纖維膠凝蛋白(ficolin)與感染性疾病

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纖維膠凝蛋白(ficolin)是一種在結構和功能上與甘露糖結合凝集素十分相似的糖蛋白[1]，其最早是由Ichijo等人研究發(fā)現(xiàn)并證實，從豬子宮內(nèi)膜中分離出來的一種結合蛋白[2]，它屬于補體途徑甘露糖凝集素(MBL)家族中的一種。補體系統(tǒng)有三條不同途徑：經(jīng)典途徑、凝集素途徑以及旁路途徑。經(jīng)典途徑是以抗原-抗體復合物為起始物并結合C1q而激活的途徑；旁路途徑的激活不依賴于抗體的形成，直接由病原微生物等提供接觸表面，直接從C3開始激活的途徑；而最晚發(fā)現(xiàn)的凝集素途徑是由MBL/ficolin直接識別病原體表面的糖類結構，并與MBL相關絲氨酸蛋白酶(MASPs)結合后，使之活化，并形成復合物，裂解C2、C4形成C3轉(zhuǎn)化酶C4b2a，其再與C3裂解物C3b結合形成C5轉(zhuǎn)化酶C4b2a3b，最終與C6、C7、C8、C9形成膜攻復合體(MAC)，從而達到細胞溶解的效應，此途徑又稱為MBL途徑。MBL為鈣離子依賴性蛋白，即由MBL介導的凝集素途徑需要Ca2+的參與才能激活，而纖維膠凝蛋白的凝集素途徑則不需要Ca2+的參與。纖維膠凝蛋白(ficolin)通過模式識別受體(PRRS)識別病原微生物表面的病原相關分子模式配體(PAMP)，從而與病原表面的MBL相關絲氨酸蛋白酶(MASPs)結合，經(jīng)甘露糖結合凝集素(MBL)途徑激活并活化補體進而發(fā)揮免疫學效應，一方面可直接殺滅和溶解病原體，另一方面可通過補體的沉積加強吞噬細胞的吞噬作用，從而抵抗病原體的侵入，最終達到消滅病原的目的。

1 Ficolin的類型與功能

目前在人類和脊椎動物中有3類ficolin，為M-ficolin(ficolin-1)，L-ficolin(ficolin-2)和H-ficolin(ficolin-3)，分別由FCN1，F(xiàn)CN2，F(xiàn)CN3基因編碼。

M-ficolin在血清中含量較低，其主要表達于肺、脾及單核細胞表面相關蛋白[3]，它并不是由典型的膠原樣結構域和纖維蛋白樣結構域組成，Teh C等人也曾報道稱M-ficolin是存在于嗜中性粒細胞和單核細胞細胞質(zhì)中的分泌蛋白[4]，加上目前對于其分子結構有關的文獻很少，缺乏說服力，且它與疾病的發(fā)生機制還處于探索階段，因此對于M-ficolin的研究有待進一步探討。

L-ficolin主要存在于血清中，在肝臟中表達，其與MBL相關絲氨酸蛋白酶(MASPs)形成復合物后可與革蘭氏陽性菌的磷壁酸結合[5]，作為調(diào)理素增強吞噬作用，通過凝集素途徑激活補體系統(tǒng)。此外，有報道稱L-ficolin可通過增強嗜中性粒細胞對鼠傷寒沙門氏菌的攝取，達到介導細胞吞噬的作用,從而誘導小鼠產(chǎn)生抵抗傷寒桿菌的保護力[6]。

H-ficolin與前兩者不同，其主要由肝細胞、膽管上皮細胞及Ⅱ型肺泡細胞等合成并且分泌到肺泡間，它還可結合GlcNAc和GalNAc[5]，但對甘露糖和乳糖無明顯親和力。有研究人員還證實了其具有耐細菌膠原酶的特點[7]。并且H-ficolin(ficolin-3)被丹麥等學者[8]證明其參與維持組織穩(wěn)態(tài)和介導凋亡細胞的清除。此外H-ficolin和IL-37可減少人單核細胞中病毒的復制，并誘導產(chǎn)生調(diào)節(jié)病毒的細胞因子，從而達到抵抗病毒的目的[9]。

2 Ficolin與病毒性疾病

病毒性疾病是由致病性病毒引起的傳染病。近些年來，有大量報道表明ficolin在抵抗病毒性相關疾病中扮演著重要的角色，其主要通過識別病毒表面的糖蛋白激活補體途徑，降低病毒的感染性，但其具體分子作用機制鮮有報道，還有待進一步研究、探討。

