人β防御素2评价肺部疾病临床研究进展

甘玉英(综述)，崔学范(审校)

(南京医科大学第一附属医院呼吸科，南京 210029)

呼吸道黏膜与外界直接相通，为了对抗吸入的有害物质,机体呼吸道具有精密而复杂的防卫和免疫系统。人β防御素2(human beita defensin 2，HBD2)是一类富含半胱氨酸的阳离子内源性抗菌肽，主要由上皮细胞产生，特别是呼吸道上皮，参与机体抵抗微生物入侵的防御反应。近年来研究较多的不仅是HBD2抗微生物活性，更发现其在炎症中有重要作用，且与肺部疾病的发生、发展密切相关[1]。因此，HBD2能否作为呼吸道炎症的一个生物标志物，给肺部疾病临床诊疗提供帮助引起了相关学者极大兴趣。

1 HBD2的结构

1.1HBD2的基因结构 HBD2基因定位于人第8号染色体短臂上8p22～23.2区域<1 Mb的范围内，包含两个外显子和一个内含子，内含子的长度较小，为1.6 kb，第一个长约81 bp的外显子编码信号肽序列，第二个长约238 bp的外显子编码成熟的HBD2及前导肽的一小部分区域。HBD2基因启动子区域有核因子κB、应激蛋白1、信号转导和转录激活因子等结合位点，炎症因子肿瘤坏死因子α、白细胞介素(interleukine，IL)1β、革兰阳性菌、革兰阴性菌等可以激活这些位点，诱导HBD2的表达[2]。

1.2HBD2的蛋白结构 HBD2是由41个氨基酸残基组成的，一个α螺旋和三个β折叠形成具有三级空间结构的两性分子，其中6个半胱氨酸残基由3个二硫键链接，连接方式为1-5、2-4、3-6。因其富含赖氨酸和精氨酸，在中性pH值时带阳离子电荷，电离常数9.3，加上此分子的亲水亲脂性，在抗菌活性中发挥重要作用[2]。

2 HBD2的功能

2.1抗菌活性 HBD2对细菌、病毒、真菌都有一定杀灭作用，目前研究认为，其抗菌机制是其借助自身所带的正电荷与细菌细胞膜磷脂表面所带的负电荷相结合，通过两种模式使细菌裂解：①凿孔模式，即直接在膜上形成通道；②包裹模式，该模式是先在膜的多处打孔，然后将这一块膜包裹形成球状[1]。另外，HBD2活性受到内环境中盐浓度及离子种类的影响，其活性随盐浓度的升高而降低[2]。

2.2免疫活性 HBD2通过与细胞表面趋化因子受体6直接结合实现对T淋巴细胞和未成熟的树突状细胞产生趋化性。对于肥大细胞，HBD2激活G蛋白偶联受体和磷脂酶C途径从而诱导其迁移以及脱颗粒[3]。另一方面，HBD2还能诱导多种趋化因子和细胞因子的生成，如单核细胞趋化蛋白1、巨噬细胞炎性蛋白3、嗜酸性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞趋化因子、IL-6、IL-10、干扰素诱导蛋白10、肿瘤坏死因子α和IL-1等[4]。HBD2还可以通过Toll样受体4促进树突状细胞分化成熟[5]。由此可见，HBD2在先天性免疫和获得性免疫中都有重要作用。

