抗菌肽LL37 產(chǎn)生及其對炎癥性皮膚病作用的研究進(jìn)展

段 萌 雷鐵池

武漢大學(xué)人民醫(yī)院皮膚科，湖北武漢 430060

抗菌肽是一種由5～100 個氨基酸構(gòu)成的具有廣泛的抗菌和抗病毒功能的肽，多種生物都可以產(chǎn)生抗菌肽以保護(hù)自身免受病原體的侵襲，目前臨床已經(jīng)鑒定出數(shù)百種抗菌肽。哺乳動物體內(nèi)主要分泌的抗菌肽包括防御素家族和Cathelidin 家族兩類，其中LL37 目前被認(rèn)為是人類表達(dá)的唯一一種Cathelidin 家族抗菌肽。除了抵御病原體，LL37 還可以激活肥大細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞等觸發(fā)機(jī)體的組織反應(yīng)。玫瑰痤瘡作為一種慢性炎癥性皮膚病，LL37 是其發(fā)病過程中的關(guān)鍵靶點(diǎn)之一，而LL37 的表達(dá)失調(diào)也會促進(jìn)銀屑病和特應(yīng)性皮炎（atopic dermatitis，AD）患者的皮損形成和炎癥反應(yīng)。LL37 的作用機(jī)制雖尚未確切闡明，但其在這3 種疾病的發(fā)病過程中發(fā)揮了重要作用，因此針對LL37 靶點(diǎn)開展炎癥性皮膚病治療也是一種新的研究思路[1-2]。

1 抗菌肽LL37 的產(chǎn)生

人Cathelidin 抗菌肽（Cathelidin antimicrobial peptide，CAMP）主要在中性粒細(xì)胞、上皮細(xì)胞中表達(dá)，分布在腸道、氣道、生殖器和皮膚等多種組織中[3-4]。編碼人CAMP 的基因定位于3 號染色體，經(jīng)轉(zhuǎn)錄翻譯可生成含有一個N 端的信號肽，一個Cathelin 結(jié)構(gòu)域和一個C 端功能肽的前體蛋白，該蛋白經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工去除N 端信號肽生成無活性的前體肽hCAP18[4-5]。人表皮中的激肽釋放酶5 可以將hCAP18 裂解為具有生物活性的LL37 參與炎癥反應(yīng)[6]。

抗菌肽LL37 的產(chǎn)生機(jī)制仍待探索，目前臨床認(rèn)為維生素D 受體（vitamin D receptor，VDR）及核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）核轉(zhuǎn)位參與其中。人CAMP基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)附近存在維生素D 反應(yīng)元件[7-8]，而對基因正向序列進(jìn)行分析表明該區(qū)域包含NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子的假定結(jié)合位點(diǎn)，提示這些因子可以對炎癥信號做出反應(yīng)從而調(diào)控CAMP 的表達(dá)[5]。Shannon等[9]提出，維生素D3經(jīng)過羥基化后產(chǎn)生的1，25-二羥維生素D 與VDR 結(jié)合后可以上調(diào)LL37 的表達(dá)。LL37 的產(chǎn)生有VDR 途徑及非VDR 途徑，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑。VDR 途徑主要在非氧化應(yīng)激狀態(tài)下發(fā)揮作用，NF-κB 并不參與其中，而在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑中，紫外線照射、氧化應(yīng)激和創(chuàng)傷等外界應(yīng)激源可以導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，并通過誘導(dǎo)NF-κB 核轉(zhuǎn)位調(diào)控LL37 的表達(dá)，期間無需VDR 的參與[10]。

2 抗菌肽LL37 在炎癥性皮膚病中的作用

抗菌肽LL37 不僅可以抵御多種病原體的侵襲，還具有免疫調(diào)節(jié)、免疫趨化和促進(jìn)血管生成等作用，LL37 可以觸發(fā)各種組織反應(yīng)，參與玫瑰痤瘡、銀屑病、AD 等皮膚病的發(fā)病或加重其臨床癥狀。

