甘露糖結(jié)合凝集素相關(guān)絲氨酸蛋白酶與相關(guān)疾病最新研究進(jìn)展

劉雪晴

(河北北方學(xué)院，河北 張家口 075000)

甘露糖結(jié)合凝集素相關(guān)絲氨酸蛋白酶與相關(guān)疾病最新研究進(jìn)展

劉雪晴

(河北北方學(xué)院，河北 張家口 075000)

甘露糖結(jié)合凝集素；甘露糖結(jié)合凝集素相關(guān)絲氨酸蛋白酶；補(bǔ)體系統(tǒng)；基因多態(tài)性

惡性腫瘤與自身免疫性疾病的發(fā)病率逐年增高，國內(nèi)外學(xué)者的目光逐漸聚焦在天然免疫這一方面。補(bǔ)體系統(tǒng)則是天然免疫中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其在疾病發(fā)生、發(fā)展過程中所起作用也越來越受到重視。補(bǔ)體是存在于人或動物血清中一組不耐熱的且具有酶活性的蛋白質(zhì)，并非單一分子，是由30多種蛋白成分組成的限制性蛋白酶解系統(tǒng)，又稱為補(bǔ)體系統(tǒng)。廣泛參與機(jī)體的多種免疫效應(yīng)機(jī)制。補(bǔ)體需要被激活才能發(fā)揮其相應(yīng)的生物學(xué)作用。激活過程根據(jù)起始順序的不同分為經(jīng)典途徑、甘露糖結(jié)合凝集素(MBL)途徑和替代途徑。經(jīng)典途徑是由抗原抗體復(fù)合物啟動C1的活化開始，與特異性免疫相關(guān)，而MBL途徑和替代途徑則不依賴于抗原抗體復(fù)合物的形成，可直接被病原微生物表面激活，因而在感染的早期就能發(fā)揮免疫防御效應(yīng)。MBL與病原微生物表面的甘露糖殘基相結(jié)合，構(gòu)象隨之發(fā)生改變，進(jìn)而激活補(bǔ)體系統(tǒng)，在固有免疫中扮演重要角色〔1〕。

1 MBL與MBL相關(guān)絲氨酸蛋白酶(MASPs)

MBL是一種結(jié)構(gòu)類似于C1q的鈣依賴性糖結(jié)合蛋白，是無特異性免疫應(yīng)答的重要因子，可與甘露糖殘基結(jié)合〔2〕。正常人血清中MBL的水平極低，但是在病原微生物感染的早期，體內(nèi)吞噬細(xì)胞活化產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子從而引起一系列炎癥反應(yīng)，同時刺激人體肝細(xì)胞合成并分泌急性期蛋白，使MBL的水平明顯上升。MBL首先與病原微生物表面的甘露糖殘基相結(jié)合，再與MASP-1、MASP-2結(jié)合形成MBL復(fù)合物并同時活化MASP。MASP的生物學(xué)活性與C1r和C1s相類似，可水解C4和C2，進(jìn)一步形成C3轉(zhuǎn)化酶〔3〕。MASPs屬于絲氨酸蛋白酶(SP)超家族。MASPs家族包括3個蛋白酶和1個截短蛋白，3個蛋白酶分別為MASP-1、MASP-2和MASP-3，另一個截短蛋白為MAP19〔4〕。MASP-1和MASP-3同源，是MASP-1/3基因編碼的產(chǎn)物，MASP-2和MAP19同源，是由MASP-2基因編碼產(chǎn)生〔5〕。這些蛋白同屬絲氨酸蛋白酶家族，具有一組相同的功能區(qū)結(jié)構(gòu)〔6〕。MASPs不會單獨(dú)發(fā)生作用，只與MBL相結(jié)合，并形成大分子復(fù)合物之后才能發(fā)揮作用〔7〕。

