抗菌肽在炎症治疗方面的进展

李谋 杨小琳 赵金礼

摘 要：抗菌肽参与免疫反应的多个步骤，可调节炎性反应，成为了极具潜力的临床治疗方法。本文将阐述抗菌肽在炎症相关疾病治疗中的作用及应用。

关键词：抗菌肽；炎症；应用

中图分类号：R37；R98 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.06.014

文章编号：1006-1959（2018）06-0042-03

Progress of Antimicrobial Peptides in the Treatment of Inflammation

LI Mou，YANG Xiao-lin，ZHAO Jin-li

（Shaanxi Huikang Biotechnology Co.， Ltd.，Xi'an 710054，Shaanxi，China）

Abstract：Antimicrobial peptides are involved in multiple steps of immune response，which can regulate inflammatory response and become a potential clinical treatment method.This article will describe the role and application of antimicrobial peptides in the treatment of inflammatory diseases.

Key words：Antimicrobial peptide；Inflammation；Application

治療炎症的同时降低副作用甚至实现零副作用这一需求使得科学家和医学工作者们开始探寻新的炎症治疗方法，抗菌肽因其可被机体内代谢系统代谢不易储积，且不易产生耐药性而被认为是非常有价值的抗炎治疗策略之一。迄今为止已经发现的抗菌肽的数量达到了2800多种。下文将从抗菌肽的概述、抗菌肽与免疫应答及抗菌肽在炎症治疗中的作用进行综述。

1 抗菌肽概述

抗菌肽是Steiner等1980年首次发现的[1]，抗菌肽一般由小于50个氨基酸残基组成，富含精氨酸和赖氨酸，其家族非常庞大，依据二级结构可分为三类：①带有α螺旋结构的抗菌肽，如magainin；②具有β折叠结构的抗菌肽如防御素；③具有环状结构的抗菌肽，如subtilosin A。前两种类型的抗菌肽是最常见的抗菌肽类型，还有一些肽并不具有以上的单一结构或者结构较为新颖，如：人类β防御素2 既具有α螺旋结构也有β折叠结构。此外，除了上述天然的抗菌肽，还有人工合成的抗菌肽。

按照生物学活性，哺乳动物抗菌肽可分为两类：杀菌肽和防御素。杀菌肽是由N末端高度保守的Cathelin 结构域的肽段和C端可变的抗菌结构域组成，抗菌结构由前体蛋白通过酶解释放出来。首个杀菌肽是从哺乳动物的骨髓细胞发现的，该杀菌肽具有N段保守区域约100个氨基酸，C端可变区域约10～40个氨基酸残基，其具有α螺旋结构。目前为止，仅发现一个人杀菌蛋白hCAP18。含有38个氨基酸残基的hCAP18蛋白片段，也称为LL-37，LL-37主要表达在中性粒细胞和上皮细胞，新近研究报道，人LL-37带有正电，富含精氨酸和赖氨酸，具有α螺旋结构，研究表明LL-37存在于早期人类器官中，新生儿呼吸道感染期可检测到LL-37含量高达5 μg/ml。人的LL-37为单拷贝基因，位于人类3号染色体，在口腔、舌头、食道、小肠等的鳞状上皮细胞表达，可在脾脏、肝脏、胃、小肠、骨髓中合成，最新研究表明NADPH氧化酶2和其受体结合需要分泌足够的杀菌肽。

防御素为抗菌肽家族的重要成员，哺乳动物防御素依据半胱氨酸和二硫键的位置可分为3个类型，α防御素和β防御素和γ防御素。目前采用计算机模拟技术在人类基因组上已经发现了55种α防御素和90种β防御素，其中6种α防御素及4种β防御素研究较多。第一个β防御素是在牛血液中发现的，第二个β防御素即HBD-2是从牛皮癣患者的皮肤中分离得到的，此外BCG杆菌感染导致皮肤中的HBD-2 mRNA表达上调。值得注意的是β防御素3 HBD-3在皮肤和扁桃体中表达。β防御素4则在睾丸、和胃中表达。

抗菌肽主要作用方式是通过静电相互作用直接溶解微生物细胞，其次是插入到质膜形成溶洞，细胞内容物外渗、细胞死亡[2]。期间涉及细胞内分子的识别，如：DNA、DNA酶伴侣蛋白和线粒体（导致线粒体ATP的合成减少，导致细胞死亡）。除杀菌功能外，抗菌肽的是体内重要的免疫应答调节分子，参与免疫反应的多个步骤，成为炎症相关疾病治疗极具潜力的新方法。

2 抗菌肽与免疫应答

免疫应答是机体对损伤刺激的应答，研究表明抗菌肽具有在损伤处分泌细胞因子和招募免疫细胞的能力[3-4]，体内实验显示抗菌肽具有增加促炎症因子分泌从而促进细胞吞噬[5]的功能，就这点而言，抗菌肽LL-37诱导释放IL-1b，IL-8，TNF-a，IL-6和GM-CSF。此外，也有研究显示LL-37可促进IL-1b的表达，另有研究显示LL-37具有一定得趋药性，人LL-37诱发趋化性免疫细胞，其与炎症相关，亦可诱导肥大细胞脱粒，导致炎性介质的释放[6]。最近的研究显示中性粒细胞分泌的LL-37是体内炎症细胞趋化、迁移的重要因素。

防御素是抗菌肽家族重要成员，是参与体内免疫应答的重要调控因子。研究表明牛分枝杆菌（BCG）感染人类上皮细胞诱发HBD-2 mRNA表达上调。对α防御素HNPs的研究显示其增加TNF-a和IL-1b，降低IL-10在上皮细胞中的表达。Braff 等的研究表明HNP-1，-2，-3在微生物感染的单核细胞中通过分泌THF-a和IL-1来调控免疫系统[7]。近期又有学者研究表明，HNP可在上皮细胞产生作用于血管的细胞因子，如内皮素-1，来调节免疫反应。这些研究均表明抗菌肽与机体的炎症反应、免疫应答相关，那么抗菌肽在机体内如何形式功能？

