人β防御素在口腔及腸道中作用的研究進展

孟逍逸 楊璇 寧磊 楊祥 李佳瑜 岑鍇

【摘要】人β防御素（humanbeta-defensin，hBD）是一種陽離子短鏈多肽，主要由上皮細(xì)胞產(chǎn)生，迄今為止在所有上皮細(xì)胞中都能檢測到表達(dá)，其中包括口腔上皮，小腸上皮以及其他上皮細(xì)胞。目前發(fā)現(xiàn)的人β防御素主要有hBD-1、2、3和4，[1]早在1995年有學(xué)者從腎衰竭患者的透析液中純化獲得hBD-1。在之后的5年中hBD-2 ，3由Harder從銀屑病患者皮膚中分離出來，具有更廣泛的抗菌作用[2]。隨后李欣憶等人在牙齦組織中檢測到hBD-4的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)其在健康牙齦組織中有不同水平的表達(dá)和分布并預(yù)示其將在維持牙周組織健康中起重要作用[3]。諸多證據(jù)表明hBD-1是組成性的，而hBD-2，3是由傷口、細(xì)菌產(chǎn)物或促炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)產(chǎn)生的。

【中圖分類號】R484?【文獻標(biāo)識碼】A?【文章編號】2026-5328（2021）03-134-04

每天口腔內(nèi)的各種微生物通過消化道到達(dá)腸道，有學(xué)者報道在口腔與腸道菌群間種群重復(fù)率可達(dá)45%[4]基于其體外抗微生物和免疫調(diào)節(jié)活性等諸多證據(jù)表明hBD可以在先天性免疫中直接對抗病原微生物。但是，由于不同的上皮組織親和性及氧氣含量不同，口腔與腸道之間的優(yōu)勢菌必然存在差異這表明，這些防御素在免疫中的作用更為復(fù)雜。同時這種差異對維持正常的消化生理功能具有重要意義?？?腸屏障的失衡會導(dǎo)致多種腸道疾病。因此我們綜合了口腔和腸道中hBD之間的差異和相似性，以更好地了解其在免疫系統(tǒng)中的重要作用，應(yīng)用于臨床工作。

1生物學(xué)活性

1.1抗菌

hBD可直接對抗革蘭陽性和陰性細(xì)菌、分枝桿菌、真菌以及螺旋體等進行殺傷作用具有廣譜高效的抗菌活性。目前抗菌機制多傾向于hBD通過引起包膜表面電解不平衡破壞生物膜的完整性，對真核細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性。[5]每天隨著呼吸，交談和進食口腔內(nèi)的細(xì)菌種類及生物環(huán)境都存在復(fù)雜的變化。這些細(xì)菌微生物不斷相互作用形成一個穩(wěn)定且不被感染的狀態(tài)，其中防御素起到了至關(guān)重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)hBD-1，2，3對牙齦卟啉單胞菌、中間普氏菌、伴放線放線桿菌和具核梭桿菌均具有抗菌活性，同時可參與口腔對真菌的免疫應(yīng)答，[6]相似的，腸道存在的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌、等多種微生物，腸道黏液中所含有的由腸上皮細(xì)胞分泌的hBD，是機體抵御外界微生物侵襲的第一道化學(xué)屏障，在腸道黏膜屏障中起著重要的作用。hBD-2，3在一定程度上抑制上皮細(xì)胞的自噬作用，同時具有廣譜抗菌性，能夠殺滅腸道中的沙門菌屬、假單胞菌屬等6種細(xì)菌。[7]

1.2參與免疫反應(yīng)

防御素不僅是抵御生物入侵的第一道化學(xué)屏障，同時也參與宿主針對微生物感染的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的多個階段，對不同種類細(xì)胞產(chǎn)生的影響也存在差異性，在較高濃度下具有促炎作用，但在較低水平下具有抗炎作用[8]。真對多種宿主防御細(xì)胞的選擇性趨化活性。hBD與糖胺聚糖的結(jié)合可以增強免疫細(xì)胞的趨化性，實驗發(fā)現(xiàn)hBD-2，3通過CCR6和CCR2（趨化因子受體）依賴的方式刺激中的單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞分泌TNF，IL-10和IL-6[9]。這些實驗均為hBD在免疫系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用提供充足證據(jù)。同時，hBD也發(fā)揮著免疫調(diào)節(jié)的作用，可減弱機體炎癥反應(yīng)，并且細(xì)胞因子和趨化因子也誘導(dǎo)防御素的表達(dá)，在其表達(dá)機制方面，越來越多的學(xué)者不斷地進行深入的研究發(fā)現(xiàn)hBD-2通過與DC靶細(xì)胞上與炎癥趨化因子受體2（CCR2）結(jié)合抑制脂多糖（LPS）在CCR2的表達(dá)從而降低轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，增加CREB磷酸化，抑制炎癥。[10]

1.3促進愈合

hBD-3在不同的免疫細(xì)胞中發(fā)揮作用，刺激上皮角化細(xì)胞遷移增值，促進白細(xì)胞和趨化因子的釋放，因此在傷口愈合中也可發(fā)揮重要作用。不僅如此，對于難以愈合的糖尿病患者創(chuàng)傷也具有重要意義。β防御素除了促進內(nèi)皮細(xì)胞增殖外，還通過促進角質(zhì)形成細(xì)胞遷移和增殖來參與傷口愈合，hBD-2，3可以誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞分泌生長因子，促進角質(zhì)形成細(xì)胞的遷移和增殖，其通過EGF受體和STAT蛋白的磷酸化可以刺激傷口中的細(xì)胞遷移和增殖，促進愈合[11]。hBD-3在傷口部位高表達(dá)，通過促進腸細(xì)胞遷移參與腸道愈合保持粘膜完整性和促進腸道恢復(fù)。[12]，同時hBD殺滅多種愈合相關(guān)病原體，從而減少傷口中的細(xì)菌繁殖，也可起到加快愈合的輔助作用，在牙周外科手術(shù)中同樣發(fā)現(xiàn)hBD-2的表達(dá)明顯提升，參與牙齦愈合過程。盡管hBDs對傷口愈合的作用似乎很有希望，但由于其在體內(nèi)的低穩(wěn)定性以及在高濃度下使用時對哺乳動物毒性細(xì)胞而阻礙了它們的應(yīng)用[13]。

