人類抗菌肽CAMP及其活性產物LL- 37在疾病發生發展中的作用*

司 佳，陳 羲綜述，鄒先瓊,3△審校

(1.桂林醫學院生物技術學院，廣西桂林 541100；2.桂林醫學院基礎醫學院，廣西桂林 541100；3.桂林醫學院附屬口腔醫院，廣西桂林 541004)

人類抗菌肽CAMP(cathelicidin antimicrobial peptide)基因定位于染色體的3p21.3上[1]。CAMP基因由4個外顯子和3個內含子組成，且4個外顯子均參與編碼蛋白[1]。抗菌肽CAMP基因編碼一個由170個氨基酸殘基構成的小分子蛋白hCAP18。hCAP18在蛋白酶3等的作用下，釋放出C端含有37個氨基酸的小肽，即LL- 37，LL- 37具有廣譜的抗菌作用[1- 2]。

CAMP主要在皮膚、胃腸道、泌尿生殖道等多種黏膜上皮細胞及免疫細胞如中性粒細胞、單核細胞和肥大細胞等中表達[1- 3]。CAMP及其活性產物LL- 37(CAMP/LL- 37)不僅具有廣譜的抗菌活性，而且具有調控免疫細胞趨化及分化、炎性反應的發生、炎性細胞損傷修復、腫瘤細胞的增殖及遷移、誘導上皮細胞凋亡等作用[1- 3]。

1 CAMP/LL- 37在感染性疾病發生發展中的作用

慢性腸道感染性疾病，如克羅恩病、潰瘍性結腸炎等,與腸道微生物菌群感染及機體免疫失調有關[4- 7]。LL- 37通過改變細胞因子應答和炎癥細胞的趨化作用促進克羅恩病和潰瘍性結腸炎的炎癥進程[4]。在克羅恩病患者的結腸和回腸組織中CAMP/LL- 37的表達沒有改變，但是在檢測出細菌DNA的克羅恩病患者的外周血中性粒細胞中抗菌肽CAMP的mRNA和蛋白表達水平顯著上調[4]。通過給克羅恩病患者補充維生素D能顯著提高患者外周血中性粒細胞中的LL- 37水平，從而緩解其癥狀[5]。將編碼鼠抗菌肽CRAMP(人類抗菌肽CAMP直系同源蛋白)的質粒注射到由硫酸葡聚糖鈉誘導腸炎的鼠直腸中，可以恢復結腸厚度及改善結腸黏膜狀態[6]。已有的研究表明，LL- 37可直接上調黏蛋白(mucin,MUC)、MUC2的表達，并激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen- activated protein kinase,MAPK)信號通路來刺激黏液的合成及黏膜的修復[6- 7]。

LL- 37在呼吸道感染性疾病的發生發展中發揮了重要作用[8]。研究表明，血清高水平的LL- 37可能會加重支氣管炎患者的嚴重程度[8]。此外，感染結核分枝桿菌的患者血清LL- 37水平顯著增高[8]。

尿道感染是人體常見的細菌感染性疾病之一，由于患者免疫機制障礙可能使病菌進入尿道進而逆行至腎臟，最終導致尿道感染的發生[9]。研究發現，與健康兒童相比，患有膀胱炎或腎盂腎炎的兒童尿液中LL- 37水平明顯增加[10]。一般認為，LL- 37可誘導不同類型細胞的凋亡，且尿道上皮細胞的快速凋亡可能是誘導炎癥早期發展的關鍵所在[11]。

LL- 37在成纖維細胞應答牙齦卟啉單胞菌組成的復合物中有抑制作用，能刺激Toll樣受體(Toll- like receptors,TLRs)，TLRs啟動細胞內的信號級聯引發宿主炎性反應[12]。在由牙齦卟啉單胞菌引起的炎性反應中，LL- 37以旁分泌的方式發揮免疫抑制效應[12]。在慢性牙周炎患者齦溝液中LL- 37的表達水平上調，可能通過增加前列腺素E2的產生促進牙周炎的發展[12]。