2.1Ficolin與HBV、HCV 乙型肝炎(HBV)和丙型肝炎(HCV)是當前世界重點關注的公共衛(wèi)生問題。全球約有4億多人攜帶HBV，平均每年約有100萬人死于HBV相關的肝癌[10]。同樣的，全世界約有3%的人口感染丙型肝炎病毒[11]，并且迄今為止，還未有藥物可有效作用于HCV。因此新藥的開發(fā)迫在眉睫，而ficolin作為天然免疫系統(tǒng)中的纖維膠凝蛋白，其對對新藥的研究及開發(fā)有著舉足輕重的意義。國外有報道稱丙肝患者血清中MBL含量明顯高于正常人，乙肝患者的MBL含量低于正常人水平[12]，因ficolin在結構和功能上與MBL具有相似性，可初步認為ficolin在HBV和HCV感染中有一定功能相關性。后續(xù)又有相關臨床試驗研究發(fā)現(xiàn)24例丙肝患者血清中L-ficolin含量比正常人明顯升高，并且患者血清中的L-ficolin濃度與血清中ALT濃度呈正相關[13]，說明ficolin參與HCV引起的炎癥反應，從而進一步證實ficolin與HBV和HCV之間有重要聯(lián)系。此外，Yinglan Zhao團隊[14]研究發(fā)現(xiàn)Ficolin-2(L-ficolin)通過結合HCV表面E1和E2糖蛋白中和并抑制HCV的附著和感染，并從此項研究證實ficolin-2在病毒感染的早期階段就能抑制HCV的進入。

2.2Ficolin與HIV HIV是一種造成人類免疫系統(tǒng)缺陷的病毒，即艾滋病病毒。其可直接侵犯人體的免疫系統(tǒng)，破壞細胞免疫和體液免疫，導致機體的免疫功能衰竭，并為條件性感染創(chuàng)造了極為有利的條件。另外HIV陽性患者可增加聯(lián)合HBV、HCV感染[15]。截至目前尚未有疫苗和藥物能夠有效的預防和治療艾滋病。我國學者章曉玲及團隊[16]通過ELISA及統(tǒng)計學研究發(fā)現(xiàn)103例HIV陽性患者和57例健康獻血者的血清標本中(已通過武漢大學倫理委員會批準)，HIV患者的血清ficolin-2濃度顯著高于健康獻血者，其中HIV患者中ficolin-2的平均濃度為9.98 μg/mL，健康供血者ficolin-2的平均濃度為4.31 μg/mL，并在此研究中通過體外實驗證實重組ficolin-2蛋白可以與HIV包膜糖蛋白gp120結合，阻斷HIV進入靶細胞，從而達到阻斷病毒復制的目的。

2.3Ficolin與埃博拉病毒 埃博拉病毒是一種罕見的病毒，最早被發(fā)現(xiàn)于非洲剛果河流域，并肆虐當?shù)卮迕?，近年來又構成嚴重的公共衛(wèi)生威脅。2014年在西非造成最嚴重的流行大爆發(fā)，包括幾內(nèi)亞，利比里亞等西非各國[17-19]，其引起致命的出血熱，死亡率高達90%。有學者[20]曾研究MBL在埃博拉病毒感染中的作用，用高劑量的MBL重組體處理埃博拉病毒感染的小鼠，證明其可提高小鼠存活率，并具有保護作用。類似于MBL，ficolin作為防御蛋白家族的一員，其也可識別各種病原體，激活凝集素補體途徑，調(diào)理介導吞噬作用[21-22]。所以可推測ficolin對埃博拉病毒感染也有一定的作用。同時，Michelow[23]等人分別用重組人MBL和3組L-ficolin/MBL126、L-ficolin/MBL76、L-ficolin/MBL64嵌合蛋白測試對野生型小鼠埃博拉病毒感染的情況，測試證明L-ficolin/MBL嵌合蛋白組相比重組人MBL組可明顯減少野生型小鼠埃博拉病毒的感染，其中L-ficolin/MBL76組生存率最高，因此可進一步說明ficolin在埃博拉病毒感染中起著關鍵性作用。此外，國外學者Anne-Laure Favier團隊[24]在研究中發(fā)現(xiàn)ficolin-1與埃博拉病毒糖蛋白相互作用，可以達到某種調(diào)節(jié)病毒的作用，并且通過表面等離子體共振光譜法進一步證實這種相互作用。