3 HBD2评价呼吸系统疾病

3.1HBD2与社区获得性肺炎 有研究表明，社区获得性肺炎(community acquired pneumonia，CAP)患者外周血中HBD2水平高于正常人，外周血中HBD2可以较好地反映下呼吸道感染疾病中的急性呼吸道炎症状态，因此其可能是呼吸道局部炎性状态的标志物[6-7]。Liu等[8]采集361例CAP患者血浆，测定HBD2水平，并研究与患者30 d预后的相关性。研究发现，血浆HBD2是患者30 d预后的独立预测因素，与CURB65(Confusion,Urea,Respiratory Rate and Age65)评分的皮尔森相关系数是-0.12，间接与肺炎严重程度相关。当血浆HBD2水平<12.5 mg/L时，其预测不良后果的灵敏度为0.63，特异度为0.84，阳性预测值为0.42，阴性预测值为0.88，约登指数为0.47。血浆HBD2<12.5 mg/L不仅是需要机械通气和发展为复杂性肺炎的指标，同时也增加病死风险。另有研究表明，血清HBD2的水平并不能预测CAP 30 d的病死率[9]。可能与研究样本少、终点观察指标不同有关。另有对影响CAP患者HBD2水平的因素进行的研究，Harimurti等[10]研究了61例CAP患者，其中包括23例老年患者和38例年轻患者，用酶联免疫吸附测定法检测了患者痰液中HBD2的水平，发现患者HBD2的平均水平是178.98 ng/L，年龄、营养状况、吸烟情况、合并糖尿病等因素都与患者HBD2的水平无关，而与是否合并慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)有关。Herr等[11]收集27例CAP患者的咽部清洗液和痰液，用酶联免疫吸附测定法检测HBD2水平，发现曾经吸烟和正在吸烟的患者HBD2水平低于不吸烟患者，提示吸烟可影响CAP患者的HBD2水平，但吸烟对CAP患者HBD2水平是否有影响，还需扩大样本含量作进一步研究。

3.2HBD2与肺结核 有研究表明，结核分枝杆菌感染患者肺泡灌洗液中HBD2水平与血清中HBD2、IL-β的水平呈正相关，有空洞病变较无空洞病变的患者升高更显著，经过有效的抗结核治疗6个月后，HBD2水平下降[12]。Gonzalez等[13]用反转录-聚合酶链反应方法研究60例成人外周血中HBD2的水平，以是否患有2型糖尿病分组，各组再分为无结核杆菌感染组、结核菌感染潜伏期组、进展期结核菌感染组，发现在非2型糖尿病组，进展期结核菌感染组HBD2的水平显著高于结核菌感染潜伏期组和无结核杆菌感染组；在2型糖尿病组，也有同样的发现。同样是潜伏期感染患者，伴有2型糖尿病的患者与无2型糖尿病患者相比，HBD2水平更低，这可能与合并糖尿病更易发展为活动性肺结核有关。以上研究提示HBD2可能作为结核杆菌活动的一个指标。

3.3HBD2与COPD 有免疫组织化学研究显示，HBD2在COPD患者主要表达在远端呼吸道[14]。研究发现，COPD组患者的HBD2信使RNA的表达高于正常人，且HBD2信使RNA的表达与肺功能值呈负相关，与IL-8信使RNA呈正相关[15]。另有研究表明，COPD患者诱导痰中HBD2表达增高,并与IL-1β有相关性[16]。Pace等[17]研究COPD急性加重导致呼吸衰竭需要气管插管和机械通气患者的肺泡灌洗液，与无COPD但有急性呼吸衰竭的患者相比，表达HBD2阳性的细胞比例和数目增多，且大部分为中性粒细胞，灌洗液HBD2的水平也增高，这可能与HBD2保护中性粒细胞免受凋亡有关，提示HBD2可能参与COPD炎症过程。另有学者研究HBD2与COPD急性加重之间的关系，其相关性目前尚存在争议。Aul等[18]让吸烟的健康人吸入5 μg或30 μg脂多糖建立COPD急性加重模型，检测血清中HBD2水平，发现吸入30 μg脂多糖4 h后开始增加，此后HBD2呈持续升高的趋势。Mallia等[19]用COPD患者感染人鼻病毒16建立COPD急性加重模型，检测痰液中HBD2的水平，发现其水平很低，与稳定期COPD患者比较差异无统计学意义，且HBD2的水平与临床症状、病毒学、细菌学载量无关。王卓等[20]检测COPD急性加重期和稳定期患者血清和诱导痰中HBD2水平，并与健康受试者进行比较，发现三者血清、诱导痰中HBD2水平比较差异无统计学意义。何丽蓉等[7]检测COPD急性加重患者外周血HBD2水平，与健康人比较差异无统计学意义。

