Semaphorin家族调控APC与T细胞相互作用的研究进展

宋香芋 综述 文瑞婷，杨志刚 审校

1.广东医科大学，广东 湛江 524000；

2.广东医科大学附属湛江中心医院血液内科，广东 湛江 524000

信号素(semaphorin，SEMA)是一类包含长度为500 个氨基酸胞外结构域的蛋白质家族。SEMA家族包括8类成员，第1、4、5、6类为跨膜型，第2、3、8类为分泌型，第7类为糖基磷脂酰肌醇(GPI)连接型[1]。有些膜结合型SEMA分子可以被蛋白水解后变成游离形式，如SEMA4A、SEMA4D、SEMA5A、SEMA7A，而其他的则为严格的膜结合形式分子(例如SEMA6B)[2-5]。SEMA分子最初被确定为神经元发育过程中的轴突导向分子[6]，后来更多的研究发现SEMA 分子在调节血管生成[7]、维持骨动态平衡[8-9]、维持视网膜稳态[10-11]、调节肿瘤微环境[12-13]及参与免疫反应[14-15]等多种生理或病理过程中具有重要作用。抗原呈递细胞(antigen-presenting cell，APC)包括树突状细胞(dendritic cell，DC)、B细胞、巨噬细胞等，与T细胞膜上的受体相互作用向T细胞呈递抗原，刺激T细胞活化、增殖从而执行各种免疫应答效应[16]。SEMA分子可以抑制中性粒细胞的活化[17]，可以直接诱导体内T 细胞应答[3]，也可以控制巨噬细胞的极化[18]，这些结果表明SEMA 分子参与免疫应答的各个阶段。本文综述了SEMA 分子参与免疫调节的功能，重点探讨SEMA3、SEMA4 及SEMA6等几种SEMA 亚家族分子在APC 与T 细胞相互作用中所扮演的角色。

1 SEMA3亚家族

SEMA3 亚家族是一种分泌型家族，其家族中的分子可以在不同类型的细胞中表达，例如结肠黏膜细胞[19]、肿瘤细胞[20]、血管平滑肌细胞[21]、成骨细胞[22]及脂肪细胞[23]等。SEMA3 亚家族中参与APC 与T 细胞相互作用的分子是Sema3A及Sema3E。Sema3A主要表达于激活的DC 细胞和T 细胞[24]。研究表明Sema3A可以通过限制其受体神经纤毛蛋白-1(neuropilin-1，NRP-1)转位阻断DC-T细胞间的共刺激信号、破坏树突状免疫突触的形成从而抑制T细胞的活化和增殖[25]。研究发现舌癌组织中Sema3A 表达降低而NRP-1 表达升高，NRP-1/Sema3A 比值≥1 预示生存期缩短，唾腺样囊性癌血行转移与高表达NRP-1、VEGF 和低表达Sema3A 相关[26-27]。此外，急性白血病患者外周血中Sema3A 表达水平也较健康对照者降低，并且在体外增加外源性Sema3A 蛋白可以抑制外周血单个核细胞中调节性T 细胞(regulatory T cell，Treg)及Treg 细胞上NRP-1 的表达并促进白血病细胞凋亡[28]。这些结果表明Sema3A在多种实体瘤和血液肿瘤中发挥了肿瘤抑制作用，但其抗肿瘤免疫的具体机制尚不清楚。

Sema3E通过调节肺CD11b+DC亚群的募集，从而促进辅助T 细胞2/辅助T 细胞17 (Th2/Th17)极化的免疫应答[29]。缺乏Sema3E 表达的小鼠，在屋尘螨(house dust mite，HDM)刺激下，其支气管灌洗液中Th2 细胞分泌的细胞因子白细胞介素4 (interleukin，IL-4)、IL-5 和Th17 细胞分泌的IL-17A 因子水平较野生型明显升高，并且CD4+T 细胞上Th2/Th17 细胞的关键转录因子GATA-3、RORγδ表达水平也较野生型高。CD11b+DC 表达OX40L，从而促进Th2 细胞的极化[30]；CD11b+DC 表达IRF-4，分泌IL-23，促进Th17 细胞的极化[31]。值得注意的是，Sema3E 的受体PlexinD1 在CD11b+DC 上表达[32]。因此，Sema3E 可通过结合DC 上的PlexinD1，调节CD11b+DC 的募集，表达不同的蛋白和分泌不同的细胞因子，促进Th2/Th17细胞为主的免疫应答。

2 SEMA4亚家族

SEMA4亚家族是一种跨膜型蛋白家族，其中SEMA4A、SEMA4D 可在蛋白酶的水解作用下变成游离形式[2，17]，它们也是该家族中参与APC与T细胞相互作用的分子。Sema4A在骨髓来源的DC上表达丰富，在静息的T 细胞上不表达[33]。小鼠重组游离Sema4A 和人免疫球蛋白G Fc 片段融合物(Sema4A-Fc)可以特异性的与表达T 细胞免疫球蛋白及黏蛋白域蛋白分子2(T cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 2，Tim-2)受体的非洲绿猴SV40 转化的肾细胞(COS7细胞)结合，这种细胞间的结合可被过量的猴Tim-2 和人免疫球蛋白G Fc 片段融合物(Tim-2-Fc)特异性阻断，同时检测到Tim-2 的酪氨酸磷酸化[33]。因此，DC 上表达的Sema4A 可与T 细胞上的Tim-2 受体结合，通过Tim-2受体的磷酸化传递信号，促进T细胞的活化，包括促进T细胞的增殖及IL-2的产生，进而参与免疫应答过程[34]。

