張 聰 王 臣 陳溥言
(河南科技大學(xué)獸醫(yī)腫瘤免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,洛陽(yáng) 471003)
法氏囊新分離活性肽種類及生物學(xué)功能研究進(jìn)展①
張 聰 王 臣 陳溥言②
(河南科技大學(xué)獸醫(yī)腫瘤免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,洛陽(yáng) 471003)
法氏囊(Bursa of fabricius,BF)是禽類特有的體液免疫的中樞淋巴器,是B淋巴細(xì)胞增殖分化的場(chǎng)所。其中,三肽囊素(BS)Lys-His-Gly-NH2是法氏囊組織中提取的第一個(gè)活性肽,是法氏囊的重要活性組成成分,能提高機(jī)體免疫系統(tǒng)功能,而且對(duì)哺乳動(dòng)物也具有重要的免疫學(xué)活性及生理作用[1-4]。以往的研究主要集中在囊素的研究,近年來,隨著質(zhì)譜技術(shù)在蛋白質(zhì)分離鑒定方面的廣泛應(yīng)用,法氏囊組織中陸續(xù)分離鑒定出多條生物活性肽,在免疫學(xué)活性功能及作用機(jī)制方面均有重大突破。本文旨在對(duì)新分離法氏囊活性肽的種類及免疫學(xué)功能做一個(gè)綜述,并對(duì)應(yīng)用前景進(jìn)行展望。
近年來,從法氏囊中分離出的多條活性肽,組成一個(gè)龐大的BP(S)P家族。BPP家族成員主要有BPP-Ⅰ、BPP-Ⅱ、BPP-Ⅲ、BPP-Ⅳ、BPP-Ⅴ、BHP、BTP;BSP家族成員有BSP-Ⅰ、BSP-Ⅱ;BP家族成員有BP-Ⅰ、BP-Ⅱ、BP-Ⅲ、BP-Ⅳ。
1.1BPP家族成員BPP-(I-V),BHP,BTP Feng等[5]將雞法氏囊中分離出的提取物超濾后,通過MADIL-TOF MS型RP-HPLC鑒定,分離出法氏囊活性肽BPP-Ⅰ、BPP-Ⅱ、BPP-Ⅲ、BPP-Ⅳ、BPP-Ⅴ、BHP、BTP。BPP-Ⅰ,分子組成為L(zhǎng)GPGP,能增強(qiáng)抗腫瘤因子p53蛋白表達(dá),誘發(fā)免疫小鼠多種免疫應(yīng)答反應(yīng)。是抗腫瘤和潛在的免疫調(diào)節(jié)劑。BPP-Ⅱ(MTLTG),通過誘導(dǎo)免疫相關(guān)基因的表達(dá)來調(diào)節(jié)免疫功能,激活p53信號(hào)通路抑制腫瘤的發(fā)生,在體液免疫和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答包括腫瘤抑制之間發(fā)揮重要的連接作用[6]。隨后,分離出來5個(gè)新型小分子多肽,分別命名為BPP-Ⅲ(YEYAY)、BPP-Ⅳ(RMYEE)、BPP-Ⅴ(GPPAT)、BHP(AGCCNG)、BTP(RRL)。Feng等[7]分析這些肽可能來自雞法氏囊組織的多種蛋白質(zhì),也可能是一些蛋白質(zhì)的降解產(chǎn)物。而且在免疫接種小鼠體內(nèi)產(chǎn)生抗體時(shí),這些肽表現(xiàn)出不同的免疫調(diào)節(jié)作用,多種分子通過不同的途徑發(fā)揮免疫應(yīng)答作用。正因如此,維持了機(jī)體免疫系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。
1.2BSP家族成員BSP-Ⅰ和BSP-Ⅱ Feng等[8]在研究中分離了一種新的法氏囊免疫調(diào)節(jié)性多肽BSP-Ⅰ,EPASGMM,呈現(xiàn)出各種生物學(xué)功能。如降低了腫瘤細(xì)胞的增殖,引發(fā)腫瘤抑制基因p53的表達(dá),并刺激抗體的生產(chǎn)和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。隨后,確定了氨基酸序列為TPSGLVY的BSP-Ⅱ[9]。BSP-Ⅱ能夠增加禽類pre-B 淋巴細(xì)胞DT40的活性,采用基因分析發(fā)現(xiàn)了不同的表達(dá)基因參與DT40細(xì)胞的表達(dá)途徑中。六種主要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路包括ErbB信號(hào)通路、MAPK信號(hào)通路、Toll-like受體信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路、m-TOR信號(hào)通路、Wnt信號(hào)通路[10]。
