人中性粒細胞防御素1-3 在相關疾病中的研究進展

劉小勇（通信作者），覃鳳嫻，韋維，韋鴻健，巢薇

1 廣西柳州市柳鐵中心醫院檢驗科 （廣西 柳州 545007）；2 廣西醫科大學第四附屬醫院醫學檢驗科 （廣西 柳州 545005）

防御素是一族富含精氨酸殘基的陽離子短肽，具有高效廣譜的抗菌活性，可有效抵擋多種病原微生物的入侵[1]。目前已發現的人類防御素大致分為3種：α-防御素、β-防御素、θ-防御素。人中性粒細胞多肽（human neutrophil peptides，HNP）即人中性粒細胞防御素，是α-防御素的一員。HNP又包含多個亞型，如HNP1-3，是HNP 中的3種亞型。鑒于這3種亞型的氨基酸序列差別極小（僅N 端的第一個氨基酸不同），研究者通常將這3者合稱為“HNP1-3”。HNP1-3主要儲存于中性粒細胞顆粒內，一般處于低水平狀態[2]。當有病原體入侵，中性粒細胞受活化后釋放大量的HNP1-3，并進一步介導機體炎癥反應，發揮殺傷病毒[3]、真菌[4]、細菌[5]等功效，從而保護機體免受侵害。因此，HNP1-3被視為機體炎癥的生物指標之一。HNP1-3還可誘導并刺激免疫細胞，在機體的免疫調節中扮演重要角色[6]。然而高水平的HNP1-3具有細胞毒性，可能損傷機體組織，導致病情加劇。近期多項研究顯示，HNP1-3與多種炎癥性疾病進展密切相關，是評估病情嚴重程度的指標，下面就HNP1-3在相關疾病中的研究進展進行闡述。

1 HNP1-3 與呼吸系統疾病

HNP1-3是呼吸道抵御病原微生物入侵的重要分子基礎，其參與肺部炎癥疾病的發生、發展過程，與呼吸系統疾病的進展預后等密切相關[7]。

1.1 HNP1-3與慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmoriary disease，COPD）是老年人群發病率較高的一種慢性疾病，某些因素刺激可引起急性發作，導致病情迅速惡化，進入慢阻肺急性加重期（acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD），嚴重威脅患者的生命。可靠的病情評估指標有助于醫師及時處理AECOPD 患者，從而極大地降低患者的病死率。病原體入侵呼吸道是AECOPD 的主要誘因，入侵的病原體刺激中性粒細胞，釋放大量HNP1-3，使機體的HNP1-3水平明顯升高。既往研究表明，機體HNP1-3水平與COPD 患者的疾病程度成正相關[8]。郜長江等[9]的研究發現，與健康志愿者比較，AECOPD 患者的HNP1-3水平明顯上升，該水平與COPD 穩定組水平比較，差異有統計學意義。該項研究還發現，血清中的HNP1-3水平隨患者病情的加重呈持續升高趨勢；與此同時，患者的肺功能呈下降趨勢，病情進一步加劇。因此，HNP1-3在AECOPD 患者的病情評估中具有重要參考價值，HNP1-3的含量監測可有效反映COPD 患者病情的變化，有助于醫師及早診斷與治療，降低患者的病死率。

1.2 HNP1-3與肺結核

HNP1-3具有廣譜抗菌性，可殺傷多種病原體，包括結核桿菌。研究顯示，當結核桿菌入侵肺部時，機體呈現HNP1-3高表達狀態。異常表達的HNP1-3與肺結核的發生、發展及病情轉歸密切相關[10-11]。有學者對不同時期（活動期及靜止期）肺結核患者的HNP1-3水平進行檢測。結果發現，無論是靜止期還是活動期，肺結核患者的HNP1-3水平均顯著高于健康志愿者，且活動期的HNP1-3水平與靜止期水平比較，亦存在顯著性差異[12]。羅槑等[13]進一步對不同病情程度的肺結核患者進行HNP1-3水平監測發現，重癥組肺結核患者的HNP1-3水平明顯高于輕癥組，且合并糖尿病的肺結核患者HNP1-3水平明顯高于無合并癥病患。邱學斌等[14]在不同治療類型肺結核患者的研究中發現，初治肺結核患者經治療后，原本高水平的HNP1-3水平可下降到正常值左右，而經多次治療的患者HNP1-3水平治療前后均明顯低于健康志愿者，其機制可能與長期使用的抗結核藥物對中性粒細胞的殺傷作用相關。朱黎明等[15]進一步在耐多藥肺結核患者的研究中發現，與非耐藥者及健康志愿者相比，耐藥患者血漿中的HNP1- 3水平明顯降低，這表明HNP1-3水平的下降可能因為其參與了機體的治療耐藥。以上研究表明，HNP1-3是結核患者病情評估及預后判斷的良好輔助指標。

