第四類信號素對炎癥細胞因子的調控作用研究進展

向江圓，邢艷，2，3

1川北醫學院醫學檢驗系，四川南充 637000；2川北醫學院轉化醫學研究中心；3川北醫學院附屬醫院檢驗科

信號素是一大類N端結構中擁有共同Sema結構域（即半胱氨酸內切酶結構域）的分泌型或膜結合型蛋白分子，根據結構元件和氨基酸序列的相似性，可分為8個亞家族［1］。第四類信號素（Sema4）作為信號素成員之一，可促進神經元突觸發育，參與調節內皮細胞依賴性血管生成進程和腫瘤的生長轉移，還參與免疫細胞的活化、增殖、分化和遷移［2］。目前發現Sema4有7個亞類，即Sema4A～G。多項研究報道，Sema4A、Sema4C、Sema4D在自身免疫性疾病、感染性疾病及惡性腫瘤中表達異常［3］。細胞因子由多種類型的細胞（如免疫細胞、內皮細胞、成纖維細胞和各種基質細胞）經刺激而合成分泌，在細胞信號轉導中起重要作用。細胞因子根據其在感染和炎癥反應中作用不同，可分為促炎細胞因子［如腫瘤壞死因子α（TNF-α）、γ干擾素（γ-IFN）、白細胞介素（IL）1β、IL-8及IL-12等］、抗炎細胞因子［如IL-4、IL-10及轉化生長因子β（TGF-β）等］和炎癥調節因子（如IL-2等）［4］。在機體免疫應答過程中，細胞因子能通過自分泌、內分泌和旁分泌三種途徑發揮重要作用。細胞因子在免疫反應和炎癥反應中的作用，已經成為多種疾病發病機制相關研究的熱點。現就Sema4A、Sema4C及Sema4D對炎癥細胞因子的調控作用相關研究進展作一綜述。

1 Sema4A對炎癥細胞因子的調控作用

Sema4A是在樹突狀細胞（DCs）和Th1細胞表達的一種糖蛋白［5］。Sema4A是一種膜結合蛋白，但在某些情形下（比如炎癥、腫瘤）可以從細胞膜上裂解，成為分泌型蛋白［5］。Sema4A優先表達于抗原呈遞細胞，如DCs、B細胞和Th細胞［6］。Sema4A不僅是早期T細胞激活所必需的，而且是Th1細胞分化所必需的［7］。在DCs上表達的Sema4A可與T細胞上的T細胞免疫球蛋白和含黏蛋白結構域的蛋白2受體結合，這種結合體可刺激T細胞，最終觸發抗原特異性免疫反應。另外，神經叢蛋白B2（PlexinB2）、神經叢蛋白D1和神經氈蛋白家族成員也可作為Sema4A的受體［8］。

1.1 Sema4A對促炎細胞因子的調控作用IL-1主要由單核—巨噬細胞、中性粒細胞和內皮細胞分泌，是一種促炎細胞因子，能激活多種免疫細胞和炎癥細胞。IL-1有兩種存在形式，即IL-1α和IL-1β，二者由不同的基因分別編碼，都與IL-1受體1結合，發揮相似的生物學作用［9］。在IL-1家族中，IL-1β是高效致炎細胞因子，常被作為炎癥性疾病治療靶點進行研究［10］。WANG等［11］證實，在類風濕關節炎患者的滑膜組織中，Sema4A表達明顯高于健康人，Sema4A表達與疾病嚴重程度呈正相關，且Sema4A能顯著促進IL-1β的釋放。在最近的一項研究中，學者們發現，IL-1β刺激體外培養的軟骨細胞，誘導Sema4A表達，而使用NF-κB信號途徑特異性抑制劑BAY11-7082后該作用能被抑制，說明IL-1β可能通過NF-κB途徑上調Sema4A的表達［12］。IL-33屬于IL-1家族的新成員，其通過與T1/ST2受體結合發揮作用。IL-33在活化的巨噬細胞、成纖維細胞和DCs上表達［13］。SUGA等［14］使用小鼠模型進行實驗，發現IL-33能顯著抑制腫瘤生長。IL-33能誘導Sema4A產生，而在缺失Sema4A的情況下會減弱IL-33的抗腫瘤活性，表明IL-33抑制腫瘤生長的作用是由Sema4A介導的。IL-6是一種22～29 kD的糖蛋白，由B細胞、T細胞、成纖維細胞、內皮細胞、單核細胞、巨噬細胞等多種細胞產生［15］。WANG等［11］對類風濕關節炎患者的滑膜組織進行研究，發現經Sema4A處理后IL-6表達增加，并與血清Sema4A水平呈正相關；而且，在使用NF-κB抑制劑的情況下，能顯著影響Sema4A誘導的IL-6表達上調。有學者分析了Sema4A與TNF-α的相關性，也得到了相似的結論。故而可以得出，IL-1β、IL-33、TNF-α等促炎細胞因子的表達水平能被Sema4A上調，且與血清Sema4A水平呈正相關。

