抗菌肽在胰腺疾病中的作用及相關研究進展

崔夢妍 趙夢琦 陸穎影

上海交通大學附屬第一人民醫院消化科，上海 200080

【提要】 抗菌肽是廣泛存在于人體內的多肽類物質，是機體固有免疫系統的重要組成部分，具有抗細菌、抗病毒、抗腫瘤以及免疫調節等多種生物學活性。研究表明抗菌肽與多種胰腺疾病有關，其在胰腺疾病的發生和發展以及治療中的作用也日益受到關注。本文就人體內常見抗菌肽在胰腺疾病中的作用及相關研究進展進行綜述。

固有免疫系統是機體抵御外來病原菌侵襲的第一道屏障，而抗菌肽則是固有免疫系統的重要組成部分。人體腸道內的抗菌肽與消化系統疾病密切相關，在炎癥性腸病和胃腸道炎癥過程中，抗菌肽有助于免疫細胞的募集和活化、細胞因子的產生以及炎癥反應的調節。近年研究發現，抗菌肽在胰腺疾病的發生和發展中也有著舉足輕重的作用，并有可能成為胰腺疾病治療的突破口。本文就人體內常見抗菌肽在胰腺疾病中的作用以及相關治療的研究進展做一綜述。

一、概述

抗菌肽,又稱為宿主防御肽[1]，含12～50個氨基酸，分子質量為10 000，因帶有精氨酸和賴氨酸殘基而具有陽離子性?？咕氖枪逃忻庖呦到y的重要組成部分[2]，具有廣譜抗菌作用，還能抑制真菌、寄生蟲、病毒和腫瘤細胞的活動[3]，且對多種耐藥菌有效，不易產生耐藥性[4]?？咕耐ǔΥ嬖诖蟮募毎|顆粒中，之后釋放到小腸隱窩腔內，并通過NF-κB、VDR、MAPK等多種信號通路發揮免疫調節作用，從而為宿主防御功能提供支持[5]。人體內的抗菌肽根據其結構不同可分為數10種，其中最多見的是防御素和cathelicidin相關抗菌肽(cathelin-related antimicrobial peptide,CRAMP)[6]。

1．防御素：防御素最先由Ganz等[7]于1980年分離、純化、明確其基因序列。目前, 在不同種屬的動物中發現了20余種結構類似物，這些結構類似物均富含半胱氨酸和半胱氨酸之間所形成的二硫鍵，被統稱為防御素，根據其分子拓撲結構不同分為α、β和θ3類，人體內僅表達α-防御素和β-防御素[8]。其中α-防御素1、2、3主要由中性粒細胞分泌，故又稱為人中性粒細胞肽，α-防御素5、6主要由小腸潘氏細胞分泌。人腸道中α-防御素5 mRNA含量約為α-防御素6的4倍。另有研究發現，α-防御素5 mRNA 表達水平從空腸到回腸有逐漸增加的趨勢，并在回腸末端達到最高。α-防御素的抗菌活性主要通過穿透細菌和單細胞病原體的細胞膜引起病毒凝集、促進其吞噬作用而實現[9]。β-防御素主要由上皮細胞和角質形成細胞產生，抗菌作用與α-防御素類似，可抑制細菌細胞壁合成，另外可以通過與病毒的直接相互作用以及與靶細胞的間接相互作用而發揮抗病毒活性[10]。

2．CRAMP：CRAMP是抗菌肽家族的另一個主要成員，最初在中性粒細胞中發現，后來發現在上皮細胞和角質形成細胞等多種細胞中均有表達[11]。Cathelicidin基因編碼的蛋白質為hCAP-18，LL-37是該蛋白C端的37個氨基酸片段，是hCAP-18經蛋白酶-3處理后的成熟形式[12]。CRAMP的抗菌譜與防御素相似，并且還對多種宿主細胞尤其是上皮細胞和免疫細胞發揮一定的調節作用。

3．其他抗菌肽：除防御素和CRAMP外，人體內的抗菌肽還有鐵調素、肝素結合蛋白、天蠶素、蛙皮素等。Silva-Vaz等[13]發現，在AP癥狀出現48 h后，鐵調素是比CRP更好的預后指標。Sjobeck等[14]的前瞻性研究發現，肝素結合蛋白有望成為AP發展至嚴重敗血癥的早期預測指標。由此可見，雖然這些抗菌肽在人體內的表達量較少，但仍具有較高的臨床價值。

