DC-SIGN固有免疫调节机制的研究进展

王舒煜，王家凤，武玉凤，刘畅，张志民

(吉林大学口腔医院牙体牙髓病科，吉林长春130021)

DC-SIGN固有免疫调节机制的研究进展

王舒煜，王家凤，武玉凤，刘畅，张志民

(吉林大学口腔医院牙体牙髓病科，吉林长春130021)

树突状细胞(DC)是目前已知功能最强的抗原呈递细胞。它既可以激活初始免疫应答，又能够抑制免疫反应，这与其表达的多种模式识别受体有关，其中DC-SIGN是C型凝集素受体的主要成员，由于它在DC的细胞粘附、迁移、激活初始T细胞、引发免疫反应及参与病原体免疫逃逸等多个方面发挥免疫调节作用，已经成为近年来的研究热点，对其功能的研究可能会为某些疾病提供新的治疗方法，具有重要的临床意义。本文就DC-SIGN免疫调节机制的最新进展做一综述。

树突状细胞；DC-SIGN；免疫调节；机制

树突状细胞(dendritic cells，DC)的功能强大，负责产生抗原特异性免疫应答，用于诱导耐受性，并维持免疫内环境的稳定。DC的功能与其表面的模式识别受体有关，其中C型凝集素发挥着重要作用[1]。DC-SIGN(DC-specific ICAM-3-grabbing nonintegrin，CD209)是Ⅱ型C型凝集素受体[2]，它不但可以识别外源性配体，如细菌、真菌、病毒，还能结合许多内源性配体，特别是内皮细胞上的细胞间粘附分子ICAM-2和T淋巴细胞上的ICAM-3，有助于DC跨内皮迁移及DC-T细胞突触形成，促进初始免疫应答[3]。DC-SIGN除了具有细胞粘附和识别病原体的功能外，还可以诱导信号传导途径，从而广泛调节免疫应答，尤其是在与Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)诱导的信号传导途径共激活时发挥作用[4]。本文将对DC-SIGN免疫调节的相关进展做一综述。

1 DC-SIGN的结构

DC-SIGN的结构包括胞质区、跨膜区和胞质外区。胞质区：DC-SIGN的N末端结构域存在于细胞质中，包含几个内化基序，比如二亮氨酸基序(LL)、三酸簇基序(EEE)。二亮氨酸基序(LL)参与抗原的内化，三酸簇基序(EEE)则将配体靶向溶酶体并参与信号传导，这些结构提示了DC-SIGN具有内吞受体的功能[5]。跨膜区：由18个氨基酸组成，与DC-SIGN在细胞膜上的定位有关。胞质外区：分为碳水化合物识别结构域(carbohydrate recognition domain，CRD)和颈结构域。CRD灵活地连接在颈结构域上，用于识别含有甘露糖和岩藻糖的结构[6]。颈结构域由7个完整的和1个不完整重复序列构成，重复序列以α-螺旋构象折叠，其间形成非螺旋区，通过α-螺旋区的侧向相互作用稳定[7]，主要介导DC-SIGN四聚化，使受体构象发生变化，从而增加对配体的结合力。

2 DC-SIGN的表达与分布

DC-SIGN在未成熟及成熟的DC上均有表达，例如，外周组织中未成熟的DC、淋巴样组织如淋巴结、扁桃体和脾中成熟的DC上均发现了DC-SIGN。另外，在胎盘的巨噬细胞和Hofbauer细胞、肺部的巨噬细胞及胃肠道上皮细胞上也存在DC-SIGN[8-10]。

3 DC-SIGN参与的DC功能

3.1 迁移迁移并发挥连续监视作用是DC的基本功能。经内皮迁移是一个多步过程，包括DC-SIGN介导DC在表达ICAM-2的表面滚动、DC对内皮的粘附及其随后的迁移。虽然DC-SIGN在静态条件下与ICAM-2和ICAM-3均结合，但只有与前者的相互作用能够抵抗剪切应力，促使细胞束缚于ICAM-2并在其表面滚动[11]。

