Sema4D 及主要受体Plexin B1在血小板活化和血栓形成中的作用机制研究

心脑血管疾病是导致人类致病和致死的主要原因。血小板活化和聚集对此类疾病的发病过程和临床表现起重要作用。血小板活化、聚集以及血小板栓塞的形成是通过血小板表面受体和细胞内信号传递实现的。我们最近发现旗语家族成员4D（semaphorin 4D，Sema4D或CD100）在人和小鼠的血小板表面均有表达。 Sema4D敲除小鼠动脉血管损伤后血栓形成受损，但无出血时间延长，且该小鼠的血小板存在胶原-糖蛋白GPVI信号通路功能缺陷，提示Sema4D可能是一个新的血小板活化的调控靶点。但Sema4D在血小板活化和血栓形成中的作用机制尚不十分清楚。本项目将利用Sema4D及其高亲和力受体Plexin B1敲除的小鼠、血管损伤血栓模型和现代细胞分子生物学技术, 深入研究Sema4D及Plexin B1对血小板活化的信号传递通路的影响。本研究的成果将对血小板活化的调控和心脑血管疾病的预防和诊疗十分重要。

旗语家族成员4D（semaphorin 4D，Sema4D或CD100）在人和小鼠的血小板表面均有表达，并且Sema4D敲除小鼠的血小板在体外和体内都存在功能缺陷,但作用机制尚不十分清楚。在该项基金的资助下，我们对Sema4D参与血小板活化和血栓形成的机制进行了深入细致的研究。. 首先，在该课题的资助下发现，在Sema4D在血小板活化过程中细胞外段的切割机制的研究方面取得了重要进展。发现血小板Sema4D的胞内段近膜区含有一段18个氨基酸组成的序列（Arg762-Lys779），可与钙调蛋白结合。当血小板活化时，钙调蛋白与Sema4D解离，导致Sema4D的胞内切割。我们提出其机制为钙调蛋白与Sema4D解离导致Sema4D的构型改变，暴露其酶切位点，便于金属蛋白酶ADAM17的结合与酶切作用。进而提供了“底物导向切割”（substrate－oriented shedding）调控机制的实验依据。钙调蛋白在细胞内以游离形式或者结合形式存在，两种形式之间保持一动态平衡，参与调控金属蛋白酶对某些跨膜蛋白的切割。由于Sema4D在多种细胞表达并参与多种病理生理过程，Sema4D切割的胞内调控机制的发现，为相关理论和相关疾病过程提供理论支持和实验依据。. 该课题资助的另一个重要发现是，利用基因工程小鼠和活体血栓动物模型以及现代细胞分子生物学技术,通过大量的实验证明Sema4D参与血小板的接触依赖性信号传递。并解析了Sema4D参与血小板活化的机制,即整合素介导的血小板相互接触导致了Sema4D与其受体结合，这一结合过程与整合素αIIbβ3 “由外向内”（Outside－in）的信号的协同作用，导致酪氨酸激酶Syk活化的放大，介导其下游信号分子的活化，包括磷酸脂酶C（PLCγ2）的活化和钙离子的释放，从而促进血小板对胶原的反应。研究还进一步证明接触依赖性信号传递和整合素αIIbβ3 “由外向内”的信号是两个相互依赖的反应过程。. 上述两项研究成果产生两篇BLOOD文章是血液学领域的顶尖级杂志，项目带头人均为通讯作者，受到国际同行的关注，使得我国在该领域的研究走在国际前沿，产生了重要影响。