宿主防御肽的生物學(xué)功能、表達(dá)特性及調(diào)控機制

竇秀靜 張嘉依 王怡茹 單安山

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150038)

2019年7月9日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布“全面禁抗”公告，公告提出：為維護我國動物源性食品安全和公共衛(wèi)生安全，決定停止生產(chǎn)、進(jìn)口、經(jīng)營、使用部分藥物飼料添加劑，并對相關(guān)政策進(jìn)行調(diào)整。研究表明，長期使用飼用抗生素，導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性增強，使動物機體抵抗病原微生物感染的能力下降；此外，藥物殘留也嚴(yán)重影響了人類健康。因此，國內(nèi)外科研人員正積極尋找可以增強動物機體免疫能力的飼用抗生素替代途徑。宿主防御肽(host defense peptides，HDPs)作為機體先天性免疫防御系統(tǒng)的重要組成成分之一，發(fā)揮著極其重要的免疫作用[1]。透徹研究宿主防御肽的表達(dá)特性及調(diào)控規(guī)律為通過提高動物機體免疫力以替代飼用抗生素的使用提供重要思路。本文將綜述宿主防御肽的概念、生物學(xué)功能及其表達(dá)特性和表達(dá)調(diào)控機制。

1 宿主防御肽的概念及分類

宿主防御肽是動物機體內(nèi)組織細(xì)胞表達(dá)和分泌的一類具有多種功能的小分子多肽物質(zhì)。宿主防御肽通常具有廣譜的抗菌活性，又稱抗菌肽(antimicrobial peptides，AMPs)，是機體防御外來病原菌入侵的重要防線[2-3]。

宿主防御肽來源廣泛[4]，最早在昆蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，隨后陸續(xù)在水生動物、禽類以及哺乳動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)[5]。當(dāng)前，抗菌肽數(shù)據(jù)庫(http//apes.unmet.due/AP/main.hp)已經(jīng)收錄了3 000余種宿主防御肽，其中有2 356種動物源宿主防御肽，如從蠅蛆中分離得到的抗菌肽MAP17[6]、從哺乳動物體內(nèi)分離得到的抗菌肽人源β-防御素3(human β-defensin-3，HBD3)[7]以及從水生動物體內(nèi)分離得到的抗菌肽Hymenochirin-5Pe[8]等。氨基酸的種類和多肽的排列方式影響宿主防御肽的結(jié)構(gòu)，根據(jù)其二級結(jié)構(gòu)分為α-螺旋、β-折疊和無規(guī)則延伸3類[9]。α-螺旋類宿主防御肽常見于有抗菌活性的宿主防御肽，如天蠶素家族和LL-37等。β-折疊類宿主防御肽根據(jù)半胱氨酸殘基的空間結(jié)構(gòu)還可以分為植物防御素、無脊椎動物防御素、α-防御素、β-防御素和θ-防御素5個亞類[9]。無規(guī)則延伸常見于富含甘氨酸或脯氨酸的宿主防御肽，如牛腸源性β-防御素(enteric beta defensin，EBD)[10]等。依據(jù)抗菌肽的三級結(jié)構(gòu)還可以將其分為線性-螺旋肽、環(huán)肽以及通過二硫鍵維系的α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu)、發(fā)卡結(jié)構(gòu)、線性肽和無序的短肽[9]。結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致宿主防御肽的功能也有所不同，根據(jù)宿主防御肽對不同種類微生物具有的拮抗作用可將其分為抗病毒肽、抗細(xì)菌肽、抗腫瘤肽、抗寄生蟲肽和抗真菌肽等[11]。根據(jù)宿主防御肽所帶電量可以分為陽離子抗菌肽、陰離子抗菌肽以及中性抗菌肽[11]。

2 宿主防御肽的生物學(xué)功能

宿主防御肽具有多種生物學(xué)功能，包括抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗寄生蟲和免疫調(diào)節(jié)等，因此又稱“多功能肽”[12]，其功能如圖1所示。

1：抗菌模式 antibacterial pattern；2：抗病毒模式 anti-virus pattern；3：抗腫瘤模式 anti-tumor pattern；4：抗寄生蟲模式 anti-parasitic pattern。

