譚雪玲，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，四川 南充，637000；3.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，四川 南充，637000）

信號(hào)素（semaphorin，Sema）是一大類N 端結(jié)構(gòu)中擁有共同Sema 結(jié)構(gòu)域（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。信號(hào)素作為機(jī)體各系統(tǒng)間聯(lián)系的橋梁，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、機(jī)體免疫應(yīng)答、血管新生、新陳代謝和腫瘤發(fā)生發(fā)展［1-3］等多種生理和病理過程中發(fā)揮重要作用。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)信號(hào)素30 余種，根據(jù)結(jié)構(gòu)元件和氨基酸序列的相似性，共分為Ⅷ類。其中，Ⅰ-Ⅱ類是無脊椎動(dòng)物中表達(dá)的分泌型蛋白；Ⅲ-Ⅶ類是脊椎動(dòng)物中表達(dá)的與膜分子有關(guān)的蛋白分子；而第Ⅷ類是由病毒編碼的分泌型功能蛋白。Sema Ⅳ屬于信號(hào)素家族成員之一，不僅促進(jìn)神經(jīng)元突觸的發(fā)生發(fā)展，參與調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞依賴性血管生成進(jìn)程和腫瘤的生長轉(zhuǎn)移，還參與免疫系統(tǒng)中免疫細(xì)胞的活化、增殖、分化和遷移，并且Sema Ⅳ與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，提示Sema Ⅳ有作為自身免疫病診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)的潛能。本文就Sema Ⅳ-受體途徑在免疫系統(tǒng)中的作用進(jìn)展作一綜述。

1 Sema Ⅳ及其受體

Sema Ⅳ是信號(hào)素家族中的一類跨膜糖蛋白分子，Sema Ⅳ成員均含有一個(gè)由PSI（plexin-semaphorinintegrin）結(jié)構(gòu)域與Sema 結(jié)構(gòu)域C 末端緊密相連所構(gòu)成的功能區(qū)，該功能區(qū)是與受體結(jié)合的重要場(chǎng)所。到目前為止共發(fā)現(xiàn)Sema Ⅳ有7 個(gè)亞類：Sema4A～4G，其中Sema4A 和Sema4D 從細(xì)胞表面裂解產(chǎn)生可溶性形式［4-5］。現(xiàn)有的研究主要探討了Sema4A、Sema4C 和Sema4D 與其受體對(duì)免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用，Sema Ⅳ在免疫系統(tǒng)中主要是通過與神經(jīng)叢蛋白（Plexins）、分化抗原簇72（cluster of differentiation antigen 72，CD72）、神經(jīng)氈蛋白（neuropilins，Nrps）、T 細(xì)胞免疫球蛋白和含粘蛋白結(jié)構(gòu)域的蛋白 2（T-cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 2，TIM-2／TIMD-2）、免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄物 4（immunoglobulin-like transcript 4，ILT-4）等受體結(jié)合發(fā)揮作用。

Plexins 是Sema Ⅳ在免疫系統(tǒng)發(fā)揮作用的主要功能受體，共分為4 個(gè)A 亞型、3 個(gè)B 亞型、1 個(gè)C亞型和1 個(gè)D 亞型。Plexins 結(jié)構(gòu)與Sema Ⅳ結(jié)構(gòu)相似，所有Plexins 的N 端均含有一個(gè)Sema 結(jié)構(gòu)域。此外，Plexins 胞外區(qū)含有3 個(gè)PSI 結(jié)構(gòu)域和3～6 個(gè)免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)域。Plexins 的胞內(nèi)區(qū)由1 個(gè)RhoGTP 酶結(jié)合結(jié)構(gòu)域和GTP 酶激活蛋白結(jié)構(gòu)域組成。2 個(gè)Plexins 分子與1 個(gè)信號(hào)素分子以二硫鍵的形式結(jié)合，從而參與細(xì)胞間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［6-7］。在免疫系統(tǒng)中，Sema Ⅳ主要與PlexinB1、PlexinB2、PlexinD1 相互作用，從而促進(jìn)T、B 淋巴細(xì)胞的活化、增殖、分化。

