人β防御素2評(píng)價(jià)肺部疾病臨床研究進(jìn)展

甘玉英(綜述)，崔學(xué)范(審校)

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸科，南京 210029)

呼吸道黏膜與外界直接相通，為了對(duì)抗吸入的有害物質(zhì),機(jī)體呼吸道具有精密而復(fù)雜的防衛(wèi)和免疫系統(tǒng)。人β防御素2(human beita defensin 2，HBD2)是一類富含半胱氨酸的陽(yáng)離子內(nèi)源性抗菌肽，主要由上皮細(xì)胞產(chǎn)生，特別是呼吸道上皮，參與機(jī)體抵抗微生物入侵的防御反應(yīng)。近年來(lái)研究較多的不僅是HBD2抗微生物活性，更發(fā)現(xiàn)其在炎癥中有重要作用，且與肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1]。因此，HBD2能否作為呼吸道炎癥的一個(gè)生物標(biāo)志物，給肺部疾病臨床診療提供幫助引起了相關(guān)學(xué)者極大興趣。

1 HBD2的結(jié)構(gòu)

1.1HBD2的基因結(jié)構(gòu) HBD2基因定位于人第8號(hào)染色體短臂上8p22～23.2區(qū)域<1 Mb的范圍內(nèi)，包含兩個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子，內(nèi)含子的長(zhǎng)度較小，為1.6 kb，第一個(gè)長(zhǎng)約81 bp的外顯子編碼信號(hào)肽序列，第二個(gè)長(zhǎng)約238 bp的外顯子編碼成熟的HBD2及前導(dǎo)肽的一小部分區(qū)域。HBD2基因啟動(dòng)子區(qū)域有核因子κB、應(yīng)激蛋白1、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子等結(jié)合位點(diǎn)，炎癥因子腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素(interleukine，IL)1β、革蘭陽(yáng)性菌、革蘭陰性菌等可以激活這些位點(diǎn)，誘導(dǎo)HBD2的表達(dá)[2]。

1.2HBD2的蛋白結(jié)構(gòu) HBD2是由41個(gè)氨基酸殘基組成的，一個(gè)α螺旋和三個(gè)β折疊形成具有三級(jí)空間結(jié)構(gòu)的兩性分子，其中6個(gè)半胱氨酸殘基由3個(gè)二硫鍵鏈接，連接方式為1-5、2-4、3-6。因其富含賴氨酸和精氨酸，在中性pH值時(shí)帶陽(yáng)離子電荷，電離常數(shù)9.3，加上此分子的親水親脂性，在抗菌活性中發(fā)揮重要作用[2]。

2 HBD2的功能

2.1抗菌活性 HBD2對(duì)細(xì)菌、病毒、真菌都有一定殺滅作用，目前研究認(rèn)為，其抗菌機(jī)制是其借助自身所帶的正電荷與細(xì)菌細(xì)胞膜磷脂表面所帶的負(fù)電荷相結(jié)合，通過(guò)兩種模式使細(xì)菌裂解：①鑿孔模式，即直接在膜上形成通道；②包裹模式，該模式是先在膜的多處打孔，然后將這一塊膜包裹形成球狀[1]。另外，HBD2活性受到內(nèi)環(huán)境中鹽濃度及離子種類的影響，其活性隨鹽濃度的升高而降低[2]。

2.2免疫活性 HBD2通過(guò)與細(xì)胞表面趨化因子受體6直接結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)T淋巴細(xì)胞和未成熟的樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生趨化性。對(duì)于肥大細(xì)胞，HBD2激活G蛋白偶聯(lián)受體和磷脂酶C途徑從而誘導(dǎo)其遷移以及脫顆粒[3]。另一方面，HBD2還能誘導(dǎo)多種趨化因子和細(xì)胞因子的生成，如單核細(xì)胞趨化蛋白1、巨噬細(xì)胞炎性蛋白3、嗜酸性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞趨化因子、IL-6、IL-10、干擾素誘導(dǎo)蛋白10、腫瘤壞死因子α和IL-1等[4]。HBD2還可以通過(guò)Toll樣受體4促進(jìn)樹突狀細(xì)胞分化成熟[5]。由此可見(jiàn)，HBD2在先天性免疫和獲得性免疫中都有重要作用。

