張久聰，鄭曉鳳，楊永林，汪泳

1.蘭州軍區(qū) 蘭州總醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730050；2.蘭州大學 第二醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730030

Sema4D表達在慢性病毒持續(xù)感染中的作用機制研究進展

張久聰1，鄭曉鳳2，楊永林1，汪泳1

1.蘭州軍區(qū) 蘭州總醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730050；2.蘭州大學 第二醫(yī)院消化科，甘肅 蘭州 730030

Sema4D又稱CD100是近年新發(fā)現(xiàn)的重要的免疫調(diào)節(jié)分子，Sema4D與其受體plexin-B1和CD72結合，通過多種信號轉(zhuǎn)導途徑，在神經(jīng)系統(tǒng)的軸突導向，腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移和免疫系統(tǒng)中T、B細胞的活化和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮關鍵作用。最新研究表明，Sema4D在慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用，Sema4D對維持CD8+T細胞的功能尤為重要，Sema4D對控制感染慢性化至關重要。Sema4D作為監(jiān)測T細胞免疫功能的關鍵標志分子，可能參與慢性病毒感染性疾病T細胞功能低下。我們就Sema4D表達在慢性病毒持續(xù)感染中的作用機制方面的研究進展做簡要綜述。

Sema4D；慢性病毒感染；免疫調(diào)節(jié)；研究進展

Semaphorins家族是一類以結構中具有Sema區(qū)域為共同特征的蛋白，最初作為軸突導向因子影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育而被發(fā)現(xiàn)。近年發(fā)現(xiàn)，Semaphorins家族在廣泛的器官系統(tǒng)中起著形態(tài)發(fā)生和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的關鍵調(diào)控作用[1]。Semapho?rin 4D（Sema4D，又稱CD100）與其受體plexin-B1和CD72結合，通過多種信號轉(zhuǎn)導途徑，在神經(jīng)系統(tǒng)的軸突導向，腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移和免疫系統(tǒng)中T、B細胞的活化和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮關鍵作用[2-3]。最新研究表明，Sema4D在慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用，Sema4D對維持CD8+T細胞的功能尤為重要，Sema4D對控制感染慢性化至關重要。Se?ma4D作為監(jiān)測T細胞免疫功能的關鍵標志分子，可能參與慢性病毒感染性疾病T細胞功能低下。以下就Sema4D表達在慢性病毒持續(xù)感染中的作用機制方面的最新研究進展做簡要綜述。

1 Sema4D及其受體

Sema4D是一個相對分子質(zhì)量為150×103的跨膜蛋白。其分子結構自N端始依次為Sema結構域、半胱氨酸富集區(qū)、免疫球蛋白樣結構域、富賴氨酸延長區(qū)、疏水跨膜區(qū)及胞液尾[2-3]。在人類和小鼠，Sema4D都以2種形式存在，即膜結合型和可溶型。單核細胞表面的Sema4D與Sema4D單克隆抗體交聯(lián)后可誘導膜結合型Sema4D被蛋白酶酶解成一個相對分子質(zhì)量為120×103的保留有生物活性的可溶性Sema4D，另外活化的T、B淋巴細胞也可以釋放可溶性Sema4D。Sema4D分布較廣，在人類多種組織中都有表達，包括淋巴器官（脾臟、淋巴結和胸腺）和非淋巴器官（腦、腎和心臟）；在小鼠，Sema4D主要分布在胚胎的神經(jīng)系統(tǒng)、肺臟、腎臟及胸腺。在淋巴器官，Sema4D高表達于靜止T細胞，靜止B細胞、抗原提呈細胞（an? tigen presenting cell，APC，包括樹突狀細胞）、粒細胞、內(nèi)皮細胞和上皮細胞表面也存在著Sema4D的表達[3-4]。

