人類(lèi)抗菌肽CAMP及其活性產(chǎn)物L(fēng)L- 37在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用*

司 佳，陳 羲綜述，鄒先瓊,3△審校

(1.桂林醫(yī)學(xué)院生物技術(shù)學(xué)院，廣西桂林 541100；2.桂林醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，廣西桂林 541100；3.桂林醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院，廣西桂林 541004)

人類(lèi)抗菌肽CAMP(cathelicidin antimicrobial peptide)基因定位于染色體的3p21.3上[1]。CAMP基因由4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子組成，且4個(gè)外顯子均參與編碼蛋白[1]。抗菌肽CAMP基因編碼一個(gè)由170個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的小分子蛋白hCAP18。hCAP18在蛋白酶3等的作用下，釋放出C端含有37個(gè)氨基酸的小肽，即LL- 37，LL- 37具有廣譜的抗菌作用[1- 2]。

CAMP主要在皮膚、胃腸道、泌尿生殖道等多種黏膜上皮細(xì)胞及免疫細(xì)胞如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和肥大細(xì)胞等中表達(dá)[1- 3]。CAMP及其活性產(chǎn)物L(fēng)L- 37(CAMP/LL- 37)不僅具有廣譜的抗菌活性，而且具有調(diào)控免疫細(xì)胞趨化及分化、炎性反應(yīng)的發(fā)生、炎性細(xì)胞損傷修復(fù)、腫瘤細(xì)胞的增殖及遷移、誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡等作用[1- 3]。

1 CAMP/LL- 37在感染性疾病發(fā)生發(fā)展中的作用

慢性腸道感染性疾病，如克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎等,與腸道微生物菌群感染及機(jī)體免疫失調(diào)有關(guān)[4- 7]。LL- 37通過(guò)改變細(xì)胞因子應(yīng)答和炎癥細(xì)胞的趨化作用促進(jìn)克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎的炎癥進(jìn)程[4]。在克羅恩病患者的結(jié)腸和回腸組織中CAMP/LL- 37的表達(dá)沒(méi)有改變，但是在檢測(cè)出細(xì)菌DNA的克羅恩病患者的外周血中性粒細(xì)胞中抗菌肽CAMP的mRNA和蛋白表達(dá)水平顯著上調(diào)[4]。通過(guò)給克羅恩病患者補(bǔ)充維生素D能顯著提高患者外周血中性粒細(xì)胞中的LL- 37水平，從而緩解其癥狀[5]。將編碼鼠抗菌肽CRAMP(人類(lèi)抗菌肽CAMP直系同源蛋白)的質(zhì)粒注射到由硫酸葡聚糖鈉誘導(dǎo)腸炎的鼠直腸中，可以恢復(fù)結(jié)腸厚度及改善結(jié)腸黏膜狀態(tài)[6]。已有的研究表明，LL- 37可直接上調(diào)黏蛋白(mucin,MUC)、MUC2的表達(dá)，并激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen- activated protein kinase,MAPK)信號(hào)通路來(lái)刺激黏液的合成及黏膜的修復(fù)[6- 7]。

LL- 37在呼吸道感染性疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[8]。研究表明，血清高水平的LL- 37可能會(huì)加重支氣管炎患者的嚴(yán)重程度[8]。此外，感染結(jié)核分枝桿菌的患者血清LL- 37水平顯著增高[8]。

尿道感染是人體常見(jiàn)的細(xì)菌感染性疾病之一，由于患者免疫機(jī)制障礙可能使病菌進(jìn)入尿道進(jìn)而逆行至腎臟，最終導(dǎo)致尿道感染的發(fā)生[9]。研究發(fā)現(xiàn)，與健康兒童相比，患有膀胱炎或腎盂腎炎的兒童尿液中LL- 37水平明顯增加[10]。一般認(rèn)為，LL- 37可誘導(dǎo)不同類(lèi)型細(xì)胞的凋亡，且尿道上皮細(xì)胞的快速凋亡可能是誘導(dǎo)炎癥早期發(fā)展的關(guān)鍵所在[11]。