3.2 捕获抗原DC-SIGN可以识别并快速内化抗原，在低pH环境下降解并呈递给CD4+T细胞以触发免疫应答。在此过程中，胞质区LL介导DC-SIGN与可溶性配体结合，诱导细胞表面的快速内化，而三酸簇EEE调节溶酶体靶向信号，使DC-SIGN-配体复合物靶向晚期内体和溶酶体，最后处理后的配体通过MHCⅡ类分子呈递给T细胞[12]，这一过程表明了DC-SIGN作为抗原捕获受体的重要作用。

3.3 T细胞活化DC-SIGN通过结合ICAM-3介导DC与T细胞早期抗原非特异性连接，它可以稳定DC-T细胞接触区，从而促进与T细胞受体(T cell receptor，TCR)的高效结合[3]。DC-SIGN抗体可以抑制DC-T细胞聚集及DC诱导的静息T细胞增殖，这强调了DC-SIGN-ICAM-3相互作用在初始DC-T细胞接触中的重要性。DC-SIGN-ICAM-3相互作用可以筛选出大量的静息T细胞，直到实现多产的TCR结合。

4 DC-SIGN介导的多种配体的信号传导

DC-SIGN可以识别多种配体。如前所述，DC-SIGN通过结合ICAM-2介导DC在内皮上滚动，通过ICAM-3介导DC与T淋巴细胞之间的接触，另外它还识别病毒(HIV-1、HCV、CMV、登革热、埃博拉、SARS-CoV、HSV、冠状病毒、H5N1、西尼罗河病毒、麻疹病毒)、细菌(幽门螺杆菌、结核分枝杆菌和问号钩端螺旋体)、真菌(白色念珠菌和烟曲霉)和寄生虫(利什曼原虫和曼氏血吸虫)，并诱发不同的信号传导途径[13]。

4.1 DC-SIGN识别的内源性配体DC-SIGN主要与ICAM-2和ICAM-3的Ig样第二结构域相互作用，两者有所区别，不同大小的ICAM分子具有不同的相互作用方式。已知的是，DC-SIGN与ICAM-3的结合是钙依赖性的，DC-SIGN的CRD结合两个Ca2+离子，一个决定空间构象，另一个用于协调配体结合。

4.2 DC-SIGN识别的外源性配体DC-SIGN不与单端甘露糖残基作用，而是与高甘露糖型寡糖相互作用，它需要识别至少有三个甘露糖残基在内的聚糖结构[14]。它还表现出对含有岩藻糖残基的Lewis血型抗原的高亲和力[15]，DC-SIGN的CRD可以识别Lewis-x(LeX)、Lewis-y(LeY)、Lewis-a(Lea)和Lewis-b(Leb)。与甘露糖的糖缀合物相比，DC-SIGN对含有岩藻糖残基的Lex具有更高的亲和力。Guo等[16]认为能够与DC-SIGN反应的聚糖要多于现今已知的；他同时证明，DC-SIGN晶体结构中Ca2+位点可结合含有甘露糖或岩藻糖的配体基团。然而，除了该起始结合位点，甘露糖或岩藻糖的寡糖位于相反方向，证实了二者具有不同结合位点。DC-SIGN通过含有甘露糖和岩藻糖的聚糖与病原体相互作用。LeX在幽门螺杆菌脂多糖(LPS)和曼氏血吸虫可溶性卵抗原(SEA)上表达，所以DC-SIGN与两者强力结合。墨西哥利什曼原虫表达的甘露糖封端的表面脂磷蛋白(LPG)及结核分枝杆菌的甘露糖封端的细胞壁组分ManLAM也与DC-SIGN相互作用。DC-SIGN特异性结合ManLAM中的三聚甘露糖残基，并且不识别鸟分枝杆菌中用单个甘露糖残基封端的ManLAM[17]，这与DC-SIGN对三甘露糖结构的特异性有关。

