抗菌肽的抗菌活性及免疫調節功能

田　丹楊　元信浙江康德權科技有限公司，杭州311107

抗菌肽的抗菌活性及免疫調節功能

田丹楊元信
浙江康德權科技有限公司，杭州311107

摘要抗菌肽是具有陽離子性的小分子，大部分多細胞生物的免疫系統均可產生，是先天性免疫的效應分子，起著重要作用。抗菌肽直接殺滅侵入的病原菌，調節宿主免疫力和其他生物反應，具有廣泛的生物活性，在臨床上多種相關疾病病程中起重要作用，其表達不平衡與不同器官系統和細胞種類的病理學狀態有關。

關鍵詞抗菌肽；先天性免疫；細菌感染；炎癥反應

田丹，女，碩士生，執業獸醫師。

植物、真菌以及無脊椎動物完全缺乏獲得性免疫，但僅靠自身的先天性防御機制便成功存活下來，除最直接的天然解剖屏障（如皮膚）外，機體固有的抵抗力系統主要依靠模式識別受體及相關信號途徑、細胞因子、補體級聯、白細胞以及重要的宿主防御肽——抗菌肽[1]。

具有抗菌活性的天然物質很多，但大部分均屬于以下3種：1）消化酶類，破壞細菌結構（例如溶菌酶）；2）可結合必要元素（如鋅和鐵）的肽類物質（例如鈣衛蛋白、乳鐵蛋白）；3）可穿透微生物膜的肽類物質（防御素-抗菌肽）。目前為止已知的抗菌肽已超過2 000種，其中真核生物的已超過940種[2]。本文旨在討論抗菌肽在機體內免疫防御的功能。

1　先天性宿主防御的重要性

宿主防御肽對于侵入的微生物具有固有特異性，對于多細胞宿主動物的細胞毒性相對較低，但有的對于真核細胞同樣活性較高。這種特異性賦予了動物先天性免疫力，和先天性免疫力相對的是獲得性免疫力，主要通過B細胞和T細胞的克隆增殖得到，目前對其研究較為透徹。因為大多數細菌增殖時間為20～30 min/代，而特異性免疫反應的形成依賴于哺乳動物細胞的生長，所需時間可能為數天或數周，所以先天性免疫系統在對抗機體感染中非常重要。

2　抗菌肽的生物活性

抗菌肽是所有生物先天性免疫力的第一道防線，在循環中性粒細胞內含量豐富，具有重要作用。所有生物體內均可以產生抗菌肽，因此各種體液和分泌物中均可以發現多種抗菌肽[3]。近年的研究表明哺乳動物防御肽具有多種功能，能與宿主細胞受體相互作用，參與宿主先天性免疫和適應性免疫。某些宿主抗菌肽如同天然抗生素，擁有非常廣的抗菌活性譜，包括革蘭氏陰性菌和陽性菌、真菌和病毒[4]。

抗菌肽作為免疫細胞的趨化因子參與炎癥反應，包括誘導IL- 8產生、動員免疫活性T細胞，還可作為細胞黏附增強劑參與細胞跨上皮遷移[5]。還可調節炎癥反應，通過C1q抑制補體經典途徑激活。正常人體血漿α-防御素質量濃度經測定為40 ng/mL，而感染時質量濃度增加至41 mg/mL，敗血癥患者血漿α-防御素質量濃度為170 mg/mL，囊性纖維變性患者痰中質量濃度為41 600 mg/mL[6]。

體外試驗表明α-防御素活性取決于其質量濃度，一般為10～100 mg/mL，而高濃度的α-防御素才有助于溶解腫瘤細胞。組織被感染或患病時釋放的防御肽濃度可能較高，但具體局部濃度多少并未研究[6]。防御肽對于敗血癥患者是種抗炎癥物質，可結合脂多糖和脂磷壁酸，可以中和內毒素[7]。

