甘露糖結合凝集素相關絲氨酸蛋白酶與相關疾病最新研究進展

劉雪晴

(河北北方學院，河北 張家口 075000)

甘露糖結合凝集素相關絲氨酸蛋白酶與相關疾病最新研究進展

劉雪晴

(河北北方學院，河北 張家口 075000)

甘露糖結合凝集素；甘露糖結合凝集素相關絲氨酸蛋白酶；補體系統；基因多態性

惡性腫瘤與自身免疫性疾病的發病率逐年增高，國內外學者的目光逐漸聚焦在天然免疫這一方面。補體系統則是天然免疫中的關鍵環節，其在疾病發生、發展過程中所起作用也越來越受到重視。補體是存在于人或動物血清中一組不耐熱的且具有酶活性的蛋白質，并非單一分子，是由30多種蛋白成分組成的限制性蛋白酶解系統，又稱為補體系統。廣泛參與機體的多種免疫效應機制。補體需要被激活才能發揮其相應的生物學作用。激活過程根據起始順序的不同分為經典途徑、甘露糖結合凝集素(MBL)途徑和替代途徑。經典途徑是由抗原抗體復合物啟動C1的活化開始，與特異性免疫相關，而MBL途徑和替代途徑則不依賴于抗原抗體復合物的形成，可直接被病原微生物表面激活，因而在感染的早期就能發揮免疫防御效應。MBL與病原微生物表面的甘露糖殘基相結合，構象隨之發生改變，進而激活補體系統，在固有免疫中扮演重要角色〔1〕。

1 MBL與MBL相關絲氨酸蛋白酶(MASPs)

MBL是一種結構類似于C1q的鈣依賴性糖結合蛋白，是無特異性免疫應答的重要因子，可與甘露糖殘基結合〔2〕。正常人血清中MBL的水平極低，但是在病原微生物感染的早期，體內吞噬細胞活化產生大量的細胞因子從而引起一系列炎癥反應，同時刺激人體肝細胞合成并分泌急性期蛋白，使MBL的水平明顯上升。MBL首先與病原微生物表面的甘露糖殘基相結合，再與MASP-1、MASP-2結合形成MBL復合物并同時活化MASP。MASP的生物學活性與C1r和C1s相類似，可水解C4和C2，進一步形成C3轉化酶〔3〕。MASPs屬于絲氨酸蛋白酶(SP)超家族。MASPs家族包括3個蛋白酶和1個截短蛋白，3個蛋白酶分別為MASP-1、MASP-2和MASP-3，另一個截短蛋白為MAP19〔4〕。MASP-1和MASP-3同源，是MASP-1/3基因編碼的產物，MASP-2和MAP19同源，是由MASP-2基因編碼產生〔5〕。這些蛋白同屬絲氨酸蛋白酶家族，具有一組相同的功能區結構〔6〕。MASPs不會單獨發生作用，只與MBL相結合，并形成大分子復合物之后才能發揮作用〔7〕。

