胎盤膠原樣凝集素1研究進展

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(中南大學藥學院藥理系，湖南 長沙 410078)

·文獻綜述·

胎盤膠原樣凝集素1研究進展

夏麗莎，胡長平*

(中南大學藥學院藥理系，湖南 長沙 410078)

胎盤膠原樣凝集素1(collectin placenta-1)即C型凝集素樣清道夫受體，是一種Ⅱ型膜蛋白，其蛋白結構域融合膠原樣凝集素和A型清道夫受體的結構特征，包括螺旋卷曲區(qū)、膠原樣區(qū)、糖識別區(qū)(C型凝集素糖識別區(qū))、頸區(qū)、胞漿區(qū)和跨膜區(qū)。胎盤膠原樣凝集素1不僅能通過糖識別區(qū)和膠原樣區(qū)的負電荷位點與病原微生物的糖類抗原結合直接發(fā)揮宿主防御功能，還能激活旁路補體途徑間接參與機體固有免疫。此外，胎盤膠原樣凝集素1通過攝取ox-LDL和清除β-淀粉樣蛋白分別參與動脈粥樣硬化和阿爾茨海默病的病理過程。

膠原樣凝集素； 胎盤膠原樣凝集素1； 免疫防御

膠原樣凝集素(collectins)是一組含膠原序列的可溶性寡聚蛋白，屬于C-型凝集素家族[1-2]。目前發(fā)現的膠原樣凝集素共有6個亞組，分別為甘露聚糖結合凝集素(mannan-binding lectin，MBL)組，包括了血清型MBL(MBL-A)和肝型MBL(MBL-c)；表面活性蛋白A(surfactant protein A，SP-A)組；表面活性蛋白D(surfactant protein D，SP-D)組，包括了SP-D、膠固素(conglutinin)、43千道爾頓膠原樣凝素(collectin of 43 kDa，CL-43)、46千道爾頓膠原樣凝素(collectin of 46 kDa，CL-46)；肝膠原樣凝集素(collectin liver 1，CL-L1)組；腎膠原樣凝集素(collectin kidney 1，CL-K1)組以及胎盤膠原樣凝集素(collectin placenta 1，CL-P1)組。膠原樣凝集素家族成員在蛋白結構和生物學功能有共同之處，結構上共有膠原樣區(qū)(collagen-like region，CLR)、N端富含半胱氨酸區(qū)、α螺旋區(qū)和糖識別區(qū)(carbohydrate recognition domain，CRD)，而CRD決定膠原樣凝集素識別微生物表面糖原從而發(fā)揮作用；功能上膠原樣凝集素共有免疫防御作用，通過中和作用、凝集作用、調理作用和補體激活作用等抵抗病原微生物對機體的侵襲。在機體中，MBL主要通過激活補體途徑，或是調理素作用起著免疫保護作用；SP-A和SP-D能與Toll樣受體結合，參與調節(jié)肺部炎癥反應[3]；膠固素是甲型流感病毒的抑制劑，能夠中和病毒并抑制紅細胞凝聚而發(fā)揮抗病毒感染的作用。關于CL-P1的研究甚少，本文就CL-P1的分子結構、組織分布以及生物學功能進行綜述。

1 CL-P1基因序列、蛋白結構及組織分布

CL-P1最先由Nakamura K等人發(fā)現，是從人類胎盤cDNA庫里篩選出來的一個新型清道夫受體，依據其蛋白結構特點CL-P1最初被命名為C型凝集素樣清道夫受體(scavenger receptor with C-type lectin，SRCL)。緊接著作者在鼠類胚胎cDNA庫里找到了與人類CL-P1同源的蛋白，隨后不同的研究者相繼在斑馬魚等不同物種中發(fā)現CL-P1同源蛋白的存在，且CL-P1基因在人類、鼠類和斑馬魚等不同種屬中的同源性極高，人鼠的Cl-P1基因同源性達到了91%[4]。在蛋白結構上，CL-P1融合A型清道夫受體(scavenger receptor class A，SR-AI)和膠原凝集素家族的蛋白結構特征，是含有螺旋卷曲區(qū)、膠原樣區(qū)的Ⅱ型膜糖蛋白(圖1)。CL-P1蛋白結構與SR-AI蛋白結構相比較，唯一的區(qū)別是SR-AI有富含半胱氨酸區(qū)域而CL-P1沒有，將SR-AI富含半胱氨酸區(qū)域用CRD區(qū)替換，即轉變?yōu)镃L-P1。但是由于CL-P1有著膠原樣凝集素家族典型的CRD結構，且其與巨噬細胞誘導的C型凝集素和枯否細胞受體具有高度同源性，CL-P1被歸入了膠原樣凝集素家族，CL-P1的名字也由此而來，也有研究者稱其為COLEC12(collectin subfamily member 12)，現在習慣稱其為CL-P1。

