Elafin與輸卵管疾病的研究概述

房高鴿 劉 麗

Elafin是乳清酸性蛋白(whey acidic protein,WAP)家族的一個突出的蛋白，是一種人內源性抗菌肽，也被稱為彈性蛋白酶特異性抑制劑[1]。1990年Wiedow等[2]從人角質層中發現Elafin。2011年Ghosh等[3]研究發現，Elafin廣泛存在于女性上下生殖道，檢測子宮、輸卵管、宮頸和宮頸外的上皮細胞均能夠產生Elafin。在30余年的研究中，Elafin因其能夠在炎癥過程中抑制中性粒細胞釋放的彈性蛋白酶等對機體的過度損傷，在感染時調節免疫發揮保護作用等特征被眾多研究者關注。目前研究最廣泛的是Elafin在人類皮膚、肺部、腸道以及女性生殖道黏膜中的表達。由于Elafin已被確定在人類輸卵管黏膜表達，具有免疫防御作用，參與輸卵管炎性反應，與輸卵管妊娠有關，且在臨床上補充Elafin用于修復炎性損傷已具有可能性。現對Elafin與輸卵管疾病的相關研究進行綜述。

一、Elafin的基本結構與生物學功能

Elafin由上皮細胞和免疫細胞產生。基因位于20q12-13區，由PI3基因編碼[4]。PI3基因最開始編碼Elafin的前體蛋白原，前體蛋白原降解加工得到pre-elafin/trappin-2，pre-elafin蛋白水解產生Elafin。Elafin有N端和C端兩個結構域。N端為谷氨酰胺轉胺酶底物結構域，能夠使Elafin通過谷氨酰胺轉胺酶固定到細胞外基質(ECM)蛋白上，從而使ECM和上皮細胞免受彈性蛋白酶的破壞溶解[5]。此結構域對Elafin作為免疫調節化合物也具有重要性，可延長細胞外蛋白在局部水平上的活性周期，還能間接抑制磷脂酶A2，減少花生四烯酸級聯反應，從而產生局部抗炎作用[6]。C端為蛋白酶抑制結構域，主要負責對中性粒細胞彈性蛋白酶(NE)和蛋白酶-3(PR3)的特異性抑制。Elafin通過一種緊密結合的可逆機制抑制這些蛋白酶。實驗發現過量的NE會裂解Elafin的結構域，導致Elafin活性失調，從而減弱其抗蛋白酶和抗炎功能，所以完整的Elafin在保護組織免受彈性蛋白酶介導的炎癥損傷方面是最有效的[7]。研究發現，金屬蛋白酶抑制劑(EDTA、GM6001和磷酸酰胺)可以阻止NE對Elafin的裂解[8]。

Elafin目前被發現具有多種功能：抗蛋白酶、抗炎、抗菌、抗病毒、調節免疫、抑制細胞增殖和凋亡、促進組織重塑和細胞分化等[9,10]。有報道稱Elafin抑制了85%氧氣暴露導致的肺彈性蛋白的降解、中性粒細胞內流、TGF-β1激活和細胞凋亡[11]。有實驗采用Western blot法檢測經Elafin處理的高氧暴露新生小鼠中參與炎癥過程的關鍵標志物和潛在的信號通路，發現Elafin能減少高氧誘導的細胞凋亡，抑制炎性細胞因子IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α，改善NF-κB核積累，說明Elafin具有抗蛋白酶、抗炎作用[12]。在女性生殖道中Elafin作為黏膜防御的關鍵分子，被發現對白色念珠菌、沙眼衣原體等病原體有抑制作用，并確定為一種新型內源性抗HIV-1因子[13]。在其他系統中也發現Elafin對革蘭陽性和革蘭陰性菌具有抗菌活性[14,15]。在Elafin與腫瘤、癌癥的研究中，發現Elafin能對抗NE的有絲分裂作用抑制腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲，維持細胞正常的生長控制，還能促進組織重塑和細胞分化[16,17]。Elafin最主要的功能是拮抗中性粒細胞來源的彈性蛋白酶保護機體減輕炎癥損害。