2 MASP-2的結(jié)構(gòu)及其作用方式

MASP-2由MASP基因編碼，是一種單鏈多肽分子，以酶原形式存在于血清中，濃度約為300～600 ng/ml，相對分子量約為75 kD，等電點(diǎn)約為5.6，共有12對二硫鍵，6個結(jié)構(gòu)域，從N端到C端分別是：C1s/C1r/Vegf/骨架形態(tài)形成蛋白(CUB)1區(qū)、表皮生長因子(EGF)區(qū)、CUB2區(qū)、補(bǔ)體調(diào)控蛋白(CCP)1區(qū)、CCP2區(qū)和絲氨酸蛋白酶(SP)區(qū)〔8〕。MASP-2作為MBL的相關(guān)絲氨酸蛋白酶在補(bǔ)體系統(tǒng)凝集素途徑中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)在整個激活過程中發(fā)揮著重要的作用〔9〕。人體血清中的MASP-2兩兩聚集合成一個二聚體結(jié)構(gòu)，在補(bǔ)體激活的凝集素途徑中與MBL相結(jié)合形成一個復(fù)合物，借助于C端糖識別域(CRD)識別并結(jié)合病原微生物表面的甘露糖殘基，構(gòu)象隨之發(fā)生變化。MASP-2的活化是通過裂解絲氨酸蛋白酶域N端的精氨酸-異亮氨酸間的肽鍵發(fā)生自激活作用，從而引起MASP-2的活化?；罨蟮腗ASP-2自身在第444個氨基酸殘基后水解為大、小兩個不同的片段，其中具備絲氨酸蛋白酶結(jié)構(gòu)域的片段發(fā)揮蛋白酶活性，一方面活化與其結(jié)合的酶原形式的MASP-2，另一方面結(jié)合底物C4，并將其水解為C4a和C4b兩個片段，并在結(jié)合C4b的條件下同時結(jié)合C2，將其水解為C2a和C2b兩個片段，最終形成C4b2a即C3轉(zhuǎn)化酶。進(jìn)而激活補(bǔ)體下游成分〔10〕。另外，MASP基因還可以通過可變剪接編碼MAP19〔11〕，MAP19功能目前尚不清楚。另外還存在一種情況，就是在無MBL的情況下，MASP-2能夠在高濃度的條件里發(fā)生自體激活，自身活化為兩個片段的結(jié)合體，因此對其純化則較為困難〔12〕。另有研究結(jié)果表明，MASP-1和MASP-2都能活化凝血酶原，產(chǎn)生凝血酶，隨后凝血酶裂解凝血因子Ⅻ和纖維蛋白原〔13〕，但其確切的作用機(jī)制尚不清楚，且MASP-3是否具有同樣的作用尚不清楚，故對其功能研究依舊是熱點(diǎn)。

3 MASP-2基因多態(tài)性與相關(guān)疾病

MASP-2的基因多態(tài)性直接影響到MBL-MASP2碳水化合物識別復(fù)合物的形成，使凝集素補(bǔ)體途徑激活受阻，進(jìn)一步引起機(jī)體免疫系統(tǒng)功能障礙〔14〕。在國外，針對MASP-2與疾病相關(guān)性的研究已有一定的基礎(chǔ)。但在國內(nèi)還處于探索與起步階段。早在2008年，王艷等〔15〕運(yùn)用一種高通量單核苷酸多態(tài)性(SNP)檢測方法對MASP-2基因的多態(tài)性進(jìn)行了測定，并對其中一個位點(diǎn)rs2273346用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)產(chǎn)物直接測序的方法進(jìn)行分型，兩種方法的測定結(jié)果一致。但未做 MASP-2基因的多態(tài)性與相關(guān)疾病的討論。一些報(bào)道顯示MASP-2的基因多態(tài)性及血清中蛋白含量的變化與某些腫瘤、感染性疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生有關(guān)，而且存在地區(qū)差異性。文獻(xiàn)〔16〕報(bào)道，MASP-2血清中蛋白含量高低的變化受到基因突變的影響，從而可以引發(fā)多種疾病。有文章報(bào)道MASP-2基因第3外顯子發(fā)生堿基突變，導(dǎo)致CUB1結(jié)構(gòu)域的第105位密碼子(D105G)天冬氨酸突變?yōu)楦拾彼?，結(jié)果導(dǎo)致MASP-2與MBL和ficolin分子的結(jié)合力消失，同時在血清中蛋白的表達(dá)明顯降低〔17〕。但此突變位點(diǎn)存在種族差異性，對于特定人群(如丹麥地區(qū))進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)D105G的突變率較高，而在其他地區(qū)突變率相對較少，目前在國內(nèi)還沒有對此突變位點(diǎn)的文獻(xiàn)報(bào)道。

3.1MASP-2與感染性疾病 MASP-2缺乏可能會導(dǎo)致機(jī)體免疫力低下，其功能缺陷的患者多表現(xiàn)為反復(fù)感染和出現(xiàn)自身免疫性疾病。MASP-2缺乏導(dǎo)致白血病患兒在惡性腫瘤的治療過程中，感染的危害性增大，并使中性粒細(xì)胞下降且同時伴有發(fā)熱〔18〕。有文獻(xiàn)報(bào)道單純的MASP-2缺陷不會引起嚴(yán)重的疾病，但如果伴有免疫抑制或其他疾病時(如囊胞性纖維癥或器官移植手術(shù)后)，MASP-2缺陷可引起較嚴(yán)重的不良后果，肺部囊性纖維化水平進(jìn)程加劇〔19〕。Sagedal等〔20〕研究證實(shí)腎器官移植者且同時伴有低水平的MASP-2時，感染巨細(xì)胞病毒的風(fēng)險(xiǎn)性顯著高于對照組。蔣靜等〔21〕報(bào)道稱乙肝患者血清中MASP水平呈現(xiàn)偏低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象與患者病毒感染、重度肝臟損傷和復(fù)制水平加劇均有關(guān)系。丙型肝炎患者血漿MASP-2表達(dá)偏高也與其基因多態(tài)性相關(guān)聯(lián)〔22〕。還有學(xué)者對MASP2基因的多態(tài)性和T淋巴細(xì)胞病毒(HTLV)-1感染之間的關(guān)聯(lián)做出研究，并提供了MBL2基因和HTLV-1感染之間的關(guān)聯(lián)的進(jìn)一步的證據(jù)。這些研究結(jié)果都表明了MASP2通過凝集素途徑在補(bǔ)體系統(tǒng)的活化中起重要作用〔23〕。