Sema4D主要有2個受體，一個是CD72，另一個是plexin-B1，分別在淋巴組織和非淋巴組織優(yōu)勢表達。CD72是Sema4D在淋巴組織的主要功能受體，對B細胞的發(fā)育和分化起負性調(diào)控作用。Sema4D與CD72結合可以消除CD72的抑制作用，從而使B細胞活化，并提高B細胞的聚集和生存能力及APC的活化和成熟能力[5-6]。plexin-B1是一個鈣依賴型膜結合蛋白，在細胞和組織中以單個蛋白形式存在。研究證實，plexin-B1與Sema4D結合可以抑制單核細胞、內(nèi)皮細胞及樹突細胞的遷移。

2 Sema4D在免疫應答中發(fā)揮重要作用

Sema4D在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要的生理功能。Sema4D與其受體CD72結合后可抑制CD72胞漿區(qū)ITIM的磷酸化及其募集活化SHP-1的作用，阻斷CD72介導的抑制作用，對T、B細胞的活化發(fā)揮正調(diào)節(jié)作用。

2.1 Sema4D參與B細胞的活化和存活

圖1 Sema4D參與B細胞介導的免疫應答（A、B）及參與T細胞活化與分化過程（C）（根據(jù)文獻［4］修改）

Sema4D和CD72分別優(yōu)勢表達于T細胞和B細胞，CD40分子強烈刺激誘導生發(fā)中心中的B細胞表達Sema4D，而Sema4D通過CD72增強CD40分子依賴的B細胞活化[7-8]。外源性轉(zhuǎn)染Sema4D后能促使人B細胞聚集和存活，而Sema4D缺陷的小鼠存在異常的B細胞及抗體反應。研究發(fā)現(xiàn)，年輕的Sema4D缺陷小鼠中CD5+B-1細胞減少而其他亞型的B細胞數(shù)量都正常；隨著變異小鼠的長大，CD21hiCD23lo邊緣區(qū)B細胞卻逐漸增加。深入研究發(fā)現(xiàn)，邊緣區(qū)B細胞數(shù)量的增加常在B細胞受體（BCR）信號缺陷的小鼠中發(fā)現(xiàn)，而在缺乏抑制性受體（如CD72）的小鼠中B-1細胞數(shù)量增多。因而在Sema4D缺陷的小鼠中較高的BCR信號閾可能促使邊緣區(qū)B細胞的發(fā)展和存活，但阻止了B-1細胞的發(fā)展。Sema4D-CD72相互作用參與T細胞在小結間區(qū)與B細胞的相互作用，在Se?ma4D缺陷的小鼠，用T細胞依賴性抗原免疫后，表現(xiàn)出缺陷的抗體親和力成熟和抗原特異性生發(fā)中心B細胞的弱增殖[9-10]。Sema4D和CD72的相互作用，通過B細胞間的相互作用促進了生發(fā)中心的B細胞總數(shù)擴增；通過來源于輔助性T細胞的增強的生存信號，協(xié)助高親和力性B細胞進行選擇。

2.2 Sema4D在T細胞免疫應答過程中的作用

Sema4D主要由T細胞產(chǎn)生[1]，對Sema4D缺陷小鼠的研究表明，Sema4D對T細胞介導的免疫有重要作用。用蛋白抗原對Sema4D缺陷小鼠進行免疫接種后，引起淋巴結CD4+T細胞受抗原再刺激后出現(xiàn)嚴重受損的增殖反應能力和生成細胞因子的能力。轉(zhuǎn)基因小鼠過表達可溶性Sema4D增強了T細胞應答；然而，Sema4D缺陷的T細胞對CD3單克隆抗體或有絲分裂原如刀豆素的應答正常則表明Sema4D并非通過T細胞自主的方式發(fā)揮作用。此外，可溶性重組Sema4D并不影響T細胞激活，研究認為Sema4D是通過提高樹突狀細胞的活性及提高B細胞的增殖來實現(xiàn)T細胞的分化[11-13]。

