抗菌肽免疫調(diào)節(jié)功能分析

秦德源，卞譯烽，馬 贊

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

1 概述

抗菌肽(AMPs；又稱宿主防御肽)由12～100個(gè)氨基酸組成，是指生物體內(nèi)一組經(jīng)誘導(dǎo)而產(chǎn)生的具有與先天免疫相關(guān)的抗菌活性的小分子多肽物質(zhì)[1]，對革蘭陽性(G+)菌和革蘭陰性(G-)菌均有抑制作用，且具有陽離子和兩性的共同特征，所以大多數(shù)AMPs具有殺菌作用，并且主要作用方式與特定細(xì)胞靶點(diǎn)的傳統(tǒng)抗生素不同。隨著研究的深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)抗菌肽作用廣泛，并且在免疫調(diào)控方面的研究備受關(guān)注。

根據(jù)氨基酸組成和二級結(jié)構(gòu)，AMPs可大致分為三大類，即α-螺旋肽、含Cys的β-片肽和富含某些氨基酸(如Trp、Pro、Arg、His和Gly)的柔性肽。

2 抗菌肽的免疫活性

AMPs的免疫調(diào)節(jié)活性包括通過改變信號通路來調(diào)節(jié)促炎和抗炎反應(yīng)，直接和間接募集包括吞噬細(xì)胞在內(nèi)的效應(yīng)細(xì)胞，增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)、外的細(xì)菌殺滅作用，促進(jìn)樹突狀細(xì)胞成熟和巨噬細(xì)胞分化[2]，并調(diào)節(jié)傷口修復(fù)、細(xì)胞凋亡。

2.1 調(diào)節(jié)促炎和抗炎反應(yīng)

AMPs可以抑制促炎反應(yīng)，比如由特定的Toll樣受體(TLR)配體產(chǎn)生的促炎反應(yīng)，LL-37能夠調(diào)節(jié)TLR介導(dǎo)的反應(yīng)，在對脂多糖和脂磷壁酸(LTA)的反應(yīng)中減少促炎介質(zhì)如腫瘤壞死因子-α。

通過磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、MAPK和NF-kB等多種途徑的相互作用，LL-37可以對另一種促炎介質(zhì)IL-1b產(chǎn)生完全不同的影響。LL-37和IL-1b同時(shí)作用時(shí)，它們協(xié)同并促進(jìn)新的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向感染部位的募集，這歸因于包括單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)和MCP-3在內(nèi)的關(guān)鍵趨化因子的選擇性上調(diào)[3]。

2.2 促進(jìn)趨化作用

一般來說，AMPs以直接或間接的方式促進(jìn)趨化，能夠直接或間接充當(dāng)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、肥大細(xì)胞和T輔助細(xì)胞的趨化因子，使這些細(xì)胞大量且迅速地聚集到感染部位，從而發(fā)揮抗感染免疫作用。

在高濃度下，特定的AMPs可以直接作為趨化因子自身來招募各種免疫和上皮細(xì)胞，從而提高感染的清除率和受感染部位的分辨率。

值得注意的是AMPs和一些趨化因子有相似之處，因?yàn)樗鼈兌际莾捎H性陽離子。事實(shí)上，AMPs與40多種不同的人類趨化因子之間存在著共同的功能和作用機(jī)制。

2.3 增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)、外的細(xì)菌殺滅作用

AMPs也被認(rèn)為是通過另一種固有免疫機(jī)制直接或間接殺死微生物，即中性粒細(xì)胞源性細(xì)胞外陷阱(NETs)或肥大細(xì)胞源性細(xì)胞外陷阱(MCETs)。NETs和MCETs是細(xì)胞外成分的網(wǎng)絡(luò)，包括DNA和顆?？咕肿印?/p>

細(xì)胞外陷阱的形成是在細(xì)菌、活化血小板以及各種炎癥刺激的反應(yīng)下觸發(fā)的，中性粒細(xì)胞從顆粒(如髓過氧化物酶)中排出其核組分和蛋白質(zhì)，以誘捕和解除病原體。

2.4 促進(jìn)細(xì)胞分化

AMPs被認(rèn)為經(jīng)由誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的分化來連接先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。當(dāng)與GM-CSF和IL-4聯(lián)合使用時(shí)，LL-37被發(fā)現(xiàn)是一種有效的體外人樹突狀細(xì)胞分化和激活的修飾劑，這與內(nèi)吞活性的上調(diào)、共刺激分子的表達(dá)和修飾的吞噬受體的表達(dá)和功能的改變有關(guān)。此外，一種人乳鐵蛋白衍生合成肽hLF1促進(jìn)樹突狀細(xì)胞分化，同時(shí)增強(qiáng)攝取和吞噬功能，增加活性氧(ROS)生成，增強(qiáng)Th17極化以及IL-17和IL-10細(xì)胞因子的產(chǎn)生。

