細胞和分子免疫學:第二節(jié)　粘附分子的表達的調(diào)節(jié)

如前所述，細胞粘附分子不僅具有多種生理功能，在一定條件下也與病理過程的發(fā)生密切相關(guān)。在細胞因子、炎癥介質(zhì)以及其它因素的作用下，細胞表面粘附分子表達的水平和構(gòu)型可以發(fā)生改變，導致細胞粘附能力的變化。體內(nèi)某些粘附分子的表達是組成性（constitutive)的，即通常狀態(tài)下細胞表面就有一定水平的表達，如CD11/CD18、ICAM-1、ICAM-2和L-selectin等粘附分子在相應細胞的靜止狀態(tài)下有一定水平的表達，在某些因素的作用下，這些粘附分子的表達也可發(fā)生上調(diào)或下調(diào)（up-regulation ordown-regulation)。另外一些粘附分子的表達可以是非組成性（non-consititutive)的，即通常狀態(tài)下這些粘附分子在細胞表面表達很少或不表達，但在某些因素的作用下可誘導表達，如E-selectin、VCAM-1在內(nèi)皮細胞的表達即屬此類。對粘附分子表達的調(diào)節(jié)有構(gòu)型調(diào)節(jié)和表達數(shù)量調(diào)節(jié)兩種方式，目前關(guān)于粘附分子表達調(diào)節(jié)的資料大多來自于對白細胞與內(nèi)皮細胞粘附作用的研究。

一、粘附分子構(gòu)型改變影響細胞的粘附作用

除了通過增加或降低粘附分子表達水平來調(diào)節(jié)細胞粘附能力外，某些因素還可以通過改變粘附分子的構(gòu)型影響其與配體結(jié)合的親和力，從而調(diào)節(jié)細胞的粘附能力，這使得對細胞粘附作用的調(diào)節(jié)更為精細和復雜。

（一)LFA-1分子構(gòu)型改變對其粘附作用的影響

淋巴細胞在受到外來抗原，PMA，抗CD2、CD3、CD44、CD43或抗MACⅡ類分子單克隆抗體的刺激作用活化后，可發(fā)生相互凝集，這種凝集作用依賴于LFA-1/ICAM-1的相互作用，而這兩種粘附分子在活化淋巴細胞的表達水平并沒有顯著增加。靜止淋巴細胞即表達一定水平的LFA-1和ICAM-1，NK細胞和某些CTL細胞系更是表達較高水平的LFA-1/ICAM-1分子，但它們并不發(fā)生凝集作用。上述事實提示在淋巴細胞活化后，粘附分子可能通過構(gòu)型變化的方式，提高LFA-1/ICAM相互作用的親和力，從而提高活化淋巴細胞的粘附能力。

1.NKI-L16和活化狀態(tài)的LFA-1分子 NKI-L16是一種抗LFA-1的單克隆抗體，其識別的表位在靜止淋巴細胞暴露的水平很低。當NKI-L16McAb與淋巴細胞表面的LFA-1作用后，不僅不阻斷LFA-1介導的粘附作用，反而可以誘導靜止淋巴細胞的相互粘附而使細胞發(fā)生凝集。這種誘導粘附作用的機理部分是由NKI-L16McAb改變了LFA-1分子的構(gòu)型，誘導了NKI-L16識別的表位在靜止淋巴細胞的表達。NKI-L16識別表位的表達是粘附作用發(fā)生的重要條件，但并不是唯一的，因為CTL細胞雖表達高水平的NKI-L16表位卻并不發(fā)生自發(fā)凝集。目前研究認為，LFA-1分子至少以三種形式存在：（1)靜止淋巴細胞表達的LFA-1分子，暴露很少的NKI-L16表位，與ICAM-1分子結(jié)合的親和力（affinity)低；（2)中間狀態(tài)的LFA-1分子，暴露出大量的NKI-L16表位，但與ICAM-1結(jié)合的親和力仍較低；（3)活化狀態(tài)的LFA-1分子，暴露出大量高親和力的NKI-L16表位。不同狀態(tài)的LFA-1分子在淋巴細胞表面的分布方式是不同的，靜止淋巴細胞的LFA-1分子分布分散，而活化的外周血淋巴細胞、CTL克隆、效應T淋巴細胞以及活化的CTL克隆細胞的LFA-1分子呈集中分布，在局部形成高密度的LFA-1分子區(qū)域，這可能與NKI-L16表位的暴露有關(guān)（圖2-10，表2-5)。LFA-1分子在局部形成高密度狀態(tài)可以提高其與配體結(jié)合時的親合力（avidity)。

在integrin家族中，這種精細的構(gòu)型調(diào)節(jié)作用并不僅限于LFA-1分子，已發(fā)現(xiàn)VLA-4分子同樣存在著靜止、部分活化和活化三種要構(gòu)型，活化的VLA-4分子可與VCAM-1和纖粘連蛋白相結(jié)合，部分活化的VLA-4分子僅結(jié)合VCAM-1分子，而靜止狀態(tài)的VLA-4分子則失去結(jié)合任何配體的能力。

