抗微生物肽LL-37與心血管疾病研究現(xiàn)狀

乜　麗(綜述),趙漢軍(審校)

(北京協(xié)和醫(yī)學院 中國醫(yī)學科學院 國家心血管病中心 阜外心血管病醫(yī)院心內(nèi)科 心血管疾病國家重點實驗室，北京 100037)

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抗微生物肽LL-37與心血管疾病研究現(xiàn)狀

乜麗△(綜述),趙漢軍※(審校)

(北京協(xié)和醫(yī)學院 中國醫(yī)學科學院 國家心血管病中心 阜外心血管病醫(yī)院心內(nèi)科 心血管疾病國家重點實驗室，北京 100037)

摘要：抗微生物肽LL-37有多種生物學活性，在感染和免疫疾病方面的研究尤為活躍，以LL-37為基礎(chǔ)的新型抗生素研發(fā)也受到重視。近年研究提示，LL-37可能通過影響巨噬細胞、中性粒細胞、內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞等功能而參與動脈粥樣硬化的病理生理過程。動物實驗顯示，LL-37有抑制支架再狹窄的效果。LL-37也可能通過影響血管新生、創(chuàng)傷修復等機制參與心肌重構(gòu)。同時，其作為心血管疾病新型生物標志物的價值也有待深入評估。此外，LL-37及其衍生物對心血管疾病的藥用價值也有廣闊的研究前景。

關(guān)鍵詞：LL-37；動脈粥樣硬化；內(nèi)皮功能；血管生成；生物標志物

抗微生物肽因參與機體固有免疫而得到廣泛深入的研究。人類抗微生物肽主要分為3類：防御素、富組蛋白和組織蛋白酶抑制素[1]。LL-37是人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一一種組織蛋白酶抑制素類抗微生物肽，是由其前體肽人陽離子微生物蛋白18經(jīng)過絲氨酸蛋白酶3酶解產(chǎn)生的活性C端片段，因其有37個氨基酸殘基且N端前2個氨基酸殘基為亮氨酸(L)而得名LL-37[2]。以往研究提示，LL-37有多種生物學活性，如抗感染、免疫調(diào)節(jié)、促血管生成以及抑癌或促癌等作用[3]。近十年來對LL-37的研究也積累了一些心血管疾病方面的證據(jù)，涉及動脈粥樣硬化、內(nèi)皮功能、血管新生、心肌修復與再生以及心血管疾病風險分層等領(lǐng)域?，F(xiàn)對心血管領(lǐng)域LL-37研究現(xiàn)狀進行綜述。

