第四类信号素对炎症细胞因子的调控作用研究进展

向江圆，邢艳，2，3

1川北医学院医学检验系，四川南充 637000；2川北医学院转化医学研究中心；3川北医学院附属医院检验科

信号素是一大类N端结构中拥有共同Sema结构域（即半胱氨酸内切酶结构域）的分泌型或膜结合型蛋白分子，根据结构元件和氨基酸序列的相似性，可分为8个亚家族［1］。第四类信号素（Sema4）作为信号素成员之一，可促进神经元突触发育，参与调节内皮细胞依赖性血管生成进程和肿瘤的生长转移，还参与免疫细胞的活化、增殖、分化和迁移［2］。目前发现Sema4有7个亚类，即Sema4A～G。多项研究报道，Sema4A、Sema4C、Sema4D在自身免疫性疾病、感染性疾病及恶性肿瘤中表达异常［3］。细胞因子由多种类型的细胞（如免疫细胞、内皮细胞、成纤维细胞和各种基质细胞）经刺激而合成分泌，在细胞信号转导中起重要作用。细胞因子根据其在感染和炎症反应中作用不同，可分为促炎细胞因子［如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、γ干扰素（γ-IFN）、白细胞介素（IL）1β、IL-8及IL-12等］、抗炎细胞因子［如IL-4、IL-10及转化生长因子β（TGF-β）等］和炎症调节因子（如IL-2等）［4］。在机体免疫应答过程中，细胞因子能通过自分泌、内分泌和旁分泌三种途径发挥重要作用。细胞因子在免疫反应和炎症反应中的作用，已经成为多种疾病发病机制相关研究的热点。现就Sema4A、Sema4C及Sema4D对炎症细胞因子的调控作用相关研究进展作一综述。

1 Sema4A对炎症细胞因子的调控作用

Sema4A是在树突状细胞（DCs）和Th1细胞表达的一种糖蛋白［5］。Sema4A是一种膜结合蛋白，但在某些情形下（比如炎症、肿瘤）可以从细胞膜上裂解，成为分泌型蛋白［5］。Sema4A优先表达于抗原呈递细胞，如DCs、B细胞和Th细胞［6］。Sema4A不仅是早期T细胞激活所必需的，而且是Th1细胞分化所必需的［7］。在DCs上表达的Sema4A可与T细胞上的T细胞免疫球蛋白和含黏蛋白结构域的蛋白2受体结合，这种结合体可刺激T细胞，最终触发抗原特异性免疫反应。另外，神经丛蛋白B2（PlexinB2）、神经丛蛋白D1和神经毡蛋白家族成员也可作为Sema4A的受体［8］。

1.1 Sema4A对促炎细胞因子的调控作用IL-1主要由单核—巨噬细胞、中性粒细胞和内皮细胞分泌，是一种促炎细胞因子，能激活多种免疫细胞和炎症细胞。IL-1有两种存在形式，即IL-1α和IL-1β，二者由不同的基因分别编码，都与IL-1受体1结合，发挥相似的生物学作用［9］。在IL-1家族中，IL-1β是高效致炎细胞因子，常被作为炎症性疾病治疗靶点进行研究［10］。WANG等［11］证实，在类风湿关节炎患者的滑膜组织中，Sema4A表达明显高于健康人，Sema4A表达与疾病严重程度呈正相关，且Sema4A能显著促进IL-1β的释放。在最近的一项研究中，学者们发现，IL-1β刺激体外培养的软骨细胞，诱导Sema4A表达，而使用NF-κB信号途径特异性抑制剂BAY11-7082后该作用能被抑制，说明IL-1β可能通过NF-κB途径上调Sema4A的表达［12］。IL-33属于IL-1家族的新成员，其通过与T1/ST2受体结合发挥作用。IL-33在活化的巨噬细胞、成纤维细胞和DCs上表达［13］。SUGA等［14］使用小鼠模型进行实验，发现IL-33能显著抑制肿瘤生长。IL-33能诱导Sema4A产生，而在缺失Sema4A的情况下会减弱IL-33的抗肿瘤活性，表明IL-33抑制肿瘤生长的作用是由Sema4A介导的。IL-6是一种22～29 kD的糖蛋白，由B细胞、T细胞、成纤维细胞、内皮细胞、单核细胞、巨噬细胞等多种细胞产生［15］。WANG等［11］对类风湿关节炎患者的滑膜组织进行研究，发现经Sema4A处理后IL-6表达增加，并与血清Sema4A水平呈正相关；而且，在使用NF-κB抑制剂的情况下，能显著影响Sema4A诱导的IL-6表达上调。有学者分析了Sema4A与TNF-α的相关性，也得到了相似的结论。故而可以得出，IL-1β、IL-33、TNF-α等促炎细胞因子的表达水平能被Sema4A上调，且与血清Sema4A水平呈正相关。