1.3BP家族成員BP-(I-IV) Liu等[11]通過RP-HPLC和MADIL-TOF方法分離并鑒別(BP)-Ⅰ(ALPVVVⅡ)、BP-Ⅱ(DRATHGGE)、BP-Ⅲ(GANEVEEER)、BP-Ⅳ(KNEVEEEAKTP)這幾種肽能促進(jìn)CFU前體B細(xì)胞的分化,降低PU.1的表達(dá)水平。其中, BP-Ⅳ還通過介導(dǎo)體液和細(xì)胞免疫增強(qiáng)接種滅活禽流感病毒(AIV;H9N2亞型)的雞和小鼠體內(nèi)抗原特異性免疫應(yīng)答,其中包括增強(qiáng)特定AIV抗體和細(xì)胞因子產(chǎn)生[12]。
1.4法氏囊活性肽BP5、BP8和BP11 Li等[13]通過反向高效液相色譜法RP-HPLC分離純化出五肽BP5(Cys-Lys-Arg-Val-Tyr),626.27 D。發(fā)現(xiàn)BP5顯著增強(qiáng)滅活A(yù)IV疫苗免疫小鼠體內(nèi)免疫應(yīng)答反應(yīng), BP5在免疫小鼠體內(nèi)通過直接活化B細(xì)胞和間接活化T細(xì)胞促進(jìn)小鼠脾淋巴細(xì)胞的分化,增強(qiáng)特異性抗體免疫應(yīng)答水平。Liu等[14]通過RP-HPLC和MALDI-TOF-MS法分離,鑒定出八肽BP8,分子序列為AGHTKKAP。發(fā)現(xiàn)BP8能夠促進(jìn)前體B細(xì)胞的形成,基因芯片技術(shù)證實(shí)BP8作為B細(xì)胞發(fā)育和新陳代謝作用間的連接物對(duì)免疫系統(tǒng)的發(fā)育具有重要作用[15]。隨后,Liu等[16]采用同樣的方法分離鑒定出BP11,氨基酸序列為DVAGKLPDNRT。證實(shí)BP11與禽類免疫系統(tǒng)密切相關(guān),能夠促進(jìn)CFU前體B細(xì)胞的形成和分化,刺激抗體的產(chǎn)生,提高Th1和Th2因子分泌水平。
2.1法氏囊活性肽促進(jìn)B細(xì)胞發(fā)育 禽類B淋巴細(xì)胞在法氏囊中發(fā)育成熟。B淋巴系祖細(xì)胞分化為前B細(xì)胞,進(jìn)一步發(fā)育活化為成熟B細(xì)胞,接受抗原刺激產(chǎn)生抗體。BP家族BP-Ⅰ、BP-Ⅱ、BP-Ⅲ、BP-Ⅳ、BP5、BP8、BP11這幾種肽能促進(jìn)CFU前體B細(xì)胞的分化[11,13,14,16]。Feng等[6,10]發(fā)現(xiàn)BSP-Ⅱ、BPP-Ⅱ能夠促進(jìn)B細(xì)胞發(fā)育,BSP-Ⅱ增加禽類pre-B 淋巴細(xì)胞DT40的活性。Feng等[17]用BPP-Ⅱ免疫禽類B淋巴細(xì)胞DT40,采用基因微陣列從基因水平證實(shí)BPP-Ⅱ同源重組是B細(xì)胞發(fā)育過程中參與抗體基因轉(zhuǎn)變和分化的主要作用機(jī)制。法氏囊活性肽促進(jìn)B細(xì)胞發(fā)育的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
2.2法氏囊活性肽的免疫佐劑潛能 法氏囊活性肽大多具有免疫調(diào)節(jié)功能,聯(lián)合疫苗能提高特異性抗體和細(xì)胞因子分泌水平,促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖,同時(shí)增強(qiáng)機(jī)體體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答。Li等[13],F(xiàn)eng等[8]分別用BP5、BSP-Ⅰ聯(lián)合滅活A(yù)IV疫苗免疫小鼠,發(fā)現(xiàn)兩種多肽能顯著增強(qiáng)小鼠體內(nèi)特異性IgG抗體水平、Th2型(IFN-γ)和 Th1(IL-4)型細(xì)胞因子的分泌水平,促進(jìn)外周血淋巴細(xì)胞增殖,增加CD3+T細(xì)胞種群和其亞群的CD4+(CD3+CD4+)T細(xì)胞和CD8+(CD3+CD8+)T細(xì)胞數(shù)量。同時(shí),Li等[18]用BP5聯(lián)合滅活禽流感病毒AIV免疫雞,發(fā)現(xiàn)BP5通過抑制雞肺臟病毒的復(fù)制對(duì)抗同源禽流感病毒攻擊?,F(xiàn)已證實(shí),法氏囊活性肽具有良好的免疫佐劑潛能,應(yīng)用于疫苗的研發(fā)具有廣闊前景。
