中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移機(jī)制

1、中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移機(jī)制摘要：中性粒細(xì)胞的募集是感染以及炎癥性疾病的免疫反應(yīng)過程中一個不可缺少的組成部分。中性粒細(xì)胞外滲過程包含一個通過緊密協(xié)調(diào)血管壁內(nèi)皮細(xì)胞間的粘附作用的順序所安排的復(fù)雜的多步級聯(lián)反應(yīng)。中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞包含的粘附受體和信號分子可調(diào)節(jié)進(jìn)入炎癥或感染部位的嗜中性粒細(xì)胞的募集。本綜述將集中講述嗜中性粒細(xì)胞募集的最后一步,也就是通過內(nèi)皮細(xì)胞的中性粒細(xì)胞的遷移。 在血液和固有免疫的第一條防線中，短命的中性粒細(xì)胞是最豐富的白細(xì)胞。中性粒細(xì)胞可以通過特異性受體檢測到細(xì)菌組成成分如脂多糖（LPS）和fMLP；這些特異性受體包括Toll-樣受體和G-蛋白偶聯(lián)受體(1)。這個過程導(dǎo)致中性

2、粒細(xì)胞遷移活動的上調(diào)，使中性粒細(xì)胞在幾小時之內(nèi)積聚到急性炎癥部位。除了對細(xì)菌和真菌病原體起到防御作用之外，中性粒細(xì)胞也是一種輔助性T型1細(xì)胞（Th1細(xì)胞）相關(guān)（2）炎癥浸潤的標(biāo)志。中性粒細(xì)胞的釋放可能導(dǎo)致組織損傷的部位募集細(xì)胞毒性介質(zhì)，從而促進(jìn)自身免疫和慢性炎癥。中性粒細(xì)胞浸潤是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎，血管炎，炎性腸道疾病和慢性肺疾病的一種特征性標(biāo)志（3; 4）。因此，中性粒細(xì)胞外滲到炎癥，血管損傷或感染部位需要有一個嚴(yán)密的調(diào)節(jié)過程。中性粒細(xì)胞的募集需要一個粘附和遷移的多級級聯(lián)反應(yīng)，這個過程需要三種粘附受體，即選擇素，整合素和免疫球蛋白超家族黏附受體，所介導(dǎo)的。這些步驟是：（一）最初選擇素介導(dǎo)的軋制，（

3、二），趨化因子誘導(dǎo)激活（三）整合素依賴性的穩(wěn)定的粘附和隨后的跨內(nèi)皮遷移（5-7）。然而，最近的證據(jù)已經(jīng)促使原來的三步粘附級聯(lián)反應(yīng)的擴(kuò)展，包括新獨(dú)立的步驟，如整合素介導(dǎo)的緊隨中性粒細(xì)胞逮捕的血管內(nèi)爬行。此外，跨內(nèi)皮遷移（也稱為血細(xì)胞溢出）可發(fā)生在旁細(xì)胞和跨細(xì)胞活動中（10）。在炎癥組織中進(jìn)一步的內(nèi)皮下間質(zhì)白細(xì)胞的遷移主要由1和2整合素家族成員介導(dǎo)，1整合素成員包括：與間質(zhì)連接的11-，21和s1-整合素；2整合素成員包括：纖維蛋白原結(jié)合的Mac - 1（11-13）。白細(xì)胞相關(guān)膜結(jié)合蛋白酶或分泌蛋白酶以及粘多糖降解酶促進(jìn)這一過程，這些酶幫助中性粒細(xì)胞浸潤細(xì)胞外基質(zhì)（11; 14）。在介紹了中性粒

