甘玉英(綜述)，崔學(xué)范(審校)

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸科，南京 210029)

呼吸道黏膜與外界直接相通，為了對抗吸入的有害物質(zhì),機體呼吸道具有精密而復(fù)雜的防衛(wèi)和免疫系統(tǒng)。人β防御素2(human beita defensin 2，HBD2)是一類富含半胱氨酸的陽離子內(nèi)源性抗菌肽，主要由上皮細胞產(chǎn)生，特別是呼吸道上皮，參與機體抵抗微生物入侵的防御反應(yīng)。近年來研究較多的不僅是HBD2抗微生物活性，更發(fā)現(xiàn)其在炎癥中有重要作用，且與肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1]。因此，HBD2能否作為呼吸道炎癥的一個生物標(biāo)志物，給肺部疾病臨床診療提供幫助引起了相關(guān)學(xué)者極大興趣。

1 HBD2的結(jié)構(gòu)

1.1HBD2的基因結(jié)構(gòu) HBD2基因定位于人第8號染色體短臂上8p22～23.2區(qū)域<1 Mb的范圍內(nèi)，包含兩個外顯子和一個內(nèi)含子，內(nèi)含子的長度較小，為1.6 kb，第一個長約81 bp的外顯子編碼信號肽序列，第二個長約238 bp的外顯子編碼成熟的HBD2及前導(dǎo)肽的一小部分區(qū)域。HBD2基因啟動子區(qū)域有核因子κB、應(yīng)激蛋白1、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子等結(jié)合位點，炎癥因子腫瘤壞死因子α、白細胞介素(interleukine，IL)1β、革蘭陽性菌、革蘭陰性菌等可以激活這些位點，誘導(dǎo)HBD2的表達[2]。

1.2HBD2的蛋白結(jié)構(gòu) HBD2是由41個氨基酸殘基組成的，一個α螺旋和三個β折疊形成具有三級空間結(jié)構(gòu)的兩性分子，其中6個半胱氨酸殘基由3個二硫鍵鏈接，連接方式為1-5、2-4、3-6。因其富含賴氨酸和精氨酸，在中性pH值時帶陽離子電荷，電離常數(shù)9.3，加上此分子的親水親脂性，在抗菌活性中發(fā)揮重要作用[2]。

2 HBD2的功能

2.1抗菌活性 HBD2對細菌、病毒、真菌都有一定殺滅作用，目前研究認為，其抗菌機制是其借助自身所帶的正電荷與細菌細胞膜磷脂表面所帶的負電荷相結(jié)合，通過兩種模式使細菌裂解：①鑿孔模式，即直接在膜上形成通道；②包裹模式，該模式是先在膜的多處打孔，然后將這一塊膜包裹形成球狀[1]。另外，HBD2活性受到內(nèi)環(huán)境中鹽濃度及離子種類的影響，其活性隨鹽濃度的升高而降低[2]。

2.2免疫活性 HBD2通過與細胞表面趨化因子受體6直接結(jié)合實現(xiàn)對T淋巴細胞和未成熟的樹突狀細胞產(chǎn)生趨化性。對于肥大細胞，HBD2激活G蛋白偶聯(lián)受體和磷脂酶C途徑從而誘導(dǎo)其遷移以及脫顆粒[3]。另一方面，HBD2還能誘導(dǎo)多種趨化因子和細胞因子的生成，如單核細胞趨化蛋白1、巨噬細胞炎性蛋白3、嗜酸性粒細胞、單核細胞和淋巴細胞趨化因子、IL-6、IL-10、干擾素誘導(dǎo)蛋白10、腫瘤壞死因子α和IL-1等[4]。HBD2還可以通過Toll樣受體4促進樹突狀細胞分化成熟[5]。由此可見，HBD2在先天性免疫和獲得性免疫中都有重要作用。

