細(xì)胞和分子免疫學(xué):第二節(jié)　粘附分子的表達(dá)的調(diào)節(jié)

如前所述，細(xì)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(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)以及其它因素的作用下，細(xì)胞表面粘附分子表達(dá)的水平和構(gòu)型可以發(fā)生改變，導(dǎo)致細(xì)胞粘附能力的變化。體內(nèi)某些粘附分子的表達(dá)是組成性（constitutive)的，即通常狀態(tài)下細(xì)胞表面就有一定水平的表達(dá)，如CD11/CD18、ICAM-1、ICAM-2和L-selectin等粘附分子在相應(yīng)細(xì)胞的靜止?fàn)顟B(tài)下有一定水平的表達(dá)，在某些因素的作用下，這些粘附分子的表達(dá)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(dá)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(xì)胞表面表達(dá)很少或不表達(dá)，但在某些因素的作用下可誘導(dǎo)表達(dá)，如E-selectin、VCAM-1在內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)即屬此類。對粘附分子表達(dá)的調(diào)節(jié)有構(gòu)型調(diào)節(jié)和表達(dá)數(shù)量調(diào)節(jié)兩種方式，目前關(guān)于粘附分子表達(dá)調(diào)節(jié)的資料大多來自于對白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞粘附作用的研究。

一、粘附分子構(gòu)型改變影響細(xì)胞的粘附作用

除了通過增加或降低粘附分子表達(dá)水平來調(diào)節(jié)細(xì)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(xì)胞的粘附能力，這使得對細(xì)胞粘附作用的調(diào)節(jié)更為精細(xì)和復(fù)雜。

（一)LFA-1分子構(gòu)型改變對其粘附作用的影響

淋巴細(xì)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(xì)胞的表達(dá)水平并沒有顯著增加。靜止淋巴細(xì)胞即表達(dá)一定水平的LFA-1和ICAM-1，NK細(xì)胞和某些CTL細(xì)胞系更是表達(dá)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(xì)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(xì)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(xì)胞暴露的水平很低。當(dāng)NKI-L16McAb與淋巴細(xì)胞表面的LFA-1作用后，不僅不阻斷LFA-1介導(dǎo)的粘附作用，反而可以誘導(dǎo)靜止淋巴細(xì)胞的相互粘附而使細(xì)胞發(fā)生凝集。這種誘導(dǎo)粘附作用的機(jī)理部分是由NKI-L16McAb改變了LFA-1分子的構(gòu)型，誘導(dǎo)了NKI-L16識別的表位在靜止淋巴細(xì)胞的表達(dá)。NKI-L16識別表位的表達(dá)是粘附作用發(fā)生的重要條件，但并不是唯一的，因為CTL細(xì)胞雖表達(dá)高水平的NKI-L16表位卻并不發(fā)生自發(fā)凝集。目前研究認(rèn)為，LFA-1分子至少以三種形式存在：（1)靜止淋巴細(xì)胞表達(dá)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(xì)胞表面的分布方式是不同的，靜止淋巴細(xì)胞的LFA-1分子分布分散，而活化的外周血淋巴細(xì)胞、CTL克隆、效應(yīng)T淋巴細(xì)胞以及活化的CTL克隆細(xì)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(xì)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?fàn)顟B(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(xì)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(xì)胞（PBL)向活化PBL分化過程中需要Ca²⁺存在；活化PBL向效應(yīng)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�；罨�的和效應(yīng)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(yīng)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(dá)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)Ca²⁺與Mg²⁺與LFA-1分子某些表位的表達(dá)有關(guān)，而這些表位的表達(dá)是LFA-1分子活化構(gòu)型的標(biāo)志。如上述NKI-L16識別表位的表達(dá)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(dá)，但依賴Mg²⁺的存在。PMA或抗細(xì)胞表面分子的單克隆抗體作用引起的細(xì)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(dǎo)細(xì)胞粘附調(diào)節(jié)的模式圖

注：抗原與TCR/CD3復(fù)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(fù)合物的調(diào)變，導(dǎo)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(jī)理 目前對于淋巴細(xì)胞活化后導(dǎo)致LFA-1分子構(gòu)型改變的機(jī)制還不十分明了。實驗表明，PMA作用于淋巴細(xì)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(dǎo)致PKC的激活，但兩種McAb影響淋巴細(xì)胞粘附分子活化的過程是不同的，抗CD2單克隆抗體誘導(dǎo)持久的LFA-1分子活化，而抗CD3單克隆抗體只能誘導(dǎo)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(dá)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，對于體細(xì)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(fù)調(diào)節(jié)意味著細(xì)胞可以與相互作用的靶細(xì)胞脫離，再作用于其它靶細(xì)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(dá)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(xì)胞向T細(xì)胞的抗原提呈作用、LAK細(xì)胞對靶細(xì)胞的殺傷作用以及中性粒細(xì)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(xì)胞的粘附能力。PMA、抗CD2或CD3單抗可以誘導(dǎo)或增強(qiáng)淋巴細(xì)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(jī)制發(fā)生構(gòu)型變化，導(dǎo)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(xì)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(jī)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(yīng)配體的結(jié)合，反而具有促進(jìn)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(xì)胞粘附分子表達(dá)數(shù)量改變對粘附作用的調(diào)節(jié)

粘附分gydjdsj.org.cn/rencai/子表達(dá)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(dá)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(xì)胞活化后不僅粘附分子構(gòu)型改變導(dǎo)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(xì)胞表面粘附分子表達(dá)數(shù)量的方式　細(xì)胞表面粘附分子表達(dá)數(shù)量的調(diào)節(jié)方式主要有誘導(dǎo)貯存在細(xì)胞內(nèi)的粘附分子轉(zhuǎn)移到細(xì)胞表面和誘導(dǎo)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(xì)胞可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)貯存在CD62分子迅速轉(zhuǎn)移到細(xì)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(xì)胞的胞漿顆粒內(nèi)，在PMA、TNF、IL-1刺激后迅速轉(zhuǎn)移到細(xì)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(xì)胞則可以誘導(dǎo)E-selectin、VCAM-1分子的重新合成與表達(dá)，誘導(dǎo)后4小時達(dá)到高峰，并可維持24小時以上。

2.細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)對粘附分子表達(dá)的調(diào)節(jié)　細(xì)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(xì)胞或/和血管內(nèi)皮細(xì)胞，調(diào)節(jié)白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)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(xì)胞間粘附的調(diào)節(jié)過程。

3.細(xì)胞的生長、發(fā)育狀態(tài)對粘附分子表達(dá)的影響　除了上述細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)可以調(diào)節(jié)細(xì)胞粘附分子的表達(dá)外，細(xì)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(dá)。在胚胎發(fā)育過程中，組織細(xì)胞粘附分子的表達(dá)接一定的規(guī)律發(fā)生改變，使得不同細(xì)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(xì)胞與其起源的正常組織細(xì)胞相比其表達(dá)的粘附分子可有很大差異，這可能是某些腫瘤細(xì)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(xì)胞表達(dá)粘附分子也有明顯改變，如與未經(jīng)抗原刺激的T細(xì)胞（naive T cell)相比，記憶性T細(xì)胞（memory T cell)表達(dá)更多的CD2、LFA-1、CD44、VLA-4等粘附分子，而L-selectin在naive T細(xì)胞表達(dá)水平要明顯高于記憶T細(xì)胞。

表2-6　細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)對細(xì)胞粘附分子表達(dá)的調(diào)節(jié)作用gydjdsj.org.cn/yishi/

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