2 MASP-2的結構及其作用方式

MASP-2由MASP基因編碼，是一種單鏈多肽分子，以酶原形式存在于血清中，濃度約為300～600 ng/ml，相對分子量約為75 kD，等電點約為5.6，共有12對二硫鍵，6個結構域，從N端到C端分別是：C1s/C1r/Vegf/骨架形態形成蛋白(CUB)1區、表皮生長因子(EGF)區、CUB2區、補體調控蛋白(CCP)1區、CCP2區和絲氨酸蛋白酶(SP)區〔8〕。MASP-2作為MBL的相關絲氨酸蛋白酶在補體系統凝集素途徑中的關鍵蛋白質在整個激活過程中發揮著重要的作用〔9〕。人體血清中的MASP-2兩兩聚集合成一個二聚體結構，在補體激活的凝集素途徑中與MBL相結合形成一個復合物，借助于C端糖識別域(CRD)識別并結合病原微生物表面的甘露糖殘基，構象隨之發生變化。MASP-2的活化是通過裂解絲氨酸蛋白酶域N端的精氨酸-異亮氨酸間的肽鍵發生自激活作用，從而引起MASP-2的活化。活化后的MASP-2自身在第444個氨基酸殘基后水解為大、小兩個不同的片段，其中具備絲氨酸蛋白酶結構域的片段發揮蛋白酶活性，一方面活化與其結合的酶原形式的MASP-2，另一方面結合底物C4，并將其水解為C4a和C4b兩個片段，并在結合C4b的條件下同時結合C2，將其水解為C2a和C2b兩個片段，最終形成C4b2a即C3轉化酶。進而激活補體下游成分〔10〕。另外，MASP基因還可以通過可變剪接編碼MAP19〔11〕，MAP19功能目前尚不清楚。另外還存在一種情況，就是在無MBL的情況下，MASP-2能夠在高濃度的條件里發生自體激活，自身活化為兩個片段的結合體，因此對其純化則較為困難〔12〕。另有研究結果表明，MASP-1和MASP-2都能活化凝血酶原，產生凝血酶，隨后凝血酶裂解凝血因子Ⅻ和纖維蛋白原〔13〕，但其確切的作用機制尚不清楚，且MASP-3是否具有同樣的作用尚不清楚，故對其功能研究依舊是熱點。

3 MASP-2基因多態性與相關疾病

MASP-2的基因多態性直接影響到MBL-MASP2碳水化合物識別復合物的形成，使凝集素補體途徑激活受阻，進一步引起機體免疫系統功能障礙〔14〕。在國外，針對MASP-2與疾病相關性的研究已有一定的基礎。但在國內還處于探索與起步階段。早在2008年，王艷等〔15〕運用一種高通量單核苷酸多態性(SNP)檢測方法對MASP-2基因的多態性進行了測定，并對其中一個位點rs2273346用聚合酶鏈反應(PCR)產物直接測序的方法進行分型，兩種方法的測定結果一致。但未做 MASP-2基因的多態性與相關疾病的討論。一些報道顯示MASP-2的基因多態性及血清中蛋白含量的變化與某些腫瘤、感染性疾病和自身免疫性疾病的發生有關，而且存在地區差異性。文獻〔16〕報道，MASP-2血清中蛋白含量高低的變化受到基因突變的影響，從而可以引發多種疾病。有文章報道MASP-2基因第3外顯子發生堿基突變，導致CUB1結構域的第105位密碼子(D105G)天冬氨酸突變為甘氨酸，結果導致MASP-2與MBL和ficolin分子的結合力消失，同時在血清中蛋白的表達明顯降低〔17〕。但此突變位點存在種族差異性，對于特定人群(如丹麥地區)進行調查發現D105G的突變率較高，而在其他地區突變率相對較少，目前在國內還沒有對此突變位點的文獻報道。

3.1MASP-2與感染性疾病 MASP-2缺乏可能會導致機體免疫力低下，其功能缺陷的患者多表現為反復感染和出現自身免疫性疾病。MASP-2缺乏導致白血病患兒在惡性腫瘤的治療過程中，感染的危害性增大，并使中性粒細胞下降且同時伴有發熱〔18〕。有文獻報道單純的MASP-2缺陷不會引起嚴重的疾病，但如果伴有免疫抑制或其他疾病時(如囊胞性纖維癥或器官移植手術后)，MASP-2缺陷可引起較嚴重的不良后果，肺部囊性纖維化水平進程加劇〔19〕。Sagedal等〔20〕研究證實腎器官移植者且同時伴有低水平的MASP-2時，感染巨細胞病毒的風險性顯著高于對照組。蔣靜等〔21〕報道稱乙肝患者血清中MASP水平呈現偏低的現象，這種現象與患者病毒感染、重度肝臟損傷和復制水平加劇均有關系。丙型肝炎患者血漿MASP-2表達偏高也與其基因多態性相關聯〔22〕。還有學者對MASP2基因的多態性和T淋巴細胞病毒(HTLV)-1感染之間的關聯做出研究，并提供了MBL2基因和HTLV-1感染之間的關聯的進一步的證據。這些研究結果都表明了MASP2通過凝集素途徑在補體系統的活化中起重要作用〔23〕。