3 HBD2評價呼吸系統(tǒng)疾病

3.1HBD2與社區(qū)獲得性肺炎 有研究表明，社區(qū)獲得性肺炎(community acquired pneumonia，CAP)患者外周血中HBD2水平高于正常人，外周血中HBD2可以較好地反映下呼吸道感染疾病中的急性呼吸道炎癥狀態(tài)，因此其可能是呼吸道局部炎性狀態(tài)的標(biāo)志物[6-7]。Liu等[8]采集361例CAP患者血漿，測定HBD2水平，并研究與患者30 d預(yù)后的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)，血漿HBD2是患者30 d預(yù)后的獨立預(yù)測因素，與CURB65(Confusion,Urea,Respiratory Rate and Age65)評分的皮爾森相關(guān)系數(shù)是-0.12，間接與肺炎嚴重程度相關(guān)。當(dāng)血漿HBD2水平<12.5 mg/L時，其預(yù)測不良后果的靈敏度為0.63，特異度為0.84，陽性預(yù)測值為0.42，陰性預(yù)測值為0.88，約登指數(shù)為0.47。血漿HBD2<12.5 mg/L不僅是需要機械通氣和發(fā)展為復(fù)雜性肺炎的指標(biāo)，同時也增加病死風(fēng)險。另有研究表明，血清HBD2的水平并不能預(yù)測CAP 30 d的病死率[9]?？赡芘c研究樣本少、終點觀察指標(biāo)不同有關(guān)。另有對影響CAP患者HBD2水平的因素進行的研究，Harimurti等[10]研究了61例CAP患者，其中包括23例老年患者和38例年輕患者，用酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測了患者痰液中HBD2的水平，發(fā)現(xiàn)患者HBD2的平均水平是178.98 ng/L，年齡、營養(yǎng)狀況、吸煙情況、合并糖尿病等因素都與患者HBD2的水平無關(guān)，而與是否合并慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)有關(guān)。Herr等[11]收集27例CAP患者的咽部清洗液和痰液，用酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測HBD2水平，發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)吸煙和正在吸煙的患者HBD2水平低于不吸煙患者，提示吸煙可影響CAP患者的HBD2水平，但吸煙對CAP患者HBD2水平是否有影響，還需擴大樣本含量作進一步研究。

3.2HBD2與肺結(jié)核 有研究表明，結(jié)核分枝桿菌感染患者肺泡灌洗液中HBD2水平與血清中HBD2、IL-β的水平呈正相關(guān)，有空洞病變較無空洞病變的患者升高更顯著，經(jīng)過有效的抗結(jié)核治療6個月后，HBD2水平下降[12]。Gonzalez等[13]用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)方法研究60例成人外周血中HBD2的水平，以是否患有2型糖尿病分組，各組再分為無結(jié)核桿菌感染組、結(jié)核菌感染潛伏期組、進展期結(jié)核菌感染組，發(fā)現(xiàn)在非2型糖尿病組，進展期結(jié)核菌感染組HBD2的水平顯著高于結(jié)核菌感染潛伏期組和無結(jié)核桿菌感染組；在2型糖尿病組，也有同樣的發(fā)現(xiàn)。同樣是潛伏期感染患者，伴有2型糖尿病的患者與無2型糖尿病患者相比，HBD2水平更低，這可能與合并糖尿病更易發(fā)展為活動性肺結(jié)核有關(guān)。以上研究提示HBD2可能作為結(jié)核桿菌活動的一個指標(biāo)。

3.3HBD2與COPD 有免疫組織化學(xué)研究顯示，HBD2在COPD患者主要表達在遠端呼吸道[14]。研究發(fā)現(xiàn)，COPD組患者的HBD2信使RNA的表達高于正常人，且HBD2信使RNA的表達與肺功能值呈負相關(guān)，與IL-8信使RNA呈正相關(guān)[15]。另有研究表明，COPD患者誘導(dǎo)痰中HBD2表達增高,并與IL-1β有相關(guān)性[16]。Pace等[17]研究COPD急性加重導(dǎo)致呼吸衰竭需要氣管插管和機械通氣患者的肺泡灌洗液，與無COPD但有急性呼吸衰竭的患者相比，表達HBD2陽性的細胞比例和數(shù)目增多，且大部分為中性粒細胞，灌洗液HBD2的水平也增高，這可能與HBD2保護中性粒細胞免受凋亡有關(guān)，提示HBD2可能參與COPD炎癥過程。另有學(xué)者研究HBD2與COPD急性加重之間的關(guān)系，其相關(guān)性目前尚存在爭議。Aul等[18]讓吸煙的健康人吸入5 μg或30 μg脂多糖建立COPD急性加重模型，檢測血清中HBD2水平，發(fā)現(xiàn)吸入30 μg脂多糖4 h后開始增加，此后HBD2呈持續(xù)升高的趨勢。Mallia等[19]用COPD患者感染人鼻病毒16建立COPD急性加重模型，檢測痰液中HBD2的水平，發(fā)現(xiàn)其水平很低，與穩(wěn)定期COPD患者比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，且HBD2的水平與臨床癥狀、病毒學(xué)、細菌學(xué)載量無關(guān)。王卓等[20]檢測COPD急性加重期和穩(wěn)定期患者血清和誘導(dǎo)痰中HBD2水平，并與健康受試者進行比較，發(fā)現(xiàn)三者血清、誘導(dǎo)痰中HBD2水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。何麗蓉等[7]檢測COPD急性加重患者外周血HBD2水平，與健康人比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