CD72 是一種主要表達(dá)于B 細(xì)胞的低親和力鈣依賴性Ⅱ型跨膜蛋白，是B 細(xì)胞的負(fù)調(diào)控因子［8］。CD72 的胞漿區(qū)N 端含有1 個(gè)免疫受體酪氨酸抑制基 序1（immune receptor tyrosine-based inhibitory motif1，ITIM1）和1 個(gè)ITIM 類似序列（TTIM2）。CD72 通過同源結(jié)構(gòu)域2 蛋白酪氨酸磷酸酶1（Src homology 2 domain containing protein tyrosine phosphatase，SHP-1）誘導(dǎo)信號(hào)蛋白去磷酸化，負(fù)向調(diào)節(jié)通過BCR 傳遞的信號(hào)，繼而抑制B 細(xì)胞活化［9］。在免疫系統(tǒng)中Sema4D 可通過封閉CD72 與B 細(xì)胞之間的締合，進(jìn)而促進(jìn)B 細(xì)胞活化［10］。

Nrps 是Sema Ⅳ在Treg 細(xì)胞上發(fā)揮作用的功能受體，共有Nrp-1 和Nrp-2 2 個(gè)亞類。其基本結(jié)構(gòu)由胞漿區(qū)、跨膜區(qū)和胞外區(qū)組成。胞外區(qū)與相應(yīng)的配體結(jié)合，如信號(hào)素、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）；跨膜區(qū)可與其它受體如Plexins、VEGF 受體結(jié)合，形成寡聚受體復(fù)合物，例如Nrps 與Sema-Plexins 復(fù)合物相互結(jié)合，作為其復(fù)合物的輔助受體［11］，參與細(xì)胞間的信號(hào)傳遞；而胞漿區(qū)則是與眾多信號(hào)通路相連，使Nrps 通過不同的信號(hào)途徑傳遞信號(hào)［12-13］。在免疫系統(tǒng)中Sema4A 可通過與Nrp-1 相互作用維持Treg 細(xì)胞的穩(wěn)定性和生存能力。

TIM 是最早發(fā)現(xiàn)于腎和肝細(xì)胞上的受體家族，在小鼠體內(nèi)表達(dá)8 個(gè)亞類（TIM-1-8），在人體內(nèi)表達(dá)3 亞類（TIM-1、3、4）。其中，TIM-2 作為TIM 家族成員之一，主要表達(dá)于CD4＋T 細(xì)胞，尤其是Th2 細(xì)胞。研究表明，TIM-2 作為抑制信號(hào)，在Th2 介導(dǎo)的免疫應(yīng)答過程中具有負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用［14］。然而，TIM-2作為Sema4A 的受體，在Th1 細(xì)胞分化過程中起正反饋調(diào)節(jié)作用［15］。但目前研究仍未能完全揭示Sema4A與TIM-2 參與T 細(xì)胞增殖、活化、分化及免疫應(yīng)答的機(jī)制。

ILT-4 是近年來新發(fā)現(xiàn)的Sema Ⅳ的受體，屬于Ig 樣轉(zhuǎn)錄物家族（也稱為LILR，LIR 和CD85），由4個(gè)胞外Ig 樣結(jié)構(gòu)域和3 個(gè)胞漿部分基于酪氨酸的免疫受體抑制基序（ITIM）組成。與小鼠不同的是，在人免疫系統(tǒng)中Sema4A 是通過與活化的CD4＋T 細(xì)胞上表達(dá)的ILT-4 受體結(jié)合發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，介導(dǎo)CD4＋T 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞分化［16］。這提示人SemaⅣ與小鼠同源物擁有不同的生物學(xué)功能，其具體詳細(xì)機(jī)制仍需要進(jìn)一步探索。

2 Sema Ⅳ的免疫學(xué)功能

2.1 Sema Ⅳ與DC 細(xì)胞

研究發(fā)現(xiàn)Sema Ⅳ中的Sema4A 與Sema4D 主要參與DC 細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)過程。Sema4A 主要表達(dá)于DC 細(xì)胞中，參與T 細(xì)胞的活化。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠和人來源的Sema4A 蛋白均能促進(jìn)DC 細(xì)胞與T 細(xì)胞間的混合淋巴反應(yīng)（mixed lymphatic response，MLR）。Sema4A-／-小鼠來源的DC 細(xì)胞較野生型對(duì)同種異體T 細(xì)胞的MLR 刺激能力降低，同時(shí)抗-Sema4A 抗體可以抑制MLR 中CD4＋T 細(xì)胞增殖［16-17］。這表明膜結(jié)合型和可溶型Sema4A 可通過介導(dǎo)T 細(xì)胞與DC 細(xì)胞間相互作用進(jìn)而調(diào)節(jié)T 細(xì)胞的增殖活化。

