摘要：近10年来，由于分子生物学及相关学科的理论和技术的飞速发展，使得对L-选择素的分子结构、分子功能的研究更加深入。就其分子结构而言目前已经完全清楚，而功能与其相应的问题仍在研究和探索之中。作为受体的选择素，其功能的实现是在其与相应的配体结合之后。表达与调节是在细胞因子、炎症介质以及其他因素的作用下，细胞表面黏附分子表达的水平和构型可以发生改变，以调节免疫平衡。L选择素通过白细胞表面的Ca2+ 依赖的凝集素结构域和胞内小片段激活酪氨酸酶p56 lck和ras的信号途径进行跨膜信号转导。活化依赖和活化独立的脱落、生理和病理意义及基因改造对功能的影响等方面目前仍在进一步的研究之中。
关键词：L-选择素；分子结构；功能
L-选择素属黏附分子选择素家族的成员之一，表达于大多数外周血白细胞的表面。该家族的另外2个成员E选择素和P-选择素分别表达于内皮细胞和血小板上。3种选择素均为单链跨膜的受体糖蛋白，主要介导白细胞与内皮细胞间的选择性识别、黏附，在淋巴细胞归巢、白细胞炎性渗出等过程中起重要作用。现就L-选择素的结构和功能等研究作一全面论述。
1L-选择素的分子结构
L-选择素又称淋巴细胞归巢受体(lymphocyte homing receptor，LHR)、淋巴细胞相关分子(lym-phocyte associated molecule，LAM-1)、TQ-1、Lcu-8、MEL-14抗原等。Watamabe（1992）和Lasky等(1989)已分别克隆了人、大鼠和小鼠L选择素的cDNA。这些cDNA的开放阅读框架编码375个氨基酸(AA)。从cDNA演绎的AA序列显示，成熟L选择素从N端到C端共有5个不同的结构域，它们依次是：大约由120个AA组成的与C-型凝集素(lectin)同源的凝集素域；由36个AA组成的与表皮生长因子同源的表皮生长因子域；两段重复的与补体调节蛋白同源的补体调节蛋白域(每段由62个AA组成)；15个～22个AA组成的跨膜域和17个～18个AA组成的胞内域，胞内域与细胞骨架相连。选择素家族各成员胞外部分有较高的同源性，结构相似。每个域都由一独立的外显子编码。
人和小鼠的选择素基因位于1号染色体，以P/L/E的顺序紧密连锁于一段约300 kb的区域。基因的转录和翻译受调控结构的调节，其外显子（exon）依次翻译出lectin区、EGF-like区、SCR区、跨膜区和胞内区，各区域间分别隔以内含子。
L-选择素胞外部分含有7个潜在的N型糖基化位点，分子的含糖量≥30%；不同的白细胞表面表达的L-选择素分子量不同，中性粒细胞(polymorphonuclear，PMN)和淋巴细胞(lymphocyte，LC)表面的L-选择素分别为95 ku～105 ku和74 ku，这种差异很可能来自其糖基化程度的不同，因为迄今只发现一种形式的L-选择素 mRNA。目前对L-选择素糖链的结构和功能了解甚少。
2L-选择素的配体
作为受体的选择素，其功能的实现是在其与相应的配体结合之后。已知下列3类结构与选择素具有亲和力：①sLeX和其异构体唾液酸路易士A因子（Sialyl Lewis A，sLeA）[1]；②磷酸化的单糖和多糖，如6-磷酸甘露糖、来自酵母胞壁的富含6-磷酸甘露糖的多糖(phosphomannan，PPME) [2]；③硫酸化的多糖和糖脂，如墨角藻聚糖（fucoidan）、硫酸脑苷脂 (3-0-sulfatc-galatosylccramidc)。