圖2-10 淋巴細胞活化后LFA-1分子分布狀態(tài)的改變

注：靜止外周血淋巴細胞（PBL)向活化PBL分化過程中需要Ca²⁺存在；活化PBL向效應PBL分化以及CTL克隆向活化的CTL克隆分化過程中需要有Cg²⁺存在。活化的和效應的PBL或CTL表面LFA分子呈集中分布。

表2-5　三種狀態(tài)LFA-1分子特性的比較

2.Ca²⁺、Mg²⁺與LFA-1分子活化狀態(tài)的關(guān)系Ca²⁺和Mg²⁺的存在對LFA-1分子與配體的結(jié)合是必需的，在粘附試驗系統(tǒng)中加入金屬離子螯合劑（EDTA或EGTA)去除反應系統(tǒng)中的Ca²⁺和Mg²⁺可以完全抑制LFA-1與其配體的結(jié)合。采用單克隆抗體對LFA-1分子表位的表達進行檢測，發(fā)現(xiàn)Ca²⁺與Mg²⁺與LFA-1分子某些表位的表達有關(guān)，而這些表位的表達是LFA-1分子活化構(gòu)型的標志。如上述NKI-L16識別表位的表達需要有Ca²⁺存在；另外一株單克隆抗體24（McAb24)識別的表位在LFA-1、Mac-1和gp150、90均有表達，但依賴Mg²⁺的存在。PMA或抗細胞表面分子的單克隆抗體作用引起的細胞凝集有一過性持續(xù)性兩種，一過性的作用在半小時之內(nèi)消失，而持續(xù)性的作用可維持2小時以上。這種現(xiàn)象與離子依賴種類有一定的關(guān)系，PMA、NKI-L16、抗CD2和CD44單克隆抗體可以引起持續(xù)性的LFA-1分子的活化，它們的作用只依賴Mg²⁺的存在；而抗CD3、CD43和MHC-Ⅱ類分子的單克隆抗體所引起的凝集是一過性的，它們的作用則依賴Ca²⁺與Mg²⁺的同時存在。

圖2-11　LFA-1介導細胞粘附調(diào)節(jié)的模式圖

注：抗原與TCR/CD3復合物結(jié)合后激活磷脂酶c，催化PIP2水解為IP3和DAG，引起LFA-1分子β鏈的磷酸化，使LFA-1分子構(gòu)型發(fā)生變化，提高與配體結(jié)合的親和力。CD3分子的磷酸化引起TCR/CD3復合物的調(diào)變，導致PKC水平下降，使LFA-1分子β鏈去磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔罨癄顟B(tài)而產(chǎn)生去粘附作用。

3.LFA-1分子構(gòu)型改變的機理 目前對于淋巴細胞活化后導致LFA-1分子構(gòu)型改變的機制還不十分明了。實驗表明，PMA作用于淋巴細胞后，通過激活蛋白激酶C（PKC)使LFA-1分子β鏈發(fā)生磷酸化，很可能與LFA-1分子構(gòu)型的改變有關(guān)�？笴D2或CD3單克隆抗體可以通過影響磷酸肌磷酸肌醇代謝途徑導致PKC的激活，但兩種McAb影響淋巴細胞粘附分子活化的過程是不同的，抗CD2單克隆抗體誘導持久的LFA-1分子活化，而抗CD3單克隆抗體只能誘導短暫的、一過性的LFA-1分子的活化（圖2-11)。這種對粘附分子表達的負反饋調(diào)節(jié)機制，對于體細胞粘附作用的調(diào)節(jié)過程可能有重要的意義。體內(nèi)對粘附作用的負調(diào)節(jié)意味著細胞可以與相互作用的靶細胞脫離，再作用于其它靶細胞，從而最大限度地發(fā)揮作用。前面曾提到McAb24識別的表位表達在活化狀態(tài)的LFA-1分子，McAb24并不阻斷LFA-1分子和Mac-1分子與配體的結(jié)合，但卻可以明顯抑制單核細胞向T細胞的抗原提呈作用、LAK細胞對靶細胞的殺傷作用以及中性粒細胞的趨化移動，這些過程均依賴LFA-1和Mac-1分子與其配體的相互作用。單獨CD3單克隆抗體只引起一過性的LFA-1分子的活化，而同時加入McAb24則造成持續(xù)性LFA-1分子的活化，提示McAb24可能阻止LFA-1分子由活化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔罨癄顟B(tài)。