圖1 胎盤膠原凝集素的結構及功能

CL-P1的基因位于18號染色體的p11.32區(qū)，人類CL-P1的cDNA序列總共有3058bp，開放閱讀框有2226bp，翻譯為742個氨基酸。其核苷序列從-3到4bp起始翻譯，起始密碼子是ATG，3′端有著典型的加尾信號(AATAA[A])。多肽結構包含螺旋卷曲區(qū)、膠原樣區(qū)、糖識別區(qū)(C型凝集素糖識別區(qū))、頸區(qū)、胞漿區(qū)、跨膜區(qū)，表明CL-P1蛋白質結構具有典型的膠原樣凝集素的結構特點(具CLR和CRD)，但是又與其他膠原樣凝集素蛋白家族的結構不同，CL-P1還有著胞漿區(qū)、跨膜區(qū)，是一種Ⅱ型膜蛋白，且CL-P1的特異性糖配體與其他膠原樣凝集素蛋白成員的糖配體不一樣，不是甘露糖和葡萄糖(Glu-Pro-Asn)而是半乳糖(Gln-Pro-Asp)[5]。Ohtani K[6]等研究發(fā)現，CL-P1 mRNA在大部分器官織中表達，如胎盤、肺、心臟、肝臟等，對不同組織細胞的定位結果顯示人或鼠的心血管內皮細胞(包括人臍靜脈內皮細胞和人臍動脈內皮細胞)表達CL-P1 mRNA，而在巨噬細胞、單核細胞中不表達CL-P1 mRNA；CL-P1蛋白分子量約為140 kDa，去糖基化CL-P1分子量約為90 kDa。而Selman L等[7]研究表明，CL-P1在胎盤的細胞滋養(yǎng)層和合胞體滋養(yǎng)層中表達，還發(fā)現CL-P1在扁桃體基質細胞和肺泡的巨噬細胞中表達。雖然在CL-P1在巨噬細胞是否表達存在分歧，但不同的研究均發(fā)現CL-P1主要在胎盤表達。

2 CL-P1的生物學功能

2.1免疫防御功能免疫調節(jié)是一個高效、精細的生化過程，免疫系統(tǒng)能夠識別和清除病原體等各種抗原，從而維護機體的正常運轉。傳統(tǒng)上，免疫過程分為兩大類，一是固有免疫，通過組織屏障、固有免疫細胞、固有免疫分子(補體等)協(xié)同作用發(fā)揮清除抗原的作用；二是適應性免疫，是通過T細胞和B細胞識別特異性抗原的免疫過程。CL-P1具有免疫防御的作用，不僅參與固有免疫發(fā)揮免疫防御作用，也參與獲得性免疫發(fā)揮重要作用。在固有免疫中，CL-P1促進酵母菌吞噬大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等，能夠與革蘭陽性菌及革蘭陰性菌、酵母菌結合，達到清除機體病原微生物的目的[8]。CL-P1亦可激活旁路補體途徑，促進補體蛋白C3b、備解素以及膜攻擊復合物在真菌表面的沉積[9]。真菌在補體的橋接下被巨噬細胞識別吞噬，這說明CL-P1也可以通過旁路補體途徑參與固有免疫保護機體的過程。CL-P1也直接參與獲得性免疫，增強機體免疫防御能力。CL-P1在骨髓微環(huán)境中呵護樣細胞(nurse-like cell，促進T細胞的活化和分化)中亦有表達，其CRD區(qū)域能夠與乙酰半乳糖胺、T抗體、Tn抗體結合，影響樹突細胞和T細胞的抗原提呈，從而發(fā)揮宿主防御作用[10]。親和色譜和蛋白質組學研究發(fā)現，CL-P1能夠與有末端Lewis x (Lex,CD15)和N-乙酰氨基乳糖殘基的中性粒細胞顆粒糖蛋白結合，當組織炎癥引起中性粒細胞聚集時，內皮細胞中的CL-P1起著清除中性粒細胞顆粒糖蛋白的作用，隨后這些顆粒糖蛋白被直接釋放入血液中或是擴散進入血液循環(huán)；另一方面CL-P1可以間接清除水解酶和細胞因子(如基質金屬酶蛋白)發(fā)揮保護作用[11]。