1LL-37與動脈粥樣硬化

2006年，Edfeldt等[4]通過實時定量聚合酶鏈反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，人動脈粥樣硬化斑塊中LL-37信使RNA水平高于正常動脈組織；同時，蛋白印跡方法也證實其蛋白水平高于正常動脈；免疫染色發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化斑塊中LL-37蛋白主要位于巨噬細胞和一些內(nèi)皮細胞；LL-37還促進細胞間黏附分子1和單核細胞趨化蛋白1的表達。同年，Ciornei等[5]通過免疫染色也發(fā)現(xiàn)，動脈粥樣硬化斑塊中有LL-37表達(主要為巨噬細胞)。Wantha等[6]研究顯示，遷移中性粒細胞釋放的LL-37可被轉(zhuǎn)運至內(nèi)皮表面并呈送給滾動白細胞，而與內(nèi)皮細胞結(jié)合的LL-37激活經(jīng)典型單核細胞的甲酸基肽受體2(formyl peptide receptor-2，F(xiàn)PR-2)，引起單核細胞β1和β2整合素構(gòu)象改變，從而分別與其配體血管細胞黏附分子1和細胞間黏附分子1結(jié)合。目前已知經(jīng)典型單核細胞在動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展中起重要作用[7]。因此，LL-37可能與動脈粥樣硬化有密切關(guān)系。新近研究顯示，載脂蛋白E(apolipoprotein E，apoE)和組織蛋白酶L抑制因子相關(guān)抗微生物肽(cathelin-related antimicrobial peptide，CRAMP，即人LL-37)基因雙剔除(apoE-/-×CRAMP-/-)小鼠主動脈粥樣硬化斑塊形成和斑塊中巨噬細胞數(shù)量均少于apoE-/-小鼠，而且CRAMP有促進單核細胞和中性粒細胞向動脈內(nèi)皮聚集的作用，提示LL-37可能通過促進炎性細胞的聚集發(fā)揮致動脈硬化作用[8]。Ciornei等[5]還發(fā)現(xiàn)，LL-37可誘導培養(yǎng)血管平滑肌細胞凋亡，而血管平滑肌細胞凋亡是易損斑塊形成的主要因素之一[9]。有學者通過急性ST段抬高型心肌梗死患者梗死相關(guān)動脈粥樣硬化斑塊破裂部位取血方法發(fā)現(xiàn)，動脈粥樣硬化斑塊破裂局部血液LL-37水平高于外周血液水平[10]，進一步提示LL-37可能與動脈粥樣硬化斑塊破裂有關(guān)。以上研究提示，LL-37在動脈粥樣硬化病理生理過程中可能起致病性作用。Soehnlein等[11]報道，LL-37可抑制動脈損傷后和支架置入后內(nèi)膜增生；動脈粥樣硬化小鼠頸動脈導絲損傷模型顯示，移植CRAMP-/-骨髓的apoE-/-小鼠頸動脈損傷后內(nèi)膜增生程度明顯低于移植野生型骨髓的apoE-/-小鼠；進一步研究顯示，LL-37沉積到血管損傷部位后通過FPR-2途徑促進循環(huán)外向生長內(nèi)皮細胞向損傷部位聚集并抑制其凋亡，促進其旁分泌血管內(nèi)皮生長因子和表皮細胞生長因子，從而加速再內(nèi)皮化；且apoE-/-小鼠模型頸動脈置入LL-37涂層支架后內(nèi)膜增生成明顯低于裸支架組。這些結(jié)果提示，LL-37通過促進血管再內(nèi)皮化抑制損傷血管或支架置入后的內(nèi)膜增生，具有血管保護作用。這與Doring等[8]報道的LL-37潛在的致動脈粥樣硬化作用相悖。內(nèi)皮修復不僅有利于抑制再狹窄，對于破裂斑塊的修復與穩(wěn)定也很關(guān)鍵[12-13]。因此，LL-37在動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展中起促進還是抑制作用，以LL-37為靶標的治療是否獲益還有待深入研究。

2LL-37與內(nèi)皮功能

內(nèi)皮是體內(nèi)極其活躍的代謝與內(nèi)分泌器官，涉及血管舒縮、內(nèi)皮屏障、白細胞黏附、轉(zhuǎn)運、炎癥反應(yīng)等多種功能，而內(nèi)皮功能障礙幾乎與已知的所有心血管疾病有關(guān)[14]，提示LL-37影響血管內(nèi)皮功能。體外實驗顯示，LL-37可抑制內(nèi)皮素1引起的人大網(wǎng)膜靜脈收縮效應(yīng)，并且表現(xiàn)為內(nèi)皮依賴性和劑量依賴性，這種作用在人大網(wǎng)膜動脈則沒有；LL-37對大網(wǎng)膜靜脈的舒張效應(yīng)是由內(nèi)皮細胞類甲酰肽受體1所介導，并涉及一氧化氮和內(nèi)皮依賴性超極化因子1的釋放[15]；此外，培養(yǎng)大鼠主動脈環(huán)實驗顯示，LL-37(100 mg/L)可能通過中和作用或毒性作用拮抗脂多糖對苯腎上腺素誘導的血管收縮的抑制作用，并可降低脂多糖和白細胞介素1β誘導的誘導型一氧化氮合酶表達和一氧化氮釋放[16]。這兩項研究都是體外實驗，前者提示LL-37有血管舒張作用，而后者顯示LL-37有血管收縮作用，結(jié)果似乎相互矛盾。這可能與靜脈與動脈結(jié)構(gòu)差異(如受體表達差異)等有關(guān)[14]，也可能提示LL-37水平過高會表現(xiàn)為毒性作用。另有體外實驗顯示，LL-37可以提高培養(yǎng)內(nèi)皮細胞(包括牛主動脈內(nèi)皮細胞、人臍靜脈內(nèi)皮細胞、肺微血管內(nèi)皮細胞)以及培養(yǎng)小鼠主動脈內(nèi)皮的硬度，其作用呈劑量依賴性(0.5~5 μmol/L，并且可被P2X7受體拮抗劑和鈣離子螯合劑拮抗；同時，LL-37可降低人臍靜脈內(nèi)皮細胞的通透性[17]。該研究提示，LL-37可能通過提高內(nèi)皮的硬度而防止內(nèi)皮通透性增加，起到保護內(nèi)皮功能的作用。