1.4抗腫瘤

hBD似乎可以充當(dāng)腫瘤抑制基因或表現(xiàn)出對癌細(xì)胞的直接細(xì)胞毒性，在調(diào)節(jié)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中起特定作用。在宮頸癌中曾有hBD-3過表達(dá)的報道，而口腔鱗狀細(xì)胞癌中，hBD-1和2下調(diào)，hBD-3上調(diào)。但hBD失調(diào)是癌癥類型特異性的;例如與正常結(jié)腸標(biāo)本相比，結(jié)腸癌中的hBD對癌細(xì)胞系的抑制/活化作用與細(xì)胞系來源有關(guān)。[14]因此，針對各種癌癥中hBD失調(diào)的研究尚不能推廣應(yīng)避免進行比較，在未來研究中，防御素用作診斷/預(yù)后或新的治療方式將具有極大潛力。

2.防御素與疾病的關(guān)系

由于防御素的抗菌功效，在口腔牙周炎及腸道炎性病變中不乏大量的研究，hBD在維持牙周健康中起到重要作用。首先牙齦上皮對不同菌群的免疫反應(yīng)各不相同，具核梭桿菌和中間普雷沃菌代表的非牙周致病菌會引起防御素的上調(diào)，而相反以齒垢密螺旋體、牙齦卟啉單胞菌和福賽斯擬桿菌等菌群出現(xiàn)了對防御素的抑制作用。[15]這可能與宿主微生物在齦溝內(nèi)的相互作用密切相關(guān)。其中齒密垢螺旋體可通過抑制Toll樣受體2對牙齦上皮細(xì)胞中hBD-3進行抑制從而逃過人體的先天免疫系統(tǒng)。有研究表明慢性牙周炎的患者其唾液及齦溝液的hBD-2含量明顯增多經(jīng)牙周治療后濃度降低[16]，hBD-3在治療后的侵襲性牙周炎濃度明顯升高，hBD-2的濃度有所下降，當(dāng)細(xì)菌得到控制后hBD-2恢復(fù)到原有濃度這與Feng的研究結(jié)果保持一致[17]。相似的，腸道炎性病變也與β防御素息息相關(guān)，在對潰瘍型結(jié)腸炎（UC）和克羅恩?。–D）進行對比發(fā)現(xiàn)CD和UC中黏膜hBD-1表達(dá)均略有下降。hBD-2、3僅在UC中增加，而在CD中未增加[18]這將導(dǎo)致腸道黏膜抗菌活性下降，從而使細(xì)菌入侵機體引發(fā)炎癥反應(yīng)。不僅如此，hBD-3還可以顯著誘導(dǎo)新生大鼠小腸上皮細(xì)胞遷移，降低壞死小腸結(jié)腸炎（NEC）的嚴(yán)重程度和死亡率，并推測與CXCR4信號通路密切相關(guān)。[19]在患有NEC的極低出生體重兒中hBD-2的表達(dá)不管是mRNA水平還是蛋白水平都很低，且伴隨TLR4/MD2受體低表達(dá)。證實hBD-2濃度變化和免疫反應(yīng)直接相關(guān)。

3.hBD的應(yīng)用及發(fā)展前景

由于防御素的抗菌活性，人hBD類似物陸續(xù)上市，能夠?qū)垢鞣N正常和異常鹽濃度下的病原體。例如3NI類似物，小環(huán)狀hBD類似物等。同時人工合成抗菌肽也在臨床上取得不錯的研究進展，其中十肽在抑制口腔變異鏈球菌生物膜的生長形成方面取得較大優(yōu)勢。[20]有學(xué)者綜合總結(jié)了14種人工合成抗菌肽的臨床應(yīng)用，其中由防御素類似物合成抗菌肽在治療金黃色葡萄球菌皮膚感染中可發(fā)揮重要作用[21]。目前對hBD-4的研究較少，但諸多證據(jù)表明其具有更強的殺菌效力[3]，hBD及其編碼基因已在口腔和腸道中得到廣泛研究，盡管它們在體外表現(xiàn)出有效的廣譜抗菌活性，但hBD在口腔及腸道的抗菌證據(jù)仍然是間接的，由于口腔和腸道菌群環(huán)境復(fù)雜多樣，所以遇到不同的優(yōu)勢菌時還需要具體分析，需特別注意的是惡性腫瘤與hBD的關(guān)系存在特異性，尚不可作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

目前諸多研究初步明確了hBD在體外環(huán)境下的生物學(xué)作用。然而由于口腔環(huán)境復(fù)雜多樣，仍需更多的動物實驗和體內(nèi)實驗加以驗證，為hBD得到更廣泛的臨床應(yīng)用提供良好基礎(chǔ)。同時，隨著口腔學(xué)科的不斷發(fā)展，牙周，種植外科，甚至正畸均在加快傷口愈合的需求，因此無論是體外研究還是動物實驗均有更深遠(yuǎn)的研究價值和臨床意義。

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通訊作者：岑鍇（1974-06），男，漢，北京，學(xué)士，副主任醫(yī)師，研究方向：口腔修復(fù)。

1.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院口腔科?北京100700?2.中日友好醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心?北京?100029