鄭晨宏(綜述)，謝曉華(審校)

(解放軍總醫(yī)院南樓臨床部綜合外科，北京 100853)

靶向CD及其配體TSP-1/SIRPα在免疫及損傷應(yīng)答中的研究進(jìn)展

鄭晨宏△(綜述)，謝曉華※(審校)

(解放軍總醫(yī)院南樓臨床部綜合外科，北京 100853)

摘要：整合素相關(guān)蛋白CD47是一個(gè)廣泛表達(dá)于細(xì)胞表面的分子標(biāo)志物，作為信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白α的配體在免疫應(yīng)答過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，同時(shí)也是機(jī)體應(yīng)對(duì)刺激信號(hào)調(diào)節(jié)細(xì)胞反應(yīng)時(shí)凝血酶敏感蛋白1的信號(hào)受體，控制機(jī)體對(duì)損傷應(yīng)答的反應(yīng)程度。CD47及其配體凝血酶敏感蛋白1、信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)調(diào)控在感染及腫瘤免疫、缺血/再灌注損傷、腦出血損傷及電離輻射損傷中起到非常重要的作用，具有較強(qiáng)的臨床應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：整合素相關(guān)蛋白；信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白α；凝血酶敏感蛋白1；免疫；損傷

Injury

CD47分子屬于免疫球蛋白超家族，是一種廣泛分布于多種細(xì)胞表面的跨膜糖蛋白，細(xì)胞表面至關(guān)重要的分子標(biāo)記。最初從人胎盤(pán)及血小板中與整合素共沉淀純化而為人所知，其功能與整合素相關(guān)，故又稱(chēng)為整合素相關(guān)蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量在40 000～55 000，包括一個(gè)可變的胞外氨基端結(jié)構(gòu)域，與配體結(jié)合，3～5個(gè)疏水片段構(gòu)成的跨膜區(qū)以及一個(gè)親水的羧基端胞質(zhì)尾區(qū)。CD47的主要功能有兩個(gè)：①作為機(jī)體固有免疫系統(tǒng)中巨噬細(xì)胞表面抑制性受體信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白α(signal regulatory protein α，SIRPα)的配體，傳遞“不要吃我”的信號(hào)，從而阻止巨噬細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的清除[1-2]；②作為信號(hào)受體，結(jié)合血小板反應(yīng)蛋白(thrombospondin-1，TSP-1)，通過(guò)改變細(xì)胞內(nèi)鈣離子、環(huán)磷腺苷/環(huán)磷鳥(niǎo)苷等的濃度，調(diào)節(jié)多種細(xì)胞的存活、遷移，誘發(fā)機(jī)體組織對(duì)損傷的應(yīng)答[3]。CD47與SIRPα以及CD47與TSP-1之間的作用機(jī)制研究已取得一定進(jìn)展，然而，SIRPα與TSP-1信號(hào)通路是否存在交叉還不明確?，F(xiàn)就CD47的表達(dá)調(diào)控機(jī)制以及其在各種損傷中發(fā)揮的重要作用進(jìn)行綜述，探討其在臨床靶向治療及腎移植過(guò)程中的意義。

1CD47的表達(dá)調(diào)控機(jī)制

CD47分子主要在單核巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、中樞神經(jīng)細(xì)胞表面表達(dá)，影響CD47表達(dá)的調(diào)控機(jī)制尚不十分清楚。一方面，Chang等[4]研究顯示CD47的表達(dá)可能受轉(zhuǎn)錄因子Pal/NRF-1d的正向調(diào)控，進(jìn)而影響神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞軸突的生長(zhǎng)，而miR-133a則通過(guò)與CD47分子信使RNA的3′-UTR區(qū)結(jié)合負(fù)向調(diào)控其表達(dá)水平[5]。另一方面，CD47的表達(dá)也受到翻譯后修飾調(diào)節(jié)，高血糖水平可以抑制血管平滑肌細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶2對(duì)CD47分子的剪切作用。而這一過(guò)程對(duì)CD47分子胞外片段識(shí)別SIRPα是必需的，一旦缺失將導(dǎo)致后續(xù)的信號(hào)傳遞受阻[6]。

CD47在不同的生理狀態(tài)和疾病過(guò)程中表達(dá)水平發(fā)生變化。在許多腫瘤中其表達(dá)上調(diào)，從而保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受巨噬細(xì)胞的吞噬清除，因此可作為腫瘤輔助診斷和不良預(yù)后的指標(biāo)之一[5，7]。此外，在肺動(dòng)脈高壓患者及缺血/再灌注損傷(ischemia reperfusion injury，IRI)模型中表達(dá)同樣上調(diào)，體外實(shí)驗(yàn)表明這一上調(diào)作用可能是由組織缺氧引起的[8-9]。而衰老的紅細(xì)胞表面識(shí)別SIRPα配體的CD47表達(dá)卻下降，導(dǎo)致“不要吃我”的信號(hào)減弱，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用，加速紅細(xì)胞的清除[10]。

