多肽調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)影響骨改建的研究進(jìn)展

張 璠，王思遠(yuǎn)，王雪奎，孫 瑤

（上海牙組織修復(fù)與再生工程技術(shù)研究中心，同濟(jì)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，同濟(jì)大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔種植科，上海 200072）

骨骼系統(tǒng)中，每年約有10%的骨組織在不斷重建與更新，免疫系統(tǒng)在骨重建中發(fā)揮重要作用[1]。免疫系統(tǒng)和骨骼系統(tǒng)相互作用的過程極其復(fù)雜，不僅包含免疫細(xì)胞對骨改建的影響，如巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞等，還包含免疫系統(tǒng)和骨骼系統(tǒng)相關(guān)因子對骨改建的影響，如核因子κB受體活化因子配體（receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、干擾素γ（interferon-γ，IFN-γ）等。應(yīng)用安全、合理、有效的生物醫(yī)藥調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)影響骨改建是本領(lǐng)域?qū)W者廣泛關(guān)注的問題。多肽由天然或非天然氨基酸合成，具有安全性高、特異性好、易化學(xué)修飾、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)研究證明，多肽在治療骨代謝疾病、免疫疾病、心血管疾病等方面效果顯著[2]。本文主要從多肽的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、多肽調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)影響骨改建等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 多肽的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

多肽是由肽鍵鏈接的氨基酸分子組成的化合物，包含的氨基酸分子通常為10～100個(gè)，并按照一定的順序排列，一般為一個(gè)子氨基酸的羧基（α-COOH）與另一個(gè)子氨基酸的氨基（α-NH2）脫水縮合而成[3]。

根據(jù)多肽的靶頭及載體的不同，多肽可有不同部位的靶向特異性和載藥效率。多肽常用的載體包括膠束、納米微球、脂質(zhì)體等。不同的載體會影響多肽的水溶性、聚合度、載藥效率及藥物結(jié)合方式[4-5]。有研究發(fā)現(xiàn)，富含脯氨酸的唾液蛋白的磷酸絲氨酸殘基可與羥基磷灰石結(jié)合，促進(jìn)骨形成。根據(jù)骨組織中天冬氨酸的特征性序列，篩選出天冬氨酸6作為多肽的功能性靶頭。實(shí)驗(yàn)證明，以天冬氨酸6為靶頭的多肽治療骨質(zhì)疏松的老年大鼠時(shí)，多肽與骨組織中的羥基磷灰石靶向結(jié)合后增強(qiáng)了大鼠的成骨能力[6-7]。牙本質(zhì)磷蛋白（dentinphosphoprotein，DPP）主要調(diào)節(jié)骨組織的礦化。Asp-ser-ser即一個(gè)DSS分子序列，它很有可能被認(rèn)為是所有DPP序列蛋白質(zhì)中一個(gè)極其具有特殊重復(fù)性的分子序列。Sun等[8]發(fā)現(xiàn)牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白中的特征性序列SDSSD具有高度重復(fù)性，并猜測SDSSD是發(fā)揮生物學(xué)功能的重要序列，為此構(gòu)建了SDSSD的納米微球。該研究表明，可以特異性地結(jié)合骨表面的成骨細(xì)胞，對骨形成具有良好的治療作用。

2 多肽調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)

2.1 多肽對非特異性免疫的調(diào)節(jié)作用

巨噬細(xì)胞是一種主要來源于外周人體血液組織中的單核細(xì)胞，當(dāng)浸潤組織受到細(xì)胞因子刺激后分化為巨噬細(xì)胞，其分為M1和M2兩種類型，通過分泌不同的細(xì)胞因子，在免疫監(jiān)視、防御外來病原體、維護(hù)體內(nèi)平衡中發(fā)揮重要作用[9]。Yu等[10]發(fā)現(xiàn)，來自日本黃姑魚的活性肽可以顯著提高小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7的吞噬能力和白細(xì)胞介素-12（interleukin-12，IL-12）、TNF-α、一氧化氮（nitric oxide，NO）的分泌能力。Dzierzbicka等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，胞壁酰二肽可以激活自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞分泌炎癥因子調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)。熱休克蛋白裝載衍生肽后，可以激活NK細(xì)胞來調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)，應(yīng)用熱休克蛋白肽能夠激活NK細(xì)胞活性、促進(jìn)T細(xì)胞反應(yīng)、增強(qiáng)炎性因子分泌。Wu等[12]研究發(fā)現(xiàn)，脾多肽可通過提高外周血中CD3+、CD4+、NK的細(xì)胞水平及CD4+/CD8+比值，進(jìn)而有效改善乳腺癌化療患者的細(xì)胞免疫功能。Lu等[13]發(fā)現(xiàn)大豆肽能夠增強(qiáng)患者外周血中NK細(xì)胞和IFN-γ的分泌。