3 HBD2評(píng)價(jià)呼吸系統(tǒng)疾病

3.1HBD2與社區(qū)獲得性肺炎 有研究表明，社區(qū)獲得性肺炎(community acquired pneumonia，CAP)患者外周血中HBD2水平高于正常人，外周血中HBD2可以較好地反映下呼吸道感染疾病中的急性呼吸道炎癥狀態(tài)，因此其可能是呼吸道局部炎性狀態(tài)的標(biāo)志物[6-7]。Liu等[8]采集361例CAP患者血漿，測(cè)定HBD2水平，并研究與患者30 d預(yù)后的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)，血漿HBD2是患者30 d預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素，與CURB65(Confusion,Urea,Respiratory Rate and Age65)評(píng)分的皮爾森相關(guān)系數(shù)是-0.12，間接與肺炎嚴(yán)重程度相關(guān)。當(dāng)血漿HBD2水平<12.5 mg/L時(shí)，其預(yù)測(cè)不良后果的靈敏度為0.63，特異度為0.84，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為0.42，陰性預(yù)測(cè)值為0.88，約登指數(shù)為0.47。血漿HBD2<12.5 mg/L不僅是需要機(jī)械通氣和發(fā)展為復(fù)雜性肺炎的指標(biāo)，同時(shí)也增加病死風(fēng)險(xiǎn)。另有研究表明，血清HBD2的水平并不能預(yù)測(cè)CAP 30 d的病死率[9]。可能與研究樣本少、終點(diǎn)觀察指標(biāo)不同有關(guān)。另有對(duì)影響CAP患者HBD2水平的因素進(jìn)行的研究，Harimurti等[10]研究了61例CAP患者，其中包括23例老年患者和38例年輕患者，用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法檢測(cè)了患者痰液中HBD2的水平，發(fā)現(xiàn)患者HBD2的平均水平是178.98 ng/L，年齡、營(yíng)養(yǎng)狀況、吸煙情況、合并糖尿病等因素都與患者HBD2的水平無(wú)關(guān)，而與是否合并慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)有關(guān)。Herr等[11]收集27例CAP患者的咽部清洗液和痰液，用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法檢測(cè)HBD2水平，發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)吸煙和正在吸煙的患者HBD2水平低于不吸煙患者，提示吸煙可影響CAP患者的HBD2水平，但吸煙對(duì)CAP患者HBD2水平是否有影響，還需擴(kuò)大樣本含量作進(jìn)一步研究。

3.2HBD2與肺結(jié)核 有研究表明，結(jié)核分枝桿菌感染患者肺泡灌洗液中HBD2水平與血清中HBD2、IL-β的水平呈正相關(guān)，有空洞病變較無(wú)空洞病變的患者升高更顯著，經(jīng)過(guò)有效的抗結(jié)核治療6個(gè)月后，HBD2水平下降[12]。Gonzalez等[13]用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)方法研究60例成人外周血中HBD2的水平，以是否患有2型糖尿病分組，各組再分為無(wú)結(jié)核桿菌感染組、結(jié)核菌感染潛伏期組、進(jìn)展期結(jié)核菌感染組，發(fā)現(xiàn)在非2型糖尿病組，進(jìn)展期結(jié)核菌感染組HBD2的水平顯著高于結(jié)核菌感染潛伏期組和無(wú)結(jié)核桿菌感染組；在2型糖尿病組，也有同樣的發(fā)現(xiàn)。同樣是潛伏期感染患者，伴有2型糖尿病的患者與無(wú)2型糖尿病患者相比，HBD2水平更低，這可能與合并糖尿病更易發(fā)展為活動(dòng)性肺結(jié)核有關(guān)。以上研究提示HBD2可能作為結(jié)核桿菌活動(dòng)的一個(gè)指標(biāo)。

