抗菌肽在炎癥治療方面的進(jìn)展

李謀 楊小琳 趙金禮

摘 要：抗菌肽參與免疫反應(yīng)的多個(gè)步驟，可調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)，成為了極具潛力的臨床治療方法。本文將闡述抗菌肽在炎癥相關(guān)疾病治療中的作用及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：抗菌肽；炎癥；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：R37；R98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.06.014

文章編號(hào)：1006-1959（2018）06-0042-03

Progress of Antimicrobial Peptides in the Treatment of Inflammation

LI Mou，YANG Xiao-lin，ZHAO Jin-li

（Shaanxi Huikang Biotechnology Co.， Ltd.，Xi'an 710054，Shaanxi，China）

Abstract：Antimicrobial peptides are involved in multiple steps of immune response，which can regulate inflammatory response and become a potential clinical treatment method.This article will describe the role and application of antimicrobial peptides in the treatment of inflammatory diseases.

Key words：Antimicrobial peptide；Inflammation；Application

治療炎癥的同時(shí)降低副作用甚至實(shí)現(xiàn)零副作用這一需求使得科學(xué)家和醫(yī)學(xué)工作者們開(kāi)始探尋新的炎癥治療方法，抗菌肽因其可被機(jī)體內(nèi)代謝系統(tǒng)代謝不易儲(chǔ)積，且不易產(chǎn)生耐藥性而被認(rèn)為是非常有價(jià)值的抗炎治療策略之一。迄今為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的抗菌肽的數(shù)量達(dá)到了2800多種。下文將從抗菌肽的概述、抗菌肽與免疫應(yīng)答及抗菌肽在炎癥治療中的作用進(jìn)行綜述。

1 抗菌肽概述

抗菌肽是Steiner等1980年首次發(fā)現(xiàn)的[1]，抗菌肽一般由小于50個(gè)氨基酸殘基組成，富含精氨酸和賴氨酸，其家族非常龐大，依據(jù)二級(jí)結(jié)構(gòu)可分為三類：①帶有α螺旋結(jié)構(gòu)的抗菌肽，如magainin；②具有β折疊結(jié)構(gòu)的抗菌肽如防御素；③具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的抗菌肽，如subtilosin A。前兩種類型的抗菌肽是最常見(jiàn)的抗菌肽類型，還有一些肽并不具有以上的單一結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)較為新穎，如：人類β防御素2 既具有α螺旋結(jié)構(gòu)也有β折疊結(jié)構(gòu)。此外，除了上述天然的抗菌肽，還有人工合成的抗菌肽。

按照生物學(xué)活性，哺乳動(dòng)物抗菌肽可分為兩類：殺菌肽和防御素。殺菌肽是由N末端高度保守的Cathelin 結(jié)構(gòu)域的肽段和C端可變的抗菌結(jié)構(gòu)域組成，抗菌結(jié)構(gòu)由前體蛋白通過(guò)酶解釋放出來(lái)。首個(gè)殺菌肽是從哺乳動(dòng)物的骨髓細(xì)胞發(fā)現(xiàn)的，該殺菌肽具有N段保守區(qū)域約100個(gè)氨基酸，C端可變區(qū)域約10～40個(gè)氨基酸殘基，其具有α螺旋結(jié)構(gòu)。目前為止，僅發(fā)現(xiàn)一個(gè)人殺菌蛋白hCAP18。含有38個(gè)氨基酸殘基的hCAP18蛋白片段，也稱為L(zhǎng)L-37，LL-37主要表達(dá)在中性粒細(xì)胞和上皮細(xì)胞，新近研究報(bào)道，人LL-37帶有正電，富含精氨酸和賴氨酸，具有α螺旋結(jié)構(gòu)，研究表明LL-37存在于早期人類器官中，新生兒呼吸道感染期可檢測(cè)到LL-37含量高達(dá)5 μg/ml。人的LL-37為單拷貝基因，位于人類3號(hào)染色體，在口腔、舌頭、食道、小腸等的鱗狀上皮細(xì)胞表達(dá)，可在脾臟、肝臟、胃、小腸、骨髓中合成，最新研究表明NADPH氧化酶2和其受體結(jié)合需要分泌足夠的殺菌肽。

防御素為抗菌肽家族的重要成員，哺乳動(dòng)物防御素依據(jù)半胱氨酸和二硫鍵的位置可分為3個(gè)類型，α防御素和β防御素和γ防御素。目前采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在人類基因組上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了55種α防御素和90種β防御素，其中6種α防御素及4種β防御素研究較多。第一個(gè)β防御素是在牛血液中發(fā)現(xiàn)的，第二個(gè)β防御素即HBD-2是從牛皮癬患者的皮膚中分離得到的，此外BCG桿菌感染導(dǎo)致皮膚中的HBD-2 mRNA表達(dá)上調(diào)。值得注意的是β防御素3 HBD-3在皮膚和扁桃體中表達(dá)。β防御素4則在睪丸、和胃中表達(dá)。

