Biểu hiện của các semaphorin thần kinh miễn dịch 4A và 4D cùng các thụ thể của chúng trong phổi được tăng cường bởi tác nhân gây dị ứng và yếu tố tăng trưởng nội mạch vưa

BMC Immunology - 2011
E. L. Smith1, Kathleen Shanks1, Michael Lipsky2, Louis J. DeTolla2, Achsah Keegan3, Svetlana P Chapoval3
1Center for Vascular and Inflammatory Diseases, University of Maryland School of Medicine, 800 West Baltimore St., Baltimore, Maryland, 21201, USA
2Department of Pathology, University of Maryland School of Medicine, 10 South Pine St., MSTF, Baltimore, Maryland, 21201, USA
3Department of Microbiology and Immunology, University of Maryland School of Medicine, 685 West Baltimore St., HSF-I, Suite 380, Baltimore, Maryland, 21201, USA

Tóm tắt

Tóm tắtĐặt vấn đềCác semaphorin đã được xác định ban đầu là các phân tử điều tiết hoạt động chức năng của sợi trục trong hệ thần kinh. Sema4A và Sema4D là hai semaphorin đầu tiên được phát hiện biểu hiện trên các tế bào miễn dịch và được gọi là "semaphorin miễn dịch". Đã biết rằng Sema4A và Sema4D gắn kết với Tim-2 và CD72 biểu hiện trên bạch cầu, cũng như PlexinD1 và B1 hiện diện trên các tế bào không miễn dịch. Những semaphorin thần kinh miễn dịch và các thụ thể của chúng đã được chứng minh đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý và bệnh lý, bao gồm phát triển neuron, điều hòa đáp ứng miễn dịch, ung thư, bệnh tự miễn dịch, bệnh tim mạch, thận và các bệnh nhiễm trùng. Tuy nhiên, biểu hiện và điều chỉnh của Sema4A, Sema4D, và các thụ thể của chúng trong phổi bình thường và phổi dị ứng vẫn chưa được xác định.Kết quảĐiều trị bằng dị nguyên và biểu hiện yếu tố tăng trưởng nội mạch phổi (VEGF) đã kích thích bệnh lý tương tự hen suyễn ở phổi chuột. Các mô hình thí nghiệm về viêm đường hô hấp dị ứng này đã được sử dụng để phân tích biểu hiện của các semaphorin miễn dịch và các thụ thể của chúng bằng cách sử dụng kỹ thuật miễn dịch hóa học và phương pháp phân tích tế bào dòng chảy. Chúng tôi phát hiện rằng ngoài các tế bào giống như tế bào phụ, Sema4A cũng được phát hiện trên các tế bào biểu mô phế quản và tế bào cơ trơn, trong khi biểu hiện Sema4D cao trên các tế bào miễn dịch như tế bào lympho T và B. Một phát hiện gây ngạc nhiên, dưới tình trạng viêm, nhiều loại tế bào bao gồm đại thực bào, lympho, và bạch cầu hạt trong phổi đã biểu hiện Tim-2, một dấu ấn đã được định nghĩa trước đây cho tế bào Th2. CD72 đã được phát hiện trên các tế bào miễn dịch, viêm và biểu mô phổi. Các tế bào biểu mô phế quản đều dương tính với cả hai plexin, trong khi một số tế bào nội mô đã chọn lọc biểu hiện Plexin D1. Biểu hiện Plexin B1 cũng được phát hiện trên các tế bào DC trong phổi. Cả dị nguyên và VEGF đều làm tăng cường biểu hiện của các semaphorin thần kinh miễn dịch và các thụ thể của chúng trong mô phổi. Tuy nhiên, biểu hiện Sema4A-Tim2 trong mô phổi khá yếu, trong khi cặp ligand-thụ thể Sema4D-CD72 hầu như được tăng cường nhiều bởi dị nguyên. Protein Sema4D hòa tan đã có mặt trong các mẫu lysis phổi và một protein Sema4A toàn phần cùng với dị dimer của nó đã được phát hiện dễ dàng trong các dịch ống phế quản (BAL) dưới tình trạng viêm.Kết luậnNghiên cứu này rõ ràng cho thấy rằng các semaphorin thần kinh miễn dịch Sema4A và Sema4D cùng các thụ thể của chúng có thể đóng vai trò như các dấu ấn tiềm năng cho các bệnh viêm đường hô hấp dị ứng. Những phát hiện hiện tại của chúng tôi mở đường cho việc điều tra thêm về vai trò của các semaphorin miễn dịch trong quá trình viêm và việc sử dụng chúng như các mục tiêu điều trị tiềm năng cho các tình trạng viêm phổi.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Kumanogoh A, Kikutani H: Immune semaphorins: a new area of semaphorin research. J Cell Sci. 2003, 116: 3463-3470. 10.1242/jcs.00674.