4.3 DC-SIGN介导的信号传导DC-SIGN胞质区基序可以诱导细胞内信号传导途径，然而信号转导的具体机制仍不明确。Hodges等[18]通过应用H200抗DC-SIGN抗体，观察到含有磷酸酪氨酸和磷酸丝氨酸的蛋白质累积，这表明DC-SIGN胞质区末端存在的酪氨酸残基具有重要作用。但酪氨酸残基似乎与DC-SIGN诱导的丝氨酸/苏氨酸激酶Raf-1的激活无关[19]。通过对DC-SIGN信号通路可能涉及的各种激酶的研究，显示Raf-1具有重要作用。Raf-1化学抑制剂以及Raf-1的RNA沉默，能够阻断DC-SIGN诱导的IL-10增加[19]。Raf-1激活的确切机制仍不明确，到目前为止主要通过已知的直接上游介体解释。ManLAM结合DC-SIGN激活小GTP酶Ras，Raf-1通过与被激活的Ras相互作用转位至膜[20]，这诱导了Raf-1的构象变化，是其激活的先决条件。然而，仅仅是Raf-1的构象变化并不足以激活它，还需要丝氨酸338(Ser 338)和酪氨酸340和341(Tyr 340/341)的磷酸化。Raf-1上Ser338的磷酸化由p21激活的激酶(Pak)诱导，而Tyr 340/341的磷酸化依赖于酪氨酸激酶Src家族的成员，最可能是Lyn、Hck或Fgr，它们是树突状细胞中最丰富的Src激酶[19]。在免疫沉淀研究中发现，DC的DC-SIGN与Lyn(Src家族激酶的成员)以及Syk酪氨酸激酶共沉淀，表明它们可能参与DC-SIGN信号传导[21]。但Raf-1似乎不是DC-SIGN信号传导中唯一的重要因素。用MR-1 Ab刺激DC-SIGN可以导致ERK1/2磷酸化[21]。MEK-ERK激酶级联是Raf蛋白下游最具特征性的途径。但ManLAM激活Raf-1并不会导致ERK1/2或MEK1/2的激活，MEK1/2抑制剂也不能不阻断ManLAM信号传导[19]。因此，ManLAM激活Raf-1不同于MEK-ERK的信号传导途径。所以我们有理由认为DC-SIGN诱导的信号转导可能依赖于特定的配体。

实验证明DC-SIGN的Raf-1激活在Nf-κB水平调节免疫应答[22]。同时，DC-SIGN对TLR信号通路的调节取决于Nf-κB活性的修饰，TLR激动剂激活DC及随后产生促炎细胞因子例如IL-12p70、TNF-α、IL-6和免疫抑制性IL-10，均依赖于转录因子Nf-κB的活化和核转位。NF-κB由几个不同的亚基组成，但是TLR触发主要导致NF-κB的p65和p50亚基的异源二聚体的反式激活，其中p65是转录活性成分。在不成熟的DC中，Nf-κB蛋白家族c-Rel、RelA(p65)、RelB、NF-κB1(p50)和NF-κB2(p52)位于细胞质中并且不能移位进入细胞核，它们与抑制性蛋白IκBα、IκBβ和IκBε结合[23]。刺激后，IκB蛋白被降解，p65-p50二聚体转位到核中并结合靶DNA序列，促进许多靶基因的转录。p65活性由几种翻译后修饰调节，例如磷酸化和乙酰化。现已证明，ManLAM与DC-SIGN结合导致Raf-1激活，随后诱导p65亚基在Ser276磷酸化，其磷酸化是Nf-κB与组蛋白乙酰转移酶(HAT)及组蛋白脱乙酰酶(HDAC)相互作用时所必需的，通过它们可诱导p65亚基的乙酰化，不同赖氨酸残基的乙酰化可以协调Nf-κB的不同细胞功能，Lys310的乙酰化在p65亚基实现完全转录活性的过程中发挥必要作用，进而增强的Nf-κB的活性[19]，Lys221的乙酰化增强了Nf-κB的DNA结合，并损害其与IκBα的组装，阻止NF-κB的失活和核输出。因此，DC-SIGN介导的p65亚基的乙酰化，增加和延长了基因转录，导致IL-10产生增加。

迄今为止，关于岩藻糖的DC-SIGN信号传导通路的研究较少。其中大多数是基于幽门螺杆菌和曼氏血吸虫的可溶性卵抗原的研究。幽门螺杆菌诱导的DC-SIGN信号传导增加抗炎性IL-10的产生并减少促炎细胞因子IL-6和IL-12的产生。其细胞因子谱不同于表达甘露糖的病原体，后者与DC-SIGN的结合会增加抗炎性IL-10和促炎性IL-6和IL-12的产生。这种细胞因子谱的差异表明，甘露糖和岩藻糖通过DC-SIGN诱导不同的信号传导途径。