2.3法氏囊活性肽的抗氧化功能 已經(jīng)發(fā)現(xiàn),一些硫醇化合物,如谷胱甘肽(GSH)和N-乙酰半胱氨酸(NAC)保護(hù)活細(xì)胞免受氧化應(yīng)激。BP5作為一種含有硫醇的新分離活性肽,是否可以保護(hù)活細(xì)胞免受氧化應(yīng)激?為了驗(yàn)證這一猜想以及這一過程背后可能機(jī)制,Li等[19]用BP5處理由脂多糖(LPS)活化的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞。發(fā)現(xiàn)BP5可以保護(hù)LPS激活小鼠腹腔巨噬細(xì)胞對(duì)抗氧化應(yīng)激。提示BP5除了作為一種新型免疫活性調(diào)節(jié)肽顯著增強(qiáng)機(jī)體特異性免疫應(yīng)答,同時(shí),BP5也表現(xiàn)出抗氧化應(yīng)激方面的特性。Liu等[20]在他的研究中報(bào)道了BP5對(duì)B細(xì)胞發(fā)育的作用,證實(shí)BP5通過增加CFU-preB顯著促進(jìn)B細(xì)胞發(fā)育。同時(shí),BP5誘導(dǎo)葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)活性,一個(gè)基本的抗氧化劑輔助因子,減少G6PD缺陷細(xì)胞調(diào)節(jié)氧化還原平衡。這些數(shù)據(jù)表明,BP5通過促進(jìn)G6PD的表達(dá)影響氧化還原平衡朝向,這反過來又調(diào)節(jié)谷胱甘肽氧化還原循環(huán)和其他進(jìn)程。
2.4法氏囊活性肽對(duì)樹突狀細(xì)胞的作用 眾所周知,樹突狀細(xì)胞(DCs)在炎性疾病的免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用,是連接天然免疫和獲得性免疫的橋梁,DCs已經(jīng)被認(rèn)為是免疫調(diào)節(jié)劑發(fā)展的主要目標(biāo)。然而,氧化應(yīng)激可能干擾DCs中的炎癥調(diào)節(jié)。BP5對(duì)DCs免疫功能影響尚未證實(shí)。Yang等[21]的研究中發(fā)現(xiàn)BP5顯著抑制樹突狀細(xì)胞中LPS誘導(dǎo)的促炎因子(TFN-α、IL-1β、IL-6和IL-12p70)和抗炎因子(IL-10)的產(chǎn)生。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),BP5對(duì)DCs中LPS誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)顯示出潛在的保護(hù)作用。在LPS刺激腸上皮細(xì)胞(ECS)/DCS共培養(yǎng)體系中,BP5還抑制黏膜下DCs的成熟。BP5顯著上調(diào)LPS誘導(dǎo)的DCs中血紅素加氧酶-1(HO-1)水平,在氧化應(yīng)激的抑制中起到了重要作用[22]。這些結(jié)果表明,BP5可能抑制DCs的免疫功能來治療慢性炎癥和自身免疫病。
2.5法氏囊活性肽的腫瘤抑制功能 法氏囊活性肽具有多種生物學(xué)功能,為了研究其是否具有腫瘤免疫方面的功能,F(xiàn)eng等[23]采用基因芯片分析BP5處理的雜交瘤細(xì)胞基因組表達(dá)圖譜,發(fā)現(xiàn)BP5通過26條生物途徑參與免疫功能調(diào)節(jié),其中p53信號(hào)通路在抗腫瘤方面發(fā)揮了重要作用,并由p53熒光素酶報(bào)告分析和p53的表達(dá)進(jìn)一步證實(shí)。眾所周知,p53是機(jī)體重要的抑癌基因,調(diào)控細(xì)胞周期,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。主要在轉(zhuǎn)錄水平通過調(diào)控一些編碼細(xì)胞生長(zhǎng)和凋亡過程中的關(guān)鍵因子抑制腫瘤的發(fā)生,p53可啟動(dòng)p21的合成,而p21是細(xì)胞周期依賴性激酶的抑制蛋白,能抑制細(xì)胞周期依賴性酶的活性,進(jìn)而引起細(xì)胞周期阻滯[24-26]。