L-选择素配体在外周淋巴结(peripheral lymph node，PLN)的高内皮微静脉(high endothelial venules，HEV)表面呈固有表达。Shailubhait等（1997）从淋巴样组织中纯化的两种硫化糖蛋白Sgp50和Sgp90，显示出对白细胞L-选择素的高结合性。这两种配体均含有许多丝氨酸和苏氨酸残基，其中Sgp50的硫酸化糖蛋白已克隆，是一种黏蛋白样的糖蛋白，含糖量达70%，以O-型糖链为主，而O-型糖链的唾液酸化、岩藻糖化和硫酸化对其与L-选择素的结合极为重要，是O-连接的潜在结合位点，因此又称为糖基化依赖的细胞黏附分子-1(GlyCAM-1)。该配体合成于淋巴样组织中毛细血管后小静脉的高立方形内皮细胞，并分泌到血液，激活β2-整合素介导的淋巴细胞黏附，在淋巴细胞归巢到淋巴样组织中起重要作用。此外，还有黏膜地址素细胞黏附分子-1（mucosal addressin cell adhesion molecule-1,MadCAM-1）。
3 L-选择素的表达与调节
L-选择素表达于所有的中性粒细胞和单核细胞，血液和骨髓中大部分T淋巴细胞、B淋巴细胞、嗜酸粒细胞及一部分自然杀伤细胞（NK）上，但主要表达于中性粒细胞，而有一部分记忆淋巴细胞不表达L-选择素[2]。L选择素集中表达在未激活中性粒细胞的微绒毛突起上，这可能有利于L选择素与其内皮细胞配体的及早接触。L选择素对于T淋巴细胞，其表达强度随淋巴细胞的成熟而逐渐减弱，待其移至次级淋巴器官（secondary lymphatic organ）时几乎不表达，而B淋巴细胞表达相对较晚。
在细胞因子、炎症介质以及其他因素的作用下，细胞表面L选择素表达的水平和构型可以发生改变，以调节免疫平衡。体外粒细胞集落刺激因子(GM-CSF)、肿瘤坏死因子(TNF)和白三烯B4(LTB4)等刺激白细胞后，其表面的L-选择素活性呈一过性增强，然后在5 min～10 min内迅速脱落。炎症介质、白细胞介素8(IL-8)、GM-CSF等作用于白细胞和/或血管内皮细胞，可使L-选择素表达下调。地塞米松可使淋巴细胞、中性粒细胞、单核细胞表面的L-选择素表达下调。地塞米松对于L-选择素的调节具有剂量、时间依赖性[3]。
4 L-选择素的功能
4.1介导淋巴细胞归巢
Gallatin等（1983）用L-选择素单抗MEL-14在体外封闭了LC与PLN中HEV的黏附，也封闭了体内LC向PLN的归巢；纯化的MEL-14抗原预先与PLN切片孵育后，LC就不再与切片中的HEV结合，但是该单抗不能封闭LC与肠道黏膜集合淋巴结(peyer\'spatch，PP)中的HEV结合和LC归向PP(已知此过程由VLA-4介导)，表明LC向PL的归巢是由L-选择素特异介导的。
4.2介导白细胞与内皮细胞的初始作用和滚动
白细胞的炎性渗出过程始于白细胞与内皮细胞的初始作用和白细胞在内皮细胞表面的滚动，此过程由选择素家族介导，继之白细胞活化并牢固地黏附/停留于内皮表面，这一步由β2-整合素亚族和免疫球蛋白家族的细胞黏附分子以及一些化学趋化因子(如IL-8，血小板活化因子)介导，最后白细胞穿过内皮和管壁到达组织间隙。L-选择素及其内皮细胞配体是一对介导白细胞与内皮细胞初始作用和滚动的主要黏附分子[4]。
Von Andrian等（1993）研究发现，L-选择素单抗DREG56可明显抑制PMN滚动，而β2-整合素或免疫球蛋白超家庭成员的单抗则只阻断PMN的牢固黏附，不影响滚动；不表达L-选择素的小鼠前B淋巴细胞瘤株L1-2 几乎不能在炎性静脉内皮上滚动，但转染人L-选择素后，其滚动能力明显增强，且与L-选择素表达的密度呈正相关；用糜蛋白酸去除L-选择素和活化诱导的L-选择素脱落都可高效地封闭PMN滚动，同时也阻断了PMN的牢固黏附和渗出。上述结果表明，在体内生理切应力条件下，L-选择素介导白细胞与内皮细胞的初始黏附和滚动，并且这一步是整合素介导白细胞牢固黏附的前提；抑制L-选择素功能，便抑制了滚动，也就抑制了白细胞的渗出。因此，阻断L-选择素与其内皮配体的作用已成为抗炎研究的新途径。Jutila等（1989）全身应用L-选择素单抗(MEL-14)使小鼠炎性腹腔中PMN的渗出减少了70%，引起白细胞的积聚减少。