抗菌肽LL-37 與皮膚病的相關(guān)性研究

陳晉廣 蔡天國 林蘭英 鄭昌竹

抗菌肽(antibacterial peptide，AMPs)是一類廣泛存在于細菌、哺乳動物等多種生物體中的內(nèi)源性殺菌多肽，參與機體的固有免疫反應(yīng)。LL-37因N端前兩個氨基酸殘基為亮氨酸(L)、含有37個氨基酸殘基而得名，是目前在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的惟一的cathelicidins家族抗菌肽, 主要表達于角質(zhì)形成細胞、某些腺體和巨噬細胞、淋巴細胞、中性粒細胞等免疫細胞中。目前在人類皮膚發(fā)現(xiàn)AMPs主要有cathelicidins家族和防御素(defensins)家族，具有廣譜的抗菌、抗病毒、抗腫瘤等生物學(xué)活性[1]。近年來的研究發(fā)現(xiàn),LL-37 的作用遠不僅有殺菌作用, 而且在獲得性免疫中細胞因子的釋放、免疫細胞的趨化和炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展中也起著關(guān)鍵的作用[2,3]。當機體出現(xiàn)創(chuàng)傷、炎癥、感染時，在絲氨酸蛋白酶-3和其他蛋白水解酶的作用下，機體會生成活性抗菌肽LL-37，參與機體的防御反應(yīng)[4]。皮膚作為人體天然免疫的第一道防線，多種細胞如皮脂腺細胞、角質(zhì)形成細胞等可產(chǎn)生AMPs。本文就LL-37在皮膚病領(lǐng)域的相關(guān)研究進展作一綜述。

1 抗感染作用

正常人體皮膚中LL-37的表達很少，當受到炎癥、感染、外傷等外界刺激時，皮損局部的角質(zhì)形成細胞和單核細胞、中性粒細胞、淋巴細胞等可產(chǎn)生大量的LL-37則呈現(xiàn)高表達狀態(tài)。大量研究發(fā)現(xiàn)，LL-37具有抗菌譜廣，不易產(chǎn)生耐藥菌株等特點，對金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(Methicillin resistant staphylococcus aureus, MRSA) 、耐萬古霉素屎腸球菌、耐萬古霉素糞腸球菌及鼠傷寒沙門菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌、普通變形桿菌等，均表現(xiàn)出較強的抗菌活性[5]。LL-37在其表面的疏水性基團和凈正電荷作用下,以α螺旋插入微生物膜，通過破壞致病菌膜的完整性發(fā)揮殺菌效應(yīng)，其抗菌活性與α螺程度及所帶凈正電荷多少有關(guān)。將銅綠假單胞菌和大腸埃希菌共培養(yǎng)標本中加入LL-37發(fā)現(xiàn)，細菌的生長受到抑制，且LL-37抗菌效應(yīng)與其濃度成正相關(guān)；而在銅綠假單胞菌和大腸埃希菌培養(yǎng)前預(yù)先加入抗LL-37抗體時，發(fā)現(xiàn)骨髓干細胞抗菌作用消失，研究認為通過分泌LL-37是骨髓干細胞發(fā)揮抗菌的作用機制之一[6]。另外LL-37還可通過激活、募集中性粒細胞、T淋巴細胞、單核細胞以及增強巨噬細胞吞噬等發(fā)揮抗菌作用[7]。體內(nèi)外實驗證實，LL-37不僅具有高效的抗菌活性，而且還有廣譜、不易耐藥等優(yōu)點，為感染性疾病的研究開辟了新途徑，已成為生物制藥和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的熱點。有研究證實[8]，LL-37對人表皮葡萄球菌感染具有預(yù)防和治療作用，能夠有效抑制表皮葡萄球菌克隆增殖。LL-37 抗菌活性相關(guān)機理的研究和應(yīng)用為人類的感染性疾病治療提供了新方向。

2 銀屑病

銀屑病是一種慢性復(fù)發(fā)性免疫介導(dǎo)的炎癥性皮膚病，皮損中表皮角質(zhì)形成細胞(keratinocytes,KC)可分泌大量的LL-37[9],表達于銀屑病皮損浸潤的中性粒細胞中和表皮全層的角質(zhì)形成細胞胞質(zhì), 而在異位性皮炎患者中只表達于表皮上層[10]。LL-37抗金葡菌活性與防御素-2有協(xié)同作用,這在一定程度上解釋了銀屑病和異位性皮炎均為炎癥性皮膚病，但銀屑病患者皮膚較少發(fā)生皮膚感染的原因。隨著對LL-37認識的深入，發(fā)現(xiàn)LL-37發(fā)揮強效的抗感染同時也會擴大炎癥反應(yīng)導(dǎo)致病變加重。在銀屑病患者皮損中LL-37破壞機體DNA耐受，與細胞外DNA片段結(jié)合進入樹突狀細胞中，導(dǎo)致TLR(toll like receptors)-9介導(dǎo)的IFN-α(interferon alpha)產(chǎn)生，激活Th1(The T helper cells 1)和Th17，促使IL-12(interleukin-12)、IL-22和IFN-β分泌，進一步加重銀屑病的病情[11]。種樹彬等研究發(fā)現(xiàn)[12]，LL-37在銀屑病患者局部皮損中的表達顯著升高，且在外周血清中的表達水平與PASI指數(shù)呈明顯正相關(guān)，認為LL-37可作為評價銀屑病病情變化的血清學(xué)指標。LL-37作為天然免疫分子通過誘導(dǎo)細胞因子的產(chǎn)生、趨化及活化炎性細胞等多途徑參與銀屑病的發(fā)病,相信隨著研究的深入為今后進一步揭示銀屑病發(fā)病機制和治療提供了有力依據(jù)。