2CD47與免疫應(yīng)答

2.1感染免疫CD47影響白細(xì)胞遷移、吞噬及T細(xì)胞的分化、活化過(guò)程，在機(jī)體感染過(guò)程中發(fā)揮舉足輕重的作用。在固有免疫及適應(yīng)性免疫應(yīng)答過(guò)程中，白細(xì)胞遷移發(fā)揮重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)CD47-/-小鼠由于中性粒細(xì)胞跨血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移的能力受阻，發(fā)生腹腔大腸埃希菌感染的比例增高[11]，類(lèi)似的現(xiàn)象也見(jiàn)于其他細(xì)菌及病毒感染中[12]。用抗CD47抗體封閉小鼠后，再用Toll樣受體2/6激動(dòng)劑刺激，小鼠由于體內(nèi)中性粒細(xì)胞遷移能力降低而對(duì)刺激呈現(xiàn)無(wú)反應(yīng)性[13]。此外，細(xì)胞表面CD47的表達(dá)強(qiáng)度還可影響自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的吞噬作用，當(dāng)紅細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、骨髓細(xì)胞中CD47表達(dá)下降時(shí)，無(wú)需抗體或補(bǔ)體活化，機(jī)體對(duì)這類(lèi)細(xì)胞的吞噬作用即增強(qiáng)[1，14]。不僅如此，表達(dá)在抗原呈遞細(xì)胞上的CD47分子還可調(diào)控T細(xì)胞的分化及活化過(guò)程。當(dāng)機(jī)體受到內(nèi)毒素刺激時(shí)，CD47分子的Fc段可以抑制IL-6、IL-10、IL-12、腫瘤壞死因子-α的產(chǎn)生，進(jìn)而抑制樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟[15]?？贵w封閉CD47或與SIRPα結(jié)合后可以抵抗CD3活化的T細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)，降低γ-干擾素(interferon γ，IFN-γ)的產(chǎn)生，阻止T細(xì)胞向Th1型分化[16]；而當(dāng)CD47與SIRPγ結(jié)合則可以促進(jìn)抗原特異性T細(xì)胞的增殖[17]。

2.2抗腫瘤免疫在卵巢癌、膀胱癌、前列腺癌、急性T淋巴細(xì)胞白血病、惡性膠質(zhì)瘤、多發(fā)性骨髓瘤等多種腫瘤中均可見(jiàn)CD47表達(dá)升高[7，18]。乳腺癌患者骨髓CD47的表達(dá)與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，表達(dá)越高，預(yù)后越差。異常表達(dá)的CD47可以影響腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境，抑制自然殺傷細(xì)胞對(duì)惡性腫瘤細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性反應(yīng)，使腫瘤細(xì)胞逃脫機(jī)體的免疫監(jiān)視作用，促進(jìn)腫瘤向遠(yuǎn)處浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移。靶細(xì)胞上CD47的高表達(dá)能抑制固有免疫細(xì)胞對(duì)其殺傷作用，促使腫瘤細(xì)胞繼續(xù)存活。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及荷瘤小鼠模型中均發(fā)現(xiàn)封閉CD47或上調(diào)TSP-1表達(dá)后，可以通過(guò)SIRPα信號(hào)途徑增加腫瘤細(xì)胞周?chē)奘杉?xì)胞的浸潤(rùn)程度及其對(duì)腫瘤細(xì)胞的吞噬作用[19]使腫瘤面積減小。TSP-1在生理濃度下就可通過(guò)C端與內(nèi)皮細(xì)胞上CD47分子結(jié)合，抑制NO信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路從而調(diào)控血管生成過(guò)程、血液流量以及血小板止血作用[20]。因此，抑制TSP-1/CD47信號(hào)可以通過(guò)減少腫瘤部位的血流量進(jìn)而抑制腫瘤的生長(zhǎng)。然而最近又有研究發(fā)現(xiàn)，胞質(zhì)區(qū)SIRPα部分片段缺失的小鼠，抑制性信號(hào)的缺失，尚不足以抑制腫瘤生長(zhǎng)。因此，CD47封閉抗體可能還干擾了CD47分子的其他生物學(xué)過(guò)程進(jìn)而影響腫瘤生長(zhǎng)[21-22]。

