Galectin-3 參與兒童肺炎支原體肺炎發(fā)病機制的研究進展

劉立宏， 黃 偉

（1.河北北方學院，張家口 075000； 2.秦皇島市第一醫(yī)院兒科，秦皇島 066000）

肺炎支原體（mycoplasma pneumoniae，MP）感染占兒童社區(qū)獲得性肺炎的10%～40%[1]，發(fā)病率呈逐年增高趨勢，其中肺炎支原體肺炎（mycoplasma pneumoniae pneumonia，MPP）是兒童社區(qū)獲得性肺炎的常見類型之一，好發(fā)人群為5 歲及以上兒童[2]，而2010—2011 年歐洲流行病統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，4 歲以下兒童的感染率較前上升[3]。MPP 的發(fā)病是多機制的，觀點尚不完全統(tǒng)一。有學者[4]認為，MPP 的發(fā)病機制與機體免疫穩(wěn)態(tài)失衡引發(fā)的炎性反應相關(guān)。研究[5]報道，MP 侵入體內(nèi)，打破機體免疫平衡，使機體發(fā)生免疫紊亂，繼而造成機體組織、器官的損害。Medina 等[6]認為MP 感染后，自身免疫抗體與細胞因子相互誘導和制約，形成免疫調(diào)節(jié)及細胞因子網(wǎng)絡，最終導致MPP的發(fā)生、發(fā)展，因此免疫炎性細胞因子的變化是MPP 診治的關(guān)鍵。近年來，半乳糖凝集素-3（Galectin-3）越來越受到研究者的關(guān)注，在固有免疫調(diào)節(jié)和急性炎性反應中，Galectin-3 作為一種細胞因子發(fā)揮著重大的作用。本文分別對Galectin-3 的結(jié)構(gòu)、作用，Galectin-3 參與兒童MPP 發(fā)病機制的研究進展作一綜述。

1 Galectin-3 的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 Galectin-3 的結(jié)構(gòu)

半乳糖凝集素廣泛分布于各種動物體內(nèi)，目前，在哺乳動物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了16 種半乳糖凝集素。它是一組進化保守的水溶性非糖基化的球狀蛋白質(zhì)，主要以共同的碳水化合物識別結(jié)構(gòu)域（carbohydrate recognition domain，CRD）為標志[7]，CRD 結(jié)合不同的糖脂分子和糖蛋白，共同發(fā)揮著促進細胞生長、增殖和分化等多種生物功能。半乳糖凝集素家族又可分為3 種類型：原型（含有一個CRD）、串聯(lián)重復型（含有兩個CRD）和嵌合體型[8-9]。而Galectin-3 屬于半乳糖凝集素家族中唯一一個嵌合體型蛋白，包含1 個COOH 末端，可結(jié)合糖基，1 個NH2 末端，NH2 末端覆有脯氨酸-甘氨酸-酪氨酸重復結(jié)構(gòu)域[9]。Galectin-3 主要的基因編碼是LGALS，定位于染色體14，位點q21-q22，其主要檢測方法是雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附實驗。

1.2 Galectin-3 的作用

Galectin-3 由造血組織的巨噬細胞分泌[10]，1982 年首次被稱為“巨噬細胞亞群特異性標記物”，其主要在細胞質(zhì)、細胞外培養(yǎng)基及細胞膜中分布。事實上，Galectin-3 在細胞質(zhì)中合成，在細胞質(zhì)和細胞核中起作用，還可以分泌到細胞膜和細胞外基質(zhì)，并存在于循環(huán)系統(tǒng)中；Galectin-3 也可通過非經(jīng)典的分泌途徑分泌到細胞外，其分泌會受到一些因素，如熱休克蛋白、鈣離子載體、磷酸化等物質(zhì)的影響[11]。

1.2.1 Galectin-3 在細胞內(nèi)的作用 Galectin-3在細胞內(nèi)主要通過碳水化合物識別結(jié)構(gòu)域與細胞表面的β-半乳糖苷殘基和基質(zhì)糖蛋白存在相互作用，主要經(jīng)N 端結(jié)構(gòu)域介導，通過肽-肽相連，與其細胞內(nèi)的蛋白相互作用，這些結(jié)構(gòu)特性使Galectin-3 發(fā)揮更多的功能，例如，參與mRNA剪切、細胞循環(huán)，介導細胞分化、增殖和凋亡[12]。在癌癥中，Galectin-3 可通過促進腫瘤細胞對細胞外基質(zhì)和內(nèi)皮細胞的黏附來調(diào)節(jié)細胞與細胞、細胞與基質(zhì)的相互作用，正如Ahmed RA 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，Galectin-3 可參與腦膜瘤的復發(fā)，因此可能成為腦膜瘤預測因子和重要的潛在治療靶點。Belmont 等[14]認為，細胞內(nèi)Galectin-3表達的增加與血管生成、細胞因子、趨化因子、成纖維細胞的表達和炎性細胞的凋亡抑制有關(guān)。