4、細(xì)胞內(nèi)皮的相互作用的不同步驟之后，本綜述將集中在講述嗜中性粒細(xì)胞募集的最后一步，即跨內(nèi)皮遷移。中性粒細(xì)胞募集的多步過程 在軋制過程中，中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞表面之間經(jīng)歷了一個短暫的相互作用，這可使作用慢下來。軋制相互作用的最后一秒是可逆的，由于它們受弱的選擇素結(jié)合的介導(dǎo)，如E -，P -或L型選擇素以及它們的碳水化合物配體和P -選擇素糖蛋白- 1(PSGL-1)，軋制相互作用的最后一秒是可逆的， (15)。內(nèi)皮細(xì)胞選擇素的表達(dá)和曝露，如頂點(diǎn)內(nèi)皮細(xì)胞表面的P -和E -型選擇素，是一個緊密調(diào)節(jié)過程。P -選擇素存儲在Weibel - Palade小體，而且可以迅速易位到由幾種刺激物激活的內(nèi)皮細(xì)胞

5、的細(xì)胞腔表面。截然不同的，E -型選擇素不是連續(xù)表達(dá)的，它是每隔幾個小時之后再重新合成的（15）。P -選擇素/PSGL-1相互作用主要參與了最初的共享（16），而緩慢的和更穩(wěn)定的軋制由E -選擇素介導(dǎo)（17）。有證據(jù)表明，最初的軋制和隨后粘附在功能上至少在兩個層面是相互關(guān)聯(lián)的：（一）有證據(jù)表明相關(guān)抗原- 1整合素，尤其是當(dāng)它處于低親和力構(gòu)象時，參加緩慢軋制粘連。隨后相關(guān)抗原- 1的活性構(gòu)象促進(jìn)軋制狀態(tài)的逮捕（18，19）。（二）第二，除了對于流動中性粒細(xì)胞來說的“剎車”功能之外，軋制作用允許中性粒細(xì)胞感覺到趨化因子的作用，與硫酸乙酰肝素蛋白多糖通過內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞膜有關(guān)。該趨化因子衍生信號對啟

6、動強(qiáng)烈的粘附步驟（20）是至關(guān)重要的。 在激活步驟中，趨化因子包括白細(xì)胞介素- 8；化學(xué)刺激物包括補(bǔ)體C5a，白三烯LTB4，血小板活化因子和細(xì)菌的衍生的甲?；幕?，通過轉(zhuǎn)換低親和力，選擇素介導(dǎo)進(jìn)入高親和力作用，整合素介導(dǎo)的強(qiáng)烈的粘附，誘導(dǎo)快速的中性粒細(xì)胞粘附（6;20; 21）。中性粒細(xì)胞粘附于血管內(nèi)皮細(xì)胞是由整合素，VLA- 4（41）Mac - 1的（M2）和LFA- 1（L2）的相互作用介導(dǎo)的，作用于中性粒細(xì)胞的免疫球蛋白超家族成員如細(xì)胞ICAM- 1和ICAM-1和VCAM-1，或作用于內(nèi)皮細(xì)胞表面的高級糖基化副產(chǎn)物受體（22）。這些內(nèi)皮反受體是組成型表達(dá)（細(xì)胞ICAM- 1和ICA

7、M- 2，RAGE）或進(jìn)一步上調(diào)（ICAM - 1，RAGE），或者被誘導(dǎo)（VCAM - 1）（22，23）。中性粒細(xì)胞外滲和免疫反應(yīng)過程中整合素介導(dǎo)的粘附的重要性已由幾個從事小鼠一個或多個白細(xì)胞整合素缺陷（24-27），或白細(xì)胞粘附缺陷綜合征在男性中缺乏2整合素研究的研究人員所證明（22，28）。在外滲過程中，白細(xì)胞整合素的活動主要由構(gòu)象變化和集群調(diào)節(jié)，然而白細(xì)胞整合素的表達(dá)只會受到輕微影響。通過“內(nèi)至外”的信號激活整合素，這個過程主要受趨化因子介導(dǎo)，涉及幾條路徑，包括小GTP酶，（29），以及整合素的胞質(zhì)尾巴的與肌動蛋白結(jié)合蛋白相互作用，從而誘導(dǎo)整合素構(gòu)象的改變（30）。小GTP酶Rap1