3CD47與損傷應(yīng)答

3.1IRIIRI是引起心肌梗死、腦卒中、器官移植失敗的主要原因。增加NO的產(chǎn)生可以顯著改善IRI，然而NO信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可被CD47/TSP-1受體途徑抑制。機(jī)體在低氧、血栓形成或其他應(yīng)激狀態(tài)下，TSP-1表達(dá)上調(diào)，并釋放入血，結(jié)合細(xì)胞表面CD47后，通過(guò)抑制一氧化氮合酶活性，減少NO的合成，進(jìn)而影響下游環(huán)磷腺苷/環(huán)磷鳥(niǎo)苷的濃度及蛋白激酶G的活化，使受損局部血流量減少[3]。降低或缺失CD47可以對(duì)IRI產(chǎn)生保護(hù)作用，譬如增加局部血流量，減少中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)和活性氧自由基的生成。將CD47+/+小鼠骨髓移植給CD47-/-小鼠，腎臟IRI現(xiàn)象基本消失，提示IRI的發(fā)生可能主要是由腎臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞而非血循環(huán)細(xì)胞引起的[9]。不僅如此，研究人員還發(fā)現(xiàn)腎移植手術(shù)腎臟冷缺血處理前對(duì)供體腎灌注CD47抗體可顯著改善移植后腎臟的存活率，同時(shí)血清肌酐、尿素氮、磷、鎂水平也顯著降低[23]。同樣，CD47在干細(xì)胞移植方面也有一定的作用[24]。最新的研究還顯示，TSP-1可通過(guò)另一途徑結(jié)合非吞噬細(xì)胞，如血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞表面的SIRPα，激活還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，促進(jìn)活性氧自由基的產(chǎn)生，抑制血管擴(kuò)張，進(jìn)而加重IRI[25]。

3.2顱內(nèi)出血損傷作為一種神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)蛋白，CD47可以通過(guò)參與先天免疫抑制大腦炎癥反應(yīng)的發(fā)生。在局部腦缺血損傷中CD47與神經(jīng)元損傷，炎癥及血管形成有關(guān)[26]。最近Zhou等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在顱內(nèi)出血后，腦白質(zhì)和灰質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞上CD47的表達(dá)同樣上調(diào)，推測(cè)這一作用可能與鐵有關(guān)。腦出血后血腫周?chē)捎阼F沉積，上調(diào)CD47的表達(dá)，運(yùn)用金屬螯合劑去鐵敏deferoxamine后，CD47表達(dá)下調(diào)，提示其或許可以作為調(diào)節(jié)CD47表達(dá)的一種方法。構(gòu)建CD47過(guò)表達(dá)載體，被配體激活后，產(chǎn)生的神經(jīng)毒性可引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡。而CD47缺失后中性粒細(xì)胞滲出減少，基質(zhì)金屬蛋白酶9表達(dá)下降，可使腦卒中引起的梗死灶面積減小，腦水腫程度減輕[26]。

3.3電離輻射損傷機(jī)體偶然接觸電離輻射或接受放射治療均有可能造成廣泛的病理?yè)p傷，譬如急性輻射綜合征。但是由于目前缺乏對(duì)正常組織具有選擇性輻射保護(hù)的藥物，因此在一定程度上限制了腫瘤放射治療的劑量。近期研究發(fā)現(xiàn)，阻斷TSP-1或CD47可以對(duì)軟組織和骨髓細(xì)胞產(chǎn)生局部輻射防護(hù)作用[28]。運(yùn)用反義嗎啉寡核苷酸抑制CD47的表達(dá)可以提高經(jīng)致死劑量輻射小鼠的整體存活率，外周血循環(huán)中的白細(xì)胞數(shù)量上升，髓系細(xì)胞的增殖能力增強(qiáng)[29]。不表達(dá)CD47的T細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞經(jīng)輻照后，自噬作用顯著增強(qiáng)，人自噬基因Beclin 1、抗胸腺球蛋白5、抗胸腺球蛋白7表達(dá)升高，泛素結(jié)合蛋白p62下調(diào)；重新表達(dá)CD47后細(xì)胞對(duì)電離輻射敏感性增加，自噬減弱，加速死亡。用藥物或干擾RNA抑制不表達(dá)CD47分子的T細(xì)胞的自噬作用，可以增加細(xì)胞對(duì)輻射的敏感性，提示這類(lèi)細(xì)胞的輻射防護(hù)作用可能主要是通過(guò)增加細(xì)胞的自噬作用實(shí)現(xiàn)的[30]。

4小結(jié)

