REG3γ的研究進展

王 健，吳 潔，陳 韜

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，湖南長沙410128）

REG3γ的研究進展

王 健，吳 潔，陳 韜※

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，湖南長沙410128）

早期斷奶仔豬的腹瀉普遍性是養(yǎng)豬業(yè)的難題，Reg3γ是一種C型凝集素，主要在哺乳動物的腸道和皮膚的上皮組織表達，具有抗菌、抗炎和促進細胞增殖等多種功能，在斷奶仔豬腹瀉防治方面具有非常廣闊的前景。文章對Reg3γ來源、表達以及作用機制等方面研究進展進行綜述。

Reg3γ；潘氏細胞；C型凝集素；糖識別區(qū)域；招募物

1 Reg III基因家族的發(fā)現(xiàn)

1984年，Yonemura等發(fā)現(xiàn)給切除90％胰腺的大鼠體內(nèi)加入聚合酶抑制劑，如煙酰胺，可以誘導胰島的再生。隨后對再生的大鼠胰島cDNA庫進行篩選發(fā)現(xiàn)一個新的基因，這個基因被命名為Reg（regenerating gene）[1]。它編碼一個由165個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，其中包含一個由21個氨基酸組成的信號肽。隨后，研究者們陸續(xù)在人類、小鼠、大鼠、豬等其他物種中發(fā)現(xiàn)了該基因，并將其稱為Reg基因家族[2]。Reg蛋白家族屬于哺乳動物的C型凝集素，每一個成員都有且僅有一個16kD左右的CDR（糖識別區(qū)域）區(qū)和N末端的分泌信號。

REG基因家族的多個成員在人和鼠的體內(nèi)已被鑒定，根據(jù)一級結(jié)構(gòu)的不同，可以將Reg蛋白分為四種類型：I型包括人類REGIα、REGIβ、大鼠REGI和小鼠REGI，II型僅有小鼠的REGII；III型包括人類HIP/PAP、大鼠PAP/Peptide23、小鼠RegIII/PAPII、豬RegIIIγ[3]；IV型包括人類REGIV、大鼠REGIV。RegIII有四個亞型，Reg3α，β，γ，δ。根據(jù)Drickamer and Fadden的分類方法，Reg3γ屬于C型凝集素的IV家族，是一種分泌型的小分子，但是缺乏其他微生物結(jié)合型C型凝集素的補體招募區(qū)域。Reg3γ互補DNA鏈長774個堿基對，有一個開放閱讀框，編碼一個174個氨基酸的蛋白質(zhì)，其中包含一個29個氨基酸殘基的信號肽，成熟的Reg3γ含有145個氨基酸殘基，計算分子量為16.1 kD左右。

2 Reg3γ表達及其調(diào)控

2.1 Reg3γ的表達部位

小鼠的Reg3γ主要在呼吸道和小腸的上皮細胞中表達，此外，在胸腺中也檢測到Reg3γ的表達。在呼吸道，Reg3γ主要由杯狀細胞和C1ara1ike細胞表達；在小腸，原位雜交和免疫組化結(jié)果顯示Reg3γ出現(xiàn)在微絨毛底部和腺窩，表明其主要由相應部位的新分化的吸收性上皮細胞和潘氏細胞表達[4，5]。并且在器官發(fā)育至暴露到腺窩外之前Reg3γ就有表達。

2.2 Reg3γ的表達特征

Reg3γ的表達是非組成型的，在炎癥、細菌或腸粘膜損傷等刺激下，小腸Reg3γ表達明顯升高。在常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠斷奶前（17～22天），在腸道幾乎檢測不到Reg3γmRNA的表達，斷奶后，Reg3γ mRNA的表達呈現(xiàn)急劇的升高，意味著Reg3γ可以補償斷奶后乳汁中溶菌酶的功能。Reg3γmRNA的表達最先可以在回腸檢測到，然后向空腸和十二指腸以及結(jié)腸擴散；而在無菌飼養(yǎng)的小鼠腸道中則幾乎始終都檢測不到Reg3γmRNA的表達[4，5]，這就意味著Reg3γ在腸道的表達是誘導型的。向無菌飼養(yǎng)的C57/b6小鼠腸道中引入來自于常規(guī)飼養(yǎng)小鼠的混合菌群，可引起Reg3γ表達升高20多倍，相反，如果引入革蘭氏陰性共生菌（如多形擬桿菌），Reg3γmRNA的升高僅2.5倍，如果引入的是非侵染性的革蘭氏陽性菌（如李斯特菌），則Reg3γmRNA的水平?jīng)]有變化，表明腸道共生菌可以誘導Reg3γ的表達，而單一細菌的誘導作用并不明顯[5]。另外，Reg3γ的表達水平的不同與總的細菌數(shù)量的不同沒有關系。增加細菌與上皮的接觸會影響Reg3γ的表達，在微生物生態(tài)環(huán)境改變和沒有被動免疫的情況下Reg3γ的表達作為代償反應的一部分來維持粘膜層的穩(wěn)態(tài)，這作為一種限制潛在的細菌入侵和維持粘膜表面穩(wěn)態(tài)的完整機制。