2.2參與動脈粥樣硬化形成動脈粥樣硬化是由脂蛋白、自由基、感染性微生物、剪切力等多因素誘導內皮功能紊亂進而在受累動脈內膜形成粥樣斑塊的過程。其病理過程的始動因素是內皮損傷，誘發(fā)單核-巨噬細胞、T細胞和平滑肌細胞募集到病變局部，這三種細胞共同參與動脈粥樣硬化形成，T細胞能夠識別ox-LDL等并釋放促炎細胞因子；單核-巨噬細胞能表達大量清道夫受體，并通過清道夫受體攝取ox-LDL形成巨噬源性泡沫細胞；而血管平滑肌細胞遷入內膜后不僅能發(fā)生增殖、遷移形成纖維帽，還能吞噬ox-LDL形成泡沫細胞，最終ox-LDL負荷的泡沫細胞會壞死崩解，形成糜粥樣的壞死物，即是粥樣斑塊的形成[12]。Doi T等[13]發(fā)現，轉染CL-P1的中國倉鼠CHO細胞能攝取ox-LDL，但不能與Ac-LDL、LDL結合，表明CL-P1有可能與植物血凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體(lectin-like oxidized low density lipoproteinrecaptor-1，LOX-1)一樣在動脈粥樣硬化形成和發(fā)展中起著調節(jié)ox-LDL的作用。LOX-1屬于清道夫受體E家族，是內皮細胞功能障礙和動脈粥樣硬化形成的關鍵因素，介導內皮細胞、單核細胞和巨噬細胞攝取、內吞和降解ox-LDL，導致泡沫細胞形成、平滑肌細胞纖維化和遷移以及斑塊的形成[14-15]。Koyama S等[16]證明，人臍靜脈內皮細胞在缺氧/復氧條件下以及小鼠頸動脈內膜在缺血再灌注時CL-P1表達顯著增加。有趣的是，人臍靜脈內皮細胞復氧72 h時CL-P1 mRNA表達開始上調，可持續(xù)至復氧后120h；小鼠頸動脈內膜復灌72 h后CL-P1 mRNA表達達到峰值，而7 d后CL-P1蛋白表達水平達到高峰。在人臍靜脈內皮細胞，LOX-1 mRNA表達則是在復氧24 h時達到峰值。提示，CL-P1與LOX-1在動脈粥樣硬化的形成中扮演著不同的角色。

最新研究發(fā)現，CL-P1攝取ox-LDL是通過其胞漿區(qū)的第三段酪氨酸基序Yxxφ與接頭蛋白2(adaptor protein 2，AP2)的中亞基μ2結合募集網格蛋白，是一條依賴發(fā)動蛋白2(dynamin 2)的網格蛋白介導的內吞途徑。進一步研究發(fā)現，轉染CL-P1的中國倉鼠CHO細胞對不同氧化度(用CuSO4進行氧化，氧化時間分別為3、6、10、24 h)的ox-LDL結合率是不一樣的，其與氧化3h的ox-LDL結合率明顯低于氧化24 h的ox-LDL，但轉染CL-P1的中國倉鼠CHO細胞攝取氧化3h和24 h的ox-LDL的量是相當的，這表明可能由于LDL氧化過程中其負電荷量或是化學結構發(fā)生了變化而造成其結合率不一致，且CL-P1攝取ox-LDL的位點應該不止是一個結構域，很可能四個功能結構域(CRD、頸區(qū)、膠原樣區(qū)域、螺旋卷曲區(qū))都參與了ox-LDL的攝取，從而造成了攝取量與ox-LDL的氧化度無關。更深入的研究發(fā)現，CL-P1通過兩個功能結構域，螺旋卷曲區(qū)和膠原樣區(qū)去攝取ox-LDL，且膠原樣區(qū)域中的R496K499K502正電荷位點是發(fā)揮其生理學功能的主要位點[17-18]。