3.4HBD2与哮喘 哮喘是一种Th1/Th2细胞的比例和功能失调的免疫性疾病。Beisswenger等[21]预先用Th2细胞因子刺激小鼠呼吸道上皮细胞和用卵白蛋白吸入分别构建体外和体内哮喘模型，再感染铜绿假单胞菌，发现HBD2的信使RNA水平下降，易受铜绿假单胞菌感染，提示过敏性呼吸道疾病能抑制宿主的先天抗菌防御系统。另有研究显示，哮喘急性发作患儿血清HBD2表达水平没有升高，提示机体防御功能存在障碍，这可能是哮喘患儿呼吸道容易发生微生物感染导致急性发作的原因之一[22]。

3.5HBD2与肺间质性疾病 Mukae等[23]研究72例对象肺泡灌洗液和血清HBD2的水平，其中包括7例肺泡蛋白沉积症患者、11例特发性肺纤维化患者、15例特发性非特异性间质性肺炎患者、7例隐源性机化性肺炎患者、23例肺结节病患者及9例健康志愿者,发现肺泡蛋白沉积症患者肺泡灌洗液HBD2水平平均为56.5(0～960)ng/L，显著高于正常人和研究中其他肺间质性疾病患者，而在血清中与其他疾病没有差别，这可能与肺泡上皮分泌HBD2未渗入血液中有关，此发现有助于肺泡蛋白沉积症的鉴别诊断。特发性肺间质纤维化和结节病患者血清HBD2水平显著高于对照组，而在肺泡灌洗液中无差别，提示HBD2可能与结节病、特发性纤维化的发病机制有关[23]。Tsoumakidou等[24]在特发性肺纤维化患者肺泡灌洗液中也未能检测到HBD2。以上研究表明，检测HBD2水平有助于间质性肺疾病各类型之间的鉴别诊断。

3.6HBD2与肺癌 多个研究发现在肺癌组织中HBD2的表达升高，在血清中HBD2水平也高于健康人，但HBD2水平与肺癌的组织学类型、肿瘤的分期无关，低分化腺癌较中分化腺癌有更低的HBD2表达，提示HBD2可作为肺癌的一个辅助诊断指标[25-27]。

3.7HBD2与其他呼吸系统疾病 Vordenbaumen等[28]首次研究发现韦格肉芽肿患者血清HBD2水平高于健康正常人，合并有脑膜肉芽肿或使用环磷酰胺治疗的患者HBD2上升得更高。Chen等[29]研究发现，在肺囊性纤维化患者肺泡灌洗液中，HBD2水平下降与肺功能恶化呈正相关。Hiratsuka等[30]研究发现，弥漫性泛支气管炎患者血清和肺泡灌洗液中HBD2的水平高于健康人，灌洗液中HBD2水平与灌洗液中性粒细胞数、淋巴细胞数显著相关，与灌洗液中IL-1β水平呈正相关，在经过大环内酯类抗生素治疗后灌洗液中的HBD2水平下降，在一定程度上说明HBD2能反映弥漫性泛支气管炎患者的呼吸道炎症情况。Ashitani等[31]发现，慢性嗜酸性粒细胞性肺炎患者肺泡灌洗液中HBD2水平较正常人高，且与灌洗液中淋巴细胞数呈正相关，在药物性嗜酸性粒细胞性肺炎患者中未能检测出，提示高水平的HBD2基本可排除药物性嗜酸性粒细胞性肺炎的可能。迁延性细菌性支气管炎患儿肺泡灌洗液HBD2的水平高于缓解期患儿及正常人，有感染的患儿高于无感染患儿，提示HBD2可能参与迁延性细菌性支气管炎的发病机制，与感染相关[32]。

4 展 望

HBD2作为一个炎症因子，与呼吸系统疾病的发生、发展有密切关系，有研究发现HBD2可作为Toll样受体的内源性配体，激活下游的一系列炎性反应，导致更为严重的疾病，故阻断HBD2的合成，抑制其促炎效应，可作为呼吸系统疾病抗炎药物治疗的新靶点[5]。研究HBD2对探讨呼吸系统疾病的发病机制以指导临床诊治和评价患者预后有重要意义。

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