銀屑病(俗稱牛皮癬)是一種免疫細胞介導的，與鏈球菌等病原菌微生物感染有關的炎性皮膚病[13]。CAMP/LL- 37在銀屑病發生過程中表達上調，并能激活機體自身免疫系統的應答，使皮膚抗菌屏障受損最終導致銀屑病的發生[13]。LL- 37在角質細胞中有抗凋亡效應，能促進皮膚角質層細胞增生[14]。在遠離銀屑病損傷的皮膚細胞處，LL- 37與人自身DNA結合形成復合物，這些復合物通過TLR9被漿細胞樣樹突狀細胞(plasmacytoid dendritic cells,pDCs)識別，隨后活化的pDCs分泌大量的α干擾素激活T細胞，從而促進疾病的發生發展[15]。在銀屑病皮損處，細胞質DNA受體黑色素瘤缺乏因子(absent in melanoma- 2,AIM2)的表達和白細胞介素- 1β(IL- 1β)的分泌顯著增高。同時，大量的細胞質DNA在銀屑病破損處的角化細胞中被檢測到，此時LL- 37結合細胞質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 通過激活G蛋白偶聯信號通路及p38 MAPK信號通路誘導IL- 36γ，隨后與IL- 36γ一起經過 p38、c- Jun氨基末端激酶(JNK) MAPK和核因子- κB(NF- κB)通路增加趨化因子的產生，這些趨化因子進而參與炎性反應[16]。通過損傷角質層屏障，異常表達緊密連接(tight junction，TJ)蛋白，LL- 37可以調節TJ蛋白的功能，進而選擇性地上調一些TJ蛋白的表達，使這些TJ蛋白滲進角質層細胞，加速疾病的進程[17]。

2 CAMP/LL- 37在自身免疫性疾病發生發展中的作用

系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種由免疫復合物沉積而引起的自身免疫性疾病。在SLE患者中，LL- 37通過中性粒細胞胞外殺菌網絡(neutrophil extracellular traps,NETs)來調節免疫復合物的形成[18]。LL- 37可使NETs的效應減弱，防止免疫復合物的降解。SLE患者的pDCs中，抗雙鏈DNA抗體、DNA及LL- 37的結合能刺激TLR9，誘發Ⅰ型干擾素的產生。LL- 37自身抗體有助于免疫復合物的形成，這些自身抗體能誘導NETs從而形成炎性循環[18]。LL- 37誘導巨噬細胞的炎性反應也是SLE發生的原因之一。重組及NETs來源的LL- 37刺激炎性小體活化，促使細胞分泌IL- 1β及IL- 18，從而更進一步誘導NETs，導致疾病惡化[18]。

類風濕性關節炎是一種因免疫功能異常而導致的自身免疫性疾病，LL- 37在類風濕性關節炎患者中表達顯著上調[19]。研究發現LL- 37可以誘導成骨細胞的細胞毒性及滲透性，從而減少類風濕性關節炎患者骨連接的形成[20]。

3 CAMP/LL- 37在腫瘤發生發展中的作用

近年來，研究發現CAMP/LL- 37在腫瘤的發生發展中也發揮了重要的作用。CAMP/LL- 37在不同的組織中表現出促進或抑制腫瘤兩種不同的作用[21]。目前認為，CAMP/LL- 37在卵巢癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、惡性黑色素瘤及皮膚鱗狀細胞癌中具有促進腫瘤發生發展的效應；而CAMP/LL- 37在結腸癌、胃癌、惡性血液病和口腔鱗癌中則表現出抑制腫瘤發生發展的作用[21]。迄今，CAMP/LL- 37在不同腫瘤發生發展中的作用及機制已被多次報道[21]。

4 CAMP/LL- 37在其他疾病發生發展中的作用

心血管疾病與血管內皮功能障礙有著重大的關系，血管內皮具有調節血管運動、白細胞黏附及轉運等多種作用，而LL- 37能夠調節血管內皮功能[22]。近年有研究提示，LL- 37可通過降低激酶血清肌酐(Src)和氨酸- 蘇氨酸激酶(Akt)(Ser473)的磷酸化水平，抑制固定在纖維蛋白原上的血小板的擴散并降低血小板選擇素P的表達，從而抑制血栓的形成，表明LL- 37參與了血管內皮中抗血栓的進程[23]。

LL- 37與哮喘的發生發展有密不可分的關系[24]。分子機制上，LL- 37通過激活嗜酸性粒細胞與支氣管上皮細胞的相互作用加劇哮喘的進程[24]。

LL- 37也可能是一種β- 淀粉樣蛋白的伴侶分子，能抑制原纖維的組裝，進而影響到阿爾茲海默病的起始和進程[25]。

5 展 望

綜上所述，近年來，CAMP/LL- 37在感染性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤、心血管、哮喘、阿爾茲海默病等疾病發生發展中的作用均有報道[5,7- 10,12- 13,18,21- 25]。隨著研究的不斷深入，預計會發現CAMP/LL- 37與更多疾病的發生發展相關。由于CAMP/LL- 37在疾病發生發展中發揮的重要作用，可能成為診斷及治療這些疾病的靶點[1- 3,5,7- 10,12- 13,18,21- 25]，但CAMP/LL- 37在這些疾病發生中的具體作用機制尚不完全清楚，需要進一步深入研究。可以預計，應用新的技術如微RNA(micro- RNA)技術、動物模型等研究CAMP/LL- 37在疾病發生發展中的作用及其機制將成為研究的熱點。此外，將CAMP/LL- 37用于診斷及治療目的的應用研究也會逐漸增多。