3.2MASP-2與自身免疫性疾病 有報(bào)道稱MASP-2基因的單核苷酸發(fā)生突變，導(dǎo)致銀屑病患者補(bǔ)體系統(tǒng)激活受阻，非特異性免疫系統(tǒng)功能發(fā)生障礙〔24〕。在遺傳性血管性水腫患者中，MASP-2水平明顯偏低。地方性落葉性天皰瘡(EPF)主要在巴西和南美的一些國家出現(xiàn)，通過對這一地區(qū)的調(diào)查研究，EPF的易感性與MASP-2缺乏有一定關(guān)聯(lián)〔25〕。Goeldner等〔26〕做了MASP2基因多態(tài)性與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)患者的相關(guān)報(bào)道，研究顯示高水平的MASP-2與RA患者較低的易感性相關(guān)聯(lián)。MASP-2水平的缺陷可能引起RA患者疾病的發(fā)展。同年，有文章分析了MASP2基因多態(tài)性和血清MASP-2水平與風(fēng)濕熱(RF)和風(fēng)濕性心臟疾病(RHD)之間的關(guān)聯(lián)，MASP2基因多態(tài)性在RF的發(fā)展和RHD的建立中起重要作用〔27〕。

3.3MASP-2與腫瘤 除感染性疾病和自身免疫性疾病以外，越來越多的研究還證實(shí)MASP-2水平的高低與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有某種特殊的相關(guān)性。國內(nèi)有文獻(xiàn)報(bào)道，甲狀腺腫瘤患者與健康對照者相比MASP-2水平顯著增高，但是該報(bào)道只是簡單地對腫瘤患者M(jìn)ASP-2水平進(jìn)行了檢測，沒有進(jìn)一步分析MASP-2水平含量與疾病發(fā)生及發(fā)展的關(guān)系，也未對其升高具體機(jī)制進(jìn)行闡明〔28〕。結(jié)腸直腸癌患者與健康志愿者血清相比較MASP-2水平明顯增高，這可能和慢性感染有關(guān)〔29〕，但是有不同觀點(diǎn)的報(bào)道反對上述結(jié)論〔30〕。MASP-2基因型和術(shù)后存活時間及術(shù)后感染并發(fā)癥沒有明顯相關(guān)性，是一個獨(dú)立的指標(biāo)，因此無法解釋結(jié)腸直腸癌患者M(jìn)ASP-2水平增高的原因〔31〕。在對兒科惡性腫瘤的長期跟蹤隨訪數(shù)據(jù)表明高水平的MASP-2血清含量與罹患惡性腫瘤后較長的生存率有一定關(guān)系，這點(diǎn)在淋巴瘤患者身上尤為明顯〔32〕。國外報(bào)道中首次應(yīng)用免疫組化的方法檢測MASP-2在食管鱗狀細(xì)胞癌患者不同階段的表達(dá)，研究表明在癌癥晚期和癌癥轉(zhuǎn)移過程中表達(dá)明顯升高，這可能與疾病的進(jìn)展和腫瘤侵襲性密切相關(guān)〔33〕。丙型肝炎病毒(HCV)感染肝細(xì)胞癌與MASP-2基因的多態(tài)性密切相關(guān)，其D371Y位點(diǎn)的氨基酸突變導(dǎo)致其發(fā)病率的概率升高，MASP-2血清水平則發(fā)生降低現(xiàn)象〔34〕。

3.4MASP-2與其他疾病 研究報(bào)道稱MASP-2在心肌缺血再灌注損傷中發(fā)揮重要作用〔35〕。還有研究使用酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)法成功地檢測到MBL和MASP-2蛋白的腦脊液樣品具有高靈敏度和重現(xiàn)性〔36〕。另有研究發(fā)現(xiàn)研究對象血清中MASP-2水平降低可增加麻風(fēng)病的易感性，尤其是麻風(fēng)結(jié)節(jié)的麻風(fēng)病。MASP-2基因型和血清中MASP-2的水平的高低可能和麻風(fēng)病的進(jìn)展及預(yù)后有一定的關(guān)系〔37〕。

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〔2016-04-23修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(No.ZC2016015)

劉雪晴(1981-)，女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事病原生物學(xué)研究。

R392.1

A

1005-9202(2017)16-4159-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2017.16.111