抗菌肽主要作用方式是通過(guò)靜電相互作用直接溶解微生物細(xì)胞，其次是插入到質(zhì)膜形成溶洞，細(xì)胞內(nèi)容物外滲、細(xì)胞死亡[2]。期間涉及細(xì)胞內(nèi)分子的識(shí)別，如：DNA、DNA酶伴侶蛋白和線粒體（導(dǎo)致線粒體ATP的合成減少，導(dǎo)致細(xì)胞死亡）。除殺菌功能外，抗菌肽的是體內(nèi)重要的免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)分子，參與免疫反應(yīng)的多個(gè)步驟，成為炎癥相關(guān)疾病治療極具潛力的新方法。

2 抗菌肽與免疫應(yīng)答

免疫應(yīng)答是機(jī)體對(duì)損傷刺激的應(yīng)答，研究表明抗菌肽具有在損傷處分泌細(xì)胞因子和招募免疫細(xì)胞的能力[3-4]，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示抗菌肽具有增加促炎癥因子分泌從而促進(jìn)細(xì)胞吞噬[5]的功能，就這點(diǎn)而言，抗菌肽LL-37誘導(dǎo)釋放IL-1b，IL-8，TNF-a，IL-6和GM-CSF。此外，也有研究顯示LL-37可促進(jìn)IL-1b的表達(dá)，另有研究顯示LL-37具有一定得趨藥性，人LL-37誘發(fā)趨化性免疫細(xì)胞，其與炎癥相關(guān)，亦可誘導(dǎo)肥大細(xì)胞脫粒，導(dǎo)致炎性介質(zhì)的釋放[6]。最近的研究顯示中性粒細(xì)胞分泌的LL-37是體內(nèi)炎癥細(xì)胞趨化、遷移的重要因素。

防御素是抗菌肽家族重要成員，是參與體內(nèi)免疫應(yīng)答的重要調(diào)控因子。研究表明牛分枝桿菌（BCG）感染人類上皮細(xì)胞誘發(fā)HBD-2 mRNA表達(dá)上調(diào)。對(duì)α防御素HNPs的研究顯示其增加TNF-a和IL-1b，降低IL-10在上皮細(xì)胞中的表達(dá)。Braff 等的研究表明HNP-1，-2，-3在微生物感染的單核細(xì)胞中通過(guò)分泌THF-a和IL-1來(lái)調(diào)控免疫系統(tǒng)[7]。近期又有學(xué)者研究表明，HNP可在上皮細(xì)胞產(chǎn)生作用于血管的細(xì)胞因子，如內(nèi)皮素-1，來(lái)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。這些研究均表明抗菌肽與機(jī)體的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答相關(guān)，那么抗菌肽在機(jī)體內(nèi)如何形式功能？

有研究顯示正常情況下體內(nèi)抗菌肽含量少于2μg/ml，該劑量不足以殺死致病微生物，在體內(nèi)抗菌肽主要通過(guò)免疫調(diào)控來(lái)行使功能。

體內(nèi)抗菌肽首先可提高機(jī)體的抗感染能力，Chromek等的研究證明了這一點(diǎn)，CRAMP缺陷小鼠較正常鼠更容易感染鏈球菌[9]；其次抗菌肽可通過(guò)在損傷處分泌細(xì)胞因子、招募免疫細(xì)胞，增加促炎因子分泌從而促進(jìn)細(xì)胞吞噬；此外抗菌肽通過(guò)調(diào)節(jié)白介素、巨噬細(xì)胞刺激因子等免疫應(yīng)答相關(guān)活性分子的表達(dá)來(lái)發(fā)揮免疫調(diào)控功能，抗菌肽在炎癥反應(yīng)中作用明確，可用于炎癥治療研究。

3 抗菌肽在炎癥中的治療作用

早在90年代抗菌肽的應(yīng)用就受到廣大學(xué)者的重視，研究顯示很多炎癥疾病中抗菌肽表達(dá)增加。臨床上應(yīng)用抗菌肽具有速效性、不易產(chǎn)生抗藥性、抗菌譜廣泛等優(yōu)勢(shì)。下文將歸納抗菌肽在炎癥相關(guān)疾病中的應(yīng)用及潛在應(yīng)用價(jià)值。

3.1 抗菌肽與腸炎 LL-37是人體腸道內(nèi)非特異性先天免疫系統(tǒng)的主要抗菌肽。LL-37含量的改變與胃腸道疾病相關(guān)。Schwab等采用半定量RT-PCR法測(cè)定ccro-2和ht-29細(xì)胞中LL-37 mRNA，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間增加LL-37 mRNA水平升高，隨后采用免疫熒光檢測(cè)發(fā)現(xiàn)LL-37蛋白表達(dá)增加。提示腸炎中LL-37表達(dá)增加，研究結(jié)果顯示丁酸介導(dǎo)的LL-37的上調(diào)受MAPKs和VDR和TGF-b1這些信號(hào)通路和受體的影響[8]。此外有研究報(bào)道潰瘍性腸炎中，抗菌肽HBD2、HBD3及HBD4均上調(diào)，但值得注意的是兒童腸炎患者中a-防御素、HBD2、HBD3顯著降低，這可能與抗菌肽在炎癥應(yīng)答中的雙向調(diào)節(jié)機(jī)制相關(guān)。對(duì)抗菌肽在腸炎中作用機(jī)理的進(jìn)步一研究將有助于抗菌肽在腸炎中應(yīng)用[10]。