1.2 Sema4A對抗炎細胞因子的調控作用目前證實Sema4A與抗炎胞因子之間作用的研究尚不充足，主要研究的細胞因子為IL-4。IL-4作為一種常見的抗炎細胞因子，由活化T細胞產生。IL-4能調節多種細胞的活性，抑制TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等炎癥因子的活性，從而控制機體炎癥反應［16］。以往研究表明，Sema4A不僅有助于早期T細胞激活，而且對于原始T細胞向Th1細胞的分化過程有著重要影響［17］。然而，Sema4A在Th2細胞介導的過敏性疾病中的作用尚未得到充分研究。LYNCH等［18］研究了Sema4A對氣道高反應性和氣道炎癥的抑制作用，結果顯示，Sema4A可以直接抑制Th2介導的免疫反應，減少Th2型細胞因子（如IL-4、IL-5、IL-13）的產生。同時，有研究表明，與WT小鼠相比，Sema4A-/-小鼠IL-4、IL-5表達水平更高［19］。因此，Sema4A能抑制IL-4、IL-5、IL-13等抗炎細胞因子的產生。

2 Sema4C對炎癥細胞因子的調控作用

Sema4C主要表達于CD27+B細胞，主要是記憶B細胞和漿細胞。Sema4C，通過與高親和力的Plexin-B2受體結合，介導Sema4C調節免疫系統的作用。Sema4C在細胞極化中發揮重要作用。CD27+B細胞在Th2細胞介導下，表達Sema4C，后者與F肌動蛋白、B細胞受體和Plexin-B2相結合，促進B細胞極化［20］。有研究發現，生發中心B細胞高度表達的Plexin-B2與濾泡輔助性細胞（TFH）上特異表達的Sema4C相互作用后，參與TFH的募集。而正常的TFH遷移有利于生發中心T細胞、B細胞的相互作用，并與漿細胞的產生與成熟有關［21］。因此，Sema4C-PlexinB2還可通過介導生發中心TFH的遷移，促進高親和力B細胞的有效選擇及漿細胞的成熟。

2.1 Sema4C對促炎細胞因子的調控作用針對Sema4C與促炎性細胞因子關系的研究尚少。XUE等［21］研究了Sema4C表達與Th1細胞因子（IFN-γ或IL-12）的關系，發現含有Th1細胞因子的培養基均未誘導Sema4C mRNA表達。目前尚無確切證據表明Sema4C與促炎細胞因子的關系，需要更多的實驗來探索。

2.2 Sema4C對抗炎細胞因子的調控作用IL-4作為重要的抗炎細胞因子之一，除了能被Sema4A抑制外，其與Sema4C也存在一定關系。XUE等［22］通過對Sema4C-/-小鼠與WT小鼠進行比較，發現Sema4C-/-小鼠肺組織中IL-4、IL-5、IgE顯著升高，認為IL-4的產生能被Sema4C抑制。研究證實，Sema4C會影響細胞遷移，是上皮—間質轉化（EMT）的正向調節因子。EMT是指上皮細胞在特定的生理或病理情況下，失去上皮特性而獲得間質細胞特性的生物學現象［23］。越來越多的研究證實，EMT在腫瘤的侵襲、遷移、抗凋亡和耐藥中扮演著重要角色。TGF-β1是TGF-β超家族成員之一，在多種疾病過程中誘導EMT的發生。Sema4C能誘導腎小管細胞中TGF-β1驅動的EMT，并在乳腺癌和小細胞肺癌等惡性腫瘤細胞中誘導EMT［24］。YANG等［24］研究發現，在經TGF-β1處理后的Hela細胞中，Sema4C的表達上調。不僅Sema4C能誘導TGF-β1表達，TGF-β1也能誘導Sema4C的表達。雖然現有研究表明，Sema4C對于抗炎細胞因子的調控呈現雙向性，但目前關于Sema4C調控抗炎細胞因子的研究較少，仍需進一步明確兩者的關系。

