人类抗菌肽CAMP及其活性产物LL- 37在疾病发生发展中的作用*

司 佳，陈 羲综述，邹先琼,3△审校

(1.桂林医学院生物技术学院，广西桂林 541100；2.桂林医学院基础医学院，广西桂林 541100；3.桂林医学院附属口腔医院，广西桂林 541004)

人类抗菌肽CAMP(cathelicidin antimicrobial peptide)基因定位于染色体的3p21.3上[1]。CAMP基因由4个外显子和3个内含子组成，且4个外显子均参与编码蛋白[1]。抗菌肽CAMP基因编码一个由170个氨基酸残基构成的小分子蛋白hCAP18。hCAP18在蛋白酶3等的作用下，释放出C端含有37个氨基酸的小肽，即LL- 37，LL- 37具有广谱的抗菌作用[1- 2]。

CAMP主要在皮肤、胃肠道、泌尿生殖道等多种黏膜上皮细胞及免疫细胞如中性粒细胞、单核细胞和肥大细胞等中表达[1- 3]。CAMP及其活性产物LL- 37(CAMP/LL- 37)不仅具有广谱的抗菌活性，而且具有调控免疫细胞趋化及分化、炎性反应的发生、炎性细胞损伤修复、肿瘤细胞的增殖及迁移、诱导上皮细胞凋亡等作用[1- 3]。

1 CAMP/LL- 37在感染性疾病发生发展中的作用

慢性肠道感染性疾病，如克罗恩病、溃疡性结肠炎等,与肠道微生物菌群感染及机体免疫失调有关[4- 7]。LL- 37通过改变细胞因子应答和炎症细胞的趋化作用促进克罗恩病和溃疡性结肠炎的炎症进程[4]。在克罗恩病患者的结肠和回肠组织中CAMP/LL- 37的表达没有改变，但是在检测出细菌DNA的克罗恩病患者的外周血中性粒细胞中抗菌肽CAMP的mRNA和蛋白表达水平显著上调[4]。通过给克罗恩病患者补充维生素D能显著提高患者外周血中性粒细胞中的LL- 37水平，从而缓解其症状[5]。将编码鼠抗菌肽CRAMP(人类抗菌肽CAMP直系同源蛋白)的质粒注射到由硫酸葡聚糖钠诱导肠炎的鼠直肠中，可以恢复结肠厚度及改善结肠黏膜状态[6]。已有的研究表明，LL- 37可直接上调黏蛋白(mucin,MUC)、MUC2的表达，并激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen- activated protein kinase,MAPK)信号通路来刺激黏液的合成及黏膜的修复[6- 7]。

LL- 37在呼吸道感染性疾病的发生发展中发挥了重要作用[8]。研究表明，血清高水平的LL- 37可能会加重支气管炎患者的严重程度[8]。此外，感染结核分枝杆菌的患者血清LL- 37水平显著增高[8]。

尿道感染是人体常见的细菌感染性疾病之一，由于患者免疫机制障碍可能使病菌进入尿道进而逆行至肾脏，最终导致尿道感染的发生[9]。研究发现，与健康儿童相比，患有膀胱炎或肾盂肾炎的儿童尿液中LL- 37水平明显增加[10]。一般认为，LL- 37可诱导不同类型细胞的凋亡，且尿道上皮细胞的快速凋亡可能是诱导炎症早期发展的关键所在[11]。

LL- 37在成纤维细胞应答牙龈卟啉单胞菌组成的复合物中有抑制作用，能刺激Toll样受体(Toll- like receptors,TLRs)，TLRs启动细胞内的信号级联引发宿主炎性反应[12]。在由牙龈卟啉单胞菌引起的炎性反应中，LL- 37以旁分泌的方式发挥免疫抑制效应[12]。在慢性牙周炎患者龈沟液中LL- 37的表达水平上调，可能通过增加前列腺素E2的产生促进牙周炎的发展[12]。