然而，来源于人类的SEMA4A促进T细胞的活化有不同的机制。来源于人外周血的DC可以增强T细胞的活化，这种增强作用可被SEMA4A单克隆抗体阻断[35]。此外，研究表明表达于人类DC 上的SEMA4A可以通过结合T细胞上的免疫球蛋白样转录子(immunoglobulin-like transcript 4，ILT-4)受体，促进T 细胞的增殖35。

Sema4A可以通过与Treg细胞上的NRP-1受体结合，促进Treg 细胞的增殖。浆细胞样DC 表达Sema4A，与CD3 刺激下表达NRP-1 的Treg 细胞共培养，能够促进Treg 细胞的增殖，加入Sema4A 拮抗剂后，可以减弱这种反应[36]。研究表明包含Sema4A 抗原的磷脂双分子层刺激Treg 细胞活化后，能募集NRP-1到IS处，抑制Akt磷酸化[37]。激活的Akt可以使Foxo(一种对Treg细胞发育至关重要的因子)磷酸化，并促进其从细胞核排出[38]。这些结果表明，DC上表达的Sema4A 可以结合Treg 细胞上的NRP-1 受体，通过抑制Akt磷酸化促进Foxo在细胞核内的定位，从而增强Treg细胞的功能。

Sema4D 也可称为CD100，是首个被报道在免疫系统中发挥作用的Semaphorin 分子[39]。Sema4D 在T细胞、NK细胞上表达丰富，在B细胞、DC及单核细胞上表达微弱3。Sema4D可以与B细胞上表达的CD72结合，使CD72 去磷酸化，使蛋白酪氨酸磷酸酶1(Src-homology 2-domain-containing protein tyrosine phosphatase-1，SHP-1)分离，从而增强CD40 介导的B细胞的活化[40]。在正常小鼠中，加入外源性Sema4D后，可以增强CD40介导的DC启动特异性T细胞应答及建立T细胞记忆的能力[41]。SHP-1中的多个基质被证明参与了DC 中CD40 信号介导的活化[42]，此外，脾脏DC 上表达CD72，采用CD72 激动剂可以模拟Sema4D对DC的作用。因此，Sema4D可以促进DC的活化，进一步增强T细胞的功能。

3 SEMA6亚家族

SEMA6 亚家族中参与APC 与T 细胞相互作用的分子是Sema6D。Sema6D 在T 细胞、B 细胞及NK 细胞上表达，其受体PlexinA1 在DC 上特异性表达[43-44]。研究发现Sema6D 与其受体PlexinA1 结合可以激活DC，并促进IL-12 的产生，将抗原特异性T 细胞与DC共培养后发现，Sema6D 可直接激活abl 激酶，继而调节T细胞连接处(LAT)的磷酸化，在T细胞活化的后期调节T细胞的增殖，Sema6D的这一作用与DC上表达的PlexinA1有关[43]。但是，Sema6D-/-小鼠在T细胞启动中并没有显示出缺陷，因此需要进一步的研究来确定Sema6D在免疫应答中的作用[45]。

4 其他SEMA亚家族

除上述Sema 家族分子外，SEMA5A 和SEMA7A也通过参与APC的抗原呈递作用发挥免疫调节作用。研究发现原发性免疫性血小板减少症患者治疗前血浆SEMA5A和IFN-γ水平较治疗后以及健康对照者升高，而plexinB3mRNAA 表达水平降低，推测升高的SEMA5A水平可能通过下调受体plexinB3的表达参与Th1极化[46]。SEMA7亚家族与SEMA的其他亚家族不同，是一种通过GPI连接细胞膜的蛋白质，其可以被一种整合素和金属蛋白酶水解切割从细胞膜脱落，变成可溶形式[4]。SEMA7亚家族中的Sema7A被在活化的T细胞上表达，其可以促进活化的T细胞诱导巨噬细胞产生细胞因子，但是不影响抗原刺激的T细胞的活化[47]。

5 展望

许多研究表明，SEMA 家族中的一些分子结合相应的受体，通过介导APC 与T 细胞的相互作用而参与免疫应答，例如Sema3E 与PlexinD1、Sema4D 与CD72、Sema6D 与PlexinA1 等。但是对SEMA 家族与其受体的相互作用仍需要更深入的研究来进一步阐明，例如来源于人类的SEMA4A，其结合的受体为ILT-4，与小鼠并不相同。不仅如此，目前对于跨模型SEMA 分子的生物活性，大多数是通过其重组或裂解的可溶性形式来研究的，而膜结合分子与其可溶性分子的作用是否相似也是一个关键问题。另外，目前关于SEMA 家族对免疫系统的影响大多局限于自身免疫性疾病，而在肿瘤等其他疾病的中的研究比较匮乏，值得进一步研究探索。