2.1 抗菌

宿主防御肽通常具有廣譜的抗菌活性。Nilsson[13]研究發(fā)現(xiàn)，LL-37、豬β-防御素2(porcine β-defensin-2，PBD2)和蜂毒素均對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌有很好的抑制作用。Casciar等[14]發(fā)現(xiàn)，蛙體內(nèi)分離得到的抗菌肽Esculentin-1a(1-21)NH2具有廣譜抗菌活性，特別是對銅綠假單胞菌和白色念珠菌等。其抗菌機制可分為直接殺滅和間接殺滅。生理狀態(tài)下，帶正電荷的宿主防御肽以物理的方式吸附于細(xì)菌細(xì)胞膜，導(dǎo)致胞質(zhì)外露，破壞細(xì)胞膜[15]。其機制分為4種模型，包括：1)地毯模型；2)桶板模型；3)聚集模型；4)環(huán)孔模型[3]。例如mBjAMP1，一種分離于日本分枝桿菌的抗菌肽，能夠穿透細(xì)菌細(xì)胞膜，且不會引起膜破裂，對病原菌顯示出有效的生長抑制和殺菌活性[16]。檀磊[17]研究表明，蛙吞噬細(xì)胞中分離的蛙皮素可以應(yīng)用于革蘭氏陽性細(xì)菌的治療中。另外，抗菌肽亦可通過與細(xì)胞內(nèi)陰離子結(jié)合，作用于細(xì)菌基因組，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，達(dá)到抑菌效果。Scocchi等[18]發(fā)現(xiàn)，豬源抗菌肽PR-39可以通過阻止蛋白質(zhì)的生物合成，誘導(dǎo)在DNA復(fù)制過程中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)降解，從而抑制細(xì)菌的繁殖生長。有些宿主防御肽雖不能直接殺滅細(xì)菌，但可以通過免疫調(diào)控發(fā)揮作用，破壞細(xì)菌細(xì)胞的生命進(jìn)程[7]，如鯊體內(nèi)分離純化的抗菌肽GFP-2[19]、存在于人體呼吸道內(nèi)的LL-37[20]，它們作為受體參與機體的免疫反應(yīng)過程，競爭性抑制細(xì)菌與宿主細(xì)胞結(jié)合，起到抑菌作用。

2.2 抗病毒

宿主防御肽具有抗病毒活性，能有效抑制病毒的傳播，提高機體抵抗病原感染的能力，例如宿主防御肽Protegrins可以增強人類抵抗先天性免疫缺陷(human immunodeficiency virus，HIV)[21]、家禽抵抗甲型流感[22]等疾病的能力。宿主防御肽抗病毒的作用機制可分為競爭性以及非競爭性兩大類。病毒粒子侵入宿主細(xì)胞內(nèi)，宿主防御肽搶先占領(lǐng)受體上的結(jié)合位點，導(dǎo)致病毒粒子無法與受體結(jié)合，進(jìn)而抑制病毒粒子的活性。Casanova等[23]研究發(fā)現(xiàn)，富含甘氨酸的宿主防御肽LL-37主要對人輪狀病毒起到直接的抗病毒作用。付杰等[24]研究發(fā)現(xiàn)，從紅頭麗蠅蛆血淋巴中分離純化的抗病毒肽Alloferon1通過誘導(dǎo)機體產(chǎn)生干擾素(interferon，IFN)，并激活自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)，阻斷病毒吸附于宿主細(xì)胞，遏制病毒的代謝過程，阻斷病毒的傳播。雞血抗菌肽能有效中和雞痘病毒，在一定程度上抑制其增殖[25]。牛髓系抗菌肽BMAP27對淋巴結(jié)感染急性牛皰疹病毒具有潛在的抑制作用[26]。另外，宿主防御肽可以干擾病毒粒子的組裝，使其在宿主細(xì)胞內(nèi)無法形成完整結(jié)構(gòu)，阻礙病毒粒子增殖，抑制病毒活性[27]。因此，通過營養(yǎng)干預(yù)提高宿主防御肽的表達(dá)以抵抗病毒感染宿主細(xì)胞是動物機體預(yù)防病毒感染性疾病的有效手段。