3.2MASP-2與自身免疫性疾病 有報道稱MASP-2基因的單核苷酸發生突變，導致銀屑病患者補體系統激活受阻，非特異性免疫系統功能發生障礙〔24〕。在遺傳性血管性水腫患者中，MASP-2水平明顯偏低。地方性落葉性天皰瘡(EPF)主要在巴西和南美的一些國家出現，通過對這一地區的調查研究，EPF的易感性與MASP-2缺乏有一定關聯〔25〕。Goeldner等〔26〕做了MASP2基因多態性與類風濕關節炎(RA)患者的相關報道，研究顯示高水平的MASP-2與RA患者較低的易感性相關聯。MASP-2水平的缺陷可能引起RA患者疾病的發展。同年，有文章分析了MASP2基因多態性和血清MASP-2水平與風濕熱(RF)和風濕性心臟疾病(RHD)之間的關聯，MASP2基因多態性在RF的發展和RHD的建立中起重要作用〔27〕。

3.3MASP-2與腫瘤 除感染性疾病和自身免疫性疾病以外，越來越多的研究還證實MASP-2水平的高低與惡性腫瘤的發生、發展具有某種特殊的相關性。國內有文獻報道，甲狀腺腫瘤患者與健康對照者相比MASP-2水平顯著增高，但是該報道只是簡單地對腫瘤患者MASP-2水平進行了檢測，沒有進一步分析MASP-2水平含量與疾病發生及發展的關系，也未對其升高具體機制進行闡明〔28〕。結腸直腸癌患者與健康志愿者血清相比較MASP-2水平明顯增高，這可能和慢性感染有關〔29〕，但是有不同觀點的報道反對上述結論〔30〕。MASP-2基因型和術后存活時間及術后感染并發癥沒有明顯相關性，是一個獨立的指標，因此無法解釋結腸直腸癌患者MASP-2水平增高的原因〔31〕。在對兒科惡性腫瘤的長期跟蹤隨訪數據表明高水平的MASP-2血清含量與罹患惡性腫瘤后較長的生存率有一定關系，這點在淋巴瘤患者身上尤為明顯〔32〕。國外報道中首次應用免疫組化的方法檢測MASP-2在食管鱗狀細胞癌患者不同階段的表達，研究表明在癌癥晚期和癌癥轉移過程中表達明顯升高，這可能與疾病的進展和腫瘤侵襲性密切相關〔33〕。丙型肝炎病毒(HCV)感染肝細胞癌與MASP-2基因的多態性密切相關，其D371Y位點的氨基酸突變導致其發病率的概率升高，MASP-2血清水平則發生降低現象〔34〕。

3.4MASP-2與其他疾病 研究報道稱MASP-2在心肌缺血再灌注損傷中發揮重要作用〔35〕。還有研究使用酶聯免疫吸附(ELISA)法成功地檢測到MBL和MASP-2蛋白的腦脊液樣品具有高靈敏度和重現性〔36〕。另有研究發現研究對象血清中MASP-2水平降低可增加麻風病的易感性，尤其是麻風結節的麻風病。MASP-2基因型和血清中MASP-2的水平的高低可能和麻風病的進展及預后有一定的關系〔37〕。

1Matsushita M，Endo Y，Fujita T，etal.complement-activating complex of ficolin and mannose-binding lectin-associated serine protease〔J〕.J Immunol，2000;164(5)：2281-4.

2Dahl MR，Thiel S，Matsushita M，etal.MASP-3 and its association with distict complexes of the mannose-binding lectin complement activation pathway〔J〕.Immunity，2001;15(1)：127-35.

3Gál P，Barna L，Kocsis A，etal.Serine proteases of the classical and lectin pathways：similarities and differences〔J〕.Immunobiology，2007;212(4-5)：267-77.

