抗菌肽LL37 產生及其對炎癥性皮膚病作用的研究進展

段 萌 雷鐵池

武漢大學人民醫院皮膚科，湖北武漢 430060

抗菌肽是一種由5～100 個氨基酸構成的具有廣泛的抗菌和抗病毒功能的肽，多種生物都可以產生抗菌肽以保護自身免受病原體的侵襲，目前臨床已經鑒定出數百種抗菌肽。哺乳動物體內主要分泌的抗菌肽包括防御素家族和Cathelidin 家族兩類，其中LL37 目前被認為是人類表達的唯一一種Cathelidin 家族抗菌肽。除了抵御病原體，LL37 還可以激活肥大細胞、樹突狀細胞、角質形成細胞等觸發機體的組織反應。玫瑰痤瘡作為一種慢性炎癥性皮膚病，LL37 是其發病過程中的關鍵靶點之一，而LL37 的表達失調也會促進銀屑病和特應性皮炎（atopic dermatitis，AD）患者的皮損形成和炎癥反應。LL37 的作用機制雖尚未確切闡明，但其在這3 種疾病的發病過程中發揮了重要作用，因此針對LL37 靶點開展炎癥性皮膚病治療也是一種新的研究思路[1-2]。

1 抗菌肽LL37 的產生

人Cathelidin 抗菌肽（Cathelidin antimicrobial peptide，CAMP）主要在中性粒細胞、上皮細胞中表達，分布在腸道、氣道、生殖器和皮膚等多種組織中[3-4]。編碼人CAMP 的基因定位于3 號染色體，經轉錄翻譯可生成含有一個N 端的信號肽，一個Cathelin 結構域和一個C 端功能肽的前體蛋白，該蛋白經內質網加工去除N 端信號肽生成無活性的前體肽hCAP18[4-5]。人表皮中的激肽釋放酶5 可以將hCAP18 裂解為具有生物活性的LL37 參與炎癥反應[6]。

抗菌肽LL37 的產生機制仍待探索，目前臨床認為維生素D 受體（vitamin D receptor，VDR）及核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）核轉位參與其中。人CAMP基因轉錄起始位點附近存在維生素D 反應元件[7-8]，而對基因正向序列進行分析表明該區域包含NF-κB等轉錄因子的假定結合位點，提示這些因子可以對炎癥信號做出反應從而調控CAMP 的表達[5]。Shannon等[9]提出，維生素D3經過羥基化后產生的1，25-二羥維生素D 與VDR 結合后可以上調LL37 的表達。LL37 的產生有VDR 途徑及非VDR 途徑，如內質網應激途徑。VDR 途徑主要在非氧化應激狀態下發揮作用，NF-κB 并不參與其中，而在內質網應激途徑中，紫外線照射、氧化應激和創傷等外界應激源可以導致細胞內質網應激，并通過誘導NF-κB 核轉位調控LL37 的表達，期間無需VDR 的參與[10]。

2 抗菌肽LL37 在炎癥性皮膚病中的作用

抗菌肽LL37 不僅可以抵御多種病原體的侵襲，還具有免疫調節、免疫趨化和促進血管生成等作用，LL37 可以觸發各種組織反應，參與玫瑰痤瘡、銀屑病、AD 等皮膚病的發病或加重其臨床癥狀。

2.1 玫瑰痤瘡

玫瑰痤瘡是一種好發于面中部的慢性炎癥性皮膚病，典型的臨床表現為面部陣發性潮紅，持續性紅斑，毛細血管擴張和炎癥性的丘疹、膿皰。玫瑰痤瘡的發病機制尚不清楚，目前認為與遺傳因素、先天和適應免疫系統的失調、血管神經功能紊亂及包括毛囊蠕形螨蟲在內的微生物等因素相關。此外，冷熱刺激、壓力、紫外線照射、辛辣食物、吸煙和飲酒等誘發因素也可以加重玫瑰痤瘡患者臨床癥狀[11-12]。

與正常皮膚比較，玫瑰痤瘡患者皮損部位角質層激肽釋放酶5 表達及活性增強，其將hCAP18 裂解后生成的LL37 也異常升高[6]。將LL37 注射至小鼠背部可以導致皮膚出現紅斑紅血管擴張，可用于建立小鼠玫瑰痤瘡樣皮炎模型[13]，提示LL37 是玫瑰痤瘡的炎癥發生過程中的關鍵靶點之一。LL37 通過G 蛋白偶聯受體MRGX2 上調肥大細胞瞬時受體電位香草醛家族（transient receptor potential vanilloid，TRPV）中TRPV4 的表達，使陽離子內流增加，誘導肥大細胞持續脫顆粒并釋放炎癥介質[14]。LL37 還可以借助嘌呤能受體P2X7 進入巨噬細胞并激活NOD 樣受體3 炎癥小體，促進半胱氨酸蛋白酶1 和白細胞介素（interleukin，IL）-1β 活化，將大量中性粒細胞、單核細胞等炎癥細胞募集至皮膚[15]。此外，角質形成細胞中的Toll樣受體2 與LL37 結合后激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物1 信號，該信號的過度激活反之上調LL37的表達，誘導玫瑰痤瘡相關的趨化因子和細胞因子的產生，最終促進并加劇炎癥進展[16]。一項研究顯示，玫瑰痤瘡患者皮膚有益共生菌的表達失調誘導LL37 過表達，過表達的LL37 招募并刺激漿細胞樣樹突狀細胞（plasmacytoid dendritic cell，pDC）表達Ⅰ型干擾素（interferon，IFN），促進血管生成[6]。