1.2 Sema4A对抗炎细胞因子的调控作用目前证实Sema4A与抗炎胞因子之间作用的研究尚不充足，主要研究的细胞因子为IL-4。IL-4作为一种常见的抗炎细胞因子，由活化T细胞产生。IL-4能调节多种细胞的活性，抑制TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等炎症因子的活性，从而控制机体炎症反应［16］。以往研究表明，Sema4A不仅有助于早期T细胞激活，而且对于原始T细胞向Th1细胞的分化过程有着重要影响［17］。然而，Sema4A在Th2细胞介导的过敏性疾病中的作用尚未得到充分研究。LYNCH等［18］研究了Sema4A对气道高反应性和气道炎症的抑制作用，结果显示，Sema4A可以直接抑制Th2介导的免疫反应，减少Th2型细胞因子（如IL-4、IL-5、IL-13）的产生。同时，有研究表明，与WT小鼠相比，Sema4A-/-小鼠IL-4、IL-5表达水平更高［19］。因此，Sema4A能抑制IL-4、IL-5、IL-13等抗炎细胞因子的产生。

2 Sema4C对炎症细胞因子的调控作用

Sema4C主要表达于CD27+B细胞，主要是记忆B细胞和浆细胞。Sema4C，通过与高亲和力的Plexin-B2受体结合，介导Sema4C调节免疫系统的作用。Sema4C在细胞极化中发挥重要作用。CD27+B细胞在Th2细胞介导下，表达Sema4C，后者与F肌动蛋白、B细胞受体和Plexin-B2相结合，促进B细胞极化［20］。有研究发现，生发中心B细胞高度表达的Plexin-B2与滤泡辅助性细胞（TFH）上特异表达的Sema4C相互作用后，参与TFH的募集。而正常的TFH迁移有利于生发中心T细胞、B细胞的相互作用，并与浆细胞的产生与成熟有关［21］。因此，Sema4C-PlexinB2还可通过介导生发中心TFH的迁移，促进高亲和力B细胞的有效选择及浆细胞的成熟。

2.1 Sema4C对促炎细胞因子的调控作用针对Sema4C与促炎性细胞因子关系的研究尚少。XUE等［21］研究了Sema4C表达与Th1细胞因子（IFN-γ或IL-12）的关系，发现含有Th1细胞因子的培养基均未诱导Sema4C mRNA表达。目前尚无确切证据表明Sema4C与促炎细胞因子的关系，需要更多的实验来探索。

2.2 Sema4C对抗炎细胞因子的调控作用IL-4作为重要的抗炎细胞因子之一，除了能被Sema4A抑制外，其与Sema4C也存在一定关系。XUE等［22］通过对Sema4C-/-小鼠与WT小鼠进行比较，发现Sema4C-/-小鼠肺组织中IL-4、IL-5、IgE显著升高，认为IL-4的产生能被Sema4C抑制。研究证实，Sema4C会影响细胞迁移，是上皮—间质转化（EMT）的正向调节因子。EMT是指上皮细胞在特定的生理或病理情况下，失去上皮特性而获得间质细胞特性的生物学现象［23］。越来越多的研究证实，EMT在肿瘤的侵袭、迁移、抗凋亡和耐药中扮演着重要角色。TGF-β1是TGF-β超家族成员之一，在多种疾病过程中诱导EMT的发生。Sema4C能诱导肾小管细胞中TGF-β1驱动的EMT，并在乳腺癌和小细胞肺癌等恶性肿瘤细胞中诱导EMT［24］。YANG等［24］研究发现，在经TGF-β1处理后的Hela细胞中，Sema4C的表达上调。不仅Sema4C能诱导TGF-β1表达，TGF-β1也能诱导Sema4C的表达。虽然现有研究表明，Sema4C对于抗炎细胞因子的调控呈现双向性，但目前关于Sema4C调控抗炎细胞因子的研究较少，仍需进一步明确两者的关系。