二、抗菌肽在胰腺組織中的表達

抗菌肽在人體胰腺組織中的表達情況尚未完全明確。Stenwall等[15]發現，在正常胰腺組織中β-防御素1、4表達陰性，α-防御素1、4，β-防御素2、3，糖蛋白2，cathelicidin，再生胰島衍生蛋白3α(regenerating islet-derived protein 3-alpha, Reg3α)表達陽性，其中α-防御素1和糖蛋白2局限于胰腺外分泌組織中，α-防御素4和β-防御素3僅在胰島組織中表達，其余在胰島和外分泌組織中均有表達。同時，研究者發現胰腺炎癥組織中的抗菌肽表達顯著低于正常胰腺組織；β-防御素1在正常胰腺組織呈陰性表達，但在炎癥細胞浸潤的胰腺實質內呈陽性。另有學者通過蛋白質組學技術對胰腺癌患者的胰液蛋白質組進行了全面檢測，發現患者胰液中抗菌肽Reg3α過表達，并發現了與Reg3α相同度高達85%的另一新型蛋白質，將其命名為胰腺炎相關蛋白2[16]。

三、抗菌肽在胰腺疾病中的作用

Huang等[17]發現，急性壞死性胰腺炎(acute necrotising pancreatitis, ANP)大鼠腸道微生物群紊亂，溶菌酶和α-防御素mRNA表達水平明顯下降，而血漿和回腸遠端TNF-α、IL-1β和IL-17A的表達增加，腸屏障功能受損，表明在ANP過程中腸道微生物群紊亂和α-防御素的減少可能是導致腸屏障功能障礙的原因之一。也有學者發現，α-防御素5的獲得性缺陷可能是ANP過程中發生腸道細菌易位的重要原因[18]。Deng等[19]發現，較野生型小鼠，CRAMP基因缺陷型cnlp-/-ANP小鼠模型出現了更為嚴重的胰腺炎癥反應。上述結果表明，無論是防御素還是CRAMP，抗菌肽在ANP的發生和發展中具有保護作用。Cunha等[20]發現，ANP大鼠腸道內α-防御素5和α-防御素7表達均升高，且老齡大鼠的表達水平較低齡大鼠更高，這可能與老齡大鼠腸道屏障功能完整性存在缺陷，從而發生進一步細菌易位有關。同時還發現即使老齡大鼠和低齡大鼠之間的全身炎癥反應相似，但老齡大鼠的末端回腸局部炎癥更為嚴重，且預后更差，表明α-防御素可能在ANP病程發展中起著關鍵作用，且α-防御素的高表達在老齡大鼠中可能會介導發展為更嚴重的局部炎癥。Tiszlavicz等[21]研究發現，人β-防御素1和β-防御素2的基因變異可能是發生SAP的風險因素，而β-防御素4變異基因的高拷貝數可能預示著更為嚴重的預后，這一觀點與上述的研究結果相符。顯然，在SAP病程中抗菌肽具有非常有效的保護作用，但當抗菌肽編碼基因突變時，可能會加重腸道局部損傷導致不良預后，因此抗菌肽對AP炎癥過程的多重影響仍需進一步研究證實。

抗菌肽在CP中也存在一定的作用。Pausch等[22]研究發現，與正常胰腺組織相比，CP中α-防御素1升高，通過CD15免疫組織化學染色發現，α-防御素1的升高與組織局部的促炎細胞因子的表達相關，這表明α-防御素1可能與CP的病程及發展相關。