3LL-37與血管新生

LL-37可誘導生理性或病理性血管新生。雞胚絨毛膜尿囊法或兔下肢缺血模型顯示，LL-37能促進毛細血管生成和動脈血管新生；此外，基因剔除技術(shù)顯示，與野生型小鼠相比，CRAMP基因剔除小鼠皮膚創(chuàng)傷修復時血管生成減少；進一步研究表明，LL-37誘導的血管生成作用是由內(nèi)皮細胞表面的類甲酰肽受體1而非血管內(nèi)皮生長因子所介導，并且這種作用呈劑量依賴性[18]。小鼠背部皮膚皺褶小室模型顯示，LL-37 給藥組的血管新生速度早于對照組6 d[19]。另有兔下肢缺血模型顯示，重組LL-37腺病毒載體轉(zhuǎn)染組的側(cè)支血管生長速度明顯高于對照組，而毛細血管生長差異無統(tǒng)計學意義[20]。此外，LL-37可通過核因子κB途徑誘導P選擇素糖蛋白配體1和 E選擇素表達，從而促進胚胎干細胞來源的內(nèi)皮祖細胞向缺血肌肉組織聚集、促進側(cè)支血管和毛細血管生長[21]。Salvado等[22]通過基質(zhì)膠侵襲實驗發(fā)現(xiàn)，LL-37通過激活內(nèi)皮細胞胞質(zhì)型磷脂酶A2促進環(huán)氧酶1合成前列腺素E2，從而誘導血管生成。血管生成是抑制心力衰竭心室重構(gòu)和修復心肌梗死心肌的重要途徑之一[23]，因此，以LL-37為靶標的心肌重構(gòu)或心肌修復研究值得期待。

4LL-37與心肌修復和再生

新近研究顯示，缺血/再灌注時小鼠心肌組織或培養(yǎng)心肌成纖維細胞信使RNA表達升高；同時，LL-37可誘導外周干細胞和祖細胞Lin-/CD45-細胞在低梯度基質(zhì)細胞衍生因子1環(huán)境下的遷移；這提示LL-37可能促進骨髓干細胞和祖細胞向缺血梗死心肌組織歸巢，有望應(yīng)用于有關(guān)心肌再生的研究[24]。此外，LL-37還有促進創(chuàng)傷修復作用[25]。例如，LL-37 可誘導單核細胞分化為CD45+α3+α3β1+CD34-CD14-BAP-細胞，從而促進骨修復[26]。LL-37還可通過抑制鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶阻斷活化T細胞核因子2核轉(zhuǎn)位，從而抑制破骨細胞生成[27]。干預磷酸酶/T細胞核因子途徑對心肌肥大、動脈粥樣硬化、再狹窄以及血管生成均有影響，可能發(fā)揮心血管保護作用[28]。因此，LL-37是否可通過抑制磷酸酶/T細胞核因子途徑起到心血管保護作用有待證實。此外，研究顯示，瘢痕疙瘩表皮中LL-37表達水平低于正常皮膚；細胞培養(yǎng)實驗表明，LL-37可抑制皮膚成纖維細胞Ⅰ型和Ⅲ型膠原的表達并涉及轉(zhuǎn)化生長因子β、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶和G蛋白途徑；該研究提示，LL-37可能在創(chuàng)傷修復過程中有抑制纖維化作用[29]。因此，LL-37在梗死后心肌修復以及心力衰竭心肌重構(gòu)過程中是否有抗纖維化作用值得深入研究。

