膜聯(lián)蛋白A2在呼吸道病毒感染和炎癥反應(yīng)中的作用

陳瑤，陳復(fù)輝

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科，哈爾濱 150001)

社區(qū)獲得性肺炎是導(dǎo)致成年人和兒童死亡的常見疾病之一，許多病原體與社區(qū)獲得性肺炎的發(fā)生相關(guān)。既往肺炎鏈球菌被認為是引起社區(qū)獲得性肺炎的最常見病原體[1]，但近年來隨著檢測技術(shù)的迅速發(fā)展，非細菌性病原體尤其是呼吸道病毒的檢出率逐漸升高[2-3]。雖然與細菌性肺炎相比，呼吸道病毒引起的肺炎臨床表現(xiàn)和放射學(xué)檢查結(jié)果均不具有特異性[4]，但仍可作為病毒性肺炎的重要輔助診斷依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，目前有20多種病毒可引起病毒性肺炎，其中流行性感冒病毒(流感病毒)、人呼吸道合胞病毒及新型冠狀病毒是引起大型、暴發(fā)型流行性呼吸道疾病的重要病原體[4-7]。特異性抗病毒治療一直是病毒性肺炎治療的難題，目前僅可通過神經(jīng)氨酸酶抑制劑(如奧司他韋)對流感病毒性肺炎進行針對性抗病毒治療，其他病毒引起的社區(qū)獲得性肺炎患者的治療選擇仍存在局限[7]。作為一種病毒受體，膜聯(lián)蛋白A2(annexin A2，ANXA2)通過參與流感病毒、巨細胞病毒等呼吸道病毒感染機體的過程發(fā)揮重要作用[8]。此外，ANXA2還可促進炎癥反應(yīng)的發(fā)生[9]。現(xiàn)就ANXA2在呼吸道病毒感染和炎癥反應(yīng)中的作用予以綜述。

1 ANXA2概述

ANX是一類結(jié)構(gòu)相關(guān)的磷脂結(jié)合蛋白超家族，其功能依賴于Ca2+的調(diào)節(jié)，脊椎動物體內(nèi)的ANX被稱為A亞類，包括ANXA1～11和ANXA13，ANXA2是目前研究最廣泛的一種，尤其在哺乳動物生物學(xué)和人類疾病方面[10]。ANXA2也被稱為嗜鉻粒結(jié)合蛋白-8、依鈣蛋白Ⅰ、胎盤抗凝蛋白Ⅳ、p36等，其蛋白質(zhì)的分子量約為36 000，人體許多細胞組織中存在ANXA2表達，包括內(nèi)皮細胞、單核細胞、巨噬細胞、腫瘤細胞等[11]。生理狀態(tài)下,ANXA2可以單體或異源四聚體復(fù)合物的形式存在，ANXA2單體主要集中于細胞質(zhì)，由ANXA2與S100鈣結(jié)合蛋白A10(S100A10)組成的異源四聚體(ANXA2-S100A10)主要存在于細胞膜[12]。此外，細胞核中也有ANXA2存在[8]。ANXA2與細胞黏附、依賴Ca2+的內(nèi)吞作用和胞吐作用、基因轉(zhuǎn)錄和譯碼、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞增殖、氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)以及細胞凋亡等細胞功能和活動均密切相關(guān)[10-11,13]。同時，ANXA2與乳腺癌、肝癌、急性早幼粒細胞白血病、炎癥性疾病、抗磷脂綜合征等疾病的關(guān)聯(lián)性也相繼被發(fā)現(xiàn)[11]。但目前尚無ANXA2與病毒性肺炎潛在或確切關(guān)系的報道。

2 ANXA2在呼吸道病毒感染中的作用

病毒感染細胞的過程一般包括3個主要步驟：附著和進入；基因組復(fù)制和表達；組裝、成熟和出芽，每個步驟均依賴宿主細胞的相關(guān)蛋白質(zhì)因子(如細胞受體)以及基因復(fù)制、胞吞和胞吐、蛋白質(zhì)表達等一系列生理機制。有文獻指出，ANXA2具有廣泛的細胞內(nèi)功能，在病毒感染宿主的過程中起重要作用[14]。目前關(guān)于ANXA2在呼吸道病毒感染中的作用研究主要集中于流感病毒，ANXA2在冠狀病毒、呼吸道合胞病毒等呼吸道病毒中的作用研究較少。