Pappe M J等[5] 在马里兰的实验室制备出抗牛L-选择素的单克隆抗体，用于诊断实验的结果表明，该单抗可以用于奶牛乳腺炎的临床诊断。因此，L-选择素单抗有可能用于预防和治疗炎性疾病。Watson等（1991）在巯基醋酸性腹膜炎模型上用可溶性L-选择素/IgG嵌合分子也抑制了75%的PMN渗出。此外，人工合成的L-选择素配体糖类也可竟争性抑制炎性反应，而且具有造价低、分子量小不刺激抗体产生和可能口服或经皮肤渗透给药等优点，可望成为新一代非类固醇抗炎药。
4.3介导已与内皮黏附的中性粒细胞的滚动
在体内炎症过程中，炎性白细胞快速聚积于血管壁，这有利于白细胞迅速渗出到炎性组织，但同时又在血管壁上形成了一道“屏障”，妨碍了新到来的白细胞与炎性内皮细胞的相互作用，不利于白细胞的大量而持续的渗出。Bargatze等（1994）的实验表明，已黏附于内皮细胞的PMN可以像活化的内皮细胞一样支持PMN的滚动。这一机制对于炎症过程中白细胞快速而持续地渗出可能具有重要意义。
4.4 L-选择素的信号功能
1994年以来，Laudanna C[6] 相继报道PMN表面L-选择素在细胞内Ca2+ 一过性增加、呼吸爆发的激活或加强、氧自由基产生、化学趋化性运动以及TNF和IL-8基因表达增加等过程中起着信号分子的作用。L-选择素通过白细胞表面的Ca2+ 依赖的凝集素结构域和胞内小片段激活酪氨酸酶p56 lck和ras的信号途径，其结果引起细胞氧自由基的释放、细胞支架的变形以及蛋白激酶的活化[7]。
Waddell等（1995）研究表明，胞内多种蛋白质的酪氨酸磷酸化加强是L-选择素信号通路中所必需的中间环节。Murakawa S B和Boirivant M等[8-9] 在研究人外周血T淋巴细胞L-选择素时发现，L-选择素抗体影响抗CD3诱导的TL增殖，增强抗CD3诱导的磷酸肌醇水解和加速CD3诱导的蛋白质酪氨酸磷酸化，并且抗CD3激活的CD4TL表面L-选择素的交联可使TL内IFN-γ的mRNA表达明显增加(6 h增加10倍)。L-选择素直接或间接与蛋白激酶相关联，通过蛋白激酶转导细胞内信号，并由此调节抗CD3诱导的TL激活。
4.5 L-选择素介导白细胞在炎症区域的移行
在不表达L-选择素的小鼠体内白细胞对炎症的反应较弱，主要表现在炎性区域的白细胞移出数量及白细胞移行的距离明显下降。用实时显微摄像技术证实，缺乏L-选择素会减少白细胞的趋化，不表达L-选择素的白细胞在炎性区域中移行无方向性，因此L-选择素介导白细胞在炎性组织中的移行起重要作用。
5 L-选择素介导的跨膜信号转导
5.1 L-选择素与β2整合素活化的关系
在血管内皮，选择素介导白细胞初始的接触和滚动，强黏附和跨膜迁移依赖于β2-整合素的活化。近年来认为β2-整合素活化是选择素分子结合到相应配体启动细胞内信号途径引起的。该假设受到以下几个研究的支持：①P-选择素同小鼠中性粒细胞表面的P-选择素糖蛋白配体-1（P-selectin glyco-protein ligand，PSGL-1）交联，能诱导细胞表面Mac-1表达的增加，促进β2-整合素介导的细胞黏附到细胞间黏附分子（intercellular adhesion molecule,ICAM）[10];②E-选择素同中性粒细胞相互作用可以增强补体蛋白C3bi-包被的红细胞对中性粒细胞Mac-1依赖的黏附活性，Crockett-Torabi E等人（1995）认为，这种免疫是被E-选择素结合到白细胞上相应糖基配体，启动内皮细胞信号，导致Mac-1构型改变的结果;③中性粒细胞表面L-选择素同抗L-选择素抗体的交联能诱导细胞表面Mac-1表达的上调，显著诱导β2-整合素依赖的中性粒细胞在脐静脉内皮细胞上的黏附和迁移[11]。