5LL-37與心血管疾病風險評估

血中LL-37可用于某些疾病風險評估。Gombart等[30]發(fā)現(xiàn)，長期接受透析治療的患者基線血漿LL-37水平低值組的感染性疾病病死率明顯高于高值組(相對危險度：3.7；95%置信區(qū)間1.2~11.2)，說明基線血漿LL-37水平低是透析患者感染性疾病病死率增加的獨立預測因素。這提示血漿LL-37水平可用于評估某些疾病的預后。有研究顯示，外周血單核細胞LL-37信使RNA水平與收縮壓、高密度脂蛋白、空腹血糖、中性粒細胞計數(shù)以及淋巴細胞計數(shù)等相關(guān)[31]。研究發(fā)現(xiàn)，ST段抬高型心肌梗死患者外周血漿LL-37降低并在24 h 內(nèi)恢復，提示急性心肌梗死時LL-37的合成或釋放受到一過性抑制；同時還發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死時外周血LL-37水平與外周血白細胞或分類計數(shù)之間不存在相關(guān)性；ST段抬高型心肌梗死組急診經(jīng)皮冠狀動脈介入治療術(shù)前與術(shù)后即刻LL-37 水平差異無統(tǒng)計學意義；這提示血管開通前取血時間對LL-37水平影響不大，而血管開通后LL-37水平在術(shù)后1 d內(nèi)恢復[10]。因此，血漿LL-37對于心血管疾病尤其是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者可能有風險評估價值，有待深入研究。

6小結(jié)

近年研究提示LL-37與心血管疾病有密切關(guān)系。有證據(jù)表明，LL-37可能有致動脈粥樣硬化作用，而更多研究提示LL-37可能有心血管保護作用。此外，血漿LL-37可以測定，有望成為新型心血管生物標志物。而LL-37及其衍生物作為新型抗生素的藥物研究已受到關(guān)注[32-34]，提示其對心血管疾病也可能具有藥物研發(fā)價值。因此，LL-37不僅對心血管系統(tǒng)病理生理學研究有理論意義，而且作為潛在的心血管疾病新型生物標志物或藥物開發(fā)有實用價值。

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The Current Research Status of Human Anti-microbial Peptide LL-37 and Cardiovascular Diseases

NIELi,ZHAOHan-jun.

(StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,FuwaiHospital,NationalCenterforCardiovascularDiseases,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege,Beijing100037,China)

Abstract:The human anti-microbial peptide LL-37 has multiple bioactivities.It was much more intensively investigated in the field of inflammation and immunity.LL-37 and its derivatives was also expected as hopeful antibiotics.Recent and growing evidence suggests LL-37 is related to the pathophysiology of cardiovascular diseases.LL-37 may be involved in the pathogenesis of atherosclerosis by modulating the function of macrophages,neutrophils,endothelial cells and vascular smooth muscle cells.Animal experiments indicated that LL-37 has the effect of inhibiting stent restenosis.It may also contribute to angiogenesis and myocardial remodeling.The prognostic and therapeutic values of LL-37 and its derivatives for cardiovascular diseases are intriguing and should be further investigated.

Key words:LL-37; Atherosclerosis; Endothelial function; Angiogenesis; Biomarker

收稿日期：2014-07-03修回日期：2014-10-10編輯：鄭雪

基金項目：中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金/院所青年科學基金(2012-F25)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.07.005

中圖分類號：R541.4

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)07-1163-04