2.1 玫瑰痤瘡

玫瑰痤瘡是一種好發(fā)于面中部的慢性炎癥性皮膚病，典型的臨床表現(xiàn)為面部陣發(fā)性潮紅，持續(xù)性紅斑，毛細(xì)血管擴(kuò)張和炎癥性的丘疹、膿皰。玫瑰痤瘡的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，目前認(rèn)為與遺傳因素、先天和適應(yīng)免疫系統(tǒng)的失調(diào)、血管神經(jīng)功能紊亂及包括毛囊蠕形螨蟲在內(nèi)的微生物等因素相關(guān)。此外，冷熱刺激、壓力、紫外線照射、辛辣食物、吸煙和飲酒等誘發(fā)因素也可以加重玫瑰痤瘡患者臨床癥狀[11-12]。

與正常皮膚比較，玫瑰痤瘡患者皮損部位角質(zhì)層激肽釋放酶5 表達(dá)及活性增強(qiáng)，其將hCAP18 裂解后生成的LL37 也異常升高[6]。將LL37 注射至小鼠背部可以導(dǎo)致皮膚出現(xiàn)紅斑紅血管擴(kuò)張，可用于建立小鼠玫瑰痤瘡樣皮炎模型[13]，提示LL37 是玫瑰痤瘡的炎癥發(fā)生過程中的關(guān)鍵靶點(diǎn)之一。LL37 通過G 蛋白偶聯(lián)受體MRGX2 上調(diào)肥大細(xì)胞瞬時受體電位香草醛家族（transient receptor potential vanilloid，TRPV）中TRPV4 的表達(dá)，使陽離子內(nèi)流增加，誘導(dǎo)肥大細(xì)胞持續(xù)脫顆粒并釋放炎癥介質(zhì)[14]。LL37 還可以借助嘌呤能受體P2X7 進(jìn)入巨噬細(xì)胞并激活NOD 樣受體3 炎癥小體，促進(jìn)半胱氨酸蛋白酶1 和白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β 活化，將大量中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞等炎癥細(xì)胞募集至皮膚[15]。此外，角質(zhì)形成細(xì)胞中的Toll樣受體2 與LL37 結(jié)合后激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1 信號，該信號的過度激活反之上調(diào)LL37的表達(dá)，誘導(dǎo)玫瑰痤瘡相關(guān)的趨化因子和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，最終促進(jìn)并加劇炎癥進(jìn)展[16]。一項(xiàng)研究顯示，玫瑰痤瘡患者皮膚有益共生菌的表達(dá)失調(diào)誘導(dǎo)LL37 過表達(dá)，過表達(dá)的LL37 招募并刺激漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（plasmacytoid dendritic cell，pDC）表達(dá)Ⅰ型干擾素（interferon，IFN），促進(jìn)血管生成[6]。

2.2 銀屑病

銀屑病是免疫介導(dǎo)的慢性、復(fù)發(fā)性、炎癥性皮膚病，典型特征為局限或廣泛分布的鱗屑性紅斑或斑塊。銀屑病的發(fā)病機(jī)制尚未確切闡明，遺傳、環(huán)境誘因和免疫應(yīng)答異常等因素均參與其中。樹突細(xì)胞、T 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞等多種細(xì)胞之間存在著復(fù)雜的相互作用，活化的樹突細(xì)胞及其他抗原呈遞細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-23，后者可以誘導(dǎo)輔助性T 細(xì)胞17（T helper cell 17，Th17）增殖分化，其分泌的IL-17 和IL-22 等細(xì)胞因子刺激角質(zhì)形成細(xì)胞增殖[17]。

銀屑病患者表皮中高表達(dá)的LL37 通過TLR9 使pDC 識別自身DNA，LL37 與DNA 組成復(fù)合物后誘導(dǎo)pDC 產(chǎn)生IFN-α，RNA 與LL37 的復(fù)合物則分別通過TLR7 和TLR8 激活pDC 和髓樣樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α 和IL-23 等細(xì)胞因子[18]，加速銀屑病皮膚炎癥的發(fā)生。上述兩種復(fù)合物來源于多形核中性粒細(xì)胞，其中RNA-LL37 復(fù)合物又可以觸發(fā)由中性粒細(xì)胞胞外陷阱介導(dǎo)多形核中性粒細(xì)胞的自我激活循環(huán)，使其釋放更多的復(fù)合物，最終將更多的免疫細(xì)胞牽涉其中，加劇炎癥進(jìn)展[19]。LL37 自身也可以通過TLR8 誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞IL-36γ 的表達(dá)從而上調(diào)IL-17C[18]。此外，LL37 可以發(fā)揮抗凋亡作用并引發(fā)角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖，促進(jìn)銀屑病皮損的形成[20]。LL37 亦是一種銀屑病自身抗原，患者體內(nèi)特異性CD4+或CD8+T細(xì)胞識別LL37 后歸巢至皮膚并產(chǎn)生細(xì)胞因子IFN-γ和Th17 細(xì)胞因子，參與皮損形成[21]。