2.5 直接影響適應(yīng)性免疫

AMPs除了對先天免疫和樹突狀細(xì)胞有影響外，還可以直接作用于B細(xì)胞和T細(xì)胞，而這兩者都是影響適應(yīng)性免疫的關(guān)鍵因素。人類LL-37的小鼠同源物CRAMP(cathelin相關(guān)抗菌肽)被證明通過抑制T細(xì)胞產(chǎn)生IL-4來調(diào)節(jié)B細(xì)胞中免疫球蛋白IgG1的產(chǎn)生。

2.6 促進(jìn)傷口愈合

AMPs，如LL-37，通過誘導(dǎo)上皮細(xì)胞的趨化性和金屬蛋白酶的產(chǎn)生，在創(chuàng)傷愈合中具有重要作用。另外的證據(jù)表明，缺乏LL-37會(huì)損害慢性傷口如潰瘍的再上皮化。合成肽同樣也表現(xiàn)出了具有使愈合傷口的活性，例如合成肽IDR-1018在體外具有很強(qiáng)的傷口愈合特性，并增強(qiáng)細(xì)胞活力和角質(zhì)形成細(xì)胞遷移。

盡管肽促進(jìn)傷口愈合的機(jī)制尚未完全闡明，但一些研究表明，AMPs(如β-防御素)通過表皮生長因子受體(EGFR)的磷酸化促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞遷移，然后EGFR激活STAT1和STAT3。

2.7 調(diào)節(jié)機(jī)體自噬

自噬是一種重要的分解代謝機(jī)制，包括功能失調(diào)或不必要的細(xì)胞成分的降解和再循環(huán)，從而保留細(xì)胞能量。在某些情況下，它被認(rèn)為是一種固有的防御機(jī)制，

研究表明，人抗菌肽 LL-37可以通過VD3介導(dǎo)的方式誘導(dǎo)自噬，激活Beclin-1和Atg5等自噬控制基因。

2.8 調(diào)控細(xì)胞凋亡

AMPs也參與了編程性細(xì)胞死亡的調(diào)節(jié)。編程性細(xì)胞死亡是一種非炎癥性細(xì)胞死亡機(jī)制，LL-37促進(jìn)上皮細(xì)胞凋亡，而延緩中性粒細(xì)胞的凋亡。例如LL-37優(yōu)先促進(jìn)感染銅綠假單胞菌的氣道上皮細(xì)胞凋亡，相比于中心粒細(xì)胞，LL-37可以抑制其凋亡，從而延長它們的半衰期。

另一種類型的細(xì)胞死亡是由病原體和損傷相關(guān)分子引起的，它促進(jìn)促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，然而這對宿主具有不利影響。LL-37能夠通過抑制P2X7與ATP的結(jié)合、下游caspase-1的激活以及LPS的直接結(jié)合來抑制LPS/ATP誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞黏合，從而減少可能因過度炎癥所導(dǎo)致的有害影響。

3 AMPs與疾病的關(guān)系

一些疾病已被證明表現(xiàn)出AMPs水平失調(diào)的特征。這些疾病中有許多是與免疫系統(tǒng)有關(guān)的疾病，而另一些疾病則受到AMPs本身或AMPs調(diào)控的細(xì)胞產(chǎn)生的效應(yīng)分子的影響。盡管這與這些分子在疾病進(jìn)展中發(fā)揮作用的說法一致，但AMPs水平與疾病之間的關(guān)系通常是觀察性的，而不是既定的因果關(guān)系。

在一些疾病中，已經(jīng)觀察到天然AMPs的失調(diào)，并且已知其與疾病的發(fā)病和進(jìn)展相關(guān)。

4 結(jié)語

目前，AMPs在抗菌、抗病毒、抗寄生蟲及抗腫瘤等方面研究均取得了重大進(jìn)展，AMPs是免疫系統(tǒng)的一個(gè)構(gòu)成部分，它介導(dǎo)了包括炎癥以及抗感染在內(nèi)的復(fù)雜信號事件 。它們作用于多種細(xì)胞類型，是機(jī)體不同表面固有免疫反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)成分，包括皮膚、肺、腸和循環(huán)系統(tǒng)，并影響后天形成的適應(yīng)性免疫反應(yīng)。

現(xiàn)階段，在飼料禁抗的背景下，由于抗菌肽的廣譜抗菌性，可作為抗生素的替代品，具有廣闊的前景。