抗體封閉CD47或TSP-1，或者降低其表達(dá)水平，可以減輕IRI的損傷程度[31]。也可對(duì)輻射局部產(chǎn)生保護(hù)作用，因此，CD47可以作為減輕IRI及輻射損傷的治療靶點(diǎn)。之前的研究主要集中在CD47與TSP-1或SIRPα的結(jié)合在免疫、損傷過(guò)程中的作用，而最近卻發(fā)現(xiàn)TSP-1與SIRPα之間也可相互作用，誘發(fā)IRI，但具體哪條信號(hào)通路在IRI中起主導(dǎo)作用還需進(jìn)一步研究。此外，供體腎用抗CD47單克隆抗體灌注后再進(jìn)行移植可以顯著改善移植腎的存活，下一步研究方向可以考慮對(duì)受者進(jìn)行相同的處理，看其獲益程度是否有提高。降低IRI不但可以提高移植物的存活率，而且可以適當(dāng)降低供者捐獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，使可用供體增加，這對(duì)解決臨床供體稀缺的問(wèn)題意義非凡。

參考文獻(xiàn)

[1]Tsai RK,Rodriguez PL,Discher DE.Self inhibition of phagocytosis: the affinity of ′marker of self′ CD47for SIRPalpha dictates potency of inhibition but only at low expression levels[J].Blood Cells Mol Dis,2010,45(1):67-74.

[2]Chao MP,Jaiswal S,Weissman-Tsukamoto R,etal.Calreticulin is the dominant pro-phagocytic signal on multiple human cancers and is counterbalanced by CD47[J].Sci Transl Med,2010,2(63):63ra94.

[3]Roberts DD,Miller TW,Rogers NM,etal.The matricellular protein thrombospondin-1 globally regulates cardiovascular function and responses to stress via CD47[J].Matrix Biol,2012,31(3):162-169.

[4]Chang WT,Chen HI,Chiou RJ,etal.A novel function of transcription factor alpha-Pal/NRF-1: increasing neurite outgrowth[J].Biochem Biophys Res Commun,2005,334(1):199-206.

[5]Suzuki S,Yokobori T,Tanaka N,etal.CD47expression regulated by the miR-133a tumor suppressor is a novel prognostic marker in esophageal squamous cell carcinoma[J].Oncol Rep,2012,28(2):465-472.

[6]Maile LA,Capps BE,Miller EC,etal.Glucose regulation of integrin-associated protein cleavage controls the response of vascular smooth muscle cells to insulin-like growth factor-I[J].Mol Endocrinol,2008,22(5):1226-1237.

[7]Willingham SB,Volkmer JP,Gentles AJ,etal.The CD47-signal regulatory protein alpha(SIRPa) interaction is a therapeutic target for human solid tumors[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2012,109(17):6662-6667.

[8]Bauer PM,Bauer EM,Rogers NM,etal.Activated CD47promotes pulmonary arterial hypertension through targeting caveolin-1[J].Cardiovasc Res,2012,93(4):682-693.

[9]Rogers NM,Thomson AW,Isenberg JS.Activation of parenchymal CD47promotes renal ischemia-reperfusion injury[J].J Am Soc Nephrol,2012,23(9):1538-1550.

[10]Olsson M,Oldenborg PA.CD47on experimentally senescent murine RBCs inhibits phagocytosis following Fcgamma receptor-mediated but not scavenger receptor-mediated recognition by macrophages[J].Blood,2008,112(10):4259-4267.

[11]Lindberg FP,Bullard DC,Caver TE,etal.Decreased resistance to bacterial infection and granulocyte defects in IAP-deficient mice[J].Science,1996,274(5288):795-798.

[12]Herold S,von Wulffen W,Steinmueller M,etal.Alveolar epithelial cells direct monocyte transepithelial migration upon influenza virus infection: impact of chemokines and adhesion molecules[J].J Immunol,2006,177(3):1817-1824.

[13]Chin AC,Fournier B,Peatman EJ,etal.CD47and TLR-2 cross-talk regulates neutrophil transmigration[J].J Immunol,2009,183(9):5957-5963.

[14]Burger P,Hilarius-Stokman P,de Korte D,etal.CD47functions as a molecular switch for erythrocyte phagocytosis[J].Blood,2012,119(23):5512-5521.

[15]Latour S,Tanaka H,Demeure C,etal.Bidirectional negative regulation of human T and dendritic cells by CD47and its cognate receptor signal-regulator protein-alpha: down-regulation of IL-12 responsiveness and inhibition of dendritic cell activation[J].J Immunol,2001,167(5):2547-2554.

[16]Avice MN,Rubio M,Sergerie M,etal.CD47ligation selectively inhibits the development of human naive T cells into Th1 effec-tors[J].J Immunol,2000,165(8):4624-4631.