2.3 AD

AD 是一種以反復(fù)發(fā)作的慢性濕疹樣皮疹為主要表現(xiàn)的慢性炎癥性皮膚病，伴有明顯的皮膚干燥及瘙癢。AD 的確切發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，遺傳、環(huán)境和心理因素與AD 的發(fā)病密切相關(guān)，免疫異常、皮膚屏障功能障礙、皮膚菌群紊亂等因素也是發(fā)病的重要環(huán)節(jié)[22]。

成人AD 患者皮損部位的LL37 表達(dá)明顯低于銀屑病患者，這種缺乏導(dǎo)致了AD 患者皮膚對細(xì)菌定植和感染更加敏感，也為AD 患者近1/3 的皮膚感染率提供了一種解釋[23]。盡管有研究表明，兒童AD 患者皮膚中LL37 水平甚至高于銀屑病患者，且這些LL37 可以發(fā)揮部分類似在銀屑病中的作用，但由于健康兒童皮膚中LL37 水平原本就顯著高于成人[24]，該結(jié)論仍有待驗(yàn)證。AD 患者皮膚存在過表達(dá)的IL-4和IL-13 等Th2細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子通過STAT-6、NF-κB 通路抑制角質(zhì)形成細(xì)胞LL37 的表達(dá)[25]。AD 患者維生素D3的缺乏也可能與LL37 減少有關(guān)，不過這種觀點(diǎn)還存有爭議[26]。AD 患者皮膚富含表皮葡萄球菌，其分泌的蛋白酶EcpA 亦增多，EcpA 降解LL37 并損害其抑制金黃色葡萄球菌生長的能力[27]。此外，AD 患者皮膚中含有大量的胞外DNA，LL37 與這些自身DNA 組成的復(fù)合物也會損傷LL37 的抗菌能力[28]。

LL37 可以通過上調(diào)緊密連接成分的表達(dá)及其在細(xì)胞膜的分布來改善皮膚屏障，也誘導(dǎo)臂板蛋白3A的產(chǎn)生以減輕瘙癢癥狀。但LL37 還會誘導(dǎo)肥大細(xì)胞分泌IL-31 來誘發(fā)瘙癢，促進(jìn)T 細(xì)胞表達(dá)Th2 相關(guān)細(xì)胞因子以建立炎癥環(huán)境[29-30]。這些相互矛盾的作用提示AD 患者中LL37 的缺乏可能會導(dǎo)致皮膚屏障受損和皮膚感染的易發(fā)，但是過度表達(dá)LL37 對AD 患者也并無益處。

有研究表明，LL37 可借助清道夫受體發(fā)揮其廣泛的作用，抑制清道夫受體以拮抗LL37 的功能或許可以為玫瑰痤瘡等炎癥性皮膚病的治療提供新的思路[31]。目前對LL37 疾病治療的研究更多的是將LL37作為藥物本身或效果標(biāo)志，而將LL37 作用機(jī)制作為靶點(diǎn)開展疾病治療的研究也值得關(guān)注。

3 小結(jié)

LL37 作為目前發(fā)現(xiàn)的人類中唯一的Cathelidin家族抗菌肽，發(fā)揮了抗感染、免疫調(diào)節(jié)、免疫趨化和促進(jìn)血管生成的作用。LL37 表達(dá)失調(diào)可以導(dǎo)致皮膚炎癥的產(chǎn)生，從而對玫瑰痤瘡、銀屑病和AD 等皮膚病的發(fā)病和進(jìn)展產(chǎn)生影響，但LL37 在其中的具體作用機(jī)制尚未得到確切的闡述，如何針對LL37 靶點(diǎn)對玫瑰痤瘡等皮膚病展開治療也值得繼續(xù)研究。