4Degn SE，Thiel S，Nielsen O，etal.MAp19，the alternative splice product of the MASP2 gene〔J〕.J Immunol Methods，2011;373(1-2)：89-101.

5Seyfarth J，Garred P，Madsen HO.Extra-hepatic transcription of the human mannose-binding lectin gene(mbl2) and the MBL-associated serine protease 1-3 genes〔J〕.Mol Immunol，2006;43(7)：962-71.

6Gál P，Dobo J，Závodszky P，etal.Early complement proteases:C1r，C1s and MASPs.A structural insight into activation and functions〔J〕.Mol Immunol，2009;46(14)：2745-52.

7Krarup A，Wallis R，Presanis JS，etal.Simultaneous activation of complement and coagulation by MBL-associated serine protease 2〔J〕.PLoS One，2007;2(7)：e623.

8Laursen IA，Thielens NM，Christiansen M，etal.MASP interactions with plasma-derived MBL〔J〕.Mol Immunol，2012;52(2)：79-87.

9王新菊，鞠志花，王長法，等.甘露糖結合凝集素相關的絲氨酸蛋白酶2研究進展〔J〕.中國畜牧獸醫，2012;39(3)：65-9.

10Dunkelberger JR，Song WC.Complement and its role in innate and adaptive immune responses〔J〕.Cell Res，2010;20(1)：34-50.

11Iwaki D，Kanno K，Takahashi M，etal.Small mannose-binding lectin-associated protein plays a regulatory role in the lectin complement pathway〔J〕.J Immunol，2006;177(12)：8626-32.

12Hajela K，Kojima M，Ambrus G，etal.The biological functions of MBL-associated serine proteases(MASPs)〔J〕.Immunobiology，2002;205(4-5)：467-75.

13Kocsis A，Kekesi KA，Szasz R，etal.Selective inhibition of the lectin pathway of complement with phage display selected peptides against mannose-binding lectin-associated serine protease(MASP)-1 and-2：significant contribution of MASP-1 to lectin pathway activation〔J〕.J Immunol，2010;185(7)：4169-78.

14Novovic S，Andersen AM，Trsboll AK，etal.Mannose-binding lectin and mannose-binding lectin-associated serine protease-2 in acute pancreatitis〔J〕.Pancreas，2011;40(7)：1097-102.

15王 艷，李玉霞，曹 成，等.應用SNPstream技術檢測MASP2基因的多態性〔J〕.生物技術通訊，2008;19(4)：522-5.

16Ishii M,Ohsawa I,Inoshita H,etal.Serum concentration of complement components of the lectin pathway in maintenance hemodialysis patients,and relatirely higher levels of L-Ficolin and MASP-2 in Mannose-binding lectin deficiency〔J〕.Ther Apher Dial,2011;15(5):441-7.

17Stengaard-Pedersen K，Thiel S，Gadjeva M，etal.Inherited deficiency of mannose-binding lectin-associated serine protease-2〔J〕.N Engl J Med，2013;349(6)：554-60.

18Nazari S，Ebrahimi M，Abdollah Gorji F，etal.Association between serum levels of masp-2 and neutropenic febrile attacks in children with leukemia〔J〕.Arch Iran Med,2012;15(10)：625-8.

19Olesen HV，Jensenius JC，Steffensen R，etal.The mannose-binding lectin pathway and lung disease in cystic fibrosis-dysfunction of mannose-binding lectin-associated serine protease 2(MASP-2)may be a major modifier〔J〕.Clin Immunol，2006;121(3)：324-31.

20Sagedal S，Thiel S，Hansen TK，etal.Impact of the complement lectin pathway on cytomegalovirus disease early after kidney transplantation〔J〕.Nephrol Dial Transplant，2008;23(12)：454-60.

21蔣 靜，王擁軍，薛 黎，等.慢性HBV感染者血清中人MASP水平檢測的臨床意義〔J〕.國際檢驗醫學雜志，2014;35(1)：9-11.