2.1流感病毒 流感病毒是一種具有高度傳染性的病毒，可導(dǎo)致流感全球季節(jié)性暴發(fā)流行。經(jīng)美國食品藥品管理局批準用于臨床的抗流感病毒藥物主要包括M2離子通道抑制劑(金剛烷胺和金剛乙胺)和神經(jīng)氨酸酶抑制劑(奧司他韋和扎那米韋)[15]。但目前流感病毒對M2離子通道抑制劑和神經(jīng)氨酸酶抑制劑均已出現(xiàn)抗藥性，特別是M2離子通道抑制劑。據(jù)報道，甲型流感病毒已對M2離子通道抑制劑產(chǎn)生了顯著的抗藥性[16]。由于許多細胞因子在流感病毒感染中均具有重要作用，新型抗流感病毒藥物的研發(fā)可以從細胞因子水平著手。LeBouder等[17]研究顯示，甲型流感病毒的復(fù)制依賴于纖溶酶原的存在，在纖溶酶原的激活被抑制后，病毒的復(fù)制也隨之受到抑制；而ANXA2-S100A10異源四聚體與纖溶酶原的激活有關(guān)[11]。ANXA2單體以及ANXA2-S100A10異源四聚體均存在于甲型H1N1流感病毒的包膜上，且參與纖溶酶原轉(zhuǎn)化為纖溶酶的過程，表明甲型流感病毒在出芽過程中從宿主細胞獲得的ANXA2可與纖溶酶原相互作用，這為病毒提供了一種結(jié)合纖溶酶原并將其轉(zhuǎn)化為纖溶酶的方法，以支持流感病毒的復(fù)制[17]。還有研究發(fā)現(xiàn)，在不存在神經(jīng)氨酸酶的情況下，纖溶酶原仍可通過ANXA2依賴性途徑促進血凝素的裂解和甲型流感病毒復(fù)制進程[18]。Su等[19]研究指出，ANXA2介導(dǎo)的纖溶酶原向纖溶酶的轉(zhuǎn)化過程可促進H9N2禽流感病毒的空氣傳播能力。以上研究提示，ANXA2參與流感病毒的復(fù)制或組裝過程，但其是否在參與其他感染步驟還有待進一步研究證實。

此外，非結(jié)構(gòu)蛋白1(nonstructural protein 1，NSP1)可與宿主細胞的某些蛋白相互影響，而這種相互作用可以調(diào)節(jié)病毒感染的生命周期。Ma等[20]發(fā)現(xiàn)，隨著病毒轉(zhuǎn)染量的增加，ANXA2和NSP1的表達水平也相應(yīng)升高，同時宿主細胞中子代病毒的滴度也隨之升高；而下調(diào)ANXA2的表達后，H5N1病毒蛋白的表達受到抑制，病毒的復(fù)制效率也顯著降低，由此推測，ANXA2可能在NSP1與p53的反應(yīng)間起輔助作用，促進NSP1與p53結(jié)合，進而阻斷細胞凋亡程序，促進病毒增殖，但具體機制目前尚不明確。

2.2冠狀病毒 冠狀病毒是一類對人類和動物健康均會造成嚴重影響的病原體，可導(dǎo)致嚴重的呼吸系統(tǒng)疾病。如2003年出現(xiàn)的嚴重急性呼吸綜合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)[21]，直至疫情結(jié)束，科研人員仍未發(fā)現(xiàn)可特異性抗SARS冠狀病毒(SARS-coronavirus vaccine，SARS-CoV)的藥物。病毒病原體感染人體后可誘發(fā)一系列免疫反應(yīng)，針對其中相關(guān)抗原、抗體的研究有助于抗病毒治療藥物的研發(fā)。Fang等[22]通過實驗鑒定與SARS-CoV感染相關(guān)的自身抗原，結(jié)果顯示，SARS患者血清中的抗體與抗刺突蛋白結(jié)構(gòu)域2抗體共定位于A549細胞上，且這兩種抗體均與抗ANXA2抗體有相同的細胞膜結(jié)合位點；研究還發(fā)現(xiàn)，γ干擾素和白細胞介素-6可誘導(dǎo)上皮細胞表面ANXA2的表達。以上研究提示，SARS的發(fā)病機制與兩種反應(yīng)過程有關(guān)：SARS相關(guān)細胞因子上調(diào)ANXA2的表達；SARS-CoV抗刺突蛋白結(jié)構(gòu)域2抗體與ANXA2的交叉反應(yīng)。