3.2抗菌肽與皮膚炎癥 研究表明殺菌肽在變異性皮炎患者中的含量較低，變異性皮炎患者口服4000IU/d的殺菌肽，連續(xù)服用21 d后，變異性皮炎患者體內(nèi)殺菌肽含量顯著增加，變異性皮炎癥狀明顯緩解，推測(cè)LL-37可能是通過(guò)下調(diào)維生素D通路來(lái)發(fā)揮功能[10-12]。Frohm M等1997年首次發(fā)現(xiàn)銀屑病患者體內(nèi)LL-37升高[13]，后眾多研究表明抗菌肽LL-37與銀屑病密切相關(guān)，認(rèn)為L(zhǎng)L-37是銀屑病病程發(fā)展的重要影響因素， Chamorro等的研究表明LL-37可通過(guò)抑制環(huán)氧酶活性，從而抑制銀屑病患者中角質(zhì)細(xì)胞的凋亡[14]。Vahavihu等的研究發(fā)現(xiàn)采用合適的UVB照射可彌補(bǔ)維生素D缺乏引發(fā)的皮膚病，可減少銀屑病患者中HBD的表達(dá)量，促進(jìn)LL-37的表達(dá)， LL-37聯(lián)合維生素D3被用于銀屑病治療[15]。Heilborn JD等的研究表明機(jī)體損傷后，hCAP18在皮膚高表達(dá)，受傷48 h后達(dá)到峰值，在傷口愈合后下降到受傷前水平，在慢性潰瘍中，hCAP18水平低，hCAP18/LL-37的在潰瘍邊緣上皮無(wú)活性。在體外創(chuàng)面愈合模型中hCAP18在治療皮膚上皮細(xì)胞表達(dá)增強(qiáng)，促進(jìn)皮膚在上皮化。提示LL-37可能參與上皮細(xì)胞增殖[16]。Ramos R等[17]的研究表明LL-37通過(guò)促進(jìn)血管生成、上皮細(xì)胞增殖、遷移來(lái)發(fā)揮其促進(jìn)損傷皮膚再上皮化，修復(fù)皮膚損傷，提示LL-37可用于皮膚損傷修復(fù)。此外，使用基因治療方法，輸入LL-37被認(rèn)為是一種有效治療燒傷感染的方法。Jin T等對(duì)18例受試者進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，血清HBD-2含量與銀屑病患病程度相關(guān)，提示血清hbd-2水平可能是監(jiān)測(cè)銀屑病治療反應(yīng)的一種可能的生物標(biāo)志物，并可區(qū)分中度至重度銀屑病的輕度癥狀[18]。

3.3其它 Zhang Y等的研究表明抗菌肽與腎炎及血管炎癥相關(guān)[19] 。姜園園的研究表明LL-37在慢性氣道炎癥患者的支氣管上皮細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞表達(dá)量增加，LL-37可促進(jìn)支氣管上皮細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞炎癥因子的釋放，誘導(dǎo)支氣管上皮細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞的凋亡，提示LL-37可用于慢性氣道炎癥的治療[20]。Phattarataratip等的研究表明在齲齒中α-防御素-1-3（HNP-1-3），β-防御素-2-3（HBD-2-3）和 LL-37含量均升高，變異鏈球菌菌株對(duì)α-防御素-1-3（HNP-1-3），β-防御素2-3（HBD-2-3）和LL-37具有較高的耐受性，更容易誘發(fā)齲齒[21]。

4 展望

抗菌肽對(duì)不同微生物感染應(yīng)答能力存在差異，可選擇性發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用?？咕脑谂R床炎癥治療中極具潛力，然而成本高昂，穩(wěn)定性差和生物利用度低限制了抗菌肽直接應(yīng)用于臨床，以天然抗菌肽為先導(dǎo)物合成抗菌肽改構(gòu)體、延長(zhǎng)抗菌肽的半衰期，減少毒性、增強(qiáng)藥效是抗菌肽應(yīng)用于臨床研究需要解決的重要課題，此外也可通過(guò)誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生內(nèi)源性抗菌肽避免大量給予抗菌肽引發(fā)的系統(tǒng)性不良反應(yīng)和有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，更好的發(fā)揮抗菌肽的臨床應(yīng)用價(jià)值。對(duì)抗菌肽參與炎癥反應(yīng)的機(jī)理展開(kāi)深入研究，可促進(jìn)抗菌肽制劑開(kāi)發(fā)。

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收稿日期：2017-10-13；修回日期：2017-10-20

編輯/成森