2.3 抗寄生蟲

寄生蟲病使得動物食欲減退、體力透支，長期危害動物機體健康，嚴(yán)重的可能致死，如豬疥螨病[28]、弓形體病[29]等。有些宿主防御肽可以直接作用于寄生蟲的細(xì)胞膜，使蟲體內(nèi)部產(chǎn)生大空泡，內(nèi)部形態(tài)遭到破壞而死亡，這一點體現(xiàn)在昆蟲源宿主防御肽對瘧原蟲的抑制作用，如由葉水蛙體內(nèi)分離得到的抗菌肽Dermatitis家族[30]以及Dermatitis衍生物S3、S4[31]等；另外，宿主防御肽還可以改變寄生蟲細(xì)胞內(nèi)線粒體的膜電位，影響寄生蟲體內(nèi)核酸和蛋白質(zhì)的形成，導(dǎo)致寄生蟲細(xì)胞凋亡，抑制寄生蟲的活力[32]。

2.4 抗腫瘤

宿主防御肽具有顯著的抗腫瘤活性，如人白血病細(xì)胞、肝癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞等。宿主防御肽可通過促使腫瘤細(xì)胞膜上形成多個孔洞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物溢出，以直接抑制腫瘤細(xì)胞增殖，發(fā)揮抗腫瘤作用，如抗菌肽SK84[33]。除此之外，宿主防御肽亦可通過抑制腫瘤細(xì)胞內(nèi)染色體DNA的合成，使其無法正常代謝，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[34]?？咕腍BD3還可通過旁分泌的方式抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力[5]，同時抑制血管內(nèi)皮因子誘導(dǎo)的癌細(xì)胞的遷移能力[35]。

2.5 免疫調(diào)節(jié)作用

宿主防御肽的免疫調(diào)節(jié)作用是近年來研究的熱點，通過宿主防御肽的免疫調(diào)控，機體內(nèi)固有免疫及獲得性免疫均顯著增強[36]。宿主防御肽除了通過殺滅病原體防止病原微生物進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)，還能通過分泌多種細(xì)胞因子抑制動物機體炎癥發(fā)生[37]，如唾液腺分泌富組蛋白和白細(xì)胞介素8、胰腺分泌β-防御素和牛乳腺上皮細(xì)胞分泌乳清蛋白等。Shan等[38]報道指出，乳鐵蛋白也可以促進(jìn)斷奶仔豬的外周血和脾淋巴增殖，有效提高仔豬血清中免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)、免疫球蛋白M(immunoglobulin M，IgM)和白細(xì)胞介素-2(interleukin-2，IL-2)的水平，提高機體免疫能力。此外，宿主防御肽還可以抑制內(nèi)毒素(lipopolysaccharide，LPS)引起的炎癥反應(yīng)。宿主防御肽可通過與LPS結(jié)合發(fā)揮抗炎作用。Dou等[39]研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽具有結(jié)合LPS的能力，如蜂毒素通過與LPS結(jié)合，從而降低腫瘤壞死因子-α的表達(dá)和分泌，減少一氧化氮等促炎因子的產(chǎn)生，繼而降低LPS誘導(dǎo)的促炎反應(yīng)。另外，宿主防御肽還可通過免疫調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)促炎信號的激活來發(fā)揮抗炎作用，如抗菌肽LTP-20通過作用于核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB，NF-κB)受體激活蛋白通路和促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路降低LPS刺激產(chǎn)生的促炎因子水平[40]。LL-37對體內(nèi)多種細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)作用，如單核細(xì)胞、上皮細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等，與粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimu-lating factor，GM-CSF)及白細(xì)胞介素-1(interleukin-1，IL-1)有協(xié)同作用，前者通過激活單核細(xì)胞并產(chǎn)生白細(xì)胞介素-8(interleukin-8，IL-8)，后者通過激活光束纖維(aktinofibrils，AKT)、cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白質(zhì)(cAMP response element binding protein，CREB)和NF-κB等途徑增強細(xì)胞因子和趨化因子活性，抑制由LPS引起的炎癥反應(yīng)[40]。宿主防御肽通過多種免疫調(diào)節(jié)機制維持和增強機體的免疫能力，其作用模式如圖2所示。