二、Elafin在生理輸卵管中的作用

先天免疫系統是抵御病原體的重要組成部分。女性生殖器官感染可發展為輸卵管炎，最終導致輸卵管因素不孕或異位妊娠。Elafin是先天免疫系統的一種效應因子，廣泛存在于女性上下生殖道，被認為對上下生殖道具有保護作用，還能抵御下生殖道病原體對輸卵管的上行感染[18]。Stock等[4]測定了單胎妊娠20周以下無并發癥患者的宮頸陰道分泌物的Elafin水平，發現其中患有細菌性陰道病患者的Elafin水平下降。宮頸細胞系體外模型中發現IL-1β刺激了宮頸黏膜細胞中Elafin的表達。說明Elafin可能是生殖道先天免疫的一個重要組成部分，對生殖道具有保護作用。Draper等[19]研究發現，患有性傳播疾病和細菌性陰道病的女性陰道Elafin水平顯著低于未受感染的女性。認為Elafin能夠抵御性傳播病原體感染，與輸卵管炎癥的發病有著重要的相關性。King等[20]檢測了OE-E6/E7輸卵管上皮細胞系沙眼衣原體感染的體外培養模型中Elafin對感染沙眼衣原體的調節作用，結果顯示，最高劑量的沙眼衣原體在24h內增加了Elafin mRNA的表達。認為Elafin在被感染的輸卵管中發揮了先天免疫防御作用。Mukura等[21]檢測了沙眼衣原體感染的人子宮上皮細胞系(ECC-1細胞)的抗菌肽及其mRNA的表達情況，發現沙眼衣原體感染ECC-1細胞時，ECC-1細胞分泌IL-8增加，上皮屏障的完整性受損，而抗菌肽MCP-1、HBD2和trappin-2/Elafin 的分泌隨著沙眼衣原體的刺激而減少。說明抗菌肽MCP-1、HBD2和trappin-2/Elafin能夠參與沙眼衣原體刺激的炎性反應來對抗其感染。更多研究發現Elafin對革蘭陽性和革蘭陰性菌和病原體具有抗菌活性，因此可能有助于防止上行感染。Elafin mRNA的表達增加為抗感染參與免疫應答，Elafin的降低認為是保護組織被消耗的結果，且Elafin水平降低機體更易遭受感染[3,22,23]。總之，Elafin參與先天免疫抵御病原體感染對維持女性生殖道免疫平衡具有重要作用。

三、Elafin與輸卵管炎癥

輸卵管炎常常造成輸卵管內膜被破壞，引起輸卵管積水、粘連、堵塞、瘢痕形成，Elafin能夠抑制中性粒細胞產生的彈性蛋白酶控制炎性反應，防止過度炎性反應損傷機體，在輸卵管炎癥的病理生理學中具有重要作用。中性粒細胞活化時釋放NE和PR3，它們負責清除病原體，但NE被過度激活或反應時間過長則會損傷組織，使平滑肌細胞增生造成ECM的異常沉積，導致動脈狹窄和血流受限，這與輸卵管慢性炎癥及纖維化發病機制有關[24]。且有報道發現彈性蛋白酶的釋放能誘導促炎性細胞因子的產生，如IL-6和IL-8，激活MMP-2、MMP-3和MMP-9，并降解金屬蛋白酶(MMPs)的組織抑制劑(TIMP-1和TIMP-2)[25]。MMPs的刺激常造成輸卵管炎癥，MMP-9能刺激輸卵管積水的形成與加重。Elafin抑制NE和PR3，因此，Elafin可能降低MMPs活性，筆者猜想Elafin在一定程度上可以抑制輸卵管炎癥的發展。在輸卵管積水患者中，Elafin mRNA的表達通過IL-1β和TNF-α誘導增加，Elafin能夠通過拮抗蛋白酶致炎作用而發揮其抗炎效能，因此，Elafin可能被用來治療輸卵管炎癥。Guedes等[26]研究發現，與正常組比較，輸卵管積水組的子宮內膜上皮中性粒細胞濃度更高，Elafin表達降低。Guedes等[26]研究認為，輸卵管積水女性的抗菌和抗蛋白酶能力降低，證實Elafin參與了抗蛋白酶水解機制。Neto等[27]檢測了正常輸卵管及輸卵管積水的輸卵管黏膜Elafin定位和Elafin mRNA的表達。發現兩組輸卵管均表達Elafin。與正常組比較，輸卵管積水組的Elafin mRNA水平降低，但差異無統計學意義。另有研究認為，組織相關蛋白中Elafin的低表達可能與產量減少和(或)分泌和降解增加有關[21,27]。如在其他疾病急性感染期間，Elafin的表達增高，在慢性期間，Elafin的表達降低，認為表達和分解代謝的調控是復雜的，可能是組織特異性的結果。另有體外實驗通過使用微陣列、定量RT-PCR和ELISA方法，發現了在粒-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)、TNF和IL-4存在下，培養48h后的長壽(LL)中性粒細胞差異表達了與凋亡、MHCⅡ類、免疫應答和炎癥相關的基因[28]。其中，Elafin mRNA的表達量最高，認為Elafin具有抗炎作用。故Elafin可用于輸卵管炎癥的研究，利用Elafin是對NE活性制約的重要平衡，在炎癥過程中，補充Elafin幫助解決炎性反應。