2.2 銀屑病

銀屑病是免疫介導的慢性、復發性、炎癥性皮膚病，典型特征為局限或廣泛分布的鱗屑性紅斑或斑塊。銀屑病的發病機制尚未確切闡明，遺傳、環境誘因和免疫應答異常等因素均參與其中。樹突細胞、T 細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和角質形成細胞等多種細胞之間存在著復雜的相互作用，活化的樹突細胞及其他抗原呈遞細胞產生腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-23，后者可以誘導輔助性T 細胞17（T helper cell 17，Th17）增殖分化，其分泌的IL-17 和IL-22 等細胞因子刺激角質形成細胞增殖[17]。

銀屑病患者表皮中高表達的LL37 通過TLR9 使pDC 識別自身DNA，LL37 與DNA 組成復合物后誘導pDC 產生IFN-α，RNA 與LL37 的復合物則分別通過TLR7 和TLR8 激活pDC 和髓樣樹突狀細胞產生TNF-α 和IL-23 等細胞因子[18]，加速銀屑病皮膚炎癥的發生。上述兩種復合物來源于多形核中性粒細胞，其中RNA-LL37 復合物又可以觸發由中性粒細胞胞外陷阱介導多形核中性粒細胞的自我激活循環，使其釋放更多的復合物，最終將更多的免疫細胞牽涉其中，加劇炎癥進展[19]。LL37 自身也可以通過TLR8 誘導角質形成細胞IL-36γ 的表達從而上調IL-17C[18]。此外，LL37 可以發揮抗凋亡作用并引發角質形成細胞過度增殖，促進銀屑病皮損的形成[20]。LL37 亦是一種銀屑病自身抗原，患者體內特異性CD4+或CD8+T細胞識別LL37 后歸巢至皮膚并產生細胞因子IFN-γ和Th17 細胞因子，參與皮損形成[21]。

2.3 AD

AD 是一種以反復發作的慢性濕疹樣皮疹為主要表現的慢性炎癥性皮膚病，伴有明顯的皮膚干燥及瘙癢。AD 的確切發病機制尚不完全清楚，遺傳、環境和心理因素與AD 的發病密切相關，免疫異常、皮膚屏障功能障礙、皮膚菌群紊亂等因素也是發病的重要環節[22]。

成人AD 患者皮損部位的LL37 表達明顯低于銀屑病患者，這種缺乏導致了AD 患者皮膚對細菌定植和感染更加敏感，也為AD 患者近1/3 的皮膚感染率提供了一種解釋[23]。盡管有研究表明，兒童AD 患者皮膚中LL37 水平甚至高于銀屑病患者，且這些LL37 可以發揮部分類似在銀屑病中的作用，但由于健康兒童皮膚中LL37 水平原本就顯著高于成人[24]，該結論仍有待驗證。AD 患者皮膚存在過表達的IL-4和IL-13 等Th2細胞因子，這些細胞因子通過STAT-6、NF-κB 通路抑制角質形成細胞LL37 的表達[25]。AD 患者維生素D3的缺乏也可能與LL37 減少有關，不過這種觀點還存有爭議[26]。AD 患者皮膚富含表皮葡萄球菌，其分泌的蛋白酶EcpA 亦增多，EcpA 降解LL37 并損害其抑制金黃色葡萄球菌生長的能力[27]。此外，AD 患者皮膚中含有大量的胞外DNA，LL37 與這些自身DNA 組成的復合物也會損傷LL37 的抗菌能力[28]。

LL37 可以通過上調緊密連接成分的表達及其在細胞膜的分布來改善皮膚屏障，也誘導臂板蛋白3A的產生以減輕瘙癢癥狀。但LL37 還會誘導肥大細胞分泌IL-31 來誘發瘙癢，促進T 細胞表達Th2 相關細胞因子以建立炎癥環境[29-30]。這些相互矛盾的作用提示AD 患者中LL37 的缺乏可能會導致皮膚屏障受損和皮膚感染的易發，但是過度表達LL37 對AD 患者也并無益處。

有研究表明，LL37 可借助清道夫受體發揮其廣泛的作用，抑制清道夫受體以拮抗LL37 的功能或許可以為玫瑰痤瘡等炎癥性皮膚病的治療提供新的思路[31]。目前對LL37 疾病治療的研究更多的是將LL37作為藥物本身或效果標志，而將LL37 作用機制作為靶點開展疾病治療的研究也值得關注。

3 小結

LL37 作為目前發現的人類中唯一的Cathelidin家族抗菌肽，發揮了抗感染、免疫調節、免疫趨化和促進血管生成的作用。LL37 表達失調可以導致皮膚炎癥的產生，從而對玫瑰痤瘡、銀屑病和AD 等皮膚病的發病和進展產生影響，但LL37 在其中的具體作用機制尚未得到確切的闡述，如何針對LL37 靶點對玫瑰痤瘡等皮膚病展開治療也值得繼續研究。