1：抑制內(nèi)毒素活性 inhibition of endotoxin activity；2：直接殺滅微生物 kill microorganisms directly；3：中和巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的釋放 neutralizing pro-inflammatory factors released by macrophages and monocytes；4：促進(jìn)血管生成 promote angiogenesis；5：促進(jìn)傷口愈合 promotes wound healing；6：激活并趨化免疫細(xì)胞 activate and chemotactic immune cells。

3 宿主防御肽的表達(dá)及調(diào)控特性

大量科學(xué)研究證實，動物機體分泌宿主防御肽的種類和水平依賴于動物的種屬差異、組織差異以及生理狀態(tài)、飼糧調(diào)節(jié)等，具有不同的表達(dá)特性。

3.1 營養(yǎng)調(diào)控特性

一些功能性營養(yǎng)物質(zhì)對宿主防御肽的表達(dá)具有調(diào)控作用，如短鏈脂肪酸、氨基酸以及中草藥、益生菌等，如表1所示。短鏈脂肪酸對宿主防御肽具有很好的表達(dá)調(diào)節(jié)活性，通過膳食纖維發(fā)酵產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸，可以調(diào)節(jié)機體內(nèi)宿主防御肽的表達(dá)[42]；丁酸鈉及苯基丁酸鈉[2,43]，均可誘導(dǎo)豬腸上皮細(xì)胞及豬腎細(xì)胞中豬β-防御素3(porcine β-defensin-3，PBD3)、豬β-防御素128(porcine β-defensin-128，PBD128)等宿主防御肽的表達(dá)[44]。飼糧中添加異亮氨酸可有效促進(jìn)豬空腸和回腸中豬β-防御素1(porcine β-defensin-1，PBD1)、PBD2等防御素的表達(dá)[41]；添加精氨酸亦可促進(jìn)豬腸上皮細(xì)胞中β-防御素的表達(dá)[45]。斷奶仔豬飼糧中添加谷氨酰胺能顯著促進(jìn)骨髓及空腸黏膜抗菌肽PR-39 mRNA表達(dá)的上調(diào)[46]。中草藥的種類繁多，從植物中分離出的物質(zhì)，如穿心蓮內(nèi)酯、冬凌草甲素和異黃體生成素，誘導(dǎo)人結(jié)腸上皮細(xì)胞中HBD3的產(chǎn)生[47]。Gr?ber等[48]研究表明，仙鶴草預(yù)處理的細(xì)胞中人源β-防御素1(human β-defensin-1，HBD1)的表達(dá)量顯著升高。何星等[49]發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加不同劑量的四君子散，對家兔圓小囊組織中兔防御素RSRAH的表達(dá)有明顯的促進(jìn)作用。曾慶輝等[50]發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加德氏乳酸菌后，黃河鯉皮膚中的肝表達(dá)抗菌肽-1(1iver-expressed antimicrobialpeptide-1,Leap-1)和肝表達(dá)抗菌肽-2(1iver-expressed antimicrobialpeptide-2,Leap-2)的相對表達(dá)量顯著升高。

表1 功能性物質(zhì)影響宿主防御肽表達(dá)