2.3呼吸道合胞病毒 ANXA2與呼吸道合胞病毒附著以及進入細胞的過程有關(guān)。人感染呼吸道合胞病毒后易患流行性呼吸道感染性疾病，同時還會導(dǎo)致原有基礎(chǔ)疾病加重，且與成年健康人群相比，兒童、老年人和免疫功能低下患者的病情更重、病死率更高[23]。巖藻依聚糖是一種在體外和體內(nèi)均可抑制呼吸道合胞病毒感染的多糖，Malhotra等[24]認為，巖藻依聚糖可能是通過結(jié)合宿主細胞上的呼吸道合胞病毒結(jié)合位點抑制呼吸道合胞病毒感染，基于這一假設(shè)，研究者采用巖藻依聚糖作為親和基質(zhì)從人類上皮細胞系(Hep2細胞)中分離出了潛在的呼吸道合胞病毒受體，經(jīng)鑒定該受體是ANXA2；在感染呼吸道合胞病毒后，Hep2細胞中的ANXA2表達增加，而在培養(yǎng)過程中加入外源性重組ANXA2后，這些外源性ANXA2與細胞膜表面的ANXA2競爭性結(jié)合呼吸道合胞病毒，以抑制呼吸道合胞病毒感染，表明ANXA2是呼吸道合胞病毒的受體；研究還發(fā)現(xiàn)，選擇性蛋白拮抗劑TBC1269可抑制ANXA2與肝素、纖溶酶原和呼吸道合胞病毒G蛋白結(jié)合，因此ANXA2抑制劑可能具有治療呼吸道合胞病毒感染的潛力。

2.4其他呼吸道病毒 巨細胞病毒可導(dǎo)致器官移植、接受免疫抑制藥物或類固醇藥物治療等免疫力低下人群患下呼吸道感染甚至嚴重的肺炎[25]。研究表明，ANXA2可增強巨細胞病毒感染過程，促進巨細胞病毒基因的表達[26]。巨細胞病毒感染可促進ANXA2在細胞膜表面的表達，而ANXA2可識別γδT細胞受體，激活γδT細胞，從而誘導(dǎo)氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)[27-28]。另外，ANXA2還可影響麻疹病毒的感染過程，宿主細胞ANXA2減少可破壞細胞內(nèi)麻疹病毒的復(fù)制，但對麻疹病毒進入宿主細胞及RNA復(fù)制過程無影響[29]。

3 ANXA2在肺損傷及炎癥反應(yīng)中的作用

肺臟組織被呼吸道病毒感染后，一般會出現(xiàn)間質(zhì)性炎癥、彌漫性肺泡損傷和壞死性支氣管炎/細支氣管炎等病理改變。其中，彌漫性肺泡損傷在許多呼吸道病毒感染肺臟后均可出現(xiàn)，包括感染急性期和晚期，急性彌漫性肺泡損傷以肺泡內(nèi)水腫為主要特點[30]。肺部炎癥反應(yīng)的早期病理改變主要表現(xiàn)為血管內(nèi)皮通透性改變，而血管內(nèi)皮的完整性實際上是一種內(nèi)皮的動態(tài)平衡狀態(tài)，這一平衡被打破可引起出血、水腫以及進行性炎癥。血管內(nèi)皮鈣黏著蛋白參與維持血管完整性，是內(nèi)皮細胞間黏附介質(zhì)的主要成分之一[31]。而ANXA2可在肌動蛋白介導(dǎo)下與血管內(nèi)皮鈣黏著蛋白相互作用，研究者用血管內(nèi)皮生長因子處理血管內(nèi)皮，導(dǎo)致肌動蛋白和血管內(nèi)皮鈣黏著蛋白結(jié)合的復(fù)合物與ANXA2的連接斷開，進而血管通透性發(fā)生變化，表明ANXA2參與維持血管內(nèi)皮完整性的動態(tài)平衡[32]。Luo等[33]研究表明，ANXA2通過激活血管內(nèi)皮鈣黏著蛋白相關(guān)的磷酸酶活性促進肺微血管完整性的形成，以防止肺泡缺氧時的血管滲漏，當(dāng)機體進入應(yīng)激狀態(tài)后，ANXA2的表達和分布均發(fā)生改變，這種變化可導(dǎo)致肺部微血管通透性增加、液體外滲，形成肺水腫。因此，ANXA2對血管內(nèi)皮完整性的調(diào)節(jié)與呼吸道病毒感染肺臟后的急性彌漫性肺泡損傷的發(fā)生有關(guān)。