8、調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)相關(guān)抗原- 1親和力（32-35）。鳥嘌呤核苷酸交換因子(GEFs)，如CALDAG - GEFI（鈣anddiacylglycerolregulated GEFI）（36，37），VAV1（38），激活Rap1的參與調(diào)制白細(xì)胞整合親和力。CALDAG - GEFI缺陷導(dǎo)致在人類和小鼠體內(nèi)趨化因子誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞的捕捉的減少（36，38）。此外，肌動結(jié)合蛋白如塔林蛋白（30; 39）或-輔肌動蛋白（40）以及14-3-3蛋白（41）已顯示以鏈為目標(biāo)來激活整合素。塔林蛋白是一種包含兩個功能區(qū)，一個球狀頭部和棒狀域的細(xì)胞骨架蛋白。塔林蛋白的頭部被認(rèn)為可誘導(dǎo)相關(guān)抗原L和2細(xì)胞質(zhì)尾巴的分離以及

9、導(dǎo)致相關(guān)抗原- 1高親和力的構(gòu)象的產(chǎn)生（42，43）。 中性粒細(xì)胞粘附到血管內(nèi)皮細(xì)胞能通過整合素介導(dǎo)由外到內(nèi)的信號進(jìn)一步增強(qiáng)，該信號因整合素聚類和構(gòu)象改變或因整合素結(jié)扎而發(fā)生。在起初的捕捉之后，兩個Src樣蛋白酪氨酸激酶可以介導(dǎo)相關(guān)抗原- 1和Mac - 1誘導(dǎo)粘附穩(wěn)定性，因?yàn)樗麄兊囊种萍铀倭颂幱诹鲃訔l件下壁中性粒細(xì)胞（44）的分離。GEFs VAV1 and VAV3也有相似的功能（38）。此外，在Wiskott-Aldrich綜合征蛋白(WASp)缺陷中的中性粒細(xì)胞顯示肌動蛋白的缺陷，細(xì)胞骨架的缺陷和緊隨初始逮捕的整合素的積聚。只有在流動條件下，WASp-缺陷表型才可見(45)。被牽連到白

10、細(xì)胞后粘附增強(qiáng)過程中的另外一個因素是樁蛋白，它與4-整合鏈的細(xì)胞質(zhì)功能區(qū)相互作用（46）。中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移 經(jīng)過強(qiáng)烈的粘附反應(yīng)之后，中性粒細(xì)胞爬過內(nèi)皮細(xì)胞表面到最近的利用整合素Mac- 1和LFA - 1的交界處，這個過程被稱為運(yùn)動（8）。最近，關(guān)于中性粒細(xì)胞在體內(nèi)爬行已提出證據(jù)（9）?？鐑?nèi)皮遷移主要以旁路方式發(fā)生，即在胞間交叉點(diǎn)處。特別是，三個細(xì)胞交界處，以及內(nèi)皮交叉點(diǎn)處的地方基底膜表達(dá)較低水平的基質(zhì)蛋白(48),已被提議作為遷移的中性粒細(xì)胞在體內(nèi)的外滲優(yōu)先領(lǐng)域。此外，最近證據(jù)表明，中性粒細(xì)胞和其他的白細(xì)胞可能以一跨細(xì)胞的方式進(jìn)入血管外組織，即通過內(nèi)皮細(xì)胞（12，49，50）。事實(shí)上，當(dāng)

11、血管內(nèi)爬行在體內(nèi)禁用時，跨細(xì)胞通路可能會變得更加突出（9）。體外研究結(jié)果指出了對于中性粒細(xì)胞來說，旁路途經(jīng)占主導(dǎo)地位，然而，5的中性粒細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)使用發(fā)跨細(xì)胞途經(jīng)（49）。有趣的是，在中性粒細(xì)胞的遷移過程中，長壽命的TNF-預(yù)處理和ICAM - 1的超表達(dá)導(dǎo)致跨細(xì)胞途經(jīng)的相對貢獻(xiàn)增加(51)。 對于旁通路，輪回中性粒細(xì)胞內(nèi)皮交界處代表著主要障礙。至少有兩種類型的交界處都參與了輪回：（一）由能促進(jìn)鈣依賴性的，同種細(xì)胞間的接觸維生素E -鈣粘蛋白形成的粘附交界處（zonula粘著）。細(xì)胞之間的膜相關(guān)VE -鈣粘蛋白和肌動蛋白細(xì)胞骨架的鏈接受細(xì)胞內(nèi)連環(huán)的介導(dǎo)。（二）緊密連接（閉鎖小帶），最重要的交界處