5.2 L-选择素与细胞内Ca2+的关系
研究表明，L-选择素可诱导白细胞内Ca2+［(Ca2+)i］的增加。用抗L-选择素单抗(FMC46)与人外周血单核细胞表面的L-选择素交连，可导致细胞内Ca2+ 的快速一过性的增加（Po J L等，1995）。同样，中性粒细胞L-选择素与配体硫酸脂结合能诱导细胞内钙库的释放和剂量依赖的［(Ca2+)i］的增加。蛋白酪氨酸激酶（PTK）抑制剂genistein能阻断L-选择素同抗L-选择素的单抗交连后诱导的一过性［(Ca2+)i］增加[12]。提示［(Ca2+)i］增加可能依赖于PTK的活化，并处于其下游。PTK活化可能不是L-选择素导致［(Ca2+)i］增加的唯一途径，已知中性粒细胞内PLC-γ的活化可导致肌醇磷酸水解为DG和IP3，而IP3则又可引起钙库中Ca2+ 的释放和胞浆中Ca2+ 的增加。
5.3L-选择素与胞浆蛋白激酶磷酸化的关系
PTK、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)在选择素依赖的白细胞活化和黏附中起关键作用。
在人外周血淋巴细胞和Jurket细胞中L-选择素同抗L-选择素单抗(DREG-56)，fucoidin(L-选择素配体类似物)以及sLeX的交连激活酪氨酸激酶p56 lck，后者通过Sos、Ras、MAPK家族的JNK(c-jun amino-terminal kinase)和Rac2的磷酸化导致白细胞的活化，抑制p56 lck作用能阻止L-选择素对JNK的活化[13]。p56 lck缺陷的CaM1.6细胞在fucoidin包被的管道K中的翻滚完全缺陷，而jurket细胞和p56 lck重建的CaM1.6细胞显示出在离体的fucoidan上翻滚。
L-选择素不仅是黏附分子，也作为信号分子，调节着黏附依赖的白细胞功能，如β2-整合素的活化、胞浆蛋白的磷酸化、细胞内Ca2+ 的变化以及炎症过程。选择素依赖的细胞内信号转导机制的进一步阐明，将有助于理解免疫和炎症反应的发生发展机制及发现新的抗炎疗法。
6L-选择素脱落或下调的活化依赖和活化独立
L选择素固有地表达于白细胞表面，脱落是调节其活性的主要形式。
6.1 L-选择素脱落的活化依赖
L-选择素在循环PMN表面呈高水平表达(5万～10万个L-选择素分子/细胞)，但炎性组织中的PMN则几乎不表达；在体外，GM-CSF、TNF和LTB4等激活PMN后，其表面的L-选择素活性呈一过性增强，然后在5 min～15 min内迅速脱落；体内炎性反应过程中也存在PMN表面L-选择素的活化脱落，并且是在PMN进入炎性组织之前，同时还伴有β2-整合素的上调。这种L-选择素的脱落可能系内源性蛋白酶在L-选择素靠近细胞膜的部位使肽键水解断裂所致；脱落引起的L-选择素下调可解除白细胞与内皮表面的黏附，有利于其穿过内皮到达炎区组织，同时也可避免这些活化的白细胞回到血循环后再与其它非炎区内皮发生黏附。Chao C C等[14] 报道，LC表面L-选择素的动态变化过程与其mRNA水平的变化完全一致，表明其变化来自基因转录水平的调控。
6.2 L-选择素交联诱导脱落的活化独立
Palecanda等（1992）用化学交联剂(4 ℃条件下)和L-选择素单抗(37 ℃条件下)引起了PMN上L-选择素的交联和脱落，但并不伴有PMN的激活，表明L-选择素的交联可独立于细胞活化而引起L-选择素脱落。在体内，LC表面的L-选择素随时介导着LC与外周淋巴结HEV表面的相应配体结合，也不时地介导白细胞在非炎性内皮表面的滚动，这些过程中都存在L-选择素的交联。因此，交联诱导的L-选择素脱落这一经常性事件可能是血浆sL-选择素的常规来源，但也不排除一些细胞的主动分泌和/或白细胞更新时细胞膜表面释放的L-选择素。最近的研究表明[15]，趋化因子CXCR4与HIV-1的交联是HIV-1诱导L-选择素从CD4+ 的T细胞表面脱落所必须的条件。