在免疫系統(tǒng)，Sema4D 主要表達(dá)于T 細(xì)胞。以往研究發(fā)現(xiàn)Sema4D 可顯著增強(qiáng)CD40 誘導(dǎo)的DC細(xì)胞的免疫原性和IL-12 的產(chǎn)生［18］，這說明Sema4D可能參與了DC 細(xì)胞的活化。進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，可溶型和膜結(jié)合型Sema4D 蛋白均能顯著增強(qiáng)T 細(xì)胞與DC 細(xì)胞間的MLR［18］，而抗-Sema4D 抗體可阻斷體外培養(yǎng)體系中Sema4D-CD72 誘導(dǎo)的T 細(xì)胞增殖［19］。以上表明Sema4D 可作用于DC 細(xì)胞上相應(yīng)受體CD72 從而介導(dǎo)DC 細(xì)胞的活化、成熟，并間接促進(jìn)T 細(xì)胞的活化，然而Sema4D-CD72 所參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制仍有待進(jìn)一步證明。

2.2 Sema Ⅳ與CD4＋T 細(xì)胞

近年來研究證實(shí)Sema4A 與其受體TIMD-2、ILT-4 和Plexins 在CD4＋T 細(xì)胞分化過程中發(fā)揮重要作用。Rennert 等［20］在小鼠氣道過敏模型中發(fā)現(xiàn)，Sema4A-／-和TIMD-2-／-小鼠都表現(xiàn)出肺部炎癥的加重并伴有Th2 反應(yīng)失調(diào)，隨后Kumanogoh 等［17］在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，Sema4A 在CD4＋T 細(xì)胞向Th1細(xì)胞分化的過程中表達(dá)上調(diào)，并且來自Sema4A-／-小鼠的T 細(xì)胞在體外誘導(dǎo)分化過程中Th1 細(xì)胞分化效應(yīng)受損，而Th2 細(xì)胞分化效應(yīng)增強(qiáng)。這表明在小鼠體內(nèi)Sema4A 通過受體TIMD-2 轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)從而參與Th1 細(xì)胞的免疫應(yīng)答過程。然而有趣的是，在人體細(xì)胞表達(dá)的TIM 家族中并無TIMD-2。研究發(fā)現(xiàn)，在人免疫系統(tǒng)中，Sema4A 與CD4＋T 細(xì)胞表達(dá)的ILT-4 相互作用后，通過上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子GATA3 表達(dá)、轉(zhuǎn)錄激活蛋白（signal transducer and activator of transcription，STAT6）磷酸化以及抑制轉(zhuǎn)錄因子Tbet 表達(dá)，促使Th2 相關(guān)因子的分泌，介導(dǎo)CD4＋T 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞分化［16］。另外Carvalheiro 等［21］還發(fā)現(xiàn)Sema4A 還可與CD4＋T 細(xì)胞分化過程中所表達(dá)的PlexinD1 相互作用，進(jìn)而抑制Th1 分化而促進(jìn)Th2和Th17 的分化效應(yīng)。以上研究表明，人源和鼠源Sema4A 在T 細(xì)胞分化過程扮演著重要角色，但二者所介導(dǎo)的T 細(xì)胞分化效應(yīng)卻截然不同。此外，人免疫系統(tǒng)中的Sema4A-ILT-4 和Sema4A-PlexinD1調(diào)節(jié)軸均能參與Th2 細(xì)胞免疫應(yīng)答過程，但二者之間的協(xié)同／拮抗作用尚不明確，未來的研究仍需進(jìn)一步探討二者在免疫系統(tǒng)中的關(guān)系。

2.3 Sema Ⅳ與CD8＋T 細(xì)胞

Sema Ⅳ還參與CD8＋T 細(xì)胞所介導(dǎo)的生理或病理免疫效應(yīng)過程。研究證明，重組Sema4A 蛋白與CD8＋T 細(xì)胞上受體PlexinB2 相結(jié)合，促進(jìn)IFNγ 的分泌，而抗-PlexinB2 抗體可阻斷這一效應(yīng)［22］。另外，Sema4A-／-CD8＋T 細(xì)胞的mTORC1 的下游靶點(diǎn)雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和S6K 的磷酸化較野生型顯著減弱，而mTORC2 下游靶點(diǎn)AKT 磷酸化增強(qiáng)，再加入重組Sema4A 蛋白后mTOR 和S6K 的磷酸化又逐漸恢復(fù)［22］。以上表明PlexinB2 是Sema4A 在CD8＋T 細(xì)胞上發(fā)揮作用的受體，并且Sema4A 是通過mTOR信號(hào)傳導(dǎo)途徑從而影響CD8＋T 細(xì)胞的活化和分化，但到目前為止還未揭示Sema4A-PlexinB2 軸與mTOR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)之間的確切分子機(jī)制。