2.3 Sema4D對樹突狀細胞的作用

CD72特異性單克隆抗體能刺激Sema4D產(chǎn)生對樹突狀細胞幾乎所有的效應，表明CD72是樹突狀細胞中Sema4D的主要受體。重組Sema4D使樹突狀細胞表面的CD80、CD86和MHCⅡ類分子表達增加，免疫原性增強，可能由CD40分子誘導所引起。由于細胞免疫缺陷，Sema4D缺陷小鼠不會發(fā)生由髓磷脂少突膠質(zhì)細胞糖蛋白肽所誘導的實驗性自身免疫性腦脊髓炎，樹突狀細胞表現(xiàn)出共刺激分子缺陷，IL-12產(chǎn)生障礙。加入外源可溶性Sema4D可使Sema4D缺陷小鼠恢復正常功能，并進一步增強正常樹突狀細胞的功能[13-14]。因此，Sema4D可以促進樹突狀細胞的成熟，使抗原特異性T細胞活化并進一步分化。

3 Sema4D在病毒感染性疾病中的作用

在一般急性病毒性感染的患者體內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)多特異性的CD4+和CD8+T細胞反應，而在許多慢性病毒感染者體內(nèi)病毒特異性CD4+和CD8+T細胞存在數(shù)量和功能上的障礙，T細胞的應答呈進行性減弱，這種現(xiàn)象將一直伴隨著感染的慢性化而惡化，T細胞應答的惡化從早期細胞增殖能力、細胞毒性和產(chǎn)生IL-2能力的下降，逐步到大多數(shù)暴露于病毒抗原的T細胞發(fā)生功能障礙，隨著疾病的進展，甚至連產(chǎn)生IFN-γ的功能也逐步喪失，最終導致T細胞功能衰竭（T cell exhaus?tion），無法清除病毒[15-16]。最新研究表明，Sema4D在多種慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用。

3.1 Sema4D在人免疫缺陷病毒慢性持續(xù)感染中的作用

圖2 Sema4D在免疫應答不同階段的作用（根據(jù)文獻［11］修改）

目前有關Sema4D在病毒感染中的研究主要集中在人免疫缺陷病毒（human immunodeficien?cy virus，HIV）感染后的免疫應答。Eriksson等[17]發(fā)現(xiàn)，Sema4D對維持CD8+T細胞的功能尤為重要，Sema4D對控制HIV慢性化發(fā)揮了重要作用。研究發(fā)現(xiàn)：①HIV感染者Sema4D+CD8+T細胞、Se?ma4D+CD4+T細胞的比例較健康對照顯著降低；②HIV感染早期總CD8+T細胞Sema4D的表達即被破壞，這種狀態(tài)持續(xù)至感染慢性期，而且高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療（highly active antiretroviral therapy，HAART）只能部分恢復Sema4D的表達，只有“精英控制者”可以維持正常的Sema4D分泌水平；③HAART能夠部分恢復機體初始Sema4D+CD8+T細胞的數(shù)量，增加Sema4D+CD8+Tcm細胞的數(shù)量；④Sema4D的表達與HIV特異性T細胞應答的幅度相關；⑤Sema4D的丟失與機體免疫活化狀態(tài)及病毒載量相關；⑥Sema4D表達下調(diào)與CD8+T細胞功能低下相關；⑦Sema4D-CD8+T細胞應對抗原刺激的功能不同；⑧病毒復制和促炎性細胞因子不能誘導CD8+T細胞表面Sema4D的丟失。研究表明，Sema4D在HIV感染慢性化中對維持CD8+T細胞正常功能發(fā)揮重要作用，Sema4D作為監(jiān)測T細胞免疫功能的關鍵標志分子，可能在感染T細胞功能低下方面發(fā)揮重要作用[17-18]。