1.3 HNP1-3與支氣管擴張

支氣管擴張癥（簡稱支擴）常伴有大量中性粒細胞和巨噬細胞等炎癥細胞的浸潤，伴隨著大量炎癥介質（如HNP1-3）的釋放。既往研究表明，與健康人群相比，支擴患者血漿中的HNP1-3水平顯著升高；并且急性加重期患者血漿中的HNP1-3水平明顯高于穩定期患者[16]。其機制可能與HNP1-3的細胞毒性有關。組織間隙內大量HNP1-3的浸潤可使呼吸道的上皮細胞受損，受損的上皮細胞應激合成更多介質，加劇了中性粒細胞主導的炎癥反應，從而導致氣管組織損傷加劇。以上表明HNP1-3可促進支擴的疾病進程，通過抗體或拮抗劑干預HNP1-3水平有可能減弱中性粒細胞浸潤導致的呼吸道損傷, 為支擴的防治提供新思路。

1.4 HNP1-3與支氣管哮喘

支氣管哮喘（簡稱哮喘）的發生、發展與炎癥細胞、炎癥介質息息相關。近年來研究發現，哮喘患者支氣管內炎性細胞的浸潤以中性粒細胞為主。中性粒細胞活化釋放的HNP1-3是機體應激狀態的重要指標，尤其在在呼吸道系統疾病中，具有較高的反應價值。研究顯示，HNP1-3促進了支氣管哮喘的急性發作。霍瓊芬[17]對急性發作期哮喘患者外周血血漿和痰上清液中的HNP1-3水平進行檢測，結果發現，與健康人群相比，中度及重度組哮喘患者血漿中的HNP1-3水平顯著升高；經過治療后，臨床緩解期的哮喘患者HNP1-3水平較急性發作期明顯降低。另外，不同病情程度的哮喘患者外周血中性粒細胞HNP1-3的mRNA 水平亦呈現同樣表達趨勢。以上研究表明，HNP1-3的表達與哮喘患者的病情成正相關，可作為評估急性發作期病情嚴重程度的指標之一，有助于疾病的及時診斷和治療。

2 HNP1-3 與消化系統疾病

2.1 HNP1-3與結腸炎

潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis, UC）是一種腸道炎癥性疾病，致病原因之一是腸道免疫功能紊亂。HNP1-3作為一種抗菌肽，在腸道的免疫系統中發揮著重要作用。鄒開芳和張細元[18]的研究發現，與健康對照者相比，UC 患者的HNP1-3水平顯著升高，且與UC 病變范圍、病情程度成正相關，這可能與HNP1-3的細胞毒性導致腸道組織損傷有關。常東等[19]在濕熱型潰瘍性結腸炎患者的研究中也發現，HNP1-3的表達水平隨病變程度的加劇而升高；而經治療后，HNP1-3的表達水平則顯著下降。同樣，徐曉燕[20]的研究表明，活動期的UC 患者經藥物治療達到緩解期后，其HNP1-3水平亦明顯下降，顯著低于急性活動期。以上表明，HNP1-3參與了UC 的進程，其水平監測不僅可以反映疾病的炎癥程度, 還可用于病情的評估，是一個良好的疾病療效觀察指標。

2.2 HNP1-3與結直腸癌

UC 的持續長期進展容易誘發癌變，導致結直腸癌的發生。HNP1-3除了參與UC 的發生、發展外，也參與了結直腸癌的進展。研究顯示，HNP1-3在正常細胞外表達甚少，而在結直腸腫瘤細胞外的表達顯著增多[21]。Albrethsen 等[22]發現，與健康人群相比，大腸癌患者腫瘤組織及血清中HNP1-3的表達水平顯著升高，且與腫瘤的Duck 分期成正相關。值得強調的是，HNP1-3的表達在結腸癌早期就體現出上升趨勢，提示HNP1-3可能在腫瘤的早期診斷中具有指導意義。王妍華等[23]通過對國內結直腸癌患者的研究也發現，HNP1-3的表達水平在疾病早期就有所提升，并隨著Dukes 分期的遞增而升高；此外，發生淋巴結轉移的結直腸癌患者的HNP1-3的表達水平要遠高于未發生轉移者。以上表明，HNP1-3的水平監測不僅有助于結直腸癌的早期診斷，還可用于疾病的預后評估，有望成為一種新型結直腸腫瘤標志物。

