抗微生物肽及其与皮肤疾病相关的研究进展

王丹萍 吴黎明

人抗微生物肽（antimicrobial peptides，AMPs）是一类具有杀菌和抑菌作用的寡肽或多肽，其中表达于皮肤的主要是人β-防御素-2（human β defensin-2，hBD-2）、hBD-3 和LL-37。它们作为天然免疫系统的一员，具有抗感染、促进血管生成诱导伤口愈合、免疫调节和调节细胞凋亡等多种生物作用，同时也与银屑病、玫瑰痤疮、特应性皮炎（atopic dermatitis，AD）和皮肤肿瘤的发生发展有关。本文对皮肤中的AMPs 的生物特性、疾病状态及常见治疗药物对其影响作一综述。

1 皮肤中AMPs 的来源、表达特征及生物作用

1.1 hBD-2 和hBD-3 hBD-2 和hBD-3 属于人β-防御素类，hBD-2 主要表达在皮肤、胃肠道和呼吸道中，并且大量的存在于整个上皮细胞中，hBD-3 也主要表达于上皮细胞中[1]。研究证明，hBDs 对革兰氏阴性、革兰氏阳性细菌、包括人免疫缺陷病毒在内的病毒和真菌等均具有抗菌活性[2-3]。对于两者的抗菌机制，现已提出两种模型理论。第一个“地毯模型”：hBDs 对病原体表面的调理作用可以改变跨膜的静电电荷从而导致细胞坏死。第二个模型，即“孔隙模型”，认为hBDs 可在微生物膜上形成孔状缺损，使其中的离子和营养物排出，导致细胞坏死。在免疫学上，hBDs 能够将树突状细胞（dendritic cells，DC）、单核细胞、巨噬细胞和记忆T 细胞募集到炎症部位，将固有免疫和适应性免疫联系到一起[4]。在这个框架中，hBD-2 是Toll 样受体4（Toll-like receptors，TLR-4）的天然配体，因此可导致DC 成熟以及T 辅助细胞（T helper cell，Th）的增殖和存活。在这种情况下，一个有争议的发现是Th17 相关细胞因子白细胞介素-22（interleukin-22，IL-22）可增强hBDs 表达的能力[5]。由于Th17 细胞在自身免疫性疾病过程中增加，因此，不能排除hBDs 在这些疾病的发生中有一定的致病作用[6]。体外研究发现，hBD3 可以诱导角质形成细胞中细胞因子和趋化因子的表达，而hBD2则在成纤维细胞中可刺激细胞迁移，这两种抗微生物肽的生物学作用对伤口愈合有着潜在的益处[7]。

1.2 LL-37 LL-37 是惟一人体内发现的cathelicidins 家族抗菌肽，由其无活性前体—人阳离子抗菌肽-18（human cationic antimicrobial peptide-18，hCAP-18）经丝氨酸蛋白酶3 和其他蛋白酶酶解后释放出的一种有活性的含有37 个氨基酸的阳离子肽，因其N 端前两个氨基酸残基为亮氨酸（Leucine，L）而得名，主要来源于中性粒细胞、肥大细胞、单核细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞、B 细胞、上皮细胞和角质形成细胞[8]。含LL-37 的嗜酸性粒细胞对广谱革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌、包膜病毒和真菌均具有很强的抗菌活性[9-11]。此外，它们通过阻断与脂多糖结合蛋白的相互作用来中和内毒素。对于其抗微生物活性的机制，现已提出三种假设模型。除上文中已经阐明的“地毯和环形孔模型”，还有第三个模型，即“桶状模型”，垂直结合在细胞膜中的肽作为桶，其中肽代表板条，以此杀灭病原体。LL-37 的免疫调节作用颇具争议。LL-37 能加剧炎症，在炎症部位募集中性粒细胞和单核细胞，并导致促炎细胞因子的释放。另一方面，LL-37 也可以作用于TLR-4 的抗炎作用并促进IL-10 释放，显示出强大的抗微生物活性。此外，LL-37 起着趋化因子的作用，能调节和刺激免疫系统的细胞[12]。LL-37 作为固有免疫和适应性免疫系统之间的桥梁，两个免疫系统都会受到影响。通过直接相互作用或调节、刺激免疫系统，LL-37还可通过刺激血管生成和再上皮化，从而在伤口愈合中发挥作用[13]。LL-37 在中性粒细胞和上皮细胞中呈构成性表达，而在皮肤中则呈诱导性表达。因此，不同刺激可对皮肤内LL-37 的含量产生不同的影响。

2 不同皮肤病状态下的AMPs 的表达

2.1 银屑病 统计发现，大约30%的AD 患者皮肤有细菌或病毒感染，而银屑病患者只有7%。银屑病患者尽管在银屑病皮损中存在皮肤屏障功能受损，但局部皮肤的感染率较低，一部分原因就是AMPs在这种疾病的一线防御的重要作用。有报道称，hBD-2 在银屑病患者的分化角质形成细胞中有着显著的上调，且其可通过激活小鼠中表达TLR-4 的皮肤免疫细胞来促进瘙痒[14]。hBD-2 可以作为一种有效的内源性瘙痒症，可能为银屑病瘙痒提供新的治疗靶点。银屑病皮损表皮浅层LL-37 的表达明显升高，且与HBD-2 对金黄色葡萄球菌有协同抗菌作用。

