向 榮，許 昱

Semaphorin(Sema)蛋白家族是一類以半胱氨酸富集區(qū)域?yàn)樘卣鞯囊唤M分泌型或膜相關(guān)的蛋白家族，最初作為影響神經(jīng)發(fā)育的神經(jīng)軸突導(dǎo)向因子而被發(fā)現(xiàn)[1]。Sema3A最早被發(fā)現(xiàn)，也是最經(jīng)典的Sema家族成員之一，可調(diào)控和引導(dǎo)神經(jīng)軸突的生長[2]。近年來研究發(fā)現(xiàn)Sema3A除發(fā)揮神經(jīng)軸突導(dǎo)向作用外，還與細(xì)胞遷移、腫瘤生長、血管生成、骨代謝及免疫調(diào)節(jié)等多種機(jī)體的病理生理現(xiàn)象密切相關(guān)[3-7]。本文就Sema3A在慢性炎癥性疾病中的作用進(jìn)行綜述。

1 Sema3A的結(jié)構(gòu)與功能

Sema3A又稱Collapsin-1，是第一個(gè)分離并鑒定出來的脊椎動物的Sema分子，由一個(gè)大約含500個(gè)氨基酸的Sema區(qū)、信號肽、Ig樣結(jié)構(gòu)域、強(qiáng)堿性C-末端區(qū)和β-螺旋構(gòu)成[8]。Sema3A與其兩個(gè)高親和力受體神經(jīng)毯蛋白1(neurophilins-1, Nrp-1)和plexin-A1在巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞中均有表達(dá)[9-11]。

最初的研究發(fā)現(xiàn)，Sema3A與其受體Nrp-1結(jié)合后可特異性作用于交感神經(jīng)，引起神經(jīng)元軸突生長錐塌陷，抑制軸突延伸，從而避免神經(jīng)過多生長[12]。此后的研究顯示，Sema3A還與神經(jīng)高反應(yīng)和血管生成有關(guān)，Sema3A可調(diào)節(jié)C-纖維的生長和分布而抑制神經(jīng)高反應(yīng)，減輕瘙癢癥狀[13]，并能與血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)競爭性地結(jié)合Nrp-1受體，抑制血管生成，減輕炎癥反應(yīng)[14]。新近研究提示，Sema3A亦是一種潛在的免疫調(diào)節(jié)因子，對T細(xì)胞、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞均有調(diào)節(jié)作用。Sema3A可表達(dá)于活化的T細(xì)胞和B細(xì)胞表面，并抑制T細(xì)胞和B細(xì)胞的分化[15]。此外，Sema3A還可促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)和調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(Breg)的免疫調(diào)節(jié)功能[10,16]。

2 Sema3A與自身免疫性疾病

2.1 Sema3A與系統(tǒng)性紅斑狼瘡

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus diseases, SLE)是一種常見的全身性自身免疫性疾病，B細(xì)胞異常是SLE發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，且不同B細(xì)胞亞群在SLE病理過程中作用各異[17]。Breg細(xì)胞在SLE發(fā)病早期發(fā)揮保護(hù)作用，而效應(yīng)B細(xì)胞主要在SLE發(fā)病過程中發(fā)揮致病作用[18-19]。

越來越多的研究證實(shí)，Sema3A在SLE的發(fā)生和發(fā)展過程中起重要作用。臨床研究顯示，SLE患者血清中Sema3A的表達(dá)水平明顯低于正常對照者[16]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，血清中Sema3A濃度與腎損傷程度、SLE疾病活動度(SEDAI)及抗心脂抗體濃度呈負(fù)相關(guān)，提示Sema3A可作為評價(jià)SLE疾病活動度和腎損害程度的潛在生物學(xué)標(biāo)志物。