3.2 種屬依賴性

目前，宿主防御肽在哺乳動物、鳥類、魚類、兩棲類、爬行動物以及昆蟲中表達(dá)的種類以及水平各不相同，展現(xiàn)出明顯的種屬依賴性。

人源宿主防御肽主要分為α-防御素家族、β-防御素家族以及cathelicidin家族。如LL-37是表達(dá)于人體內(nèi)的典型cathelicidin家族宿主防御肽[11]。PR-39、Protegrin-1(PG-1)是僅在豬體內(nèi)高表達(dá)的豬源宿主防御肽PBD2、PBD3等在豬的各個組織中均有表達(dá)[51]。乳鐵蛋白是典型的牛源宿主防御肽，由于其良好的抗腫瘤、增強機體免疫力活性，被應(yīng)用于飼糧及食品當(dāng)中[52]，牛源宿主防御肽還包括Calisthenic[53]、BMAP-28[54]以及Bac1[55]等。綿羊β-防御素-1(sheep β-defensin-1，SBD-1)主要分布于綿羊的消化道、呼吸道、生殖道和脾臟當(dāng)中[56]。另外，來自于兔圓蟲圓形細(xì)胞中的兔宿主防御肽在體內(nèi)各個部位均有表達(dá)[57]。Bommineni等[58]發(fā)現(xiàn)了雞源抗菌肽，如Fowlicidin-1。魚類宿主防御肽數(shù)目繁多，有鞘磷脂家族以及cathelicidins家族，如codCath1[59]、cathelicidin 5[60]等。Conlon等[61]發(fā)現(xiàn)，蛙皮膚分泌物中存在Lithobates forreri、Hylarana luctuosa/signata、Tigerinin-1R等抗菌肽。Sutomo[62]在科莫多巨蜥基因組中鑒定出66個β-防御素基因、6個卵防御素基因和3個cathelicidin基因。Freire等[63]從昆蟲黃蜂毒液中分離得到的抗菌肽Synoeca-MP。

3.3 組織依賴性

宿主防御肽的表達(dá)具有組織依賴性，在同種動物不同組織器官中的表達(dá)種類及水平有所差異。LL-37在中性粒細(xì)胞和上皮細(xì)胞中呈構(gòu)成性表達(dá)，在皮膚中呈誘導(dǎo)性表達(dá)[64]。PBD2在骨髓、淋巴組織、舌、腎臟和大腸中均有表達(dá)，但在腎臟和肝臟中的表達(dá)量最高[65]；而PBD3、PBD4分別在口腔黏膜和肺泡組織中表達(dá)量較高，PBD123、PBD125和PBD129主要在豬雄性生殖組織中表達(dá)[61]；豬源抗菌肽PR-39在骨髓和淋巴組織中表達(dá)，且具有抑菌活性[66]。有些牛源宿主防御肽，如牛氣管抗菌肽(tracheal antimicrobial peptide，TAP)，在牛的氣管和肺泡巨噬細(xì)胞中表達(dá)量最高[67]；牛源β-防御素5在牛的中性粒細(xì)胞中表達(dá)量較高[10]；β-防御素在牛的乳頭黏膜、腎臟、陰道、卵巢、結(jié)腸中表達(dá)量較高[52]。

3.4 生理狀態(tài)依賴性

宿主防御肽的表達(dá)量隨生理狀態(tài)下變化而發(fā)生變化，諸多特殊的生理狀態(tài)或時期可誘導(dǎo)或抑制機體宿主防御肽的表達(dá)。

3.4.1 泌乳期

奶牛的乳腺是一種高度發(fā)達(dá)的腺體組織，Varshney等[53]發(fā)現(xiàn)，奶牛乳腺內(nèi)抗菌肽Calisthenic基因在泌乳早期不表達(dá)，但在中期檢測時發(fā)現(xiàn)其表達(dá)量上調(diào)，泌乳后期又檢測到表達(dá)量下調(diào)。奶牛在第1次和第2次泌乳期間，抗菌肽BMAP-28的表達(dá)量較第3次泌乳期高，在第4次泌乳期間抗菌肽BMAP-27的表達(dá)量再次上調(diào)[52]。

3.4.2 病理狀態(tài)