3 Reg3γ的功能及作用機理

Reg3γ作為一種上皮細胞分泌的抗菌蛋白，是由古老天然免疫效應分子進化而來。它和其他哺乳動物凝集素一樣，是一種具有多種生物學功能的蛋白，目前已經(jīng)知道Reg3γ在機體的不同組織具有抗菌、抗炎和促進細胞增殖等功能。

3.1 Reg3γ的抗菌作用

Reg3γ的抗菌機制與陽離子抗菌肽高度相似，Reg3γ與細菌表面的肽聚糖的糖基結(jié)合，入侵到細菌內(nèi)部，從而損壞細胞壁，引起細胞質(zhì)泄漏。Reg3γ與甘露聚糖相互作用，但不結(jié)合單體的甘露糖，說明它只結(jié)合高度聚合的配體。甘露聚糖與凝集素的結(jié)合需要鈣離子，而Reg3γ與甘露糖的結(jié)合會被鈣離子抑制[6]。肽聚糖，是一個暴露在革蘭氏陽性菌表面的，但卻隱藏在革蘭氏陰性菌周質(zhì)空間內(nèi)的分子，所以Reg3γ只對革蘭氏陽性菌有抗菌活性，對革蘭氏陰性菌沒有抗菌活性。

Reg3γ在小腸腸腔內(nèi)的抗菌作用與細菌黏附、入侵、吞噬體的逃離、細菌在宿主細胞內(nèi)的運動都沒有關系。它可能的殺菌模式是，共生微生物觸發(fā)myd88介導的信號通道，誘導Reg3γ在遠端小腸產(chǎn)生，在微生物有機會侵入到上皮細胞之前殺死微生物，從而調(diào)節(jié)腸道并增加對暴露的病原體細菌的抵抗力。但并不是所有的腸道細菌都能誘導Reg3γ的產(chǎn)生，像革蘭氏陰性菌多形擬桿菌，會誘導小腸內(nèi)的Reg3γ的表達，而像革蘭氏陽性菌益生菌長雙歧桿菌會下調(diào)它的表達[7]。這些都表明Reg3γ對腸道微生物的抵抗力或者易感力與體內(nèi)共生微生物的組成有高度聯(lián)系。

3.2 RegIII蛋白的抗炎作用

Reg3γ在機體免疫過程中除了直接作用于病原菌之外，還能參與機體的免疫調(diào)節(jié)作用。如人類HIP/PAP（小鼠Reg3γ）能對細胞的炎癥作出直接反應，將PAP來刺激預先用TNFα處理的巨噬細胞，引起一些促炎因子如TNFα、IL-6表達呈劑量依賴性抑制，類似的結(jié)果在其他細胞中也有發(fā)現(xiàn)，如大鼠胰腺腺泡AR42J細胞和人類結(jié)腸HT29細胞。研究發(fā)現(xiàn)炎性腸病患者血清中PAP的水平明顯高于對照，并且與炎癥的程度成正相關[8]。

PAP I,II,III都屬于REG家族的第三型。PAP蛋白可以由幾種抗炎因子誘導表達，也可以通過JAK/STAT3通道被自身誘導表達。PAP不僅能有效抵抗胰腺內(nèi)和胰腺外的炎癥引起的損傷，它的表達增加更是對炎癥過程的一種一般性反應[9]。

在患有活性炎癥性腸病和實驗性結(jié)腸炎的大鼠體內(nèi)PAP ImRNA會增加，補充的外源性PAP可以進入小腸細胞，尤其是上皮細胞，并且能抵抗炎癥性腸病的炎性過程。加入PAP可以抑制CD（克羅恩?。┎∪私Y(jié)腸組織炎性細胞因子的分泌，還可以通過抑制NFkB的活性來下調(diào)細胞因子的產(chǎn)生。說明PAP可以通過抑制白細胞招募物進入腸道細胞來減少炎癥反應[8]。