2.3抗阿爾茨海默病作用阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease)是一種進行性神經變性癡呆癥，其神經病理學主要特征是神經元內神經纖維纏結的形成和β-淀粉樣蛋白(β-amyloid protein，Aβ)的沉積，其病理機制主要是淀粉樣肽假說。該假說認為凝聚態(tài)Aβ在腦沉積啟動病理過程，導致神經纖維纏繞、神經元丟失、老年斑形成和淀粉樣血管病變。Nakamura等[19]在體內實驗發(fā)現，APP/PS1雙轉基因阿爾茨海默病模型小鼠和阿爾茨海默病患者的腦組織中CL-P1表達上調；在體外實驗中，星形膠質細胞、小膠質細胞、血管/血管周細胞中表達CL-P1，且用Aβ處理后，CL-P1的表達呈時間依賴性上升。而后，作者通過在CHO-K1細胞上定位CL-P1和纖維狀β-淀粉樣蛋白(fAβ1-42，人工合成的Aβ)發(fā)現CL-P1可以結合fAβ，提示CL-P1可能參與Aβ的清除。也有研究發(fā)現，SR-AI影響小膠質細胞和單核細胞粘附到β淀粉樣蛋白，從而造成氧自由基的產生，使小膠質細胞內β淀粉樣蛋白內化[20]。

2.4其他作用CL-P1除了發(fā)揮上述功能外，還與機體的生長發(fā)育及腫瘤的遷移相關。Fukuda等[21-22]在CL-P1基因敲除的斑馬魚研究發(fā)現，CL-P1與血管生成相關，其部分生物學功能與血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)類似，CL-P1基因敲除的斑馬魚出現形態(tài)學畸變，表現為體形短小、背主動脈和間血管缺少，甚至是完全缺失，而敲除VEGF及其受體的斑馬魚也會出現相似畸變。為了驗證CL-P1與VEGF功能的相似性，在CL-P1基因敲除的斑馬魚過表達VEGF mRNA，結果斑馬魚的畸變減輕，這些結果提示CL-P1在斑馬魚胚胎時期影響血管生成[20]。Elola等[23]發(fā)現CL-P1選擇性結合Lewis x (Lex,CD15)，而Lex是在中性粒細胞和大部分腫瘤細胞(如肺癌和胸腺腫瘤)的糖復合物中特異性表達的一種細胞粘附分子，CL-P1與Lex結合能夠介導腫瘤細胞粘附到新血管內皮細胞，發(fā)揮促腫瘤細胞黏附血管的作用，介導腫瘤細胞的遷移。

3 結論與展望

CL-P1的特殊蛋白結構決定其不僅有膠原樣凝集素和A型清道夫受體的雙重生物學功能，即在免疫防御以及動脈粥樣硬化和阿爾茨海默病等疾病發(fā)生、發(fā)展中充當重要角色，而且其具有與膠原樣凝集素或A型清道夫受體不同的功能，其有A型清道夫受體沒有的MBL相關的絲氨酸蛋白酶(MASP)結合位點，能夠激活旁路補體途徑[24]。CL-P1具有多種生物學功能，能否作為新的藥物治療靶點值得深入研究。日本學者發(fā)現[25]，CL-P1具有5個單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)位點：一個位于5′端上游區(qū)、兩個位于內含子2區(qū)段、一個位于外顯子5區(qū)段內、另外兩個位于外顯子6區(qū)段內，位于外顯子6區(qū)段內的兩個SNPs有著顯著的連鎖不平衡(r2>0.5)，是否可用于疾病的預測和診斷也有待進一步的研究。

[1] Drickamer K.Two distinct classes of carbohydrate-recognition domains in animal lectins[J].J Biol Chem,1988,263(20):9557-9560.

[2] Hoppe HJ,Reid KB.Collectins--soluble proteins containing collagenous regions and lectin domains--and their roles in innate immunity[J].Protein Sci,1994,3(8):1143-1158.

[3] Ariki S,Nishitani C,Kuroki Y.Diverse functions of pulmonary collectins in host defense of the lung[J].J Biomed Biotechnol,2012,2012:7.

[4] Nakamura K,Funakoshi H,Tokunaga F,et al.Molecular cloning of a mouse scavenger receptor with C-type lectin (SRCL)(1),a novel member of the scavenger receptor family[J].Biochim Biophys Acta,2001,1522(1):53-58.

[5] Nakamura K,Funakoshi H,Miyamoto K,et al.Molecular cloning and functional characterization of a human scavenger receptor with C-type lectin (SRCL),a novel member of a scavenger receptor family[J].Biochem Biophys Res Commun,2001,280(4):1028-1035.

[6] Ohtani K,Suzuki Y,Eda S,et al.The membrane-type collectin CL-P1 is a scavenger receptor on vascular endothelial cells[J].J Biol Chem,2001,276(47):44222-44228.