银屑病(俗称牛皮癣)是一种免疫细胞介导的，与链球菌等病原菌微生物感染有关的炎性皮肤病[13]。CAMP/LL- 37在银屑病发生过程中表达上调，并能激活机体自身免疫系统的应答，使皮肤抗菌屏障受损最终导致银屑病的发生[13]。LL- 37在角质细胞中有抗凋亡效应，能促进皮肤角质层细胞增生[14]。在远离银屑病损伤的皮肤细胞处，LL- 37与人自身DNA结合形成复合物，这些复合物通过TLR9被浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cells,pDCs)识别，随后活化的pDCs分泌大量的α干扰素激活T细胞，从而促进疾病的发生发展[15]。在银屑病皮损处，细胞质DNA受体黑色素瘤缺乏因子(absent in melanoma- 2,AIM2)的表达和白细胞介素- 1β(IL- 1β)的分泌显著增高。同时，大量的细胞质DNA在银屑病破损处的角化细胞中被检测到，此时LL- 37结合细胞质DNA中和促炎活性，并不引起AIM2活化，并使IL- 1β的分泌受到抑制[15]。LL- 37 通过激活G蛋白偶联信号通路及p38 MAPK信号通路诱导IL- 36γ，随后与IL- 36γ一起经过 p38、c- Jun氨基末端激酶(JNK) MAPK和核因子- κB(NF- κB)通路增加趋化因子的产生，这些趋化因子进而参与炎性反应[16]。通过损伤角质层屏障，异常表达紧密连接(tight junction，TJ)蛋白，LL- 37可以调节TJ蛋白的功能，进而选择性地上调一些TJ蛋白的表达，使这些TJ蛋白渗进角质层细胞，加速疾病的进程[17]。

2 CAMP/LL- 37在自身免疫性疾病发生发展中的作用

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种由免疫复合物沉积而引起的自身免疫性疾病。在SLE患者中，LL- 37通过中性粒细胞胞外杀菌网络(neutrophil extracellular traps,NETs)来调节免疫复合物的形成[18]。LL- 37可使NETs的效应减弱，防止免疫复合物的降解。SLE患者的pDCs中，抗双链DNA抗体、DNA及LL- 37的结合能刺激TLR9，诱发Ⅰ型干扰素的产生。LL- 37自身抗体有助于免疫复合物的形成，这些自身抗体能诱导NETs从而形成炎性循环[18]。LL- 37诱导巨噬细胞的炎性反应也是SLE发生的原因之一。重组及NETs来源的LL- 37刺激炎性小体活化，促使细胞分泌IL- 1β及IL- 18，从而更进一步诱导NETs，导致疾病恶化[18]。

类风湿性关节炎是一种因免疫功能异常而导致的自身免疫性疾病，LL- 37在类风湿性关节炎患者中表达显著上调[19]。研究发现LL- 37可以诱导成骨细胞的细胞毒性及渗透性，从而减少类风湿性关节炎患者骨连接的形成[20]。

3 CAMP/LL- 37在肿瘤发生发展中的作用

近年来，研究发现CAMP/LL- 37在肿瘤的发生发展中也发挥了重要的作用。CAMP/LL- 37在不同的组织中表现出促进或抑制肿瘤两种不同的作用[21]。目前认为，CAMP/LL- 37在卵巢癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、恶性黑色素瘤及皮肤鳞状细胞癌中具有促进肿瘤发生发展的效应；而CAMP/LL- 37在结肠癌、胃癌、恶性血液病和口腔鳞癌中则表现出抑制肿瘤发生发展的作用[21]。迄今，CAMP/LL- 37在不同肿瘤发生发展中的作用及机制已被多次报道[21]。

4 CAMP/LL- 37在其他疾病发生发展中的作用

心血管疾病与血管内皮功能障碍有着重大的关系，血管内皮具有调节血管运动、白细胞黏附及转运等多种作用，而LL- 37能够调节血管内皮功能[22]。近年有研究提示，LL- 37可通过降低激酶血清肌酐(Src)和氨酸- 苏氨酸激酶(Akt)(Ser473)的磷酸化水平，抑制固定在纤维蛋白原上的血小板的扩散并降低血小板选择素P的表达，从而抑制血栓的形成，表明LL- 37参与了血管内皮中抗血栓的进程[23]。

LL- 37与哮喘的发生发展有密不可分的关系[24]。分子机制上，LL- 37通过激活嗜酸性粒细胞与支气管上皮细胞的相互作用加剧哮喘的进程[24]。

LL- 37也可能是一种β- 淀粉样蛋白的伴侣分子，能抑制原纤维的组装，进而影响到阿尔兹海默病的起始和进程[25]。

5 展 望

综上所述，近年来，CAMP/LL- 37在感染性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤、心血管、哮喘、阿尔兹海默病等疾病发生发展中的作用均有报道[5,7- 10,12- 13,18,21- 25]。随着研究的不断深入，预计会发现CAMP/LL- 37与更多疾病的发生发展相关。由于CAMP/LL- 37在疾病发生发展中发挥的重要作用，可能成为诊断及治疗这些疾病的靶点[1- 3,5,7- 10,12- 13,18,21- 25]，但CAMP/LL- 37在这些疾病发生中的具体作用机制尚不完全清楚，需要进一步深入研究。可以预计，应用新的技术如微RNA(micro- RNA)技术、动物模型等研究CAMP/LL- 37在疾病发生发展中的作用及其机制将成为研究的热点。此外，将CAMP/LL- 37用于诊断及治疗目的的应用研究也会逐渐增多。