研究表明，心肌衰竭者血清中腦鈉肽的表達(dá)量顯著低于正常水平[68]。Al-Adwani等[69]發(fā)現(xiàn)，LL-37的表達(dá)與銀屑病密切相關(guān)，銀屑病患者體內(nèi)的LL-37的表達(dá)量較健康人群偏高。在齲齒患者的牙齦細(xì)胞中α-防御素-1/3、β-防御素-2/3和LL-37含量較高[70]。在肺結(jié)核和糖尿病患者體內(nèi)，HBD2基因的表達(dá)受到抑制，表達(dá)量下降[71]。當(dāng)機體感染炎癥時，也會影響宿主防御肽的表達(dá)。例如，奶牛乳房炎的嚴(yán)重程度與宿主防御肽的表達(dá)量相關(guān)，炎癥較輕時，奶牛體內(nèi)抗菌肽Bac1基因的表達(dá)量上調(diào)，炎癥嚴(yán)重時，抗菌肽Bac1和Bac5基因的表達(dá)量均上調(diào)[52]。奶牛乳房炎越嚴(yán)重，Calisthenic基因的表達(dá)量就越高[52]。另外，腸炎患者體內(nèi)LL-37的表達(dá)量顯著增加[72]。

3.4.3 發(fā)育階段

研究發(fā)現(xiàn)，PBD2和PBD3都在豬的卵泡細(xì)胞中表達(dá)，PBD3的mRNA表達(dá)量與卵泡發(fā)育無關(guān)，但PBD2的mRNA表達(dá)量與卵泡發(fā)育有關(guān)，在小卵泡細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)量最高，在大卵泡細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)量最低[73]。另外，Zupin等[74]發(fā)現(xiàn)，HBD1在卵母細(xì)胞受精率高的女性體內(nèi)的表達(dá)量高于卵母細(xì)胞受精率低的女性。Caverly等[75]發(fā)現(xiàn)，新生牛犢支氣管肺泡洗液中陰離子抗菌肽的濃度是成年牛的3倍，但是其殺死溶血曼海姆菌(Mannheimiahaemolytica)的能力卻明顯比成年牛弱。有報道指出，遲發(fā)性膿毒癥早產(chǎn)兒體內(nèi)β-防御素的表達(dá)量比足月兒低，但是其殺菌活性卻比足月兒高[76]。姚楊等[77]研究發(fā)現(xiàn)，家蠅體內(nèi)抗菌肽MAF-1的表達(dá)量隨著家蠅的發(fā)育階段而產(chǎn)生變化，MAF-1在各個發(fā)育階段的相對表達(dá)量為：2齡幼蟲>1齡幼蟲>3齡幼蟲>雄蠅成蟲>卵>雌蠅成蟲>蛹。

4 宿主防御肽的表達(dá)調(diào)控機制

宿主防御肽的表達(dá)受多種信號通路的精細(xì)調(diào)控，如Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)信號通路、MAPK信號通路、與TLR或MAPK相互作用的NF-κB信號通路、組蛋白去乙酰化修飾途徑等[78]。