王臣等[27]篩選出三條BP5特異性結(jié)合肽分別為P2-12、P6-12、P7-12,顯示3種BP5特異性結(jié)合肽在試驗(yàn)濃度下均能下調(diào)BP5促p53基因轉(zhuǎn)錄的活性。郭香玲等[28]篩選出3條BPP-Ⅱ特異性結(jié)合肽:P3-12、P5-12、P6-12,發(fā)現(xiàn)BPP-Ⅱ 能特異性抑制小鼠B淋巴腫瘤細(xì)胞WEHI-231,人鼻咽癌細(xì)胞CNE,大鼠肝瘤細(xì)胞RH-35等腫瘤細(xì)胞的增殖,機(jī)制可能與激活p53信號(hào)通路有關(guān)。為進(jìn)一步研究BP5抗腫瘤作用的分子作用機(jī)制,王臣等[29]篩選到BP5雞DT40細(xì)胞相互作用蛋白VEGFA、CCNE1、TRAPPC2?;蛐酒夹g(shù)分析BP5刺激后雞DT40細(xì)胞基因表達(dá)譜,證實(shí)BP5通過p53信號(hào)通路發(fā)揮抗腫瘤生物學(xué)功能。Zhou等[30]證實(shí)BSP-Ⅱ通過p53信號(hào)通路途徑抑制瘤細(xì)胞的分化。Feng等[8]發(fā)現(xiàn)BSP-Ⅰ能降低腫瘤細(xì)胞的增殖,引發(fā)腫瘤抑制基因p53的表達(dá)。法氏囊活性肽BP5、BSP-Ⅰ、BSP-Ⅱ、BPP-Ⅰ和BPP-Ⅱ均表現(xiàn)出潛在的腫瘤抑制功能,而具體的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
法氏囊作為禽類特有的中樞免疫器官,誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞增殖分化,在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。從法氏囊中新分離的數(shù)十種生物活性肽,表現(xiàn)出不同的生物學(xué)功能,奠定了法氏囊在免疫系統(tǒng)中的地位。以往,對(duì)法氏囊的認(rèn)識(shí)主要表現(xiàn)在體液免疫調(diào)節(jié)方面,目前,法氏囊活性肽表現(xiàn)出來抗氧化,腫瘤抑制等功能,打破了以往認(rèn)為法氏囊僅在免疫調(diào)節(jié)方面起作用的局限,同時(shí)拓寬了法氏囊這一免疫器官的功能。對(duì)法氏囊活性肽的研究也為免疫學(xué)研究提供新思路,為免疫學(xué)甚至生命科學(xué)的發(fā)展起到推動(dòng)作用。同時(shí),我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到目前存在的一些問題,首先,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和研究的進(jìn)一步深入,法氏囊中其他種類的活性肽有待發(fā)現(xiàn)。第二,法氏囊活性肽潛在的生物學(xué)功能有待進(jìn)一步挖掘。第三,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)法氏囊活性肽類生物學(xué)功能的機(jī)理報(bào)道較少,因此具體詳盡的作用機(jī)理有待進(jìn)一步探明。
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S852.4
A
1000-484X(2017)12-1888-04
①本文為國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目(No.31101792)和河南省高校青年骨干教師項(xiàng)目(No.2012GGJS-07)。
②南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部動(dòng)物細(xì)菌學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210095。
張 聰(1994年-),女,在讀碩士,主要從事動(dòng)物分子病原學(xué)與免疫學(xué)研究。
及指導(dǎo)教師:王 臣(1979年-),男,博士,教授,主要從事動(dòng)物分子病原學(xué)與免疫學(xué)研究,E-mail:wangchen2001@126.com。
[收稿2017-02-19 修回2017-05-17]
(編輯 張曉舟)