關(guān)于Sema3A參與SLE發(fā)病的具體機(jī)制，有學(xué)者對Sema3A與B細(xì)胞在SLE發(fā)病過程中的相互作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞上Toll樣受體9(Toll-like receptor9，TLR-9)的過表達(dá)與抗雙鏈DNA(double-stranded DNA，dsDNA)抗體水平呈明顯相關(guān)性，抑制SLE患者B細(xì)胞中TLR-9的表達(dá)可作為抗SLE的治療靶點(diǎn)[20]。SLE患者外周血中的B細(xì)胞與Sema3A體外共培養(yǎng)可使B細(xì)胞上CpG寡聚脫氧核苷酸(CpG Oligodeoxynucleotides, CpG-ODN)刺激所致的TLR-9表達(dá)減少，推測Sema3A通過抑制B細(xì)胞上TLR-9的表達(dá)而抑制自身抗體的產(chǎn)生，進(jìn)而減輕SLE的炎癥過程[16]。此外，Sema3A可表達(dá)于Breg細(xì)胞表面并調(diào)節(jié)其免疫功能，SLE患者外周血中Sema3A主要表達(dá)于CD19+CD25highBreg細(xì)胞表面，其表達(dá)量明顯低于健康對照者[16]。Breg細(xì)胞上Sema3A的表達(dá)缺失與SLE的發(fā)病有關(guān)，Sema3A可能通過促進(jìn)Breg細(xì)胞的功能減輕SLE的癥狀，其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

2.2 Sema3A與多發(fā)性硬化

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis, MS)是發(fā)病率很高的自身免疫性疾病之一，全球至少有兩千五百萬人罹患此病，且女性發(fā)病率為男性的2倍[21]。研究發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、漿細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendric cells，DCs)等多種免疫細(xì)胞均與MS的發(fā)病有關(guān)。多項(xiàng)研究對Sema3A在MS中的作用進(jìn)行分析，但得出的結(jié)論不同。研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)發(fā)期MS患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中Sema3A的表達(dá)水平明顯低于健康對照者，緩解期時(shí)Sema3A的表達(dá)明顯上升且與健康對照者比較無明顯差異[21]。

Williams等[22]建立了實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)小鼠模型以探討Sema3A在MS中的作用，發(fā)現(xiàn)急性發(fā)作期EAE小鼠外周血和脾淋巴細(xì)胞中Sema3A表達(dá)降低，而中樞神經(jīng)組織浸潤的炎癥細(xì)胞上Sema3A的表達(dá)水平明顯高于正常組，推測Sema3A在外周血和脾淋巴細(xì)胞中的低表達(dá)可能與EAE的慢性炎癥有關(guān)，而中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥細(xì)胞中Sema3A呈高表達(dá)以下調(diào)局部的炎癥反應(yīng)。此外，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的Sema3A除可由免疫細(xì)胞分泌外，也可由少突角質(zhì)細(xì)胞和星形角質(zhì)細(xì)胞分泌，可能是導(dǎo)致Sema3A在不同部位表達(dá)差異的原因。

2.3 Sema3A與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis, RA)是一種以多發(fā)性和對稱性增生性滑膜炎為主要表現(xiàn)的自身免疫性疾病[23]，Sema3A在T細(xì)胞上的異常表達(dá)與RA的發(fā)病密切相關(guān)。Catalano[24]對Sema3A在RA中的作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)RA患者外周血CD4+T細(xì)胞上的Sema3A表達(dá)水平明顯低于健康對照者，Sema3A可促進(jìn)白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-10的分泌，IL-10對CD4+T細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用可增強(qiáng)CD4+NP-1+T細(xì)胞的免疫抑制作用。另一項(xiàng)臨床研究顯示，Sema3A在RA患者膝關(guān)節(jié)滑膜液中的含量較單純骨關(guān)節(jié)炎患者明顯降低，且Sema3A的表達(dá)水平與RA病理評分和疾病活動度評分呈明顯負(fù)相關(guān)[25]。動物研究發(fā)現(xiàn)，Sema3A可減輕膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎模型(collagen-induced arthritis，CIA)小鼠的癥狀，并通過抑制血清中γ干擾素(interferon γ，IFN-γ)和IL-17的表達(dá)及促進(jìn)IL-10的表達(dá)，減緩RA的炎癥反應(yīng)[24]。

