抗菌肽在抗流感病毒和免疫調節中的作用機制研究進展

張守平 ， 王麗榮 ， 夏小靜 ， 王三虎 ， 胡建和

(河南科技學院動物科技學院 ， 河南 新鄉 453003)

流感病毒(IAV)為分節段的RNA病毒，極易發生變異，感染后可以激發很強的先天性和獲得性免疫反應。流感病毒基因組可以通過基因突變及片段的重組而不斷產生新毒株。通常來說，流感病毒感染后，CD8+T細胞約需要5～7 d才能達到肺部發揮作用，而在此時間段先天性免疫就顯得尤為重要。抗菌肽(antimicrobial peptides, AMPs)作為體內先天性免疫的重要組成部分，其抗流感病毒活性逐漸引起學者的關注。在本文中，我們將對天然的抗菌肽和優化的抗菌肽類似物的抗IAV和免疫調節活性機制進行綜述。

1 AMPs的抗流感病毒活性

人類呼吸道黏液里含有兩類雙親性的AMPs： 防御素類和抗菌肽類。大量研究顯示，這兩類AMPs均可以發揮抗流感病毒的作用。

1.1 防御素和流感病毒 防御素主要分為兩類：α-防御素和β-防御素。有一類α-防御素主要表達于嗜中性粒細胞，因此又稱為人嗜中性粒細胞肽(Human neutrophil peptides, HNPs)1-4。HNP在感染的早期起到抗病毒作用，因為在感染早期，支氣管中浸潤的嗜中性粒細胞可以啟動免疫反應。此外，HNPs還參與嗜中性粒細胞胞外殺菌網絡(Neutrophil extracellular traps, NETs)的抗感染作用[1-2]。還有一類α-防御素主要表達于上皮細胞，主要是腸道和泌尿生殖道的上皮細胞，稱為人防御素(Human defensins, HDs)5和6。雖然HD有可能有抗IAV的作用，但是這方面的報道比較少。而β-防御素則主要表達于上皮細胞，在IAV感染過程中發揮主要的抗病毒作用[3]。

1.1.1 HNPs和IAV 當前，關于HNPs詳細的抗病毒機制并不是很清楚。研究發現，HNPs可以引起病毒凝集，并通過與病毒直接作用發揮抗病毒效果。將上皮細胞在感染前和感染后加入防御素孵育，只能起到很小的抑制病毒活性的作用。但是使用HNPs與病毒粒子孵育以后則可以抑制病毒活性[4]。與此相反的是，Salvatore等發現，HNPs抑制IAV的活性是通過抑制上皮細胞內蛋白激酶C的活化來完成的。此外，防御素可以形成多分子復合物從而增強與病毒的結合活性，這也有可能是防御素可以凝集病毒的原因。HNPs發揮抗病毒作用與傳統的藥物不同，不是經由抑制HA或其他蛋白活性實現的[5]。

1.1.2 β-防御素和IAV 人β-防御素(Human β-defensins, HBDs)，主要是由呼吸道上皮細胞產生，發揮炎癥應答和抗病毒作用。HBDs的抗病毒效果不如HNP，但是可以在IAV感染過程中發揮很重要的免疫調節作用[6]。Ryan等研究發現，與野生型小鼠相比，體內缺失β-防御素(mouse β defensins, mBD1)的小鼠感染IAV后可以引起肺臟內更高的炎性反應，但是病毒載量差別不大。進一步研究發現，IAV感染后引起的mBD1上調主要是由胞漿內的樹突狀細胞產生的[7]。

1.1.3 Retrocylins 除上述兩種，還有一類防御素主要表達于非人靈長類，同樣具有很強的抗IAV活性，稱為θ-防御素或retrocylins(環形的特點)。Retrocylins與HNPs具有類似功能，可以引起IAV凝集并且具有比HNPs更強的內在抗病毒活性[8]。有研究顯示，Retrocylins及其他防御素類可以發揮凝集素的作用結合到病毒分子的糖分子上，從而發揮抗病毒活性[9]。

1.2 LL-37和流感 有一類抗菌肽稱為Cathelicidins抗菌肽，其中具有代表性的就是LL-37。LL-37具有廣譜的活性，包括抗病毒活性，免疫細胞的趨化活性，調節巨噬細胞的炎性反應，調節樹突狀細胞的反應等[10-11]。LL-37極有可能參與IAV感染后的宿主反應。LL-37與HNPs相類似的，都是在受到在某些分子刺激后由嗜中性粒細胞合成并釋放。白三烯B4(TLB4)可以通過刺激呼吸道上皮細胞使其產生LL-37和β-防御素從而增強抗IAV能力[12]。