3 Sema4D對炎癥細胞因子的調控作用

Sema4D是一種分子量為150 kD的糖蛋白，且是第一個被發現的具有免疫特性的Sema成員［25］。Sema4D通常由造血細胞表達，包括T細胞、B細胞、自然殺傷細胞、髓樣細胞和內皮細胞。通常在免疫細胞激活后，膜結合型Sema4D表達增加［26］，隨著某些基質金屬蛋白酶在細胞膜附近聚集，誘導Sema4D胞外結構域脫落，產生可溶型Sema4D（sSema4D）［26］。Sema4D通過結合3種親和力不同的受體（Plexin-B1、Plexin-B2和CD72），在DCs的成熟及T細胞的啟動、增殖與分化過程中有著至關重要的作用［27］。

3.1 Sema4D對促炎細胞因子的調控作用IL-1β、IL-6和TNF-α都是促炎細胞因子，在骨關節炎的進展中發揮重要作用。LEI等［28］發現，骨關節炎模型中Sema4D表達較健康對照組顯著升高，Sema4D可刺激軟骨細胞分泌IL-1β、IL-6、TNF-α增加。HUANG等［29］的研究結果顯示，川崎病患者血清sSema4D水平升高；在冠狀動脈病變患者中，血清sSema4D水平與疾病嚴重程度和IL-1β、IL-6、IL-8水平呈正相關。HA等［30］研究證實，類風濕關節炎組織中Sema4D表達增加，并且Sema4D表達與IL-6、TNF-α水平呈正相關。可見，Sema4D能使促炎細胞因子IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α釋放增加。

3.2 Sema4D對抗炎細胞因子的調控作用LI等［31］在WT小鼠和Sema4D-/-小鼠的腎小球中植入一種外源性抗原，誘導實驗性新月形性腎小球腎炎，發現Sema4D-/-小鼠特異性免疫反應較對照組有所減輕，進一步研究發現，Sema4D能促進IL-4的產生。SHANKS等［32］制作實驗性哮喘小鼠模型，研究發現，暴露于過敏原的Sema4D-/-小鼠與WT小鼠相比，肺泡灌洗液中IL-5、IL-13、IL-17A和TGF-β表達均降低。Sema4D在多種腫瘤細胞的增殖、血管生成及轉移等過程中發揮重要作用，其表達與腫瘤的進展呈正相關［33］。YOUNIS等［34］研究發現，在頭頸部鱗狀細胞癌微環境中，Sema4D能誘導骨髓來源的抑制性細胞（MDSCs）發揮作用。MDSCs可介導腫瘤免疫抑制。Sema4D敲除后，能使MDSCs產生的免疫抑制性因子TGF-β、IL-10表達減少。此外，體外研究表明，Sema4D可以調節單核細胞和DCs產生的細胞因子水平，并可誘導抗炎細胞因子IL-1水平增加［35］。綜上，Sema4D能誘導IL-1、IL-4、IL-10及TGF-β等抗炎細胞因子表達上調。

總之，Sema4通過調控細胞因子參與自身免疫病、過敏性疾病和惡性腫瘤等疾病的發病，在相關疾病診斷及治療方面具有廣闊的研究前景。Sema4對細胞因子有多種調控能力，為相關疾病發病機制研究提供了新的視角，并可能成為新的治療靶點。Sema4能通過作用于免疫細胞，對促炎細胞因子和抗炎細胞因子表達水平產生影響，從而參與細胞免疫反應和體液免疫反應的調節。但Sema4調控細胞因子的具體機制及通過何種途徑參與疾病的病理過程，目前尚不明確，有待于進一步研究。