LL- 37在成纖維細(xì)胞應(yīng)答牙齦卟啉單胞菌組成的復(fù)合物中有抑制作用，能刺激Toll樣受體(Toll- like receptors,TLRs)，TLRs啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)級(jí)聯(lián)引發(fā)宿主炎性反應(yīng)[12]。在由牙齦卟啉單胞菌引起的炎性反應(yīng)中，LL- 37以旁分泌的方式發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)[12]。在慢性牙周炎患者齦溝液中LL- 37的表達(dá)水平上調(diào)，可能通過(guò)增加前列腺素E2的產(chǎn)生促進(jìn)牙周炎的發(fā)展[12]。

銀屑病(俗稱牛皮癬)是一種免疫細(xì)胞介導(dǎo)的，與鏈球菌等病原菌微生物感染有關(guān)的炎性皮膚病[13]。CAMP/LL- 37在銀屑病發(fā)生過(guò)程中表達(dá)上調(diào)，并能激活機(jī)體自身免疫系統(tǒng)的應(yīng)答，使皮膚抗菌屏障受損最終導(dǎo)致銀屑病的發(fā)生[13]。LL- 37在角質(zhì)細(xì)胞中有抗凋亡效應(yīng)，能促進(jìn)皮膚角質(zhì)層細(xì)胞增生[14]。在遠(yuǎn)離銀屑病損傷的皮膚細(xì)胞處，LL- 37與人自身DNA結(jié)合形成復(fù)合物，這些復(fù)合物通過(guò)TLR9被漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞(plasmacytoid dendritic cells,pDCs)識(shí)別，隨后活化的pDCs分泌大量的α干擾素激活T細(xì)胞，從而促進(jìn)疾病的發(fā)生發(fā)展[15]。在銀屑病皮損處，細(xì)胞質(zhì)DNA受體黑色素瘤缺乏因子(absent in melanoma- 2,AIM2)的表達(dá)和白細(xì)胞介素- 1β(IL- 1β)的分泌顯著增高。同時(shí)，大量的細(xì)胞質(zhì)DNA在銀屑病破損處的角化細(xì)胞中被檢測(cè)到，此時(shí)LL- 37結(jié)合細(xì)胞質(zhì)DNA中和促炎活性，并不引起AIM2活化，并使IL- 1β的分泌受到抑制[15]。LL- 37 通過(guò)激活G蛋白偶聯(lián)信號(hào)通路及p38 MAPK信號(hào)通路誘導(dǎo)IL- 36γ，隨后與IL- 36γ一起經(jīng)過(guò) p38、c- Jun氨基末端激酶(JNK) MAPK和核因子- κB(NF- κB)通路增加趨化因子的產(chǎn)生，這些趨化因子進(jìn)而參與炎性反應(yīng)[16]。通過(guò)損傷角質(zhì)層屏障，異常表達(dá)緊密連接(tight junction，TJ)蛋白，LL- 37可以調(diào)節(jié)TJ蛋白的功能，進(jìn)而選擇性地上調(diào)一些TJ蛋白的表達(dá)，使這些TJ蛋白滲進(jìn)角質(zhì)層細(xì)胞，加速疾病的進(jìn)程[17]。

2 CAMP/LL- 37在自身免疫性疾病發(fā)生發(fā)展中的作用

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種由免疫復(fù)合物沉積而引起的自身免疫性疾病。在SLE患者中，LL- 37通過(guò)中性粒細(xì)胞胞外殺菌網(wǎng)絡(luò)(neutrophil extracellular traps,NETs)來(lái)調(diào)節(jié)免疫復(fù)合物的形成[18]。LL- 37可使NETs的效應(yīng)減弱，防止免疫復(fù)合物的降解。SLE患者的pDCs中，抗雙鏈DNA抗體、DNA及LL- 37的結(jié)合能刺激TLR9，誘發(fā)Ⅰ型干擾素的產(chǎn)生。LL- 37自身抗體有助于免疫復(fù)合物的形成，這些自身抗體能誘導(dǎo)NETs從而形成炎性循環(huán)[18]。LL- 37誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的炎性反應(yīng)也是SLE發(fā)生的原因之一。重組及NETs來(lái)源的LL- 37刺激炎性小體活化，促使細(xì)胞分泌IL- 1β及IL- 18，從而更進(jìn)一步誘導(dǎo)NETs，導(dǎo)致疾病惡化[18]。