1.2.2 Galectin-3 在細胞外的作用 Galectin-3主要通過經(jīng)典的CRD 結(jié)合β-半乳糖苷的方式發(fā)揮作用。糖基化終末產(chǎn)物和脂質(zhì)氧化終末產(chǎn)物的受體是細胞表面的Galectin-3，與其結(jié)合可以減弱糖基化終末產(chǎn)物和脂質(zhì)氧化終末產(chǎn)物的促炎和促氧化作用，從而減輕組織細胞的炎性反應[9]。Galectin-3 還能促進纖維化的形成，在心肌損傷反應中，它被心臟巨噬細胞釋放，通過誘導生長因子β（TGF-β）、刺激基質(zhì)產(chǎn)生而引起心肌中成纖維細胞的增加和膠原蛋白的沉積[15]。李雪輝等[16]認為Galectin-3 可作為診治成人心力衰竭新生的生物標記物。也有相關(guān)文獻報道[17]，Galectin-3 可能成為兒童心力衰竭診斷的指標，也可作為判斷疾病嚴重程度及分期的標志，但Saleh 等[18]認為Galectin-3 在評估兒童心力衰竭病死率方面作用不顯著。

1.2.3 Galectin-3 在促炎活性方面的作用 Galectin-3 主要的促炎活性表現(xiàn)在：促進中性粒細胞、層粘連蛋白以及內(nèi)皮細胞的黏附；趨化單核巨噬細胞，促進巨噬細胞的游走；同時也能促進中性粒細胞、單核細胞活化；誘導肥大細胞釋放炎癥因子[19]。Erriah 等[20]認為，Galectin-3 能在巨噬細胞的吞噬作用中發(fā)揮作用，因此可能成為一種間接調(diào)節(jié)哮喘炎癥的方法。在國內(nèi)也有相關(guān)研究[21]報道，兒童哮喘中Galectin-3 在調(diào)節(jié)Th1/Th2的免疫應答中對其控制哮喘的病理變化起著重要的意義。總之，Galectin-3 作為一種強大的促炎因子，能在各種上皮細胞、炎性細胞中表達，并參與炎癥病理過程。

1.2.4 Galectin-3 在其他方面的作用 Galectin-3 不僅具有促炎活性，而且能介導炎癥抵御微生物感染，成為宿主防御的重要組成部分。

2 Galectin-3 參與兒童MPP 的發(fā)病機制

2.1 Galectin-3 與中性粒細胞的關(guān)系

MPP 的發(fā)病機制尚無統(tǒng)一定論，學者更多傾向于炎癥因子釋放、免疫損傷、毒素等的共同介導作用[22]，其中炎癥因子的異常表達在兒童MPP中起著重要作用[23]。Galectin-3 作為一種促炎因子，參與表達各種炎性細胞，并在細胞的轉(zhuǎn)運、激活和炎癥因子釋放的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。Galectin-3 可直接作為中性粒細胞激活劑，Casals 等[24]發(fā)現(xiàn)小鼠肺泡中Galectin-3 的積累與中性粒細胞外滲有關(guān)。Galectin-3 將中性粒細胞與內(nèi)皮細胞相連接，通過激活中性粒細胞來增強其對肺炎鏈球菌的吞噬能力，延緩中性粒細胞的凋亡，因此，應用Galectin-3 治療肺炎可以減輕肺部感染的程度。Zhao 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，患有難治性肺炎支原體肺炎（refractory mycoplasma pneumoniae pneumonia，RMPP）的患兒行肺泡灌洗后，檢測Galectin-3 水平的高低與中性粒細胞的百分比呈正相關(guān)。在MP 感染導致的RMPP 急性期，Galectin-3 具有促進中性粒細胞向肺組織募集及向肺泡腔內(nèi)轉(zhuǎn)移的作用。以上研究證實，Galectin-3 不僅參與MPP 的發(fā)病過程，還與病情嚴重程度相關(guān)，因此可用來預測病情的發(fā)展程度。

2.2 Galectin-3 與巨噬細胞的關(guān)系

Galectin-3 是由巨噬細胞及肺內(nèi)Clara 細胞所分泌的強大的促炎因子。Lai 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，MP侵入下呼吸道后，主要靠巨噬細胞中的MyD88-NFkB 信號清除肺中的MP。Maldonado 等[27]認為，MP 感染會刺激氣道上皮細胞及巨噬細胞分泌Galectin-3，而Galectin-3 能進一步促進巨噬細胞活化以促進MP 清除。