3.2 Sema4D在漢灘病毒感染中的作用

漢坦病毒（Hantavirus）歸屬布尼亞病毒科，是一種有包膜分節(jié)段的負鏈RNA病毒。漢坦病毒中的漢灘病毒（Hantaan virus，HTNV）可以導致人類致命的腎綜合征出血熱（hemorrhagic fever with renal syndrome，HFRS）。Liu等[19]研究認為，HFRS感染中可溶性Sema4D水平的增加與疾病的嚴重程度有關，可溶性Sema4D的表達可能是疾病進展的直接后果。研究發(fā)現(xiàn)：①HFRS感染急性期患者血清中的可溶性Sema4D水平較健康者顯著增加，而在感染恢復期表達降低；②血小板計數(shù)、白細胞計數(shù)、血清肌酐水平及血尿素氮水平與可溶性Sema4D的表達緊密相關，是導致其水平升高的獨立因素；③相對B細胞和單核細胞，Sema4D在T細胞呈高表達；④HFRS急性期感染時Sema4D+CD4+T細胞，Sema4D+CD8+T細胞，Sema4D+B細胞及單核細胞的表達均有不同程度下降，并且在感染恢復期幾乎恢復正常。研究認為，Sema4D在促進B細胞增殖、增加免疫球蛋白產(chǎn)量以及增強T細胞-APC應答中發(fā)揮重要作用。3.3 Sema4D在丙型肝炎病毒感染中的作用

丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）為單股正鏈RNA病毒，屬黃病毒科嗜肝病毒屬，球形，有包膜。HCV的慢性持續(xù)感染增加了終末期肝病發(fā)生的風險。HCV的治療主要依靠IFN-α和利巴韋林，IFN-α除了直接抑制病毒復制，還具有免疫調(diào)節(jié)功能，但其具體機制尚不清楚。He等[20]研究20例慢性HCV感染患者接受治療前后B細胞表面Sema4D和CD72的表達，發(fā)現(xiàn)HCV感染和IFN-α能夠上調(diào)Sema4D的表達，而對于發(fā)生持續(xù)病毒學應答的患者則會降至正常水平。IFN-α誘導的B細胞Sema4D的表達與HCV RNA滴度呈負相關，提示Sema4D的上調(diào)可能與機體對HCV感染抑制作用的增強相關。

4 結語

Sema4D是惟一在免疫系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的Sema?phorins家族成員，它不但在神經(jīng)系統(tǒng)中對軸突導向發(fā)揮作用，還對T、B細胞的活化及免疫應答起重要的調(diào)節(jié)作用。最新研究表明，Sema4D在慢性病毒持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用，Sema4D對維持CD8+T細胞的功能尤為重要。Sema4D作為監(jiān)測T細胞免疫功能的關鍵標志分子，可能參與慢性病毒感染性疾病T細胞功能低下。進一步探索Se?ma4D在慢性病毒持續(xù)感染中的作用，將為控制感染慢性化，揭示病毒感染慢性化發(fā)病機制、病毒與宿主細胞相互作用機制提供新的線索。

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Advances of Sema4D Expression in Chronic Viral Infections

ZHANG Jiu-Cong1*,ZHENG Xiao-Feng2,YANG Yong-Lin1,WANG Yong1
1.Department of Gastroenterology,Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Command,Lanzhou 730050; 2.Department of Gastroenterology,Second Clinical Medical College of Lanzhou University,Lanzhou 730030;China

Sema4D,also known as CD100,was the first discovered immune semaphonrin.Sema4D binding its re?ceptor plexin-B1 and CD72 plays a key role in the axon guidance of nervous system,tumor metastasis and activa?tion and immune regulation of T,B cells in the immune system through a variety of signal transduction pathways. To date,accumulating evidences have indicated that Sema4D has a pivotal function during chronic viral infection and Sema4D is particularly crucial in the control of chronic infection by maintaining CD8+T cell functions.Se?ma4D as a key marker of T cell immune function may involve in the T cell exhaustion in chronic viral infec?tions.The following is a brief overview of the recent advance in the role of Sema4D expression in chronic viral in?fections.

Sema4D;chronic viral infection;immunomodulation;research progress

R392.1

A

1009-0002（2017）02-0202-05

10.3969/j.issn.1009-0002.2017.02.027

2016-09-18

國家自然科學基金（81500454）；蘭州軍區(qū)醫(yī)藥衛(wèi)生科研項目（CLZ15JA02）

張久聰（1985-），男，醫(yī)學博士，主治醫(yī)師

張久聰，（E-mail）zhangjiucong@163.com

*Corresponding author,E-mail:zhangjiucong@163.com