一些研究表明抗菌肽具有抗腫瘤作用。α-防御素1、2、3可以作為腫瘤標志物，小劑量的α-防御素可以促進腫瘤的增長，而大劑量的α-防御素卻可以裂解并殺死腫瘤細胞。然而不同的研究發現同一基因編碼的不同種類的抗菌肽對胰腺癌表現出不一樣的作用。王雪等[23]對cathelicidin基因編碼的多肽BF-30在鼠源胰腺癌細胞Panc02的體外抗腫瘤作用中的活性進行了研究，發現BF-30可穿透細胞膜，進而結合基因組DNA，并抑制Panc02細胞遷移和增殖。但Sainz等[24]的研究卻發現，cathelicidin基因編碼的hCAP-18/LL-37能促進胰腺腫瘤的發生和發展，hCAP-18/LL-37在晚期原發性和繼發性胰腺導管腺癌的腫瘤基質中強烈表達，重組LL-37通過甲酰肽受體2(formyl peptide receptor, FPR2)和P2X嘌呤受體7受體(P2X purinoceptor 7 recombinant protein, P2X7R)依賴性地增強胰腺腫瘤干細胞相關基因的表達、自我更新、侵襲和致瘤性。而通過敲除小鼠的cathelicidin基因或通過藥理學抑制FPR2和P2X7R受體則可以抑制腫瘤的發生。

四、抗菌肽在胰腺疾病治療中的應用

圍繞調控腸道抗菌肽的相關通路有學者做了進一步研究，發現應用MAPK抑制劑的干預組大鼠體內α-防御素7的表達水平較ANP組高，且干預組大鼠的胰腺組織病理學評分較ANP組明顯下降，表明p38MAPK信號通路調控α-防御素7的表達減少可能與ANP的病情進展有關[25]。α-防御素7表達減少可導致組織炎癥性損傷，繼而破壞腸道免疫屏障，引發腸道感染，甚至可能出現胰腺壞死以及全身炎癥反應綜合征，造成器官功能衰竭等不良結局?？梢?，阻斷p38MAPK信號通路從而調控α-防御素7的表達水平可能成為SAP治療的突破口。

隨著AP發病率的升高，便捷可行的預防措施越來越受到患者的關注。Xiong等[26]研究發現，補充秋葵果膠(okra pectin, OP)或粗秋葵果膠(crude okra pectin, COP)能抑制胰腺促炎細胞因子的產生，并能上調β-防御素1和CRAMP，結腸組織學檢查也證實OP或COP可以有效維持腸道屏障功能。另有研究發現低甲氧果膠(low-methoxyl pectin, LMP)也可以發揮類似作用[27]。這些研究表明，膳食OP、LMP補充劑均可以上調腸道抗菌肽，有效改善腸道損傷并減輕由AP引發的炎癥反應，二者可作為AP和相關腸損傷的有效營養干預措施。另有學者發現膳食補充桿菌肽酶能有效預防CP，枯草芽孢桿菌所分泌的桿菌肽酶可上調腸道中的抗菌肽，并可降低胰腺中的炎癥細胞因子(干擾素γ，IL-2、4、5、10、13)和免疫球蛋白，保護胰腺和腸道區域，并幫助其恢復功能[28]，因而通過膳食補充桿菌肽酶調節腸道抗菌肽和炎癥細胞因子可能會成為維持胰腺健康和預防CP的有效方法。

已有研究發現K-ras突變型胰腺癌細胞可顯示出強烈的巨胞飲作用，該胞飲過程可用于抗癌靶向療法的設計中。Du等[29]的研究發現，定制包含β-防御素2和人血清白蛋白的重組防御素對K-ras突變型細胞的細胞毒性強于對野生型細胞的細胞毒性，且該重組防御素能抑制癌細胞增殖并誘導線粒體途徑凋亡。劉文娟等[30]制備的包含α-防御素5、利達霉素輔基蛋白(lidamycin apoprotein,LDP)和表皮生長因子受體配體寡肽(EGFR-directing ligand peptide, Ec)的防御素融合蛋白Ec-LDP-D5可以與高表達EGFR的PNAC1和ASPC胰腺癌細胞相結合，從而對胰腺癌細胞產生強烈的殺傷活性和誘導凋亡能力。提示上述重組類防御素可能在胰腺癌靶向治療中發揮積極作用，這也為未來胰腺癌的治療提供了新思路。

綜上所述，抗菌肽是廣泛存在于人體內的多肽類物質，是固有免疫系統中的重要組成部分，具有廣譜殺菌作用和抑制真菌、寄生蟲、病毒和腫瘤細胞等多種生物學活性。在胰腺疾病中抗菌肽的表達量出現變化提示其在胰腺疾病的進展中發揮一定的作用，但其中的多重影響仍不明確，需更多的基礎與臨床研究進一步探討。

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