Sema4D 可通過受體PlexinB1 和PlexinB2 介導(dǎo)CD8＋T 細(xì)胞的增殖和遷移。Ke 等［23］在對(duì)口腔扁平苔蘚（oral lichen planus，OLP）的 研究 中發(fā)現(xiàn)，Sema4D可通過與口腔角質(zhì)層細(xì)胞表達(dá)的PlexinB1受體相互結(jié)合，通過激活A(yù)kt-NF-κB 信號(hào)通路，誘導(dǎo)CXCL9／CXCL10 表達(dá)，從而驅(qū)動(dòng)OLP 來源的CD8＋T細(xì)胞的遷移。OLP 來源的CD8＋T 細(xì)胞還表達(dá)大量的Sema4D 受體PlexinB2。使用抗-PlexinB2 和抗-Sema4D 抗體能夠抑制OLP 來源的CD8＋T 細(xì)胞的增殖和顆粒酶B 的產(chǎn)生，而健康人群來源的CD8＋T 細(xì)胞卻不能對(duì)這些刺激做出反應(yīng)［24-25］。這些研究結(jié)果提示Sema4D-PlexinB 可能只影響病理環(huán)境中CD8＋T 細(xì)胞所參與的免疫反應(yīng)。

2.4 Sema Ⅳ與Treg 細(xì)胞

目前僅報(bào)道了Sema4A 參與Treg 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫效應(yīng)。與CD4＋T 細(xì)胞相似，Sema4A 在小鼠和人Treg 細(xì)胞上的功能性受體不同。研究證明，在小鼠體內(nèi)效應(yīng)T 細(xì)胞表達(dá)的Sema4A 與Treg 細(xì)胞上的Nrp1 受體相互作用，通過募集磷酸酶和張力蛋白同源物（phosphoatase and tensin homolog，PTEN），在細(xì)胞和免疫突觸處抑制蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）磷酸化，并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子Foxo3a 的核定位，從而維持Treg 細(xì)胞的穩(wěn)定和存活［26］。該作用途徑在癌組織中尤為突出，并且Treg 細(xì)胞限制性Nrp1 缺失小鼠不會(huì)引起自身免疫反應(yīng)［26］，說明Nrp1 在抑制自身免疫和維持免疫穩(wěn)態(tài)過程中發(fā)揮重要作用。因此Sema4A-Nrp1 途徑可作為一個(gè)潛在治療靶點(diǎn)，在不影響自身免疫的情況下限制Treg 細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫耐受。人外周血CD4＋T 細(xì)胞均不表達(dá)Nrps，但可表達(dá)PlexinB1。用重組Sema4A 刺激HuT102 細(xì)胞（Treg 細(xì)胞樣淋巴瘤／白血病細(xì)胞）和人PBMC，其HuT102 細(xì)胞的存活明顯增強(qiáng)并且Treg表型更加穩(wěn)定，而PBMC 中Treg 細(xì)胞數(shù)量和穩(wěn)定性明顯增高，并且抗-plexinB1 抗體可以抑制這一現(xiàn)象［27］。故在人體免疫系統(tǒng)中Sema4A 是通過與plexinB1 受體結(jié)合從而調(diào)節(jié)Treg 細(xì)胞的生存能力和穩(wěn)定性。

2.5 Sema Ⅳ與B 淋巴細(xì)胞

Sema Ⅳ中主要是Sema4C 和Sema4D 參與B 淋巴細(xì)胞功能。人和動(dòng)物體內(nèi)除漿細(xì)胞以外的所有B細(xì)胞均表達(dá)Sema4D，并通過其受體CD72 發(fā)揮免疫學(xué)功能。在免疫系統(tǒng)中，Sema4D 通過阻斷CD72 與B 細(xì)胞受體（B cell receptor，BCR）復(fù)合物間的締合從而增強(qiáng)CD40 誘導(dǎo)的B 細(xì)胞活化和增殖［10］。同時(shí)CD72 中的酪氨酸磷酸化及其與SHP-1 的結(jié)合可被重 組Sema4D 和 抗-CD72 抗體阻斷［28］。說 明Sema4D通過誘導(dǎo)CD72 從BCR 復(fù)合物中解離，然后導(dǎo)致CD72 中ITIM 去磷酸化和SHP-1 從CD72 中解離，從而促使B 細(xì)胞的激活。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Sema4D-／-小鼠T 細(xì)胞依賴性（T cell dependence，TD）抗原特異性抗體的產(chǎn)生明顯受損［28］。并且在T／B 細(xì)胞共培養(yǎng)建立分化模型中發(fā)現(xiàn)，阻斷Sema4D 的表達(dá)后，生成的漿母細(xì)胞數(shù)量明顯減少［29］。表明Sema4D-CD72 途徑不僅參與B 細(xì)胞對(duì)抗原的應(yīng)答的初始階段，還參與了最終階段。TD 抗原免疫的Sema4D-／-小鼠的生發(fā)中心（geminal center，GC）表現(xiàn)出抗體親和力被抑制并且抗原特異性B 細(xì)胞的生成能力較差［28］。這提示Sema4DCD72 相互作用也可能有助于GC B 細(xì)胞的擴(kuò)增和存活，并且進(jìn)一步促進(jìn)高親和力B 細(xì)胞的有效選擇。