肺炎的組織病理學(xué)除廣泛的組織損傷外，還包括大量免疫細胞浸潤。Dietert等[34]比較了由肺炎鏈球菌、甲型流感病毒等9種病原體誘導(dǎo)的急性肺部感染小鼠模型的肺臟組織病理學(xué)表現(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，細菌性肺炎小鼠模型的肺臟組織病理學(xué)主要表現(xiàn)為中性粒細胞浸潤，而病毒性肺炎小鼠模型則主要表現(xiàn)為巨噬細胞浸潤。另有研究發(fā)現(xiàn)，單核細胞、巨噬細胞和淋巴細胞在新型冠狀病毒肺炎患者的肺間質(zhì)中浸潤[35]。此外，ANXA2也可以促進巨噬細胞浸潤。Swisher等[36]研究ANXA2與巨噬細胞活化的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ANXA2-S100A10異源四聚體通過激活促分裂原活化的蛋白激酶和核因子κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)炎癥細胞因子和趨化因子釋放，從而激活人類巨噬細胞并促進巨噬細胞浸潤。Song等[37]發(fā)現(xiàn)，敲低S100A10的表達水平后，由脂多糖誘導(dǎo)產(chǎn)生的炎癥細胞因子(如腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1β、白細胞介素-10)生成顯著減少，抑制了促分裂原活化的蛋白激酶和核因子κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活，提示ANXA2-S100A10異源四聚體(或S100A10)可能成為潛在的抗炎治療靶點。

作為人體先天性免疫系統(tǒng)中的重要組成部分，人單核細胞和巨噬細胞在免疫應(yīng)答和機體抗病毒感染過程中起重要作用。ANXA2可介導(dǎo)促炎信號的產(chǎn)生、細胞遷移和巨噬細胞的浸潤。而ANXA2-S100A10異源四聚體可作為纖溶酶誘導(dǎo)的人外周血單核細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的受體，纖溶酶通過切割受體細胞表面的ANXA2-S100A10異源四聚體的A2亞基，使ANXA2從細胞膜上解離并在單核細胞中啟動信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘導(dǎo)促炎反應(yīng)[38-39]。同樣地，纖溶酶以ANXA2-S100A10異源四聚體依賴的方式激活人單核細胞衍生的巨噬細胞，啟動信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3、核因子κB、胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號通路，促進腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-6等促炎細胞因子的表達[40]。Swisher等[41]研究顯示，在Toll樣受體4的介導(dǎo)下，ANXA2-S100A10異源四聚體可調(diào)節(jié)巨噬細胞的功能。此外，ANXA2-S100A10異源四聚體本身也具有作為分泌產(chǎn)物激活炎癥通路的作用[11]。然而，在ANXA2-S100A10異源四聚體起促炎作用的同時，ANXA2還能發(fā)揮抗炎作用。ANXA2與宿主細胞中的核內(nèi)體結(jié)合后，可通過β干擾素Toll/白細胞介素-1受體結(jié)構(gòu)域銜接蛋白-Toll/白細胞介素-1受體結(jié)構(gòu)域銜接蛋白相關(guān)接頭分子途徑負調(diào)控Toll樣受體4觸發(fā)的炎癥反應(yīng)[42]，表明ANXA2是感染引起的炎癥的一種關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，可以抑制宿主體內(nèi)炎癥反應(yīng)的過表達。由此可見，ANXA2對炎癥反應(yīng)的調(diào)控至關(guān)重要。

4 小 結(jié)

近年來，呼吸道病毒在社區(qū)獲得性肺炎中的致病作用越來越受到人們的關(guān)注。基于病毒的高變異性、強傳播性等特點，病毒性肺炎的治療面臨巨大挑戰(zhàn)。相關(guān)病毒性肺炎發(fā)病機制的研究對抗病毒藥物的研發(fā)具有指導(dǎo)意義。ANXA2單體和ANXA2-S100A10異源四聚體均參與細胞黏附、胞吞作用和胞吐作用、基因轉(zhuǎn)錄翻譯、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等細胞生理過程，在呼吸道病毒的感染過程、肺損傷和炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)中均有重要作用。ANXA2抑制劑在人乳狀瘤病毒[43]和人類免疫缺陷病毒[44]感染的抗病毒治療中均具有較大潛力。雖然目前ANXA2在病毒性肺炎中的具體作用機制尚未完全闡明，但其作為病毒性肺炎抗病毒靶向治療位點的潛力仍值得期待。