2.2 AD AD 损伤皮肤中AMPs 表达减少，即AMPs表达和诱导的受损可能是导致特应性皮肤易继发感染的原因，特别是金黄色葡萄球菌。在AD 患者皮肤中缺少主要AMPs 诱导剂，如IL-1，IL-17 和IL-22。高水平的T 辅助细胞因子，如IL-4，IL-10 和IL-13可抑制AMPs 诱导，这可能解释了与银屑病相比AD的AMPs 水平较低的原因。但也有研究显示，在AD急性加重患者中，RNA 酶-7 和hBD-2 的分泌水平高于慢性AD 患者[15]。这表明，升高的Th2 相关细胞因子不足以抑制急性AD 中RNA 酶-7，hBD-2 和hBD-3 类的AMPs 的诱导病变。与健康皮肤相比，AD和银屑病患者皮损和正常皮肤中的AMPs 分泌量均增加且免疫反应性增强。AMPs 的分泌与金黄色葡萄球菌定植或AD 的疾病严重程度无关。在实验时，正常皮肤屏障破坏时皮肤中AMPs 的免疫反应性和分泌均增加。

2.3 玫瑰痤疮 在外界因素如螨虫、激素及紫外线照射的刺激下，激肽释放酶5（kallikrein-5，KLK-5）的活性增强，角质形成细胞的维生素D 激活，可导致cathelicidins 的表达增加。Cathelicidins 翻译后加工障碍是玫瑰痤疮发生的重要机制之一。近年研究发现，伊维菌素可通过抑制表皮中KLK-5 基因的表达来预防由LL-37 异常加工引发的玫瑰痤疮的炎症反应[16]。这也为我们治疗玫瑰痤疮提了一种新的方法。

2.4 肿瘤最近研究发现，cathelicidins 有肿瘤监测和抗肿瘤作用，但是也有报道其对肿瘤有促进作用[17-19]。这可能是因为不受控制的增殖，血管生成和细胞凋亡的抑制。如最近有研究发现，在核转录因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）信号通路中，LL-37 通过上调Y-box 结合蛋白1（Y box binding pro-tein 1，YB-1）促进皮肤鳞状细胞癌的存活和侵袭[20]。这些研究表明，LL-37 可以在诱导或杀死癌细胞中发挥重要作用，并可能为癌症治疗的发展提供新的途径。现已有研究证明，作为一种外源性的细菌素—乳链菌肽Z 可诱导鳞状细胞癌[21]及黑素瘤细胞[22]凋亡并减少增殖，且可能对抗黑色素瘤转移。乳链菌肽Z 作为替代癌症治疗具有很大的潜力。

3 皮肤科常用药物对AMPs 的影响

3.1 外用他克莫司和润肤剂 研究发现，AD 患者在应用他克莫司或含神经酰胺的润肤剂后，两个部位的平均经皮水分丢失量都有所下降，而hBD-2 和LL-37 mRNA 表达均增加[23]。而且，使用他克莫司和润肤剂的皮肤AMPs 变化，差异无统计学意义。一般认为，神经酰胺为主的润肤剂修复了细胞间缺乏的脂质，从而减轻AD 患儿皮损症状，并将患儿病情的改善归因于屏障功能的正常化。然而，皮肤屏障功能的完善也能抑制引发和维持AD 细胞因子级联反应。这意味着润肤剂不仅有助于皮肤水合作用，而且可以通过修复屏障功能来停止炎症细胞因子的级联反应。

3.2 糖皮质激素（glucocorticoids，GC）GC 是治疗慢性炎症性疾病的最有效方法之一。GC 可以减少免疫反应，同时下调炎症反应。然而，最近的研究表明GC 可以通过影响抗AMPs 的表达来调节固有免疫[24]。该研究证明，地塞米松治疗可下调人类单核细胞系中下列AMPs 的基因表达：cathelicidin，hBD-1，溶菌酶，乳铁蛋白和分泌型白细胞蛋白酶抑制剂（secretory leu-koprotease inhibitor，SLPI）。同时，研究发现维生素D 可以增强皮肤角质形成细胞的分化，促进伤口愈合，减少炎症，诱导cathelicidin 的产生[25]，降低特应性[26]。因此，在治疗时可以尝试将维生素D3 与GC 联合应用，来减少GC 对AMPs 的抑制作用并协助先天免疫。这可能对使用GC 治疗的炎症性疾病有临床意义。AD 患者皮肤中缺乏LL-37，由此可假设AD 与较低水平的维生素D 相关，这可能为AD 的一级预防提供思路[27]。体外实验研究显示，地塞米松可抑制上皮细胞hBD-3 mRNA 表达，但不抑制hBD-2 mRNA 表达；也不影响单核吞噬细胞对hBD-2 mRNA 表达，但这些细胞不表达hBD-3 的mRNA[28]。

3.3 抗生素 AMPs 作为人体防护微生物的屏障之一，具有广谱抗菌作用，我们在使用抗生素进行抗感染治疗也会对其产生影响。如交沙霉素及米诺环素对非淋菌性宫颈炎患者进行治疗后宫颈局部hBD-2和hBD-3 的mRNA 表达均有降低，且使用米诺环素的下降程度更明显[29]。

4 小 结

由于AMPs 的广谱抗微生物活性，低抗性率，促进伤口愈合的活性，可用于治疗细菌性皮肤感染和促进伤口的恢复。但需要注意的是过高剂量或长期的使用可能导致银屑病和玫瑰痤疮等一系列皮肤慢性炎症[30]。近来也有许多研究关注于AMPs 的免疫调节，及其在玫瑰痤疮、皮肤肿瘤中的表达意义，为我们开发皮肤病临床治疗的新策略提供新的思路。