[7] Selman L,Skjodt K,Nielsen O,et al.Expression and tissue localization of collectin placenta 1 (CL-P1,SRCL) in human tissues[J].Mol Immunol,2008,45(11):3278-3288.

[8] Jang S,Ohtani K,Fukuoh A,et al.Scavenger receptor collectin placenta 1 (CL-P1) predominantly mediates zymosan phagocytosis by human vascular endothelial cells[J].J Biol Chem,2009,284(6):3956-3965.

[9] Ma YJ,Skjoedt MO,Gaeerd P.Soluble collectin-12 (CL-P1) triggers activation of the alternative complement pathway[J].Mol Immunol,2013,240(56):316.

[10] Yoshida T,Tsuruta Y,Iwasaki M,et al.SRCL/CL-P1 recognizes GalNAc and a carcinoma-associated antigen,Tn antigen[J].J Biochem,2003,133(3):271-277.

[11] Graham SA,Antonopoulos A,Hitchen PG,et al.Identification of Neutrophil Granule Glycoproteins as Lewisx-containing Ligands Cleared by the Scavenger Receptor C-type Lectin[J].J Biol Chem,2011,286(27):24336-24349.

[12] Kzhyshkowska J,Neyen C,Gordon S.Role of macrophage scavenger receptors in atherosclerosis[J].Immunobiology,2012,217(5):492-502.

[13] Doi T,Kurasawa M,Higashino K,et al.The histidine interruption of an alpha-helical coiled coil allosterically mediates a pH-dependent ligand dissociation from macrophage scavenger receptors[J].J Biol Chem,1994,269(41):25598-25604.

[14] Ulrich-Merzenich G,Zeitler H.The lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1 as therapeutic target for atherosclerosis,inflammatory conditions and longevity[J].Expert Opin Ther Targets,2013,17(8):905-919.

[15] Taye A,El-Sheikh AA.Lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor 1 pathways[J].Eur J Clin Invest,2013,43(7):740-745.

[16] Koyama S,Ohtani K,Fukuzawa J,et al.The induction of human CL-P1 expression in hypoxia/reoxygenation culture condition and rat CL-P1 after ischemic/reperfusion treatment[J].Biochim Biophys Acta,2011,1810(9):836-842.

[17] Jang S,Ohtani K,Fukuoh A,et al.Scavenger receptor CL-P1 mediates endocytosis by associating with AP-2μ2[J].Biochim Biophys Acta,2014,1840(11):3226-3237.

[18] Mori K,Ohtani K,Jang S,et al.Scavenger receptor CL-P1 mainly utilizes a collagen-like domain to uptake microbes and modified LDL[J].Biochim Biophy Acta,2014,1840(12):3345-3356.

[19] Nakamura K,Ohya W,Funakoshi H,et al.Possible role of scavenger receptor SRCL in the clearance of amyloid-beta in Alzheimer’s disease[J].J Neurosci Res,2006,84(4):874-890.

[20] Cornejo F,von Bernhardi R.Role of scavenger receptors in glia-mediated neuroinflammatory response associated with Alzheimer’s disease[J].Mediators Inflamm,2013,2013:895651.

[21] Fukuda M,Ohtani K,Jang SJ,et al.Molecular cloning and functional analysis of scavenger receptor zebrafish CL-P1[J].Biochim Biophys Acta,2011,1810(12):1150-1159.

[22] Ohtani K,Suzuki Y,Wakamiya N.Biological functions of the novel collectins CL-L1,CL-K1,and CL-P1[J].J Biomed Biotechnol,2012:8.

[23] Elola MT,Capurro MI,Barrio MM,et al.Lewis x antigen mediates adhesion of human breast carcinoma cells to activated endothelium.Possible involvement of the endothelial scavenger receptor C-type lectin[J].Breast Cancer Res Treat,2007,101(2):161-174.

[24] Degn SE,Thiel S.Thiel,Humoral pattern recognition and the complement system[J].Scand J Immunol,2013,78(2):181-193.

[25] Ohmori H,Makita Y,Funamizu M,et al.Haplotype analysis of the human collectin placenta 1 (hCL-P1) gene[J].J Hum Genet,2003,48(2):82-85.

10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.04.029

2015-04-28；

2015-05-06

*通訊作者，E-mail:huchangping@yahoo.com.

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(此文編輯：秦旭平)