2.3 Galectin-3 與輔助性T 細胞17（Th17）的關(guān)系

Galectin-3 能反映Th17 的功能。Th17 細胞是促炎細胞，能夠分泌白介素17A（IL-17A）、IL-17F、IL-6、IL-22、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等細胞因子，這些細胞因子能動員、募集及活化中性粒細胞。Th17 細胞產(chǎn)生的IL-17 能有效介導中性粒細胞動員的興奮過程，而IL-17 又是Th17細胞發(fā)揮炎癥作用的重要的效應因子[28]，其可以促進T 細胞的激活和刺激上皮細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞產(chǎn)生IL-6、IL-8 等多種細胞因子，從而導致炎癥的發(fā)生，因此，F(xiàn)an 等[29]認為IL-17 的過度表達可能參與RMPP 的發(fā)病機制。研究[30]顯示，在過敏性哮喘小鼠肺組織模型中Galectin-3可調(diào)節(jié)IL-17；在自身免疫性膽管炎小鼠模型中也發(fā)現(xiàn)Galectin-3 可增加IL-17 的合成，減少IL-10的生成[30-31]。魯珊珊等[32]研究發(fā)現(xiàn)，Galectin-3 參與MPP 發(fā)病機制可能是Galectin-3 促進Th17細胞表達IL-17 等效應因子，使機體產(chǎn)生的促炎因子增多，進而促進炎性反應。國內(nèi)外學者[33-34]認為，Galectin-3 的檢測值能夠有效反映機體炎癥，因此可作為一種新的炎癥控制靶點。

2.4 Galectin-3 與IL-8 的關(guān)系

Galectin-3 能誘導IL-8 的產(chǎn)生，主要依賴于Galectin-3 的C 端凝集素結(jié)構(gòu)域和N 端的非凝集素結(jié)構(gòu)域[35]。IL-8 是一種白細胞趨化因子，能激活、趨化、吸引中性粒細胞到炎癥部位，引導中性粒細胞變性及顆粒釋放，是中性粒細胞激活和遷移的重要調(diào)節(jié)因子，也是進入損傷組織的重要炎性介質(zhì)[36]。彭丹等[37]認為，IL-8 在MPP 的發(fā)生及發(fā)展過程中起到重要作用，與MPP 的嚴重程度相關(guān)。同時劉彩麗等[38]認為，IL-8 水平的檢測值對RMPP 具有較高的臨床診斷及預測價值。

3 總結(jié)與展望

Galectin-3 是一種廣泛分布于人體內(nèi)的內(nèi)源性β-半乳糖苷結(jié)合凝集素，在細胞的增殖、分化、凋亡、細胞黏附、免疫反應以及信號轉(zhuǎn)導等多種功能中發(fā)揮著重要作用。在過去的研究進程中，Galectin-3 參與了過敏性炎癥的方方面面，如嗜酸性粒細胞的招募、氣道重塑、Th2 表型的發(fā)展以及炎性介質(zhì)的表達。在非嗜酸性哮喘的小鼠模型中，Gao 等[39]發(fā)現(xiàn)，外源性Galectin-3 與氣道高反應性有關(guān)；Galectin-3 也能參與調(diào)節(jié)多種癌細胞活動，這些活動導致腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移；與此同時，Galectin-3 也在炎癥T 細胞介導的自身免疫肝炎、胰腺炎和1 型糖尿病中起著較強的促炎作用[40]。在心力衰竭及心血管疾病中，Galectin-3可作為一個生物標記物[41]。總之，Galectin-3 是具有多種功能的蛋白質(zhì)，它參與了多種疾病的發(fā)生、發(fā)展。

然而，在呼吸系統(tǒng)疾病中，尤其是MPP 的相關(guān)研究相對較少見。國內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，Galectin-3 在參與兒童MPP 中起著重要作用，在判斷疾病的發(fā)展程度、預后等方面具有重要價值。Galectin-3 的檢測值也能夠有效地反映機體炎癥，可作為一種新的炎癥控制靶點，但在研制Galectin-3 選擇性抑制劑的藥物過程中仍面臨著艱巨的任務。在未來，對Galectin-3 的深入研究可能為臨床診斷相關(guān)疾病提供更多的依據(jù)，而對其選擇性抑制劑藥物的相關(guān)研究也可能成為臨床治療的一種全新方法。并且也要注重Galectin-3 檢測的準確性、靈敏度及通用性，建立正常的參考范圍，為臨床實用性提供重要保障。