diào)控的作用。雖然目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些Semaphorins分子，但有些分子的功能還未明確，有待進(jìn)一步研究。DCs不僅誘導(dǎo)免疫激活，還可在誘導(dǎo)和維持外周耐受及免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著Semaphorins分子與DCs參與免疫調(diào)節(jié)的機(jī)制被逐步闡明，在自身免疫性疾病、腫瘤等多種疾病的發(fā)病與治療研究中將有新的突破。參考文獻(xiàn):【相關(guān)文獻(xiàn)】[1]DicksonBJ,SentiKA.AxonGuidance:GrowthConesMakeanUnexpectedTurn[J].CurrentBiology,2002,12(6):218-220.[2]SteinmanRM,CohnZA.Identificationofnovelcelltypeinperipherallymphoidorgansofmice:Morphology,quantification,tissuedistribution[J].JExpMed,1973,137:1142.[3]RaperJA.Semaphorinsandtheirreceptorsinvertebratesandinvertebrates[J].CurrOpinNeurobiol,2000,10:88-94.[4]DelaireS,ElhabaziA,BensussanA,etal.CD100isaleukocytesemaphorin[J].CellMolLifeSci,1998,54(11):1265-1276.[5]ElhabaziA,DelaireS,BensussanA,etal.BiologicalActivityofSolubleCD100ITheExtracellularRegionofCD100IsReleasedfromtheSurfaceofTLymphocytesbyRegulatedProteolysis[J].Immunology,2001,166(7):4341-4347.[6]ShiW,KumanogohA,WatanabeC,etal.TheclassIVsemaphorinCD100playsnonredundantrolesintheimmunesystem:defectiveBandTcellactivationinCD100-deficientmice[J].Immunity,2000,13(5):633-642.[7]NakamuraF,KalbRG,StrittmatterSM,etal.Molecularbasisofsemaphorin-mediatedaxonguidance[J].Neurobio,2000,44:219-229.[8]陸愛(ài)珍，王立波.樹突狀細(xì)胞及其在呼吸道炎癥中的作用[J].國(guó)際呼吸雜志，2007,27(1):49-51.[9]王華.Semaphorins分子與免疫[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)免疫學(xué)分冊(cè)，2003,26(3):113-116.[10]AthenaWW,BrickeyWJ,DebraJT,etal.CIITA-regulatedplexin-A1affectsT-cell-dendriticcellinteractions[J].NatureImmunology,2003,4(9):891-898.[11]RafaeleT,YvesL,ValerieL,etal.Aneuronalreceptor,neuropilin-1,isessentialfortheinitiationoftheprimaryimmuneresponse[J].Natureimmunology,20