Salp15是由蜱唾液腺产生的免疫调节蛋白，它与DC-SIGN结合诱导Raf-1激酶激活，导致MEK活化。Salp15诱导的Raf-1/MEK信号传导会抑制不同水平的促炎细胞因子：IL-6和TNF-α的抑制是由它们各自的转录物的降解增强引起的，而IL-12的产生减少是由于IL12p35启动子的核小体重塑受损导致的[24]。

尽管科学家对DC-SIGN参与的免疫机制研究刚刚开始，但是可以确定的是，这种C型凝集素可以诱导不同的信号传导途径以形成对各种病原体的适应性免疫应答。

5 DC-SIGN参与的免疫逃逸

在某些病原体感染宿主的过程中，DC-SIGN可以帮助病原体逃避免疫系统的监视而存活，目前研究最多的是HIV的感染。

在HIV-1感染过程中，为了广泛感染宿主，HIV-1必须从黏膜表面或血液转运到淋巴组织，进而感染CD4+T细胞[25]。它通过包膜糖蛋白gp120与DC的DC-SIGN相互作用[26]。HIV-1-DC-SIGN复合体迅速内化到DC的内含体，其中的酸性内体介质促使配体从DC-SIGN上解离。游离的DC-SIGN再循环到DC表面，同时结合的配体被裂解和加工。事实上，进入DC的大部分HIV-1被破坏，只有少量的HIV-1免受宿主免疫系统破坏并保持其感染性。HIV-1以高度感染状态在DC中停留数天，隐藏在不同于内含体和溶酶体的多泡体中。或者，HIV-1在与DC-SIGN作用后，横向转移到未成熟DC上表达的CD4和CCR5受体，然后病毒包膜与细胞膜融合，感染DC[27]。无论以哪种方式，HIV-1都是利用DC来逃脱宿主的免疫系统。HIV-1感染的DC通过感染性突触介导病毒向T细胞传播。DC-SIGN信号传导负责DC和T细胞之间形成病毒感染突触[18]。DC-SIGN作为CD4+T表面的ICAM-3粘附分子也促进该过程。有研究证明HIV-1蛋白Nef可以诱导感染的DC中DC-SIGN表达上调，这有利于DC-T细胞聚集，促进HIV-1的传播[28]，其他病原体可能有着类似的宿主感染机制。总之，DC-SIGN信号传导参与DC免疫系统调节及病原体的传播，因此我们推测阻断病原体与DC-SIGN的相互作用可能在抗感染方面产生积极作用。

DC-SIGN是近年来新发现的模式识别受体，它既参与DC的迁移、抗原捕获、T细胞活化，又帮助某些病原体逃避免疫监视。因此，对DC-SIGN功能的研究为研究DC免疫调节机制提供新途径，同时也为揭示某些感染性疾病的生理病理机制及临床工作中寻求新的治疗策略提供潜在目标。

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Advances in the study of regulation mechanisms of innate immunity of DC-SIGN.

WANG Shu-yu,WANG Jia-feng, WU Yu-feng,LIU Chang,ZHANG Zhi-min.Department of Endodontics,Stomatology Hospital,Jilin University,Changchun 130021,Jilin,CHINA

It is well known that dendritic cells are the most potent antigen presenting cells.They can activate primary immune response,but also downregulate immune response,which relates with a variety of pattern recognition receptors expressed by them.DC-SIGN(DC-specific ICAM-3-grabbing nonintegrin,CD209)is primary member of the C-type lectin receptors.In recent years,DC-SIGN has

great attention due to its important role in immunological regulation such as mediating cell adhesion,migration,activating primary T cells,triggering the immune response and immune escape of pathogens.The study of DC-SIGN can provide us with a new method in treating certain diseases and have important clinical significance.This article reviews the latest advances in DC-SIGN immunoregulatory mechanisms.

Dendritic cells;DC-SIGN;Immunoregulation;Mechanism

R392

A

1003—6350（2017）14—2323—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.14.027

2016-11-21)

吉林省省级产业创新专项资金项目（编号：2016C0453）

张志民。E-mail：zhangzm1964@sina.com