Suzuki K, Kumanogoh A, Kikutani H: Semaphorins and their receptors in immune cell interactions. Nat Immunol. 2008, 9: 17-23. 10.1038/ni1553.

Gautier G, de Saint-Vis B, Senechal B, Pin JJ, Bates EE, Caux C, Geissmann F, Garrone P: The class 6 semaphorin SEMA6A is induced by interferon-gamma and defines an activation status of langerhans cells observed in pathological situations. Am J Pathol. 2006, 168: 453-65. 10.2353/ajpath.2006.050288.

Czopik AK, Bynoe MS, Palm N, Raine CS, Medzhitov R: Semaphorin 7A is a negative regulator of T cell responses. Immunity. 2006, 24: 591-600. 10.1016/j.immuni.2006.03.013.

Kumanogoh A, Shikina T, Suzuki K, Uematsu S, Yukawa K, Kashiwamura S, Tsutsui H, Yamamoto M, Takamatsu H, Ko-Mitamura EP, Takegahara N, Marukawa S, Ishida I, Morishita H, Prasad DV, Tamura M, Mizui M, Toyofuku T, Akira S, Takeda K, Okabe M, Kikutani H: Nonredundant roles of Sema4A in the immune system: defective T cell priming and Th1/Th2 regulation in Sema4A-deficient mice. Immunity. 2005, 22: 305-316. 10.1016/j.immuni.2005.01.014.

Chakravarti S, Sabatos CA, Xiao S, Illes Z, Cha EK, Sobel RA, Zheng XX, Strom TB, Kuchroo VK: Tim-2 regulates T helper type 2 responses and autoimmunity. J Exp Med. 2005, 202: 437-444. 10.1084/jem.20050308.

Toyofuku T, Yabuki M, Kamei J, Kamei M, Makino N, Kumanogoh A, Hori M: Semaphorin-4A, an activator for T-cell-mediated immunity, suppresses angiogenesis via Plexin-D1. EMBO J. 2007, 26: 1373-1384. 10.1038/sj.emboj.7601589.

Yukawa K, Tanaka T, Yoshida K, Takeuchi N, Ito T, Takamatsu H, Kikutani H, Kumanogoh A: Sema4A induces cell morphological changes through B-type plexin-mediated signaling. Int J Mol Med. 2010, 25: 225-230.

Delaire S, Elhabazi A, Bensussan A, Boumsell L: CD100 is a leukocyte semaphorin. Cell Mol Life Sci. 1998, 54: 1265-1276. 10.1007/s000180050252.

Kumanogoh A, Suzuki K, Ch'ng E, Watanabe C, Takegahara N, Ishida I, Sato T, Habu S, Yoshida K, Shi W, Kikutani H: Requirement for the lymphocyte semaphorin, CD100, in the induction of antigen-specific T cells and the maturation of dendritic cells. J Immunol. 2002, 169: 1175-1181.