2 AMPs的免疫調節活性

除了具有直接的抗微生物或病毒活性外，AMPs還有一個很重要的作用就是介導免疫細胞的調節作用。

2.1 對嗜中性粒細胞的病毒攝入、呼吸暴發和NET形成的作用 HNPs，retrocyclins等可以提高嗜中性粒細胞攝入病毒的能力，在單核細胞中也觀察到了同樣的結果[4,13]。從這類結果中我們發現，AMPs提高病毒攝入的能力主要是經由提高凝集病毒的能力。與這一推測相一致的就是LL-37并不改變嗜中性粒細胞攝入病毒的能力[2]。AMPs可以影響嗜中性粒細胞呼吸暴發反應。IAV感染后可以引起以H2O2為代表的明顯的呼吸暴發，添加HNPs后，H2O2釋放量明顯降低；而LL-37除可以影響H2O2反應，還可以增強IAV感染過程中NET的形成[14]。巨噬細胞表面具有多種LL-37分子的受體，如甲酰基肽受體(formyl peptide receptor 2, FPR2)，CXCR2，表皮生長因子受體(EGFR)和P2X7受體(P2X7 receptor, P2X7R)等。IAV感染后，使用FPR2的特異性受體阻斷劑可以觀察到LL-37經由FRP2介導的明顯的H2O2和NET反應[2]。

2.2 IAV感染后細胞因子反應的影響 IAV感染后可以刺激嗜中性粒細胞產生IL-8，單核細胞和巨噬細胞產生促炎性因子(如TNF或IL-6)，此類促炎性因子的釋放可以導致各類綜合征和肺損傷的發生。大量相關研究均顯示，降低感染后的炎性反應對減輕肺損傷有重要作用。LL-37可以降低多種刺激下誘導的細胞因子反應。有研究顯示，LL-37可以降低IAV和LPS所引起的嗜中性粒細胞中IL-8的釋放[15]。當前的研究主要集中于IAV感染后多種AMPs對單核細胞和巨噬細胞的細胞因子作用。

2.3 AMPs在獲得性免疫中的作用 AMPs可以招募和激活免疫細胞，因此也被稱為“警報素”。AMPs通過多種途徑調節獲得性免疫反應。例如，HBDs和其他的防御素可以結合到淋巴細胞表面的受體上起到趨化的作用。LL-37可以增強DCs向T細胞遞呈抗原的能力。α-防御素可以增強腸病毒感染中的抗體中和反應[16-18]。目前，這類活性在IAV感染過程中還沒有出現，但是在未來的研究中還是很值得深入探索的。

3 修飾合成的具有抗病毒活性的AMPs

當前有大量的研究致力于改進或合成防御素類似物從而提高其抗細菌和抗病毒活性。近期Zhao等的研究顯示，測定小鼠β-防御素4(mBD4)不同片段對呼吸道病毒，人源和禽源IAV，SARS-CoV和MERS-CoV的作用效果。其中有一個長為30個氨基酸殘基的mBD4片段(作者命名為P9)在體內和體外都具有活性且超過完整的40個氨基酸殘基的本體肽段。同時P9還可以提高感染致死劑量的H5N1和H7N9小鼠的存活率[19]。這個研究為我們提供一個有趣的例子，就是天然產生的防御素截短片段可能具有比本體更強的活性。而截短片段GI-20含有LL-37的核心螺旋結構，在體外可以抑制pandemic/H1N1/2009，但是LL-37和其他片段不具有此活性[20]。

4 展望

針對IAV兩種傳統藥物的耐藥毒株已經出現，迫切需要開發新型的針對IAV的藥物。IAV所導致的死亡主要是由于嚴重的肺損傷，多系統炎癥或者細菌的雙重感染等引起，因此新型的藥物研發方向是抗病毒、抗細菌和抗炎癥。AMPs是抗微生物肽，不僅對宿主防御病原體有重要作用，同時還可以調節機體的炎癥反應。未來的研究將集中于探索肺臟內AMPs與宿主其他防御蛋白的互作及最佳給藥途徑從而誘導機體產生更多的AMPs及探索AMPs抵抗IAV流行毒株的機理。

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