12、，形成了密切的細(xì)胞間黏附和由三種類型的跨膜蛋白組成，occludin, claudins和交界處粘附分子(JAM)，這是與細(xì)胞內(nèi)如閉鎖小帶- 1(ZO-1)的細(xì)胞骨架信號分子相鏈接的（52）。（1）維生素E-鈣粘蛋白 維生素E-鈣粘蛋白充當(dāng)過路白細(xì)胞的看門人，在體內(nèi)，抗體抵抗維生素E-鈣粘蛋白的抗體增加內(nèi)皮細(xì)胞單層通透性和中性粒細(xì)胞率外滲（53），而在體外研究表明，在血球滲出過程中，維生素E-鈣粘蛋白的缺口瞬間形成（54）。不過，目前還不清楚，在中性粒細(xì)胞的遷移位點(diǎn)，維生素E-鈣粘蛋白是否從細(xì)胞交界處消失對于該過程或結(jié)果是不是一個先決條件的。一個可能的解釋是，中性粒細(xì)胞粘附血管內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)致由維

13、生素E-鈣粘蛋白的磷酸化調(diào)節(jié)的維生素E-鈣粘蛋白介導(dǎo)的粘附部分的減少。維生素E-鈣粘蛋白以及絲氨酸665的胞質(zhì)尾的酪氨酸658 and 731的磷酸化已表明與維生素E-鈣粘蛋白的功能障礙有關(guān)(55;56)。最近，ICAM- 1介導(dǎo)中性粒細(xì)胞粘附內(nèi)皮細(xì)胞可誘導(dǎo)維生素E-鈣粘蛋白酪氨酸磷酸化進(jìn)而推進(jìn)中性粒細(xì)胞輪回（57）。包括可以使-連環(huán)蛋白磷酸化的 GTP酶Rac1，活性氧，活性氧激活富含脯氨酸的酪氨酸磷酸化激酶2的其他途經(jīng)已經(jīng)被認(rèn)為是信號傳導(dǎo)介質(zhì)（58;59）。 有趣的是，中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶的產(chǎn)生能夠降解細(xì)胞外部分的維生素E-鈣粘蛋白。因此，中性粒細(xì)胞可能參與這一機(jī)制，以便他們通過內(nèi)皮細(xì)胞間

14、交界處（60，61）。然而，因?yàn)閺椥缘鞍酌溉毕莼騇MP- 9缺陷中性粒細(xì)胞在無流動跨內(nèi)皮遷移中沒有缺陷，使得中性粒細(xì)胞蛋白酶參與的維生素E-鈣粘蛋白的蛋白水解的重要性不是很清楚（62）。（2） JAMs和相關(guān)分子 JAMs是免疫球蛋白超家族成員，包括兩個細(xì)胞外免疫球蛋白樣功能區(qū)域（63，64），由于最后羧基端的二類PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合基序，他們在內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞緊密連接處被發(fā)現(xiàn)，這使他們與交界處相關(guān)的PDZ-功能區(qū)相連的分子預(yù)先發(fā)生相互作用（63，64）。包括血小板，中性粒細(xì)胞，單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞（65）在內(nèi)的不同的循環(huán)血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)JAM-A，而JAM-B 和JAM-C的表達(dá)方式更多的限制表達(dá)在