（二)其它粘附分子構(gòu)型的改變對粘附作用的影響

除LFA-1分子外，在integrin家族中其它一些粘附分子構(gòu)型的改變也可以影響細胞的粘附能力。PMA、抗CD2或CD3單抗可以誘導或增強淋巴細胞的VLA-4（CD49d/CD29)、VLA-5（CD49e/CD29)和VLA-6（CD49f/CD29)與其配體（層粘連蛋白或纖粘連蛋白)的粘附作用，提示上述粘附分子可能通過與LFA-1相類似的機制發(fā)生構(gòu)型變化，導致與配體結(jié)合的親和力升高。Mac-1分子（CD11b/CD18)及血小板糖蛋白GPⅡbⅢa（CD41/CD61)分子在細胞活化后可以暴露新的表位，是其分子構(gòu)型發(fā)生改變的直接證據(jù)，但其發(fā)生機制目前還不清楚。

盡管目前尚未獲得selectin家族粘附分子構(gòu)型變化影響粘附能力的直接證據(jù)，但某些抗L-seletin或抗E-selectin分子EGF結(jié)構(gòu)域的單抗非但不阻斷L-selectin分子或E-selecti分子與相應配體的結(jié)合，反而具有促進作用，提示selectin家族粘附分子中同樣存在著分子構(gòu)型變化對粘附能力調(diào)節(jié)的可能性。

二、細胞粘附分子表達數(shù)量改變對粘附作用的調(diào)節(jié)

粘附分m.bhskgw.cn/rencai/子表達數(shù)量的改變是粘附作用調(diào)節(jié)的另一個重要方面。粘附分子構(gòu)型改變與表達數(shù)量的增減并不是截然分開的兩個過程，兩者可能同時存在，共同完成對粘附作用的調(diào)節(jié)。如淋巴細胞活化后不僅粘附分子構(gòu)型改變導致親和力增加，同時也伴有粘附分子數(shù)量的增加。

1.調(diào)節(jié)細胞表面粘附分子表達數(shù)量的方式　細胞表面粘附分子表達數(shù)量的調(diào)節(jié)方式主要有誘導貯存在細胞內(nèi)的粘附分子轉(zhuǎn)移到細胞表面和誘導粘附分子的重新合成兩種方式。轉(zhuǎn)移形式的過程發(fā)生迅速，只需數(shù)秒鐘，但維持時間短暫。如凝血酶和組胺作用于內(nèi)皮細胞可以誘導內(nèi)皮細胞內(nèi)貯存在CD62分子迅速轉(zhuǎn)移到細胞表面，然后又很快被內(nèi)吞而消失；又如CD11b/CD18、CD11c/CD18貯存在中性粒細胞的胞漿顆粒內(nèi)，在PMA、TNF、IL-1刺激后迅速轉(zhuǎn)移到細胞表面。重新合成過程發(fā)生較為遲緩，一般需數(shù)小時，但維持時間較長。IL-1、TNF-α作用于血管內(nèi)皮細胞則可以誘導E-selectin、VCAM-1分子的重新合成與表達，誘導后4小時達到高峰，并可維持24小時以上。

2.細胞因子、炎癥介質(zhì)對粘附分子表達的調(diào)節(jié)　細胞因子IL-1、IL-3、IL-4、IL-8、PAF、GM-CSF、TNF-α、TNF-β和IFN-γ以及炎癥介質(zhì)白三烯、組胺和凝血酶等可作用于白細胞或/和血管內(nèi)皮細胞，調(diào)節(jié)白細胞與血管內(nèi)皮細胞的粘附作用（表2-6)。在體內(nèi)可能有多種調(diào)節(jié)因素同時存在，相互影響，并可能有更多的目前未知的因素參與細胞間粘附的調(diào)節(jié)過程。

3.細胞的生長、發(fā)育狀態(tài)對粘附分子表達的影響　除了上述細胞因子、炎癥介質(zhì)可以調(diào)節(jié)細胞粘附分子的表達外，細胞本身的生長、發(fā)育、分化及代謝狀態(tài)也可以影響粘附分子的表達。在胚胎發(fā)育過程中，組織細胞粘附分子的表達接一定的規(guī)律發(fā)生改變，使得不同細胞得以按一定的規(guī)律組合在一起，形成不同的組織或器官。腫瘤細胞與其起源的正常組織細胞相比其表達的粘附分子可有很大差異，這可能是某些腫瘤細胞易發(fā)生浸潤、轉(zhuǎn)移等現(xiàn)象的分子基礎(chǔ)。此外，處于不同分化和發(fā)育狀態(tài)的淋巴細胞表達粘附分子也有明顯改變，如與未經(jīng)抗原刺激的T細胞（naive T cell)相比，記憶性T細胞（memory T cell)表達更多的CD2、LFA-1、CD44、VLA-4等粘附分子，而L-selectin在naive T細胞表達水平要明顯高于記憶T細胞。

表2-6　細胞因子、炎癥介質(zhì)對細胞粘附分子表達的調(diào)節(jié)作用m.bhskgw.cn/yishi/

注：↑表示上調(diào)（up-regulation)
↓表示下調(diào)(down-regulation)