3 Ficolin與細菌性疾病

細菌性疾病是一種由病原微生物感染引起的疾病，ficolin可以通過結合病原微生物表面某些糖類而作用于微生物。國內(nèi)外大量報道表明ficolin在抵抗細菌引起的疾病中扮演著不可缺少的角色。

3.1Ficolin與結核分枝桿菌 肺結核是由結核分枝桿菌感染肺引起的傳染性疾病，并且其可感染其他器官，全世界大約有1/3的人感染分枝桿菌，盡管其很少一部分人發(fā)展為疾病，但其致死率很高，每年有許多患者得不到治療，這些人中70%會在十年內(nèi)死亡[25]。Luo F等人[26]曾進行臨床試驗發(fā)現(xiàn)107例肺結核患者中血清L-ficolin含量比正常人要低很多，與此同時，他們從此研究中發(fā)現(xiàn)并證實機體內(nèi)和體外的ficolin通過識別結核分枝桿菌表面的糖脂并且黏附其表面，競爭性的阻斷結核桿菌侵入人肺源性A549型肺泡細胞。

3.2Ficolin與鏈球菌 鏈球菌引起的疾病是一種嚴重的呈世界性分布的人獸共患疾病。致病性溶血性鏈球菌感染機體后可引起急性敗血癥，同時可使心臟、關節(jié)及神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，導致風濕性心臟病、急性腎小球腎炎等疾病[27]。有研究稱MBL和ficolin-2可通過GlcNAc和磷壁酸促進鏈球菌細胞壁上的補體累積[28]，Yunchi Endo[29]等人用基因敲除的C57BL/6J小鼠分為3組模型：ficolin-A缺陷，ficolin-B缺陷及ficolin-A和ficolin-B雙缺陷組，并分別感染肺炎鏈球菌。野生型小鼠同時感染肺炎鏈球菌作為對照組，觀察其成活率，3組基因敲除小鼠的存活率相比野生型顯著降低。此項研究表明ficolin-A和ficolin-B在抵抗肺炎鏈球菌的感染起著重要作用。

4 Ficolin與真菌性疾病

真菌是一大類真核細胞型微生物，目前已有1萬個屬、10萬余種。其與醫(yī)學相關的達到400余種，可致人類發(fā)生感染性、中毒性及超敏反應性疾病。近些年來，由于藥物尤其是抗生素的濫用等原因?qū)е抡婢〉陌l(fā)病率呈明顯上升趨勢。就此國內(nèi)外有學者發(fā)現(xiàn)補體途徑的激活與調(diào)理是抵御真菌的一個重要組成部分。

4.1Ficolin與曲霉菌屬 在侵入性曲霉菌感染的免疫受損宿主中，煙曲霉是人類最常見的致病因子，其次是黃曲霉、曲霉和黑曲霉[30]。Stefan Bidula等學者用Ⅱ型肺泡細胞重組的H-ficolin驗證了其與曲霉菌孢子具有結合力，觀察到H-Ficolin的調(diào)理作用可激活并且增強凝集素補體途徑的活化和C3b在煙曲霉分生孢子上的沉積，而C3b本身可以有助于增強曲霉的吞噬作用[31]，同時他們還調(diào)查了肺炎期間移植患者的肺泡灌洗液中H-ficolin與對照組相比其含量明顯升高，并與煙曲霉菌表面有著顯著的結合力[32]，由此表明H-ficolin可通過激活補體途徑增強宿主-真菌相互作用和調(diào)節(jié)免疫作用。與此，哥本哈根大學學者[33]參考Yunchi Endo[24]的實驗方法：將基因敲除的C57BL/6J小鼠分為3組模型：ficolin-A缺陷，ficolin-B缺陷及ficolin-A和ficolin-B雙缺陷組，分別感染煙曲霉菌，野生型老鼠感染煙曲霉菌作為對照組，PBS組作為陰性對照組，通過一系列的實驗證明機體在感染煙曲霉菌后ficolin可調(diào)節(jié)細胞因子的產(chǎn)生，促進炎癥反應及煙曲霉分生孢子在肺中的清除。