3 特應(yīng)性皮炎

特應(yīng)性皮炎是一種基于遺傳過敏性體質(zhì)有關(guān)的炎癥性皮膚病，患者的皮膚免疫機能和屏障功能受損，極易出現(xiàn)感染。臨床上發(fā)現(xiàn)特應(yīng)性皮炎患者皮損常常有多種病原微生物定植，而這些病原微生物的代謝產(chǎn)物以及所含的多種炎癥因子可使病情反復(fù)發(fā)作難以治愈[13]。Th1/Th2細胞在機體中處于動態(tài)平衡，通過分泌多種的細胞因子交叉調(diào)節(jié)維持人體正常免疫狀態(tài)；病理狀態(tài)下此平衡被打破，便會因Th1或Th2占優(yōu)勢形成"Th1/Th2漂移"而發(fā)病。特應(yīng)性皮炎患者皮膚Th2型細胞因子IL-4和IL-13高表達，抑制皮膚AMPs 如HBD(human beta-defensins)和LL-37表達，這或許可以解釋患者細菌感染率高，尤其是耐甲氧西林金黃色葡萄球菌易感性高的原因[14]。韋祝等研究報道[15]，金黃色葡萄球菌在特應(yīng)性皮炎患者皮損部位檢出率為62.50%，在非皮損區(qū)檢出率為24.26%，在正常健康皮膚中未檢出，認為特應(yīng)性皮炎皮損中金黃色葡萄球菌定植普遍存在，建議臨床可根據(jù)藥敏試驗結(jié)果進行抗菌治療。

4 性傳播疾病

在尿道、陰道、宮頸等泌尿生殖道黏膜或腺體中存在著LL- 37廣泛分布，對抵御細菌、病毒、螺旋體、衣原體等多種微生物的入侵起到了重要的作用。LL-37對痘類病毒、人類免疫缺陷病毒I型等有抗病毒的生物活性，在抗病毒方面也有較強的研發(fā)前景[16]。王薇等[17]應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄(RT-PCR)方法檢測尖銳濕疣患者皮損HBD-2、HBD-3及LL-37 mRNA的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者皮損中HBD-2、HBD-3及LL-37 mRNA表達水平明顯升高，認為上述指標的與尖銳濕疣患者局部產(chǎn)生免疫防御有關(guān)，為尖銳濕疣免疫學(xué)藥物治療提供新靶點。LL-37是目前發(fā)現(xiàn)的Cathelicidin 家族唯一一個人源抗菌肽，對真菌、病毒、細菌、支原體均有抑制作用[18]。目前有多種抗菌肽類藥物已開始進入臨床，如多黏菌素和達托霉素通過了美國食品藥品管理局的批準。還有很多抗菌肽類藥物已進入II期或III期臨床試驗中?；诳咕臑榘悬c研究新藥成為臨床又一方向[19]。

隨著對抗菌肽研究的深入，LL-37對多種皮膚病發(fā)病機理的研究和治療作用正逐步被認識。LL-37通過結(jié)合自身DNA，與TLR-9結(jié)合共同介導(dǎo)pDC(plasmacytoid dendritic cells)活化，分泌IFNs，打破自身免疫耐受這一通路，在SLE(systemic lupus erythematosus)等免疫性疾病的發(fā)病中起到關(guān)鍵作用，這為進一步深入了解自身免疫性疾病的發(fā)病機制以及研制有針對性的靶向藥物提供線索[20]。韓飛等[21]報道，LL-37能抵抗UVB(ultraviolet radiation b)輻射HaCaT(human immortalized keratinocytes)細胞引起NF-KB(nuclear factor-kappa B)的蛋白表達和轉(zhuǎn)錄活性的增加，這種抵抗可能是人皮膚對UVB輻射的一種防御反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，在銀屑病治療中如UVB光療以及外用維生素D類似物等，是通過誘導(dǎo)角質(zhì)形成細胞抗菌肽的表達發(fā)揮治療作用[22]?？咕牡募兓に嚭椭苿┑难邪l(fā)的成熟，為其新藥產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)參考[23]，相信不久的將來將給相關(guān)疾病的治療帶來更廣闊的應(yīng)用前景。

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