3.3HBD2與COPD 有免疫組織化學(xué)研究顯示，HBD2在COPD患者主要表達(dá)在遠(yuǎn)端呼吸道[14]。研究發(fā)現(xiàn)，COPD組患者的HBD2信使RNA的表達(dá)高于正常人，且HBD2信使RNA的表達(dá)與肺功能值呈負(fù)相關(guān)，與IL-8信使RNA呈正相關(guān)[15]。另有研究表明，COPD患者誘導(dǎo)痰中HBD2表達(dá)增高,并與IL-1β有相關(guān)性[16]。Pace等[17]研究COPD急性加重導(dǎo)致呼吸衰竭需要?dú)夤懿骞芎蜋C(jī)械通氣患者的肺泡灌洗液，與無(wú)COPD但有急性呼吸衰竭的患者相比，表達(dá)HBD2陽(yáng)性的細(xì)胞比例和數(shù)目增多，且大部分為中性粒細(xì)胞，灌洗液HBD2的水平也增高，這可能與HBD2保護(hù)中性粒細(xì)胞免受凋亡有關(guān)，提示HBD2可能參與COPD炎癥過(guò)程。另有學(xué)者研究HBD2與COPD急性加重之間的關(guān)系，其相關(guān)性目前尚存在爭(zhēng)議。Aul等[18]讓吸煙的健康人吸入5 μg或30 μg脂多糖建立COPD急性加重模型，檢測(cè)血清中HBD2水平，發(fā)現(xiàn)吸入30 μg脂多糖4 h后開始增加，此后HBD2呈持續(xù)升高的趨勢(shì)。Mallia等[19]用COPD患者感染人鼻病毒16建立COPD急性加重模型，檢測(cè)痰液中HBD2的水平，發(fā)現(xiàn)其水平很低，與穩(wěn)定期COPD患者比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且HBD2的水平與臨床癥狀、病毒學(xué)、細(xì)菌學(xué)載量無(wú)關(guān)。王卓等[20]檢測(cè)COPD急性加重期和穩(wěn)定期患者血清和誘導(dǎo)痰中HBD2水平，并與健康受試者進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)三者血清、誘導(dǎo)痰中HBD2水平比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。何麗蓉等[7]檢測(cè)COPD急性加重患者外周血HBD2水平，與健康人比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.4HBD2與哮喘 哮喘是一種Th1/Th2細(xì)胞的比例和功能失調(diào)的免疫性疾病。Beisswenger等[21]預(yù)先用Th2細(xì)胞因子刺激小鼠呼吸道上皮細(xì)胞和用卵白蛋白吸入分別構(gòu)建體外和體內(nèi)哮喘模型，再感染銅綠假單胞菌，發(fā)現(xiàn)HBD2的信使RNA水平下降，易受銅綠假單胞菌感染，提示過(guò)敏性呼吸道疾病能抑制宿主的先天抗菌防御系統(tǒng)。另有研究顯示，哮喘急性發(fā)作患兒血清HBD2表達(dá)水平?jīng)]有升高，提示機(jī)體防御功能存在障礙，這可能是哮喘患兒呼吸道容易發(fā)生微生物感染導(dǎo)致急性發(fā)作的原因之一[22]。