15、血小板和B細(xì)胞亞群上的JAM-C（66-69）。除了通過細(xì)胞膜末端區(qū)域的保守序列使他們的傾向在同種交互方式中相互作用（70-72），JAM-A也擔(dān)任白細(xì)胞整合素的反受體：特別是，連接 LFA-1的JAM-A (73;74),與VLA-4相關(guān)的 JAM-B(75) 和與Mac-1相互作用的 JAM-C (68)。 在中性粒細(xì)胞溢出過程中，JAM-A假設(shè)性作用的第一證據(jù)來源于實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)證明腦膜炎JAM-A的抗體抑制中性粒細(xì)胞募集（76）。在腹膜炎實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，JAM-A 缺陷的小鼠表現(xiàn)出中性粒細(xì)胞募集能力的下降。但是，在這種模型中，骨髓細(xì)胞/中性粒細(xì)胞上專一的JAM-A 在遷移過程中是必不可少的，

16、而發(fā)現(xiàn)并不需要血管內(nèi)皮細(xì)胞上的JAM-A（77; 78）。截然不同的是，在灌注損傷模型肝模型中，內(nèi)皮細(xì)胞JAM-A介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的外滲（78）。 JAM-C 與 Mac-1的異嗜連接被發(fā)現(xiàn)可介導(dǎo)，特別是在低轉(zhuǎn)換速率的，強(qiáng)烈的血小板-中性粒細(xì)胞的相互作用（68）。此外，可溶性的JAM-C阻斷中性粒細(xì)胞穿過內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞（79-81）。在一肺部炎癥模型中中性粒細(xì)胞聚集受到針對JAM-C的阻斷抗體的抑制，內(nèi)皮細(xì)胞特異性超表達(dá)的JAM-C可使積聚增加（81）。然而，這些JAM-C的功能可以和JAM- C的缺陷小鼠證實(shí)仍存在爭議（82; 83）。除了結(jié)合到Mac - 1，JAM- B的有效結(jié)合JAM

17、- B型（84），以及在血管內(nèi)皮細(xì)胞間接觸過程中針對JAM-C的游離的JAM-C/JAM-B異性抗體，從而將易接近的JAM-C呈遞給整合素Mac - 1（85）。最近，我們展示了JAM- C的功能是可以調(diào)解意想不到的內(nèi)皮細(xì)胞滲透性的增加。JAM- C的敲除可增加small GTPase RAP1在血管內(nèi)皮細(xì)胞的活性，促進(jìn)維生素E-鈣粘蛋白介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞之間的連接，提呈內(nèi)皮細(xì)胞中緊密交界處于粘附交界處最初的功能的相互影響（72，86）。與此相反，JAM-A能促進(jìn)上皮細(xì)胞RAP1的活性（87）?？傊?，在中性粒細(xì)胞輪回中JAM-C作用的潛在機(jī)制是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。這還有待確定在體內(nèi)中性粒細(xì)胞外滲中過程中起

18、到介導(dǎo)JAM- C的作用的其他途徑。 JAM-A相關(guān)的內(nèi)皮選擇粘附分子(ESAM)與JAMs不同，她有一個較長的以型PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合基序（63）結(jié)束的胞質(zhì)尾。在最近的一次研究中，ESAM缺陷小鼠顯示中性粒細(xì)胞減少，在硫乙醇酸鹽引起腹膜炎中延遲中性粒細(xì)胞的積聚，以及對腫瘤壞死因子-或IL -1的刺激（88）。一個可能的解釋是ESAM表達(dá)調(diào)節(jié)RhoA GTPase的活性，她參與調(diào)節(jié)內(nèi)皮屏障和中性粒細(xì)胞輪回（89，90）。這是耐人尋味的，據(jù)推測，JAMs和相關(guān)的分子如ESAM調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)小GTPases的活性，從而參與中性粒細(xì)胞的輪回。然而，基礎(chǔ)機(jī)制的細(xì)節(jié)尚未定義和值得進(jìn)一步研究。(3) 血小板內(nèi)