血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是以一種高度特異性的促血管內(nèi)皮生長因子，可促進(jìn)血管生成，參與炎癥反應(yīng)。VEGF165作為VEGF最主要的的亞型與Sema3A有共同受體 Nrp-1[26]。RA患者血清中VEGF含量與疾病的活動度和關(guān)節(jié)的損傷程度呈正相關(guān)，Sema3A可通過與VEGF競爭性結(jié)合Nrp-1受體而抑制血管生成，從而減輕CIA的炎癥反應(yīng)。

3 Sema3A與變態(tài)反應(yīng)性疾病

3.1 Sema3A與哮喘

哮喘是由嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、氣道上皮細(xì)胞等多種細(xì)胞和細(xì)胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。臨床研究顯示，哮喘患者血清中Sema3A含量明顯低于健康對照者，且重度哮喘患者血清中Sema3A含量較輕度患者更低，且哮喘患者外周血Treg細(xì)胞上Sema3A的表達(dá)水平也低于健康對照者[10]。Sema3A與Treg細(xì)胞體外共培養(yǎng)則可促進(jìn)Treg細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)功能，可見Sema3A在哮喘的發(fā)病過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。

氣道炎癥和重塑是哮喘的主要特征，VEGF作為血管生成的重要調(diào)節(jié)因子之一參與哮喘的組織重塑過程，且VEGF與Sema3A擁有共同的受體Nrp-1。Shim等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，VEGF的亞型VEGF1和VEGF2在哮喘小鼠支氣管上皮細(xì)胞中表達(dá)升高，Sema3A與Nrp-1在哮喘小鼠肺泡灌洗液和肺組織勻漿中的表達(dá)水平也明顯高于正常小鼠。因VEGF通過p38細(xì)胞分裂素蛋白激酶途徑以負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制促進(jìn)正常間皮細(xì)胞對Sema3A的分泌，故推測Sema3A表達(dá)升高是由于VEGF的高表達(dá)刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌Sema3A所致。此外，激活的T細(xì)胞、DC細(xì)胞可分泌Sema3A可能也是哮喘小鼠血清中Sema3A增多的原因。

3.2 Sema3A與特異性皮炎

皮膚瘙癢是特異性皮炎(atopic dermatitis, AD)的主要臨床特征，控制瘙癢癥狀是治療AD的目標(biāo)之一。瘙癢是由起源于背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的無髓鞘神經(jīng)纖維C[21]纖維引起。角質(zhì)細(xì)胞和纖維母細(xì)胞在擦傷等的刺激下分泌神經(jīng)生長因子(neural growth factor，NGF)，導(dǎo)致C[21]纖維和Sema3A的受體Nrp-1在AD患者表皮層中大量增生[13]。C-纖維的生長受NGF和Sema3A等多種胞外分子的調(diào)控。

Sema3A在AD患者受損的真皮層中表達(dá)水平明顯低于健康對照者，而真皮層中纖維密度則高于健康者[13]。AD小鼠模型真皮層中神經(jīng)纖維異常增生和瘙癢癥狀均與Sema3A有關(guān)，AD小鼠受損的皮膚組織中Sema3A的表達(dá)水平明顯降低，而在AD小鼠受損的皮膚上涂以Sema3A可減輕小鼠的瘙癢癥狀，減輕損傷皮膚組織中的神經(jīng)纖維浸潤。以上結(jié)果說明癢引起搔抓動作，而搔抓動作可加重AD，Sema3A可通過抑制上皮層中神經(jīng)纖維的增生，打破癢-搔抓循環(huán)而減輕AD的臨床癥狀[27]。

Sema3A除了對神經(jīng)纖維發(fā)揮抑制作用外，還可通過對免疫系統(tǒng)和血管生成系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用抑制AD的炎癥反應(yīng)。Sema3A可抑制AD小鼠受損皮膚中肥大細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞等免疫細(xì)胞的浸潤，同時(shí)抑制受損皮膚中IL-4的表達(dá)[13]。