Chabbert-de Ponnat I, Marie-Cardine A, Pasterkamp RJ, Schiavon V, Tamagnone L, Thomasset N, Bensussan A, Boumsell L: Soluble CD100 functions on human monocytes and immature dendritic cells require plexin C1 and plexin B1, respectively. Int Immunol. 2005, 17: 439-447. 10.1093/intimm/dxh224.

Kumanogoh A, Kikutani H: Biological functions and signaling of transmembrane semaphorin, CD100/Sema4D. Cell Mol Life Sci. 2004, 61: 292-300. 10.1007/s00018-003-3257-7.

Fazzari P, Penachioni J, Gianola S, Rossi F, Eickholt BJ, Maina F, Alexopoulou L, Sottile A, Comoglio PM, Flavell RA, Tamagnone L: Plexin-B1 plays a redundant role during mouse development and in tumour angiogenesis. BMC Dev Bio. 2007, 7: 55-10.1186/1471-213X-7-55.

Tamagnone L, Artigiani S, Chen H, He Z, Ming GI, Song H, Chedotal A, Winberg ML, Goodman CS, Poo M, Tessier-Lavigne M, Comoglio PM: Plexins are a large family of receptors for transmembrane, secreted, and GPI-anchored semaphorins in vertebrates. Cell. 1999, 99: 71-80. 10.1016/S0092-8674(00)80063-X.

Lee CG, Link H, Baluk P, Homer RJ, Chapoval S, Bhandari V, Kang MJ, Cohn L, Kim YK, McDonald DM, Elias JA: Vascular endothelial growth factor (VEGF) induces remodeling and enhances TH2-mediated sensitization and inflammation in the lung. Nat Med. 2004, 10: 1095-1103. 10.1038/nm1105.

Wang J, Homer RJ, Hong L, Cohn L, Lee CG, Jung S, Elias JA: IL-11 selectively inhibits aeroallergen induced pulmonary eosinophilia and Th2 cytokine production. J Immunol. 2000, 165: 2222-2231.

Chapoval SP, Nabozny GH, Marietta EV, Raymond EL, Krco CJ, Andrews AG, David CS: Short ragweed allergen induces eosinophilic lung disease in HLA-DQ transgenic mice. J Clin Invest. 1999, 103: 1707-1717. 10.1172/JCI6175.

Kelly-Welch AE, Melo ME, Smith E, Ford AQ, Haudenschild C, Noben-Trauth N, Keegan AD: Complex role of the IL-4 receptor alpha in a murine model of airway inflammation: expression of the IL-4 receptor alpha on nonlymphoid cells of bone marrow origin contributes to severity of inflammation. J Immunol. 2004, 172: 4545-4555.

Chapoval SP, Lee CG, Tang C, Keegan AD, Cohn L, Bottomly K, Elias JA: Lung vascular endothelial growth factor expression induces local myeloid dendritic cell activation. Clin Immunol. 2009, 132: 371-384. 10.1016/j.clim.2009.05.016.

Chapoval SP, Al-Garawi A, Lora JM, Strickland I, Ma B, Lee PJ, Homer RJ, Ghosh S, Coyle AJ, Elias JA: Inhibition of NF-kappaB activation reduces the tissue effects of transgenic IL-13. J Immunol. 2007, 179: 7030-7041.

Wang H, Peters N, Laza-Stanca V, Nawroly N, Johnston SL, Schwarze J: Local CD11c+ MHC class II- precursors generate lung dendritic cells during respiratory viral infection, but are depleted in the process. J Immunol. 2006, 177: 2536-2542.

Landsman L, Jung S: Lung macrophages serve as obligatory intermediate between blood monocytes and alveolar macrophages. J Immunol. 2007, 179: 3488-3494.

Wang X, Kumanogoh A, Watanabe C, Shi W, Yoshida K, Kikutani H: Functional soluble CD100/Sema4D released from activated lymphocytes: possible role in normal and pathologic immune responses. Blood. 2001, 97: 3498-3504. 10.1182/blood.V97.11.3498.