[17]Piccio L,Vermi W,Boles KS,etal.Adhesion of human T cells to antigen-presenting cells through SIRPbeta2-CD47interaction costimulates T-cell proliferation[J].Blood,2005,105(6):2421-

2427.

[18]Majeti R,Chao MP,Alizadeh AA,etal.CD47is an adverse prognostic factor and therapeutic antibody target on human acute myeloid leukemia stem cells[J].Cell,2009,138(2):286-299.

[19]Jaiswal S,Chao MP,Majeti R,etal.Macrophages as mediators of tumor immunosurveillance[J].Trends Immunol,2010,31(6):212-219.

[20]Isenberg JS,Martin-Manso G,Maxhimer JB,etal.Regulation of nitric oxide signalling by thrombospondin 1: implications for anti-angiogenic therapies[J].Nat Rev Cancer,2009,9(3):182-194.

[21]Zhao XW,van Beek EM,Schornagel K,etal.CD47-signal regulatory protein-alpha(SIRPalpha) interactions form a barrier for antibody-mediated tumor cell destruction[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2011,108(45):18342-18347.

[22]Zhao XW,Kuijpers TW,van den Berg TK.Is targeting of CD47-SIRPalpha enough for treating hematopoietic malignancy?[J].Blood,2012,119(18):4333-4334.

[23]Lin Y,Manning PT,Jia J,etal.CD47Blockade Reduces Ischemia-Reperfusion Injury and Improves Outcomes in a Rat Kidney Transplant Model[J].Transplantation,2014,98(4):394-401.

[24]van den Berg TK,van der Schoot CE.Innate immune ′self′ recognition: a role for CD47-SIRPalpha interactions in hematopoietic stem cell transplantation[J].Trends Immunol,2008,29(5):203-206.

[25]Yao M,Rogers NM,Csanyi G,etal.Thrombospondin-1 activation of signal-regulatory protein-alpha stimulates reactive oxygen species production and promotes renal ischemia reperfusion injury[J].J Am Soc Nephrol,2014,25(6):1171-1186.

[26]Jin G,Tsuji K,Xing C,etal.CD47gene knockout protects against transient focal cerebral ischemia in mice[J].Exp Neurol,2009,217(1):165-170.

[27]Zhou X,Xie Q,Xi G,etal.Brain CD47expression in a swine model of intracerebral hemorrhage[J].Brain Res,2014,1574:70-76.

[28]Soto-Pantoja DR,Isenberg JS,Roberts DD.Therapeutic Targeting of CD47to Modulate Tissue Responses to Ischemia and Radia-tion[J].J Genet Syndr Gene Ther,2011,2(2).pii:1000105.

[29]Soto-Pantoja DR,Ridnour LA,Wink DA,etal.Blockade of CD47increases survival of mice exposed to lethal total body irradia-tion[J].Sci Rep,2013,3:1038.

[30]Soto-Pantoja DR,Miller TW,Pendrak ML,etal.CD47deficiency confers cell and tissue radioprotection by activation of autop-hagy[J].Autophagy,2012,8(11):1628-1642.

[31]Soto-Pantoja DR,Stein EV,Rogers NM,etal.Therapeutic opportunities for targeting the ubiquitous cell surface receptor CD47[J].Expert Opin Ther Targets,2013,17(1):89-103.

Advances on Targeting CD47and Its Ligands TSP-1/SIRPα in Immune and Injury ResponseZHENGChen-hong,XIEXiao-hua. (DepartmentofComprehensiveSurgery,SouthBuilding,ChinesePLAGeneralHospital,Beijing100853,China)

Abstract:Integrin-associated protein CD47 is a widely expressed molecular marker on cell surface.As a ligand of signal regulatory protein α(SIRPα), it plays an important role in the process of immune response.And it also serves as signal receptor of thrombospondin-1(TSP-1) to regulate cells interaction and the extent of reaction in tissue response to injury and stress.The regulation mechanism of CD47, and its ligand TSP-1,and SIRPα signaling pathways play important roles in infection,anti-tumor immunity,ischemia-reperfusion injury,intracerebral hemorrhage injury and ionizing radiation damage, and have great potentials in the clinical application.

Key words:Integrin-associated protein； Signal regulatory protein α； Thrombospondin-1； Immune；

收稿日期：2014-12-22修回日期：2015-04-23編輯：相丹峰

基金項(xiàng)目：十二五軍隊(duì)醫(yī)藥衛(wèi)生科研基金重點(diǎn)項(xiàng)目(BWS12J051)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.004

中圖分類(lèi)號(hào)：R392

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)22-4042-03