LPS感染宿主細(xì)胞后，TLR和血管活性肽(intermedin，IMD)受體信號通路被激活，肽聚糖識別受體蛋白(peptidoglycan-recognition protein，PGRP)將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)，與宿主細(xì)胞TLR以及核苷酸結(jié)合，刺激核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(nucleotide-binding oligomerization domain，NOD)和NOD樣受體(NOD-like receptors，NLRs)實現(xiàn)病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMPs)，進(jìn)而刺激機體分泌宿主防御肽，增強機體的免疫作用[79]。組蛋白去乙?；揎椡緩绞撬拗鞣烙臓I養(yǎng)調(diào)控過程中發(fā)揮促進(jìn)機體免疫作用的重要靶點，是免疫調(diào)控組蛋白修飾的重要途徑[80]。組蛋白去乙?；?histone deacetylase，HDAC)去除賴氨酸殘基上的乙?；?，組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferase，HAT)將乙?；D(zhuǎn)移至組蛋白N端賴氨酸殘基上，通過組蛋白乙?；沟萌旧w結(jié)構(gòu)打開，促進(jìn)動物腸道宿主防御肽表達(dá)[81]。Dou等[82]發(fā)現(xiàn)，TLR2/4可通過p65磷酸化和NF-κB抑制蛋白激酶(inhibitor of NF-κB kinase，IKK)的延遲合成激活NF-κB途徑，促進(jìn)宿主防御肽的表達(dá)。Johansen等[83]研究表明，MAPK信號通路可以通過刺激HBD2啟動子與NF-κB和激活蛋白-1(activator protein-1，AP-1)DNA序列結(jié)合，調(diào)控HBD2的表達(dá)。其他途徑，如G蛋白偶聯(lián)受體109A(G protein-coupled receptor 109A，Gpr109a)信號通路能夠誘導(dǎo)調(diào)節(jié)結(jié)腸上皮中產(chǎn)生白細(xì)胞介素-18(interleukin-18，IL-18)和白細(xì)胞介素-10(interleukin-10，IL-10)的T細(xì)胞分化，促進(jìn)結(jié)腸內(nèi)宿主防御肽的表達(dá)，增強機體的免疫作用，抑制腸道炎癥[42]。宿主防御肽的表達(dá)受多種信號分子的共同調(diào)控作用。正是由于不同刺激源對于宿主防御肽調(diào)控的機制有差異，因而，在同樣調(diào)控宿主防御肽表達(dá)的情況下，對動物機體產(chǎn)生了不同的影響。例如，Dou等[43]研究表明丁酸鈉可通過TLR或表皮生長因子受體等介導(dǎo)豬腸道上皮細(xì)胞宿主防御肽的表達(dá)，但同時對白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)等促炎因子無增加效應(yīng)，提示丁酸鈉誘導(dǎo)該細(xì)胞宿主防御肽表達(dá)的同時不引起炎癥反應(yīng)，該結(jié)果可為通過增強動物機體免疫力預(yù)防病原微生物感染提供重要思路；但是，研究還表明宿主防御肽作為機體重要的免疫防御系統(tǒng)，可在機體遭受外源病原微生物刺激時迅速合成并分泌，以此作為動物機體應(yīng)對外源刺激啟動自身保護和防御機制的反應(yīng)，但同時該過程也引起了一系列的促炎因子產(chǎn)生，引起炎癥反應(yīng)，而且病原微生物的持續(xù)或嚴(yán)重感染可使動物體內(nèi)的宿主防御肽水平降低，使病原微生物逃避機體的先天免疫反應(yīng)，更加嚴(yán)重地感染動物機體，產(chǎn)生疾病[84-85]。綜上所述，宿主防御肽的表達(dá)受多種信號分子的共同調(diào)控作用，部分機制如圖3所示。

TLR：Toll樣受體 Toll-like receptor；NALPs：嗜中性白細(xì)胞堿性磷酸酶neutrophilic alkaline phosphatases；NF-κB：核轉(zhuǎn)錄因子-κB nuclear transcription factor-κB；IκB：NF-κB抑制蛋白 inhibitor of NF-κB；IKK:IκB激酶 IκB kinase；AP-1:激活蛋白-1 activator protein-1；RIP2：受體相互作用蛋白2 receptor-interacting protein 2；HDAC：組蛋白去乙?；?histone deacetylase；Gpr109a：G蛋白偶聯(lián)受體109A G protein-coupled receptor 109A；NOD：核酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域 nucleotide-binding oligomerization domain；DEFB4：DEFB4人源全長重組蛋白(P01)DEFB4(human)recombinant protein(P01)。

5 小結(jié)與展望

宿主防御肽不僅具有很多優(yōu)良的特性，且在動物產(chǎn)品的生產(chǎn)、畜牧業(yè)以及醫(yī)療各方面均發(fā)揮重要的作用。本文綜述了宿主防御肽的抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗寄生蟲和免疫調(diào)節(jié)功能及其作用機制，特別歸納了宿主防御肽在表達(dá)上的調(diào)控特性、種屬依賴性、組織特異性和生理狀態(tài)依賴性。目前，宿主防御肽的相關(guān)研究還有很多需要解決的問題，如宿主防御肽在動物其他生理時期的表達(dá)特性、受外源物質(zhì)調(diào)控特性及機制等。透徹探明宿主防御肽的表達(dá)特性以及作用機制可為增強動物機體內(nèi)宿主防御肽表達(dá)以提高機體免疫力提供新思路，為宿主防御肽更明朗地應(yīng)用于動物飼料的研制和畜牧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中提供重要理論基礎(chǔ)。