3.5HBD2與肺間質(zhì)性疾病 Mukae等[23]研究72例對(duì)象肺泡灌洗液和血清HBD2的水平，其中包括7例肺泡蛋白沉積癥患者、11例特發(fā)性肺纖維化患者、15例特發(fā)性非特異性間質(zhì)性肺炎患者、7例隱源性機(jī)化性肺炎患者、23例肺結(jié)節(jié)病患者及9例健康志愿者,發(fā)現(xiàn)肺泡蛋白沉積癥患者肺泡灌洗液HBD2水平平均為56.5(0～960)ng/L，顯著高于正常人和研究中其他肺間質(zhì)性疾病患者，而在血清中與其他疾病沒(méi)有差別，這可能與肺泡上皮分泌HBD2未滲入血液中有關(guān)，此發(fā)現(xiàn)有助于肺泡蛋白沉積癥的鑒別診斷。特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化和結(jié)節(jié)病患者血清HBD2水平顯著高于對(duì)照組，而在肺泡灌洗液中無(wú)差別，提示HBD2可能與結(jié)節(jié)病、特發(fā)性纖維化的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[23]。Tsoumakidou等[24]在特發(fā)性肺纖維化患者肺泡灌洗液中也未能檢測(cè)到HBD2。以上研究表明，檢測(cè)HBD2水平有助于間質(zhì)性肺疾病各類型之間的鑒別診斷。

3.6HBD2與肺癌 多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)在肺癌組織中HBD2的表達(dá)升高，在血清中HBD2水平也高于健康人，但HBD2水平與肺癌的組織學(xué)類型、腫瘤的分期無(wú)關(guān)，低分化腺癌較中分化腺癌有更低的HBD2表達(dá)，提示HBD2可作為肺癌的一個(gè)輔助診斷指標(biāo)[25-27]。

3.7HBD2與其他呼吸系統(tǒng)疾病 Vordenbaumen等[28]首次研究發(fā)現(xiàn)韋格肉芽腫患者血清HBD2水平高于健康正常人，合并有腦膜肉芽腫或使用環(huán)磷酰胺治療的患者HBD2上升得更高。Chen等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在肺囊性纖維化患者肺泡灌洗液中，HBD2水平下降與肺功能惡化呈正相關(guān)。Hiratsuka等[30]研究發(fā)現(xiàn)，彌漫性泛支氣管炎患者血清和肺泡灌洗液中HBD2的水平高于健康人，灌洗液中HBD2水平與灌洗液中性粒細(xì)胞數(shù)、淋巴細(xì)胞數(shù)顯著相關(guān)，與灌洗液中IL-1β水平呈正相關(guān)，在經(jīng)過(guò)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素治療后灌洗液中的HBD2水平下降，在一定程度上說(shuō)明HBD2能反映彌漫性泛支氣管炎患者的呼吸道炎癥情況。Ashitani等[31]發(fā)現(xiàn)，慢性嗜酸性粒細(xì)胞性肺炎患者肺泡灌洗液中HBD2水平較正常人高，且與灌洗液中淋巴細(xì)胞數(shù)呈正相關(guān)，在藥物性嗜酸性粒細(xì)胞性肺炎患者中未能檢測(cè)出，提示高水平的HBD2基本可排除藥物性嗜酸性粒細(xì)胞性肺炎的可能。遷延性細(xì)菌性支氣管炎患兒肺泡灌洗液HBD2的水平高于緩解期患兒及正常人，有感染的患兒高于無(wú)感染患兒，提示HBD2可能參與遷延性細(xì)菌性支氣管炎的發(fā)病機(jī)制，與感染相關(guān)[32]。

4 展 望

HBD2作為一個(gè)炎癥因子，與呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)系，有研究發(fā)現(xiàn)HBD2可作為Toll樣受體的內(nèi)源性配體，激活下游的一系列炎性反應(yīng)，導(dǎo)致更為嚴(yán)重的疾病，故阻斷HBD2的合成，抑制其促炎效應(yīng)，可作為呼吸系統(tǒng)疾病抗炎藥物治療的新靶點(diǎn)[5]。研究HBD2對(duì)探討呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制以指導(dǎo)臨床診治和評(píng)價(jià)患者預(yù)后有重要意義。

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