3.3 Sema3A與變應(yīng)性結(jié)膜炎

變應(yīng)性結(jié)膜炎(allergic conjunctivitis, AC)是由變應(yīng)原刺激及IgE介導(dǎo)的眼部炎癥性疾病[28]。Tanaka等[29]研究發(fā)現(xiàn)，用Sema3A點(diǎn)眼可抑制小鼠的變態(tài)反應(yīng)癥狀，減少結(jié)膜組織中嗜酸性粒細(xì)胞的浸潤和結(jié)膜炎小鼠血清中總IgE、Th2型細(xì)胞因子(包括IL-4、IL-5和IL-13)、促炎因子[IFN-γ、IL-17和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)]濃度，上調(diào)IL-10的表達(dá)。此外，Sema3A還可增強(qiáng)結(jié)膜上皮細(xì)胞的免疫屏障功能，并減少結(jié)膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)紊亂和杯狀細(xì)胞的增生。

3.4 Sema3A與變應(yīng)性鼻炎

變應(yīng)性鼻炎(allergic rhinitis, AR)是指特應(yīng)性個(gè)體接觸變應(yīng)原后，由IgE介導(dǎo)的介質(zhì)(例如組織胺、前列腺素和P物質(zhì)等)釋放，并由多種免疫活性細(xì)胞和細(xì)胞因子等參與的鼻黏膜非感染性炎癥反應(yīng)[30]。近年來研究顯示，鼻黏膜中神經(jīng)纖維增生導(dǎo)致鼻癢癥狀[31]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，AR小鼠鼻黏膜中Sema3A表達(dá)明顯降低，而鼻黏膜中神經(jīng)纖維密度卻明顯升高，用Sema3A滴鼻后AR小鼠打噴嚏頻度和撓鼻次數(shù)明顯減少，鼻黏膜中神經(jīng)纖維的密度也明顯減少[32]。以上結(jié)果說明Sema3A與AR鼻黏膜中神經(jīng)纖維過度增生導(dǎo)致的高敏狀態(tài)有關(guān)，Sema3A可通過抑制神經(jīng)纖維在鼻黏膜中的增生而抑制AR癥狀。

4 Sema3A與炎癥性腸病

炎癥性腸病(inflammatory bowel diseases, IBD)是一類由宿主腸道微生物菌群失調(diào)引起的腸道慢性炎癥性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerta-tive colitis, UC)和Crohn病(Crohn colitis, CD)。臨床研究發(fā)現(xiàn)，活動期CD患者外周血中表達(dá)Sema3A的Treg細(xì)胞比例明顯低于健康對照者[33]。進(jìn)一步研究Sema3A與CD患者臨床特征間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，表達(dá)Sema3A的Treg細(xì)胞與CD患者的CD活動指數(shù)(Crohns disease activity index，CDAI)評分有呈負(fù)相關(guān)的趨勢，而這種表達(dá)Sema3A的Treg細(xì)胞可能由于其對Th1細(xì)胞的抑制作用減弱而導(dǎo)致CD和UC炎癥的發(fā)生。Sema3A在CD和UC患者外周血血清中含量稍高于健康對照者，但二者間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對結(jié)腸組織進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)，Sema3A在巨噬細(xì)胞中表達(dá)強(qiáng)度增高，在固有層淋巴細(xì)胞中呈中度表達(dá)，在正常人以及CD和UC患者結(jié)腸組織中的表達(dá)均無明顯差異。Sema3A雖在免疫反應(yīng)中也發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，但其在組織免疫階段的作用明顯強(qiáng)于其在外周血炎癥階段的作用，這可能是導(dǎo)致Sema3A在IBD患者血清和結(jié)腸組織固有層中的表達(dá)與健康對照者無差異的原因。

5 展望

Sema家族蛋白在免疫疾病中的調(diào)控作用受到越來越多的關(guān)注。對Sema家族蛋白發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的具體機(jī)制進(jìn)行研究有利于人們深入了解免疫性疾病的病理學(xué)機(jī)制。本文對Sema3A在自身免疫性疾病、變態(tài)反應(yīng)性疾病和IBD等慢性炎癥性疾病中的作用進(jìn)行了綜述，Sema3A可通過調(diào)控C-纖維的增生、血管生成及對T細(xì)胞、B細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用，參與慢性炎癥性疾病的病理過程。Sema3A可作為一種潛在的免疫調(diào)節(jié)因子為慢性炎癥性疾病的治療提供新的靶點(diǎn)。