四、Elafin與輸卵管妊娠

輸卵管妊娠是異位妊娠的最常見類型，主要由輸卵管炎癥所致。King等[20]研究了輸卵管妊娠中Elafin的表達，發現與正常組比較，輸卵管妊娠組的輸卵管中Elafin表達增加，對來自輸卵管妊娠組的輸卵管活檢，發現Elafin定位于黏膜層內血管中的白細胞。表明Elafin在輸卵管妊娠的先天免疫防御中發揮了作用，認為它的作用可能包括調節蛋白酶活性、幫助傷口愈合和組織重塑，這些作用將限制感染或異常植入從而避免組織損傷，King等[20]還推測生殖道內彈性蛋白酶抑制劑的異常表達可能易導致感染或異位妊娠。有研究認為，輸卵管妊娠是一種存在子宮腔內的中性粒細胞流入輸卵管的情況。由于Elafin也通常在中性粒細胞中表達，所以目前關于輸卵管妊娠的輸卵管中Elafin表達的數據并不能準確判斷輸卵管妊娠中Elafin的表達。因此，Grudzinski等[29]使用激光捕獲來分離輸卵管的上皮黏膜，認為可能會克服由中性粒細胞流入引起的“污染”問題，研究了輸卵管妊娠的輸卵管上皮Elafin的表達。發現與正常輸卵管比較，輸卵管妊娠的輸卵管上皮細胞中Elafin的表達降低。這與King等[20]的結果相反，Grudzinski等[29]猜測Elafin的表達增加可能是對滋養層組織侵入輸卵管的一種生理反應，Elafin表達的減少可能表明先天免疫系統的異常預先存在，并易發生異位植入。另有病例對照研究，采用IHC技術和qRT-PCR方法檢測了病例組因輸卵管妊娠而接受輸卵管切除術的患者與對照組包括接受有手術切除輸卵管指征的患者輸卵管Elafin表達情況[30]。結果發現，與對照組比較，病例組患者妊娠植入部位上皮組織和結締組織中的Elafin表達顯著增加，輸卵管黏膜中Elafin mRNA水平也明顯升高。Zakizadeh等[30]研究認為，在輸卵管妊娠期間Elafin表達增加可能是一種增強先天免疫反應的機制，并與感染、異位植入等相關病理條件有關。Elafin在輸卵管妊娠中的表達的作用還需要更多的研究證實。

五、展 望

本文將Elafin對輸卵管的生理及病理狀態的作用及其與相關疾病關系進行研究總結。Elafin已知可用來限制有害炎癥，同時能驅動保護性先天免疫和相關炎癥的發展，因此有研究認為它可能用于設計針對細胞內病原體的疫苗方案，作為免疫方案中的內源性佐劑[6]。Elafin還是天然的黏膜防御的抗菌輔助劑，其抗菌功能作用在細胞膜上，細胞膜的改變能顯著影響菌體生存，因此會罕見出現耐藥性，可用于感染的治療，并可能適合直接給藥患者，從而避免體外手術的費用。但Elafin通常在炎癥分泌物中通過宿主或微生物產物的作用滅活，gdT細胞克隆已被證明可以產生Elafin，因此在臨床上補充Elafin用于修復炎癥損傷已具有可能性。Elafin將可能成為輸卵管損傷的潛在治療靶點，在臨床方案中補充Elafin用于輸卵管疾病的預防和治療是合理的。

目前Elafin還有許多未知，關于Elafin如何影響輸卵管疾病發生、發展的分子機制的研究還比較少，Elafin的真正細胞受體尚未被描述，Elafin是單個作用還是和其他蛋白酶抑制劑的協同作用還不明確。所以Elafin與輸卵管炎癥、輸卵管妊娠之間具體的內在關系仍然需要更深入的探索。今后還應繼續關注輸卵管炎癥、輸卵管妊娠患者Elafin的表達情況，以及Elafin在免疫組學上的研究，并驗證使用人重組Elafin是否可以用來預防或治療輸卵管疾病。