某些抗菌肽通過促進血管生成和上皮生長促進傷口愈合，此外還具有趨化作用，吸引循環細胞和遷移細胞。抗菌肽對單核細胞具有趨化性，促腎上腺皮質激素受體可逆結合，具有皮質醇穩定蛋白的功能[8]。抗菌肽可以有效抑制蛋白激酶C，改變機體某些信號通路或細胞功能。

3　抗菌肽和機體先天性免疫系統調節

目前發現的抗菌肽有2 000多種，其中哺乳動物研究比較清楚的是HNP系列和hBD系列。HNP- 1，- 2，- 3是免疫調節劑，當機體單核細胞被細菌激活時，可上調腫瘤壞死因子α（TNF-α）和IL- 1的表達[9]。而且HNP- 1，- 2可直接殺滅革蘭氏陰性菌和陽性菌、白色念珠菌以及包膜病毒（如皰疹病毒）。HNP- 5對大腸桿菌、單核細胞李斯特菌、鼠傷寒沙門氏菌和白色念珠菌的殺菌活性與其濃度有關[10]。

hBD- 1可于不同組織中結構性表達，主要在消化道和尿道上皮層中表達。不同研究表明當體內脂多糖（LPS）、熱失活綠膿桿菌和干擾素（IFN-γ）含量上升時，可使hBD- 1表達上升[11]。不同于其他皮膚傷口處抗菌肽，hBD- 1沒有具體的作用方式。而hBD- 1對革蘭氏陰性菌株（如大腸桿菌和綠膿桿菌）有特殊的殺滅作用。

hBD- 2最初于銀屑病患者皮膚傷口中分離得到。角質細胞、消化道和呼吸道中hBD- 2表達較為普遍。hBD- 2儲存于角質細胞的板層體中[12]，可直接由病原菌或炎性細胞（如單核細胞源性、巨噬細胞源性或淋巴細胞源性細胞）上調表達[13]。hBD- 2的表達涉及幾種機制和信號途徑。CD14和TLR- 2檢測細菌脂多糖，之后激活NF-κB級聯，誘導hBD- 2產生。上調后hBD- 2具有免疫刺激性，趨化未成熟樹突狀細胞和T細胞，調節適應性免疫反應[14]。hBD- 2是一種可誘導的宿主防御肽，當皮膚表層損傷或患炎癥后機體固有免疫力激活，參與傷口修復。調節hBD- 2在上皮組織中的上調作用的物質為促炎性細胞因子，如IL- 1、IL- 2、細菌脂多糖以及細菌與上皮細胞的直接接觸[15]。hBD- 2激活后可直接殺滅綠膿桿菌、大腸桿菌和白色念珠菌。hBD- 2還可與IL- 37協同，增加對金黃色葡萄球菌的抗菌活性[16]。

同hBD- 2類似，hBD- 3儲存于皮膚角質細胞板層體中。TNF-α、轉化生子因子α（TGF-α）、胰島素樣生長因子1（IGF- 1）、TLR- 5、IL- 1α、IFN-γ、TGF-β以及多種細菌均參與激活hBD- 3合成并起著重要作用[17]。測試大量細菌后發現，hBD- 3對革蘭氏陽性菌和陰性菌具有廣譜抗菌活性，包括多種耐藥菌株，如金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌[18]。

4　結論

自然創造了大量基因編碼的宿主防御肽，其結構和生物活性均存在巨大的多樣性。宿主防御肽的潛在抗菌功效迅速為人們所知，且為抗菌和免疫調節治療方法的發展提供了有效的模板——將2種功效整合到同一個分子中。抗菌肽可同傳統抗生素一起發揮協同作用，當病原菌對傳統抗生素產生耐藥性時抗菌肽可作用于目標病原菌。且抗菌肽的免疫調節作用是以宿主免疫系統為目標，而不是以病原菌為目標，如此同樣可以降低病原菌耐藥性的風險。今后的基礎研究和臨床研究將會證明這種新型有力的“生物武器”最終能否成為醫療保健的專業治療手段。此外今后的研究須建立在宿主防御肽的多樣特性上，根據相關生理條件，通過體內試驗驗證抗菌肽治療病原菌的有益功效。

參考文獻

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收稿日期：2015- 04- 21