交联诱导的脱落可能是不完全的，也许只发生在白细胞与内皮细胞接触的那一部分胞膜，因为进入非炎性淋巴结的LC表面仍然表达较高水平的L选择素。这种调节方式的存在可能有利于那些参加了滚动、但相应的激活因子尚不存在的白细胞(如炎症早期参加滚动的LC和单核细胞)及时释放回到循环中，同时这些细胞以后还能重新与内皮细胞相互作用，即滚动并脱落L选择素。
7sL-选择素及其生理和病理意义
Schlciffcnbaum（1997）和Spertini等人（1992）的研究结果认为，血液中存在的如此高浓度的sL-选择素可能是一种生物学意义上的黏附缓冲系统，一方面竞争性地阻止白细胞在L-选择素配体呈低水平上调的部位黏附和滚动，以免炎症轻易发生；另一方面在炎症过程中当白细胞渗出达一定程度后这些渗出的白细胞活化脱落的sL-选择素进入血液，使血液中sL-选择素水平升高，而增高的sL-选择素又反过来竟争性阻止白细胞继续与内皮细胞相互作用。实验证实，在脓毒血症中sL-选择素以剂量依赖方式抑制L-选择素介导的淋巴细胞与内皮细胞的黏附，sL-选择素浓度的升高，减少了白细胞在内皮细胞上的滚动[16]，说明sL-选择素具有负反馈免疫调节作用。
Tamatani等（1993）报道，血清sL-选择素的变化可以反映炎症的消长，对于监测一些炎性或免疫性疾病的发生和发展可能是一潜在的实用指标，甚至还可能反映炎症控制情况。培养的白细胞在细胞因子刺激后，其培养上清中sL选择素的含量增加，这也是揭示血清sL-选择素水平能反映炎症期间体内白细胞的激活情况。
8L-选择素的再表达
Miethke等（1993）报道，由细菌超抗原引起的T淋巴细胞表面的L-选择素的脱落在30 min内完成，尔后10 h内有部分细胞再表达L选择素，48 h～50 h则几乎全部细胞都再表达了L-选择素，并恢复至正常水平。Diez-Fraile PMN表面L-选择素再表达已有进一步研究报道。
9选择素的基因改造及对功能的影响
Gerritsen M E等[17] 采用小鼠胚胎干细胞和母细胞介导的转基因重组纯合胚胎细胞方法(通过无意义突变)，在E-选择素基因的第1个和第2个内含子之间插入一段无关序列，破坏翻译的启动子(领头肽，leader peptide，凝集素区域的5′端)，并保证可能产生的异常肽段均无功能。将此细胞移入正常C57BL/6J小鼠(Jackson Labs，Bar Harbor，Maine)产生子1代(E+/1)，子1代个体互相交配，再从子2代中筛选E+/+ 和E-/-纯合子。成熟的纯合E-/-鼠不产生E-选择素mRNA，也不表达此蛋白；而P- selectin 、L- selectin 及VCAM-1表达正常。他们利用纯合E-/- 小鼠肺部EC进行体外实验，发现E-选择素对于血管三维结构的形成并无重要意义。Labow等（1994）研究也证实E-/- 小鼠可健康成活，并无血管形成障碍，器官结构及成体微血管网均无异常。
采用类似的方法，Mayadas等（1993）去除了小鼠P-选择素基因，Frenette（1998）去除了P-选择素和E-选择素的2种基因[19]，通过感染免疫方面的观察，有力地证明了P-选择素和E-选择素对白细胞功能的发挥是必不可少的。NaKa等（1997）通过去除大鼠的P-选择素基因的试验，展现了此技术在器官移植方面应用的广阔前景。
10结语
随着人们对选择素结构、功能及表达认识的不断深入，L-选择素在诸多领域(感染性疾病、肿瘤疾病、移植免疫及自身免疫等)的重要作用将逐步被揭示出来。由于选择素基因改造技术的应用，使人们对它的了解将更深入。但目前仅对小动物选择素基因进行了改造，如能在大动物实现，将对器官移植免疫等方面的研究产生重要作用。