19、皮細(xì)胞粘附分子-1（PECAM- 1）和CD99 PECAM-1是含有六個Ig功能區(qū)的免疫球蛋白超家族成員，在血管內(nèi)皮細(xì)胞間的邊界處還有血小板，中性粒細(xì)胞，單核細(xì)胞和某些T細(xì)胞（91，92）上表示。PECAM-1的Ig功能區(qū)的兩個氨基末端參與了同種抗原的相互作用，該作用被認(rèn)為在中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移過程中發(fā)生。阻塞PECAM-1的同種抗原相互作用抑制體內(nèi)和體外的中性粒細(xì)胞的跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移（93-97），并在PECAM 1 -依賴的步驟，阻斷白細(xì)胞仍然附著在血管內(nèi)皮細(xì)胞的頂面。內(nèi)皮細(xì)胞PECAM 1在細(xì)胞質(zhì)膜的交界處于亞交界處之間循環(huán)，以活性白細(xì)胞輪回（97）區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)。在小鼠品系C57BL /

20、6中PECAM-1敲除小鼠中性粒細(xì)胞的募集量沒有減少（98），但是，養(yǎng)殖成不同的品系小鼠出現(xiàn)在腹膜發(fā)炎部位募集的中性粒細(xì)胞數(shù)量的減少現(xiàn)象（99）。有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)PECAM-1缺陷影響IL-1，但對腫瘤壞死因子-誘導(dǎo)的炎癥無影響（100）。 除了陽離子獨(dú)立免疫球蛋白域1和2依賴同種約束力的粘附分子1，由免疫球蛋白域6的分子介導(dǎo)的陽離子依賴粘附分子-1異嗜性相互作用已被指出參加中性粒細(xì)胞外滲的最后一步，即通過基底膜的遷移（94）。在這個方面，我們最近發(fā)現(xiàn)了Ly-6家族的一員，CD177,作為一種新的異型合子PECAM-1的結(jié)合的合作伙伴。CD177是長度為58 - 64 kDa的糖基磷脂酰肌醇

21、（GPI）的錨定糖蛋白，它在中性粒細(xì)胞上專一性表達(dá)，但在其他血細(xì)胞上不表達(dá)。與此相反的同種PECAM-1的相互作用，CD177和PECAM-1之間的異嗜性相互作用能被抗PECAM-1的Ig區(qū)域的抗體阻斷。此外，我們證明了中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移過程中的異噬性相互作用功能（101）。 另一個有趣的發(fā)現(xiàn)是，PECAM-1同種連接導(dǎo)致遷移中的中性粒細(xì)胞的層粘連蛋白受體61-整合素的上調(diào)從而增強(qiáng)了的中性粒細(xì)胞基底膜隨后滲透性。因此，應(yīng)對抗61-整合素抗體的中性粒細(xì)胞被困在內(nèi)皮細(xì)胞和基底層之間（102）。這些調(diào)查結(jié)果還指出一個事實(shí)就是PECAM-1作為一種信號受體。PECAM-1包含兩個免疫受體酪氨酸抑

22、制堿基序列，這些序列參與含有磷酸酶的Src-同源-2介導(dǎo)的信號，如SHP-1 和SHP-2 (103-105)。此外，PECAM-1的抗體交聯(lián)已顯示可上調(diào)中性粒細(xì)胞和其他白細(xì)胞中1- 和 2-整合素的活性（106，107）。 CD99是一種在中性粒細(xì)胞和其他白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞間交界處表達(dá)的高度O型糖化分子，它以同種方式進(jìn)行調(diào)解中性粒細(xì)胞的輪回（108）。它控制血細(xì)胞外滲的一個步驟，該步驟有別于和朝向PECAM-1介導(dǎo)的步驟，阻斷在CD99相關(guān)步驟的細(xì)胞在穿越內(nèi)皮細(xì)胞交界的中途被捕捉（108; 109）。最近，克隆出小鼠CD99和抗小鼠CD99的抗體抑制抗原特異性T細(xì)胞的募集到皮膚的炎癥部位和水腫的形成（110）。此外，我們發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞CD99蛋白參與體內(nèi)中性粒細(xì)胞的外滲（110）。CD99L2是最近確定表達(dá)在白細(xì)胞和含有32氨基酸的VD99蛋白的內(nèi)皮細(xì)胞的