4.2Ficolin與新型隱球菌及酵母菌 新型隱球菌是一種在人體內(nèi)可引起危及生命感染的致病真菌，Silke Schelenz 等人[34]證明ficolinA在酸性條件下對囊性新生隱球菌的結合親和力相比生理PH條件下更加顯著，此外在酸性環(huán)境下，II型肺泡細胞對ficolin調(diào)理酵母的攝取也增加。他們的研究結果表明，ficolin-A與酵母菌以及新型隱球菌可以特異性結合以及酸性條件對于ficolin-A在炎癥和感染的部位表現(xiàn)出其最佳的結合和調(diào)理潛力是至關重要的。至于肺泡Ⅱ型上皮細胞產(chǎn)生的ficolin調(diào)理真菌是否可能還通過誘導趨化因子生成來調(diào)節(jié)炎癥還有待考證，但已有學者證明了這種相關凝集素可以激活Ⅱ型表面蛋白A，使其在體外產(chǎn)生促炎癥細胞因子TNF-α等[35]。

5 Ficolin與寄生蟲疾病

寄生蟲是一種可作為病原體引起寄生蟲病，也可作為媒介傳播疾病的多細胞無脊椎動物和單細胞原生動物。近年來國外有研究人員發(fā)現(xiàn)補體凝集途徑的PRMs可以識別和結合寄生蟲并且在感染期間調(diào)節(jié)細胞因子和趨化因子水平[36-37]。

5.1Ficolin與瘧原蟲 瘧疾是人類的一種古老的疾病，是由瘧原蟲引起的感染性疾病。根據(jù)世衛(wèi)組織發(fā)布資料顯示，瘧疾流行于99個國家，其中81%瘧疾患者來自非洲。國外研究人員Kalmbach等人在加蓬地區(qū)調(diào)查6個月到6歲年齡段感染瘧原蟲的兒童中發(fā)現(xiàn)，患有嚴重寄生蟲血癥患者的MBL和其蛋白水平表達都很低[38]，隨后他們在實驗中進一步研究發(fā)現(xiàn)其機制是MBL通過控制寄生蟲血癥而在瘧疾感染過程中發(fā)揮著重要作用。又因ficolin是MBL家族中的一員，其結構和功能與MBL相似，因此推測ficolin在抵抗瘧原蟲感染有重要意義。

5.2Ficolin與錐蟲 錐蟲病是一種由錐蟲侵入人體后局部增殖并在體內(nèi)經(jīng)血液、淋巴散播的傳染性疾病。其分為2種：一種是通過唾液傳播的涎源性錐蟲，主要發(fā)生在非洲；而另一種是通過糞便傳播的糞源性錐蟲，主要發(fā)生在南美洲和中美洲，又被稱為枯氏錐蟲,其影響著拉丁美洲10幾萬人,每年約發(fā)病4萬例[39]。至此有學者研究表明L-ficolin和H-ficolin可與錐蟲表面的糖基化分子結合[40-41]，結合后使依賴Ca2+的補體途徑快速激活以及C3b在其表面大量沉積，與此同時已經(jīng)有學者證實ficolin也可與IgM，IgA和IgG抗體結合[42-43]，并在結合后可裂解錐蟲,從而達到抵御寄生蟲的目的。

6 結 語

補體凝集素途徑(即MBL途徑)是抵抗病原感染的重要組成部分之一，而纖維膠凝蛋白(ficolin)作為可對病原表面的糖及糖蛋白具有識別功能的起始物，它與MBL有著相似的結構及作用機制，和MBL的微生物識別譜有部分重疊，可激活補體凝集素途徑和C3b的沉積，但其激活凝集素途徑時不需要Ca2+的參與，并且糖結合特異性不同于MBL，說明兩者的配體又不完全相同。通過已有的研究表明，ficolin與許多病毒、細菌、真菌等原生動物的感染息息相關。此外，不同個體ficolin的缺失和表達異常對疾病的易感性也有一定的影響，并可導致相關疾病的發(fā)生及發(fā)展。綜上，ficolin作為一種新型的、結構類似于MBL可以激活補體途徑的蛋白，其在未來可作為一種潛在的免疫激動劑，能夠用于抗病原微生物感染及免疫缺陷的治療，它的發(fā)現(xiàn)對于相關疾病的發(fā)生與治療有著重要的研究前景，相信隨著科學的進步和研究的發(fā)展，ficolin的發(fā)生機制以及給生命科學帶來的進步有著重要的意義。

利益沖突：無