3 HNP1-3 與血液系統疾病

血栓性血小板減少性紫癜（thrombotic thrombocytopenicpurpura，TTP）是由于機體內血漿ADAMTS13活性低下導致的一種嚴重彌散性血栓性微血管病。然而單純的ADAMTS13缺乏通常不足以引發急性TTP，感染或全身性炎癥可能先于疾病的急性爆發，例如中心導管感染、全身炎癥和懷孕被認為是TTP 的潛在誘發因素，但其潛在機制尚不明確。近期有研究認為，中性粒細胞釋放的HNP1-3可能與急性TTP 的發病相關，特別是在循環中ADAMTS13活性嚴重低下的患者。研究發現，急性TTP 患者血漿中的HNP1-3水平明顯高于對照者，且與終末器官損傷相關指標，如血清乳酸脫氫酶、血肌酐、乳酸脫氫酶等成正相關[24]。Staley 等[25]亦發現急性TTP 患者血漿中的HNP1-3水平與健康對照組相比顯著升高，且與血清肌鈣蛋白和乳酸脫氫酶水平成正相關。以上表明，血漿HNP1-3水平升高也可能是器官損傷的標志，可用于TTP患者疾病嚴重程度的評估及預后判斷。那么，HNP1-3如何參與TTP 的進展？由于ADAMTS13活性低下可引發血管性血友病因子（von Willebrand factor，vWF）的降解障礙，導致大量血小板及中性粒細胞聚集到血管損傷處，聚集的中性粒細胞被激活并釋放大量HNP1-3。HNP1-3是高度陽離子的疏水性多肽，可與多種血漿蛋白和細胞成分結合，從而進一步抑制ADAMTS13對vWF 蛋白的降解，加劇病情[26]。另外，在系統性紅斑狼瘡患者血漿中也發現異常升高的HNP1-3[27]，提示HNP1-3可能對其他血栓性疾病的發病機制也產生巨大影響。

4 HNP1-3 與心血管系統疾病

HNP1-3不僅在感染性疾病中發揮重要作用，在無菌性炎癥性疾病中也發揮著重要的免疫調節作用[28-29]。冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（簡稱冠心病）的發病率持續升高，無菌性炎性反應可促使冠心病的發生[30]。諸多文獻表明，HNP1-3對冠心病的發生、發展過程產生重要影響。Quinn 等[31]2008年報道，冠心病患者外周血單核細胞中的HNP1-3水平明顯高于健康人群，該結論在2016年得到泰國學者[32]及Ungan 等[33]的印證。趙勁波等[34]進一步研究發現，與輕度冠心病患者相比，重度冠心病患者血清中的HNP1-3水平顯著升高，且與C 反應蛋白及Gensini 評分等呈顯著相關性。劉文武等[35]的研究也有類似發現，冠心病患者血清中的HNP1-3水平與疾病病變程度成正相關。機體HNP1-3水平升高的原因可能在于，在動脈粥樣硬化形成過程中，炎癥細胞吞噬脂質，刺激炎癥細胞活化，導致其分泌的HNP1-3增多；另外，血管內皮細胞的炎癥反應也可能是血清HNP1-3水平升高的原因之一。以上表明，HNP1-3水平可用于評估冠心病患者的疾病嚴重程度，是評估患者預后的一個良好指標。

5 HNP1-3 與腫瘤

HNP1-3具有多種生物學作用，包括抑制腫瘤細胞的作用[36]。近年來的研究表明，在多種腫瘤組織中均檢測到了HNP1-3的異常表達[37-41]。國內學者研究發現，HNP1-3可在高分化乳腺癌組織中呈高表達，發揮抗癌作用；而在低分化組織中呈低表達，導致促癌效應；高表達的HNP1-3還可抑制乳腺癌的淋巴結轉移[42]，這表明HNP1-3在瘤內的高表達是乳腺癌預后的良好評估指標之一。在腎癌的研究中，學者們亦有同樣發現：低水平的HNP1-3促進腫瘤細胞生長，而高水平的HNP1-3則加速腫瘤細胞凋亡[43]。上述研究結論與國外研究結果相似[44]。總體而言，目前更多的觀點支持高水平HNP1-3可發揮抑瘤作用，這可能歸因于HNP1-3的細胞毒性能誘導腫瘤細胞凋亡。一方面，HNP1-3的細胞毒性破壞了腫瘤細胞膜的完整性，導致細胞膜損傷，進一步激發細胞線粒體凋亡途徑[45]。另一方面，HNP1-3刺激淋巴細胞分泌大量腫瘤壞死因子α，該因子與Fas 受體結合后將受體介導的凋亡途徑激活[46]，從而加速腫瘤細胞的凋亡。

6 小結

綜上所述，HNP1-3 在呼吸系統、消化系統、血液系統及心血管系統等相關疾病的發生、發展過程中發揮著舉足輕重的作用。HNP1-3 作為一種與多種疾病相關的多肽，越來越受到研究人員的關注。盡管HNP1-3對多種疾病的作用及其機制仍需進一步的基礎和臨床研究進行驗證，但HNP1-3作為多種疾病治療的突破口，在疾病治療過程中具有廣闊的應用前景。