3 Sema4D对炎症细胞因子的调控作用

Sema4D是一种分子量为150 kD的糖蛋白，且是第一个被发现的具有免疫特性的Sema成员［25］。Sema4D通常由造血细胞表达，包括T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、髓样细胞和内皮细胞。通常在免疫细胞激活后，膜结合型Sema4D表达增加［26］，随着某些基质金属蛋白酶在细胞膜附近聚集，诱导Sema4D胞外结构域脱落，产生可溶型Sema4D（sSema4D）［26］。Sema4D通过结合3种亲和力不同的受体（Plexin-B1、Plexin-B2和CD72），在DCs的成熟及T细胞的启动、增殖与分化过程中有着至关重要的作用［27］。

3.1 Sema4D对促炎细胞因子的调控作用IL-1β、IL-6和TNF-α都是促炎细胞因子，在骨关节炎的进展中发挥重要作用。LEI等［28］发现，骨关节炎模型中Sema4D表达较健康对照组显著升高，Sema4D可刺激软骨细胞分泌IL-1β、IL-6、TNF-α增加。HUANG等［29］的研究结果显示，川崎病患者血清sSema4D水平升高；在冠状动脉病变患者中，血清sSema4D水平与疾病严重程度和IL-1β、IL-6、IL-8水平呈正相关。HA等［30］研究证实，类风湿关节炎组织中Sema4D表达增加，并且Sema4D表达与IL-6、TNF-α水平呈正相关。可见，Sema4D能使促炎细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α释放增加。

3.2 Sema4D对抗炎细胞因子的调控作用LI等［31］在WT小鼠和Sema4D-/-小鼠的肾小球中植入一种外源性抗原，诱导实验性新月形性肾小球肾炎，发现Sema4D-/-小鼠特异性免疫反应较对照组有所减轻，进一步研究发现，Sema4D能促进IL-4的产生。SHANKS等［32］制作实验性哮喘小鼠模型，研究发现，暴露于过敏原的Sema4D-/-小鼠与WT小鼠相比，肺泡灌洗液中IL-5、IL-13、IL-17A和TGF-β表达均降低。Sema4D在多种肿瘤细胞的增殖、血管生成及转移等过程中发挥重要作用，其表达与肿瘤的进展呈正相关［33］。YOUNIS等［34］研究发现，在头颈部鳞状细胞癌微环境中，Sema4D能诱导骨髓来源的抑制性细胞（MDSCs）发挥作用。MDSCs可介导肿瘤免疫抑制。Sema4D敲除后，能使MDSCs产生的免疫抑制性因子TGF-β、IL-10表达减少。此外，体外研究表明，Sema4D可以调节单核细胞和DCs产生的细胞因子水平，并可诱导抗炎细胞因子IL-1水平增加［35］。综上，Sema4D能诱导IL-1、IL-4、IL-10及TGF-β等抗炎细胞因子表达上调。

总之，Sema4通过调控细胞因子参与自身免疫病、过敏性疾病和恶性肿瘤等疾病的发病，在相关疾病诊断及治疗方面具有广阔的研究前景。Sema4对细胞因子有多种调控能力，为相关疾病发病机制研究提供了新的视角，并可能成为新的治疗靶点。Sema4能通过作用于免疫细胞，对促炎细胞因子和抗炎细胞因子表达水平产生影响，从而参与细胞免疫反应和体液免疫反应的调节。但Sema4调控细胞因子的具体机制及通过何种途径参与疾病的病理过程，目前尚不明确，有待于进一步研究。