另外，Sema4C 也在活化的B 細(xì)胞中高表達(dá)。CD27＋B 細(xì)胞在Th2 細(xì)胞介導(dǎo)下被激活后表達(dá)的Sema4C 與F-肌動(dòng)蛋白、B 細(xì)胞受體和PlexinB2 相結(jié)合，促進(jìn)B 細(xì)胞極化。Sema4C-／-小鼠脾臟邊緣性B細(xì)胞亞群和濾泡型B 細(xì)胞亞群數(shù)量明顯減少，導(dǎo)致濾泡形成和B 細(xì)胞免疫突觸形成受損以及IgG、IgA的產(chǎn)生受損［30］。這表明Sema4C 參與Th2 細(xì)胞介導(dǎo)的B 細(xì)胞極化和B 細(xì)胞突觸形成的過程，進(jìn)而維持細(xì)胞通訊。還有研究發(fā)現(xiàn)，GC 中B 細(xì)胞上表達(dá)的PlexinB2 與濾泡輔助性細(xì)胞（T follicular helper cell，TFH）上特異表達(dá)Sema4C 相互作用后參與TFH 的募集。TFH 上表達(dá)的Sema4C 充當(dāng)受體，識(shí)別GC 中B 細(xì)胞上表達(dá)的PlexinB2，使TFH 從GC 邊緣遷移至GC 中，同時(shí)PlexinB2-／-或Sema4C-／-TFH 會(huì)使TFH 在GC 邊緣累積，不能有效遷移至GC，進(jìn)而損害GC 中T 細(xì)胞與B 細(xì)胞之間的相互作用［31］。故Sema4C-PlexinB2 還可通過介導(dǎo)GC 中TFH 的遷移進(jìn)而促進(jìn)高親和力B 細(xì)胞的有效選擇及漿細(xì)胞的成熟。

2.6 Sema Ⅳ與NK 細(xì)胞

目前針對(duì)Sema Ⅳ與自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK）之間作用機(jī)制的研究較少。有研究發(fā)現(xiàn)Sema4D 作為NK 細(xì)胞膜上表達(dá)的一種黏附蛋白，與靶細(xì)胞表達(dá)的CD72 相互結(jié)合后，可增強(qiáng)NK細(xì)胞與靶細(xì)胞的黏附，從而使NK 細(xì)胞能夠更有效的殺傷靶細(xì)胞［32］。另外還有研究發(fā)現(xiàn)，Sema4D 還能與靶細(xì)胞表達(dá)的PlexinB1／B2 相互結(jié)合，促進(jìn)IFN-γ 分泌，從而增強(qiáng)NK 細(xì)胞的殺傷活性［33］。但是Sema4D 并未直接參與NK 細(xì)胞的殺傷作用，而是通過增強(qiáng)NK 細(xì)胞與靶細(xì)胞間的粘附作用，進(jìn)而增強(qiáng)NK 細(xì)胞的免疫功能。NK 細(xì)胞與靶細(xì)胞識(shí)別的是NK 細(xì)胞發(fā)揮作用的前提條件，因此我們推測(cè)Sema4D 及其受體相互作用可能參與了NK 細(xì)胞與靶細(xì)胞間的相互識(shí)別過程。

Sema Ⅳ及其受體在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，參與了DC 細(xì)胞和T、B 淋巴細(xì)胞的活化、增殖、分化、遷移等過程，但其具體的信號(hào)傳導(dǎo)途徑和作用的分子機(jī)制目前尚不完全清楚，有待于進(jìn)一步深入研究。作為免疫系統(tǒng)重要的調(diào)節(jié)因子，近年來發(fā)現(xiàn)Sema Ⅳ與多種自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，推測(cè)其可能在自身免疫性疾病的病理過程中擔(dān)負(fù)著重要的角色。因此，探究Sema Ⅳ的病理作用機(jī)制，以及Sema Ⅳ作為疾病診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)的可能性，必將成為下一步研究的熱點(diǎn)。