2.2 多肽對特異性免疫的調(diào)節(jié)作用

多肽調(diào)節(jié)特異性免疫在識別并清除病原體等方面發(fā)揮重要作用。Starobinets等[14]研究發(fā)現(xiàn)，多肽能夠通過促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖來進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）衍生肽通過激活淋巴細(xì)胞來調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫反應(yīng)。Ruggiero等[15]研究發(fā)現(xiàn)，甘露聚糖肽能夠刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體免疫球蛋白（immune globulin，Ig），促進(jìn)IgA、IgG、IgM濃度升高，進(jìn)而特異性識別和清除病原體。

3 免疫系統(tǒng)影響骨改建

免疫系統(tǒng)影響骨改建的過程中，存在許多具有免疫生理功能的調(diào)控因子，免疫系統(tǒng)對骨改建的影響至關(guān)重要。

3.1 免疫細(xì)胞對骨改建的影響

骨保護(hù)素（osteoprotegrin，OPG）在促進(jìn)骨形成中發(fā)揮重要作用，B細(xì)胞是分泌OPG的主要來源，64%的OPG來源于B細(xì)胞。有研究表明，小鼠和人的B細(xì)胞減少后，OPG表達(dá)水平降低，破骨細(xì)胞形成受到抑制，最終導(dǎo)致機(jī)體的骨密度和骨量降低[16]。T細(xì)胞促進(jìn)骨吸收主要是通過RANKL信號通路，并且分泌炎性因子加快骨吸收進(jìn)程，包括RANKL、TNF-α、IL-6等細(xì)胞因子[17]。調(diào)節(jié)T細(xì)胞抑制骨吸收的細(xì)胞因子，包括IL-10、IL-7和IFN-γ等。巨噬細(xì)胞普遍存在于骨組織中，生長因子黏液樣激素樣受體 （EGF-like module-containing mucin-like hormone receptor-like 1，EMR1，又稱F4/80）是巨噬細(xì)胞陽性信號的主要標(biāo)志。骨巨噬細(xì)胞覆蓋在骨組織表面，在出生2 d的小鼠顱骨中就可以檢測到F4/80+的骨巨噬細(xì)胞，骨巨噬細(xì)胞主要通過激活破骨細(xì)胞促進(jìn)骨吸收。Gao等[18]應(yīng)用乳牙牙髓干細(xì)胞多劑量給藥治療小鼠牙周炎，結(jié)果顯示，小鼠牙周組織中CD206+M2型巨噬細(xì)胞數(shù)量增加，促炎因子減少，同時(shí)抗炎因子增加，降低了破骨細(xì)胞的分化。

3.2 免疫因子對骨改建的影響

骨改建過程受到不同免疫因子的影響。IL-10、IL-12和IFN-α等能夠抑制破骨細(xì)胞（osteoclasts，OC）的形成，TNF-α、RANKL和IL-17等能夠抑制成骨細(xì)胞（osteoblasts，OB）的生成。免疫細(xì)胞不僅可以直接表達(dá)RANKL，還可以通過分泌炎性因子促進(jìn)RANKL的表達(dá)，從而促進(jìn)OC的形成。體內(nèi)試驗(yàn)證明，抑制IL-1會阻礙OC的形成[19]。TNF-α主要由T細(xì)胞產(chǎn)生，能夠增強(qiáng)RANKL信號表達(dá)，是調(diào)控OC分化的關(guān)鍵分子。RANKL的表達(dá)與OC形成為正比關(guān)系。IL-6不僅能夠直接結(jié)合IL-6受體，還能夠刺激IL-1表達(dá)，促進(jìn)OC形成。Luo等[20]用雷帕霉素治療顳下頜關(guān)節(jié)炎，抑制IL-6、IL-8等炎性因子的表達(dá)，從而降低破骨細(xì)胞的分化，治療顳下頜關(guān)節(jié)炎疾病。牙周炎大鼠經(jīng)腫瘤壞死因子治療，組織中炎性因子IL-1β和TNF-α表達(dá)降低，破骨細(xì)胞形成減少，大鼠牙周炎的牙槽骨吸收情況明顯得到改善[20]。

綜上所述，骨骼系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)是2大復(fù)雜的系統(tǒng)，免疫系統(tǒng)在影響骨改建中發(fā)揮重要作用，不僅T細(xì)胞、B細(xì)胞可以影響骨改建，免疫系統(tǒng)相關(guān)因子，如RANKL、TNF-α、IFN-γ等也對骨改建產(chǎn)生影響。應(yīng)用生物醫(yī)藥是調(diào)節(jié)骨骼系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的重要手段。近年來，應(yīng)用多肽調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)影響骨改建的研究受到了廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有的多肽存在半衰期較短、清除率快、理化性質(zhì)不穩(wěn)定、易被水解等缺點(diǎn)。在多肽調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)影響骨改建的研究中，多肽靶向遞送效率、藥物的釋放機(jī)制、載體的優(yōu)化等領(lǐng)域仍有待進(jìn)一步研究。未來通過結(jié)合生物信息學(xué)、材料工程學(xué)等方法，將更合理有效地對多肽進(jìn)行設(shè)計(jì)和篩選，進(jìn)而制備出多肽偶聯(lián)物、自組裝多肽和延長多肽半衰期等，對臨床治療具有重要的研究意義。