有研究显示正常情况下体内抗菌肽含量少于2μg/ml，该剂量不足以杀死致病微生物，在体内抗菌肽主要通过免疫调控来行使功能。

体内抗菌肽首先可提高机体的抗感染能力，Chromek等的研究证明了这一点，CRAMP缺陷小鼠较正常鼠更容易感染链球菌[9]；其次抗菌肽可通过在损伤处分泌细胞因子、招募免疫细胞，增加促炎因子分泌从而促进细胞吞噬；此外抗菌肽通过调节白介素、巨噬细胞刺激因子等免疫应答相关活性分子的表达来发挥免疫调控功能，抗菌肽在炎症反应中作用明确，可用于炎症治疗研究。

3 抗菌肽在炎症中的治疗作用

早在90年代抗菌肽的应用就受到广大学者的重视，研究显示很多炎症疾病中抗菌肽表达增加。临床上应用抗菌肽具有速效性、不易产生抗药性、抗菌谱广泛等优势。下文将归纳抗菌肽在炎症相关疾病中的应用及潜在应用价值。

3.1 抗菌肽与肠炎 LL-37是人体肠道内非特异性先天免疫系统的主要抗菌肽。LL-37含量的改变与胃肠道疾病相关。Schwab等采用半定量RT-PCR法测定ccro-2和ht-29细胞中LL-37 mRNA，发现随着时间增加LL-37 mRNA水平升高，随后采用免疫荧光检测发现LL-37蛋白表达增加。提示肠炎中LL-37表达增加，研究结果显示丁酸介导的LL-37的上调受MAPKs和VDR和TGF-b1这些信号通路和受体的影响[8]。此外有研究报道溃疡性肠炎中，抗菌肽HBD2、HBD3及HBD4均上调，但值得注意的是儿童肠炎患者中a-防御素、HBD2、HBD3显著降低，这可能与抗菌肽在炎症应答中的双向调节机制相关。对抗菌肽在肠炎中作用机理的进步一研究将有助于抗菌肽在肠炎中应用[10]。

3.2抗菌肽与皮肤炎症 研究表明杀菌肽在变异性皮炎患者中的含量较低，变异性皮炎患者口服4000IU/d的杀菌肽，连续服用21 d后，变异性皮炎患者体内杀菌肽含量显著增加，变异性皮炎症状明显缓解，推测LL-37可能是通过下调维生素D通路来发挥功能[10-12]。Frohm M等1997年首次发现银屑病患者体内LL-37升高[13]，后众多研究表明抗菌肽LL-37与银屑病密切相关，认为LL-37是银屑病病程发展的重要影响因素， Chamorro等的研究表明LL-37可通过抑制环氧酶活性，从而抑制银屑病患者中角质细胞的凋亡[14]。Vahavihu等的研究发现采用合适的UVB照射可弥补维生素D缺乏引发的皮肤病，可减少银屑病患者中HBD的表达量，促进LL-37的表达， LL-37联合维生素D3被用于银屑病治疗[15]。Heilborn JD等的研究表明机体损伤后，hCAP18在皮肤高表达，受伤48 h后达到峰值，在伤口愈合后下降到受傷前水平，在慢性溃疡中，hCAP18水平低，hCAP18/LL-37的在溃疡边缘上皮无活性。在体外创面愈合模型中hCAP18在治疗皮肤上皮细胞表达增强，促进皮肤在上皮化。提示LL-37可能参与上皮细胞增殖[16]。Ramos R等[17]的研究表明LL-37通过促进血管生成、上皮细胞增殖、迁移来发挥其促进损伤皮肤再上皮化，修复皮肤损伤，提示LL-37可用于皮肤损伤修复。此外，使用基因治疗方法，输入LL-37被认为是一种有效治疗烧伤感染的方法。Jin T等对18例受试者进行测试发现，血清HBD-2含量与银屑病患病程度相关，提示血清hbd-2水平可能是监测银屑病治疗反应的一种可能的生物标志物，并可区分中度至重度银屑病的轻度症状[18]。

3.3其它 Zhang Y等的研究表明抗菌肽与肾炎及血管炎症相关[19] 。姜园园的研究表明LL-37在慢性气道炎症患者的支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞表达量增加，LL-37可促进支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞炎症因子的释放，诱导支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞的凋亡，提示LL-37可用于慢性气道炎症的治疗[20]。Phattarataratip等的研究表明在龋齿中α-防御素-1-3（HNP-1-3），β-防御素-2-3（HBD-2-3）和 LL-37含量均升高，变异链球菌菌株对α-防御素-1-3（HNP-1-3），β-防御素2-3（HBD-2-3）和LL-37具有较高的耐受性，更容易诱发龋齿[21]。

4 展望

抗菌肽对不同微生物感染应答能力存在差异，可选择性发挥免疫调节作用。抗菌肽在临床炎症治疗中极具潜力，然而成本高昂，稳定性差和生物利用度低限制了抗菌肽直接应用于临床，以天然抗菌肽为先导物合成抗菌肽改构体、延长抗菌肽的半衰期，减少毒性、增强药效是抗菌肽应用于临床研究需要解决的重要课题，此外也可通过诱导机体产生内源性抗菌肽避免大量给予抗菌肽引发的系统性不良反应和有毒物质的产生，更好的发挥抗菌肽的临床应用价值。对抗菌肽参与炎症反应的机理展开深入研究，可促进抗菌肽制剂开发。

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收稿日期：2017-10-13；修回日期：2017-10-20

编辑/成森