抗菌肽免疫调节功能分析

秦德源，卞译烽，马 赞

(东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

1 概述

抗菌肽(AMPs；又称宿主防御肽)由12～100个氨基酸组成，是指生物体内一组经诱导而产生的具有与先天免疫相关的抗菌活性的小分子多肽物质[1]，对革兰阳性(G+)菌和革兰阴性(G-)菌均有抑制作用，且具有阳离子和两性的共同特征，所以大多数AMPs具有杀菌作用，并且主要作用方式与特定细胞靶点的传统抗生素不同。随着研究的深入，人们逐渐发现抗菌肽作用广泛，并且在免疫调控方面的研究备受关注。

根据氨基酸组成和二级结构，AMPs可大致分为三大类，即α-螺旋肽、含Cys的β-片肽和富含某些氨基酸(如Trp、Pro、Arg、His和Gly)的柔性肽。

2 抗菌肽的免疫活性

AMPs的免疫调节活性包括通过改变信号通路来调节促炎和抗炎反应，直接和间接募集包括吞噬细胞在内的效应细胞，增强细胞内、外的细菌杀灭作用，促进树突状细胞成熟和巨噬细胞分化[2]，并调节伤口修复、细胞凋亡。

2.1 调节促炎和抗炎反应

AMPs可以抑制促炎反应，比如由特定的Toll样受体(TLR)配体产生的促炎反应，LL-37能够调节TLR介导的反应，在对脂多糖和脂磷壁酸(LTA)的反应中减少促炎介质如肿瘤坏死因子-α。

通过磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、MAPK和NF-kB等多种途径的相互作用，LL-37可以对另一种促炎介质IL-1b产生完全不同的影响。LL-37和IL-1b同时作用时，它们协同并促进新的单核细胞和巨噬细胞向感染部位的募集，这归因于包括单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)和MCP-3在内的关键趋化因子的选择性上调[3]。

2.2 促进趋化作用

一般来说，AMPs以直接或间接的方式促进趋化，能够直接或间接充当中性粒细胞、单核细胞、肥大细胞和T辅助细胞的趋化因子，使这些细胞大量且迅速地聚集到感染部位，从而发挥抗感染免疫作用。

在高浓度下，特定的AMPs可以直接作为趋化因子自身来招募各种免疫和上皮细胞，从而提高感染的清除率和受感染部位的分辨率。

值得注意的是AMPs和一些趋化因子有相似之处，因为它们都是两亲性阳离子。事实上，AMPs与40多种不同的人类趋化因子之间存在着共同的功能和作用机制。

2.3 增强细胞内、外的细菌杀灭作用

AMPs也被认为是通过另一种固有免疫机制直接或间接杀死微生物，即中性粒细胞源性细胞外陷阱(NETs)或肥大细胞源性细胞外陷阱(MCETs)。NETs和MCETs是细胞外成分的网络，包括DNA和颗粒抗菌分子。

细胞外陷阱的形成是在细菌、活化血小板以及各种炎症刺激的反应下触发的，中性粒细胞从颗粒(如髓过氧化物酶)中排出其核组分和蛋白质，以诱捕和解除病原体。

2.4 促进细胞分化

AMPs被认为经由诱导树突状细胞和巨噬细胞的分化来连接先天性和适应性免疫反应。当与GM-CSF和IL-4联合使用时，LL-37被发现是一种有效的体外人树突状细胞分化和激活的修饰剂，这与内吞活性的上调、共刺激分子的表达和修饰的吞噬受体的表达和功能的改变有关。此外，一种人乳铁蛋白衍生合成肽hLF1促进树突状细胞分化，同时增强摄取和吞噬功能，增加活性氧(ROS)生成，增强Th17极化以及IL-17和IL-10细胞因子的产生。

2.5 直接影响适应性免疫

AMPs除了对先天免疫和树突状细胞有影响外，还可以直接作用于B细胞和T细胞，而这两者都是影响适应性免疫的关键因素。人类LL-37的小鼠同源物CRAMP(cathelin相关抗菌肽)被证明通过抑制T细胞产生IL-4来调节B细胞中免疫球蛋白IgG1的产生。

2.6 促进伤口愈合

AMPs，如LL-37，通过诱导上皮细胞的趋化性和金属蛋白酶的产生，在创伤愈合中具有重要作用。另外的证据表明，缺乏LL-37会损害慢性伤口如溃疡的再上皮化。合成肽同样也表现出了具有使愈合伤口的活性，例如合成肽IDR-1018在体外具有很强的伤口愈合特性，并增强细胞活力和角质形成细胞迁移。

尽管肽促进伤口愈合的机制尚未完全阐明，但一些研究表明，AMPs(如β-防御素)通过表皮生长因子受体(EGFR)的磷酸化促进角质形成细胞迁移，然后EGFR激活STAT1和STAT3。

2.7 调节机体自噬

自噬是一种重要的分解代谢机制，包括功能失调或不必要的细胞成分的降解和再循环，从而保留细胞能量。在某些情况下，它被认为是一种固有的防御机制，

研究表明，人抗菌肽 LL-37可以通过VD3介导的方式诱导自噬，激活Beclin-1和Atg5等自噬控制基因。

2.8 调控细胞凋亡

AMPs也参与了编程性细胞死亡的调节。编程性细胞死亡是一种非炎症性细胞死亡机制，LL-37促进上皮细胞凋亡，而延缓中性粒细胞的凋亡。例如LL-37优先促进感染铜绿假单胞菌的气道上皮细胞凋亡，相比于中心粒细胞，LL-37可以抑制其凋亡，从而延长它们的半衰期。

另一种类型的细胞死亡是由病原体和损伤相关分子引起的，它促进促炎性细胞因子的产生，然而这对宿主具有不利影响。LL-37能够通过抑制P2X7与ATP的结合、下游caspase-1的激活以及LPS的直接结合来抑制LPS/ATP诱导的巨噬细胞黏合，从而减少可能因过度炎症所导致的有害影响。

3 AMPs与疾病的关系

一些疾病已被证明表现出AMPs水平失调的特征。这些疾病中有许多是与免疫系统有关的疾病，而另一些疾病则受到AMPs本身或AMPs调控的细胞产生的效应分子的影响。尽管这与这些分子在疾病进展中发挥作用的说法一致，但AMPs水平与疾病之间的关系通常是观察性的，而不是既定的因果关系。

在一些疾病中，已经观察到天然AMPs的失调，并且已知其与疾病的发病和进展相关。

4 结语

目前，AMPs在抗菌、抗病毒、抗寄生虫及抗肿瘤等方面研究均取得了重大进展，AMPs是免疫系统的一个构成部分，它介导了包括炎症以及抗感染在内的复杂信号事件 。它们作用于多种细胞类型，是机体不同表面固有免疫反应的重要调节成分，包括皮肤、肺、肠和循环系统，并影响后天形成的适应性免疫反应。

现阶段，在饲料禁抗的背景下，由于抗菌肽的广谱抗菌性，可作为抗生素的替代品，具有广阔的前景。