Nakano H, Yanagita M, Gunn MD: CD11c(+)B220(+)Gr-1(+) cells in mouse lymph nodes and spleen display characteristics of plasmacytoid dendritic cells. J Exp Med. 2001, 194: 1171-1178. 10.1084/jem.194.8.1171.

Hochweller K, Miloud T, Striegler J, Naik S, Hämmerling GJ, Garbi N: Homeostasis of dendritic cells in lymphoid organs is controlled by regulation of their precursors via a feedback loop. Blood. 2009, 114: 4411-4421. 10.1182/blood-2008-11-188045.

Debbabi H, Ghosh S, Kamath AB, Alt J, Demello DE, Dunsmore S, Behar SM: Primary type II alveolar epithelial cells present microbial antigens to antigen-specific CD4+ T cells. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2005, 289: L274-L279. 10.1152/ajplung.00004.2005.

Radsak M, Iking-Konert C, Stegmaier S, Andrassy K, Hansch GM: Polymorphonuclear neutrophils as accessory cells for T-cell activation: major histocompatibility complex class II restricted antigen-dependent induction of T-cell proliferation. Immunology. 2000, 101: 521-530. 10.1046/j.1365-2567.2000.00140.x.

Hogaboam CM, Lukacs NW, Chensue SW, Strieter RM, Kunkel SL: Monocyte chemoattractant protein-1 synthesis by murine lung fibroblasts modulates CD4+ T cell activation. J Immunol. 1998, 160: 4606-4614.

Kambayashi T, Allenspach EJ, Chang JT, Zou T, Shoag JE, Reiner SL, Caton AJ, Koretzky GA: Inducible MHC class II expression by mast cells supports effector and regulatory T cell activation. J Immunol. 2009, 182: 4686-4695. 10.4049/jimmunol.0803180.

Roodink I, Verrijp K, Raats J, Leenders WP: Plexin D1 is ubiquitously expressed on tumor vessels and tumor cells in solid malignancies. BMC Cancer. 2009, 9: 297-10.1186/1471-2407-9-297.

Basile JR, Castilho RM, Williams VP, Gutkind JS: Semaphorin 4D provides a link between axon guidance processes and tumor-induced angiogenesis. Proc Natl Acad Sci USA. 2006, 103: 9017-9022. 10.1073/pnas.0508825103.

Kumanogoh A, Marukawa S, Suzuki K, Takegahara N, Watanabe C, Ch'ng E, Ishida I, Fujimura H, Sakoda S, Yoshida K, Kikutani H: Class IV semaphorin Sema4A enhances T-cell activation and interacts with Tim-2. Nature. 2002, 419: 629-633. 10.1038/nature01037.

Lambrecht BN, Salomon B, Klatzmann D, Pauwels RA: Dendritic cells are required for the development of chronic eosinophilic airway inflammation in response to inhaled antigen in sensitized mice. J Immunol. 1998, 160: 4090-4097.

van Rijt LS, Jung S, KleinJan A, Vos N, Willart M, Duez C, Hoogsteden HC, Lambrecht BN: In vivo depletion of lung CD11c+ dendritic cells during allergen challenge abrogates the characteristic features of asthma. J Exp Med. 2005, 201: 981-991. 10.1084/jem.20042311.

Kumanogoh A, Watanabe C, Lee I, Wang X, Shi W, Araki H, Hirata H, Iwahori K, Uchida J, Yasui T, Matsumoto M, Yoshida K, Yakura H, Pan C, Parnes JR, Kikutani H: Identification of CD72 as a lymphocyte receptor for the class IV semaphorin CD100: a novel mechanism for regulating B cell signaling. Immunity. 2000, 13: 621-31. 10.1016/S1074-7613(00)00062-5.

Thông tin
Thông tin xuất bản

BMC Immunology

Thông tin tác giả