3.3 Reg蛋白家族在不同組織中的促細胞增殖作用

Reg蛋白是胰腺細胞的生長因子，也對其他組織受損后的發(fā)育和修復起重要作用。在胰島內(nèi)，RegII，或RegIII通過促進胰島細胞復制和再生，增大胰島細胞體積大小，抑制細胞凋亡，促使胰島細胞生長和從損傷中存活。Reg3α能通過活化Akt激酶和升高Cyc1in D1和CDK4的水平來刺激beta細胞的復制而延遲糖尿病的發(fā)作[10]。

Reg家族是損傷的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的介質(zhì)，在神經(jīng)再生中起關鍵作用。PAPIII蛋白是受損神經(jīng)誘導并釋放的一類巨噬細胞趨化物。神經(jīng)受傷后誘導PAPIII蛋白的分泌，隨后它的N端水解形成10～20 nm的纖維狀結(jié)構(gòu)。在細胞外，這些絲狀物為促進軸突延伸提供支架[11]。而全長完整的PAPIII蛋白能夠誘導巨噬細胞和小膠質(zhì)細胞靠近受傷位置。PAP III兩種不同活性的不同作用共同促進神經(jīng)軸突的生長。

HIP/PAP在肝癌細胞內(nèi)大量表達，它是肝旁分泌的一種生長因子。HIP/PAP能促進STAT3(信號轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)錄因子3)的活化和抑制TNF-α(腫瘤壞死因子)，保護肝細胞免受TNF-α誘導的細胞凋亡[12]，并發(fā)揮抗氧化活性阻止具有活性氧的物質(zhì)損害線粒體，同時也能作為肝細胞原代培養(yǎng)的有絲分裂原，對體內(nèi)肝細胞具有促進增殖和發(fā)育能力以及抗凋亡作用[13]。

上皮角質(zhì)細胞增殖是傷口修復的必要元素，銀屑病患者上皮細胞會異常增殖。銀屑病發(fā)生時，IL-7細胞因子大量存在，它能誘導嚙齒類動物體內(nèi)Reg3γ（人體類為REG3A）的表達，Reg3γ通過促進角質(zhì)形成細胞的增殖和抑制角質(zhì)形成細胞終端分化相關基因的表達（如兜甲蛋白，角蛋白10，角蛋白5，中間絲相關蛋白）來調(diào)解傷口修復和銀屑病的表皮增生[14]。

Reg蛋白是調(diào)節(jié)正常的和腫瘤性的胃上皮細胞增殖和分化的一種生長因子。能刺激胃黏膜細胞增殖分化成壁細胞和主細胞。有研究表明reg蛋白對體外培養(yǎng)的胃粘膜細胞有直接的促生長作用，而胃泌素卻沒有。說明慢性高胃泌素血癥間接誘導胃黏膜增殖而使粘膜增厚，是通過ECL細胞（胃嗜鉻樣細胞）里面的胃泌素受體使reg蛋白量增加而形成[15]。

隱窩是腸細胞分化與增殖的重要結(jié)構(gòu)，Cdx1（Cauda1type homeobox1尾型同位序列1）是沿著隱窩-絨毛軸表達的同源盒基因，它的表達參與細胞增殖與分化的第一步。PAP I是隱窩特異性基因，Cdx1能活化它的表達。大鼠腸道受損后，PAP I在利貝昆氏隱窩的上皮細胞內(nèi)大量表達。說明PAP I能通過自分泌和旁分泌機制來調(diào)節(jié)腸道細胞的生長[16]。

4 Reg3γ的相關研究進展及潛在的應用

目前，已經(jīng)先后在人類、小鼠、大鼠和豬等動物中發(fā)現(xiàn)和鑒定了Reg3γ，有關的研究主要集中在小鼠、大鼠和人類，對Reg3γ表達調(diào)控和功能及其分子機理有了一定的了解，但是有關豬的Reg3γ尚未有報道。鑒于這一蛋白的多種功能，Reg3γ在斷奶仔豬腹瀉防治方面具有非常廣闊的前景，包括替代抗生素來殺滅進入腸道的病原菌，維持腸道微生物菌群的穩(wěn)定，促進腸粘膜細胞增殖，修復斷奶過程中受損的粘膜，并減緩炎癥的發(fā)生。因此，Reg3γ的這些特點使得其在應用中比一般的抗菌肽具有更大的優(yōu)勢。

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