類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種因免疫功能異常而導(dǎo)致的自身免疫性疾病，LL- 37在類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者中表達(dá)顯著上調(diào)[19]。研究發(fā)現(xiàn)LL- 37可以誘導(dǎo)成骨細(xì)胞的細(xì)胞毒性及滲透性，從而減少類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者骨連接的形成[20]。

3 CAMP/LL- 37在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)CAMP/LL- 37在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮了重要的作用。CAMP/LL- 37在不同的組織中表現(xiàn)出促進(jìn)或抑制腫瘤兩種不同的作用[21]。目前認(rèn)為，CAMP/LL- 37在卵巢癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、惡性黑色素瘤及皮膚鱗狀細(xì)胞癌中具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的效應(yīng)；而CAMP/LL- 37在結(jié)腸癌、胃癌、惡性血液病和口腔鱗癌中則表現(xiàn)出抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用[21]。迄今，CAMP/LL- 37在不同腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制已被多次報(bào)道[21]。

4 CAMP/LL- 37在其他疾病發(fā)生發(fā)展中的作用

心血管疾病與血管內(nèi)皮功能障礙有著重大的關(guān)系，血管內(nèi)皮具有調(diào)節(jié)血管運(yùn)動(dòng)、白細(xì)胞黏附及轉(zhuǎn)運(yùn)等多種作用，而LL- 37能夠調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮功能[22]。近年有研究提示，LL- 37可通過(guò)降低激酶血清肌酐(Src)和氨酸- 蘇氨酸激酶(Akt)(Ser473)的磷酸化水平，抑制固定在纖維蛋白原上的血小板的擴(kuò)散并降低血小板選擇素P的表達(dá)，從而抑制血栓的形成，表明LL- 37參與了血管內(nèi)皮中抗血栓的進(jìn)程[23]。

LL- 37與哮喘的發(fā)生發(fā)展有密不可分的關(guān)系[24]。分子機(jī)制上，LL- 37通過(guò)激活嗜酸性粒細(xì)胞與支氣管上皮細(xì)胞的相互作用加劇哮喘的進(jìn)程[24]。

LL- 37也可能是一種β- 淀粉樣蛋白的伴侶分子，能抑制原纖維的組裝，進(jìn)而影響到阿爾茲海默病的起始和進(jìn)程[25]。

5 展 望

綜上所述，近年來(lái)，CAMP/LL- 37在感染性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤、心血管、哮喘、阿爾茲海默病等疾病發(fā)生發(fā)展中的作用均有報(bào)道[5,7- 10,12- 13,18,21- 25]。隨著研究的不斷深入，預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)現(xiàn)CAMP/LL- 37與更多疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。由于CAMP/LL- 37在疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮的重要作用，可能成為診斷及治療這些疾病的靶點(diǎn)[1- 3,5,7- 10,12- 13,18,21- 25]，但CAMP/LL- 37在這些疾病發(fā)生中的具體作用機(jī)制尚不完全清楚，需要進(jìn)一步深入研究?？梢灶A(yù)計(jì)，應(yīng)用新的技術(shù)如微RNA(micro- RNA)技術(shù)、動(dòng)物模型等研究CAMP/LL- 37在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制將成為研究的熱點(diǎn)。此外，將CAMP/LL- 37用于診斷及治療目的的應(yīng)用研究也會(huì)逐漸增多。