SEMAPHORIN 3A - A NEW INTRATHYMIC SUPPRESSOR FACTOR

Full Text

Семафорины являются факторами, регулирующими направление роста аксонов [8]. В настоящее время насчитывается около 30 членов семейства семафоринов, которые поделены на 8 классов в зависимости от их строения. В основном семафорины представляют собой мембраносвязанные гликопротеины, но есть и секретируемые; у позвоночных - это семафорины 3 класса. Этот класс семафоринов является наиболее многочисленным (A-H), но основным из них считается - семафорин 3A. В 1990 году из мозга эмбриона цыпленка был выделен белок, который вызывал коллапс конусов роста нейронов в культуре; он получил название коллапсин-1, а позднее был переименован в семафорин 3A. Первоначально семафорин 3A рассматривался в основном как нейрональный фактор, однако через некоторое время было выявлено также и его иммунорегуляторное действие, что указывает на общность нервной и иммунной систем. В периферической иммунной системе экспрессия данного фактора обнаружена в активированных CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитах и дендритных клетках. Незрелые дендритные клетки слабо экспрессируют семафорин 3A, но при их активации с помощью TNF-α/IL-1β экспрессия усиливается [5]. Кроме того, оказалось, что он также экспрессируется в сердечно-сосудистой и костной системах. Семафорин 3A является анти-ангиогенным фактором: он вызывает апоптоз эндотелиальных клеток, ингибирует их пролиферацию, адгезию к компонентам внеклеточного матрикса и миграцию. Благодаря своим анти-ангиогенным свойствам, семафорин 3А может использоваться в качестве потенциального противоопухолевого фактора [9]. При этом, он также может оказывать негативное воздействие непосредственно и на сами опухолевые клетки, что показано при некоторых типах рака, и даже стимулировать противоопухолевую активность макрофагов. Эти факты указывают на перспективность дальнейших исследований семафорина 3А, как средства для борьбы с раком. С самого начала основными эффектами семафорина 3A в отношении развивающихся клеток нервной системы считались хеморепеллентный и индукция апоптоза. В отношении клеток иммунной системы семафорин 3A рассматривали в основном как фактор, ингибирующий продукцию цитокинов и пролиферативную активность периферических Т-лимфоцитов [5], а также миграцию моноцитов человека. Вследствие этого сформировалось представление о том, что этот фактор является иммуносупрессорным и противовоспалительным, и играет важную роль в патогенезе аутоиммунных и аллергических заболеваний [10]. Так, было показано, что семафорин 3А экспрессируется Т- и В-регуляторными клетками, и его экспрессия в этих клетках также, как и уровень в циркуляции существенно снижены при ревматоидном артрите, системной красной волчанке и склеродермии; причем тяжесть заболевания коррелирует со снижением содержания семафорина 3А в сыворотке крови [10]. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что введение семафорина 3А мышам с ревматоидным артритом ослабляет развитие заболевания за счет увеличения содержания IL-10 и снижения IL-17 в сыворотке крови. В другой работе - рекомбинантный семафорин 3А улучшал течение атопического дерматита [8]. На основании приведенных данных семафорин 3А рассматривается многими авторами в качестве потенциального средства для лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний. Помимо клеток периферической иммунной системы экспрессия семафорина 3А была также обнаружена и в центральном органе иммуногенеза - тимусе. Было показано, что этот фактор синтезируют тимоциты и эпителиальные клетки тимуса человека [6]. Однако функции семафорина 3А в тимусе остаются недостаточно изученными, поскольку все работы по его исследованию проводились только in vitro. Главным образом, оценивали действие семафорина 3А на миграцию и адгезию клеток тимуса. Прежде всего, следует упомянуть, что хеморепеллентный эффект семафорина 3А, хорошо известный в отношении аксонов, был воспроизведен на тимоцитах человека [6]. После этого исследователи впервые обратили внимание на то, что кроме хемоаттракции существует также и хеморепелленция клеток иммунной системы. Если миграцию тимоцитов индуцировали с помощью хемокина SDF-1, семафорин 3А оказывал ингибирующий эффект [7], снижая экспрессию рецептора CXCR4 в мигрирующих клетках [4]. В отношении адгезии семафорин 3А также оказывал негативное действие, подавляя адгезию тимоцитов человека к эпителиальным клеткам тимуса [6] и тимоцитов мыши к субстрату [7]. При этом семафорин 3A оказывал влияние на цитоскелет, индуцируя образование филоподий и накопление фибриллярного актина в наружном слое цитоплазмы тимоцитов [7]. В указанных работах семафорин 3А рассматривался как регулятор процессов адгезии/деадгезии тимоцитов и миграции. В последнем случае - как функциональный антагонист хемокина SDF-1 [4, 6]. В наших исследованиях удалось получить новые экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что нейрональный фактор семафорин 3A оказывает иммуносупрессорное влияние на клетки тимуса. Было показано, что данный фактор ингибирует пролиферативную активность тимоцитов мыши in vitro [3]. Кроме того, было установлено, что этот фактор может оказывать влияние не только на тимоциты, но и на эпителиальные клетки. С помощью метода обратной транскрипции с последующей ПЦР, а также метода проточной цитометрии было показано, что клетки линий кортикального cTEC1-2 и медуллярного mTEC3-10 эпителия тимуса - PlexA1, PlexA3, Nrp-1, что позволяет считать их мишенями действия семафорина 3А. Было впервые показано, что данный фактор ингибирует пролиферацию эпителиальных клеток тимуса [2]. Также получены данные о способности семафорина 3А отменять стимулирующий эффект KGF и HGF на пролиферацию эпителиальных клеток тимуса, что позволяет рассматривать семафорин 3A в качестве потенциального функционального антагониста HGF и KGF в организме [2]. Эти данные могут быть учтены при разработке новых тактик по восстановлению тимуса с применением данных ростовых факторов. Для исследования адгезии тимоцитов нами была разработана модель с применением клеточных линий эпителия тимуса мыши cTEC1-2 и mTEC3-10. С использованием данной модели мы подтвердили данные других исследователей об ингибирующем действии семафорина 3A на адгезию тимоцитов, полученные на клетках человека, а также уточнили механизм действия этого фактора. Показано, что именно тимоциты, а не эпителиальные клетки, являются мишенью действия семафорина 3А в процессе адгезии, и что ингибирующий эффект данного фактора опосредован через Nrp-1 на тимоцитах [2]. На основе данных об ингибирующей роли семафорина 3A впервые была сформулирована гипотеза о том, что данный фактор может являться индуктором инволюции тимуса при росте перевиваемой опухоли [1]. Однако по совокупности проведенных экспериментов нам не удалось получить данных, подтверждающих участие семафорина 3A в инволюции тимуса при росте гепатомы 22а, поскольку не было выявлено ни повышения содержания этого фактора в циркуляции или в строме тимуса, ни усиления экспрессии рецепторов семафорина 3A (Nrp-1, PlexA1) на тимоцитах. Семафорин 3А является многофункциональным цитокином и рассматривается в настоящее время в качестве потенциального средства для лечения различных заболеваний человека. Полученные нами результаты об ингибирующем действии семафорина 3A в отношении клеток тимуса в совокупности с данными других авторов могут служить основой для дальнейшего изучения механизма действия этого фактора в организме и учитываться при разработке стратегий по применению семафорина 3А в качестве лечебного препарата.

About the authors

K V Rutto

Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg

E P Kisseleva

Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg; North-Western Federal Medical University named after I.I. Mechnikov, Saint Petersburg

References

Supplementary files