22Tulio S，Faucz FR，Werneck RI，etal.MASP2 gene polymorphism is associated with susceptibility to hepatitis C virus infection〔J〕.Hum Immunol,2011;72(10)：912-5.

23Coelho AV，Brandao LA，Guimaraes RL，etal.Mannose binding lectin and mannose binding lectin-associated serine protease-2 genes polymorphisms in human t-lymphotropic virus infection〔J〕.J Med Virol,2013;85(10)：1829-35.

24Pavlov VI，Skjoedt MO，Siow Tan Y，etal.Endogenous and natural complement inhibitor attenuates myocardial injury and arterial thrombogenesis〔J〕.Circulation，2012;126(18)：2227-35.

25Csuka D，Munthe-Fog L，Skjoedt MO，etal.A novel assay to quantitate MASP-2/ficolin-3 complexes in serum〔J〕.J Hum Immunol，2013;387(1-2)：237-44.

26Goeldner I，Skare T，Boldt AB，etal.Association of MASP-2 levels and MASP2 gene polymorphisms with rheumatoid arthritis in patients and their relatives〔J〕.PLoS One，2014;9(3)：e90979.

27Catarino SJ，Boldt AB，Beltrame MH，etal.Association of MASP2 polymorphisms and protein levels with rheumatic fever and rheumatic heart disease〔J〕.Hum Immunol，2014;75(12)：1197-202.

28石燕萍，劉閣玲，張慧芹，等.MASP-2 在甲狀腺腫瘤中的表達及其臨床意義〔J〕.中國現代醫藥雜志，2010;12(10)：4-6.

29Ytting H，Christenaen IJ，Thiel S，etal.Pre- and postoperative levels in serum of mannose-binding lectin associated serine protease-2 -aprognostic marker in colorectal cancer〔J〕.Hum Immunol，2008;69(7)：414-20.

30Kocsis J，Meszaros I，Madaras B，etal.High levels of acute phase proteins and soluble 70 KDa heat shock proteins are independent and additine risk factors for mortality in colorectal cancer〔J〕.Cell Stress Chaperones，2011；16(1)：49-55.

31Ytting H，Christenaen IJ，Steffensen R，etal.Mannose-binding lectin(MBL) and MBL-associated serine protease-2(MASP-2) genotypes in colorectal cancer〔J〕.Seand J Immunol，2011;73(2)：122-7.

32Zehnder A，Fisch U，Hirt A，etal.Prognosis in pediatric hematologic malignancies is associated with serum concentration of mannose-binding lectin-associated serine protease-2(MASP-2)〔J〕.Pediatr Blood Caner，2009;53(1)：53-7.

33Verma A，Matta A，Shukla NK，etal.Clinical significance of mannose-binding lectin-associated serine protease-2 expression in esophageal squamous cell carcinoma〔J〕.Int J Cancer，2006;118(12)：2930-5.

34Saeed A，Baloch K，Brown RJ，etal.Mannan binding lectin-associated serine protease 1 is induced by hepatitis c virus infection and activates human hepatic stellate cells〔J〕.Clin Exp Immunol，2013;174(2)：265-73.

35Zhang M，Hou YJ，Cavusoglu E，etal.Masp-2 activation is involved in ischemia-related necrotic myocardial injury in humans〔J〕.Int J Cardiol,2013;166(2)：499-504.

36Kwok JY，Augst RM，Yu DY，etal.Sensitive csf elisas for the detection of mbl，masp-2 and functional mbl/masp-2〔J〕.J Neurosci Methods,2012;209(1)：255-7.

37Boldt AB，Goeldner I，Stahlke ER，etal.Leprosy association with low masp-2 levels generated by masp2 haplotypes and polymorphisms flanking map19 exon 5〔J〕.PLoS One,2013;8(7)：e69054.

〔2016-04-23修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

河北省高等學校科學技術研究項目(No.ZC2016015)

劉雪晴(1981-)，女，碩士，實驗師，主要從事病原生物學研究。

R392.1

A

1005-9202(2017)16-4159-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2017.16.111