3.4HBD2與哮喘 哮喘是一種Th1/Th2細胞的比例和功能失調(diào)的免疫性疾病。Beisswenger等[21]預(yù)先用Th2細胞因子刺激小鼠呼吸道上皮細胞和用卵白蛋白吸入分別構(gòu)建體外和體內(nèi)哮喘模型，再感染銅綠假單胞菌，發(fā)現(xiàn)HBD2的信使RNA水平下降，易受銅綠假單胞菌感染，提示過敏性呼吸道疾病能抑制宿主的先天抗菌防御系統(tǒng)。另有研究顯示，哮喘急性發(fā)作患兒血清HBD2表達水平?jīng)]有升高，提示機體防御功能存在障礙，這可能是哮喘患兒呼吸道容易發(fā)生微生物感染導(dǎo)致急性發(fā)作的原因之一[22]。

3.5HBD2與肺間質(zhì)性疾病 Mukae等[23]研究72例對象肺泡灌洗液和血清HBD2的水平，其中包括7例肺泡蛋白沉積癥患者、11例特發(fā)性肺纖維化患者、15例特發(fā)性非特異性間質(zhì)性肺炎患者、7例隱源性機化性肺炎患者、23例肺結(jié)節(jié)病患者及9例健康志愿者,發(fā)現(xiàn)肺泡蛋白沉積癥患者肺泡灌洗液HBD2水平平均為56.5(0～960)ng/L，顯著高于正常人和研究中其他肺間質(zhì)性疾病患者，而在血清中與其他疾病沒有差別，這可能與肺泡上皮分泌HBD2未滲入血液中有關(guān)，此發(fā)現(xiàn)有助于肺泡蛋白沉積癥的鑒別診斷。特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化和結(jié)節(jié)病患者血清HBD2水平顯著高于對照組，而在肺泡灌洗液中無差別，提示HBD2可能與結(jié)節(jié)病、特發(fā)性纖維化的發(fā)病機制有關(guān)[23]。Tsoumakidou等[24]在特發(fā)性肺纖維化患者肺泡灌洗液中也未能檢測到HBD2。以上研究表明，檢測HBD2水平有助于間質(zhì)性肺疾病各類型之間的鑒別診斷。

3.6HBD2與肺癌 多個研究發(fā)現(xiàn)在肺癌組織中HBD2的表達升高，在血清中HBD2水平也高于健康人，但HBD2水平與肺癌的組織學(xué)類型、腫瘤的分期無關(guān)，低分化腺癌較中分化腺癌有更低的HBD2表達，提示HBD2可作為肺癌的一個輔助診斷指標(biāo)[25-27]。

3.7HBD2與其他呼吸系統(tǒng)疾病 Vordenbaumen等[28]首次研究發(fā)現(xiàn)韋格肉芽腫患者血清HBD2水平高于健康正常人，合并有腦膜肉芽腫或使用環(huán)磷酰胺治療的患者HBD2上升得更高。Chen等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在肺囊性纖維化患者肺泡灌洗液中，HBD2水平下降與肺功能惡化呈正相關(guān)。Hiratsuka等[30]研究發(fā)現(xiàn)，彌漫性泛支氣管炎患者血清和肺泡灌洗液中HBD2的水平高于健康人，灌洗液中HBD2水平與灌洗液中性粒細胞數(shù)、淋巴細胞數(shù)顯著相關(guān)，與灌洗液中IL-1β水平呈正相關(guān)，在經(jīng)過大環(huán)內(nèi)酯類抗生素治療后灌洗液中的HBD2水平下降，在一定程度上說明HBD2能反映彌漫性泛支氣管炎患者的呼吸道炎癥情況。Ashitani等[31]發(fā)現(xiàn)，慢性嗜酸性粒細胞性肺炎患者肺泡灌洗液中HBD2水平較正常人高，且與灌洗液中淋巴細胞數(shù)呈正相關(guān)，在藥物性嗜酸性粒細胞性肺炎患者中未能檢測出，提示高水平的HBD2基本可排除藥物性嗜酸性粒細胞性肺炎的可能。遷延性細菌性支氣管炎患兒肺泡灌洗液HBD2的水平高于緩解期患兒及正常人，有感染的患兒高于無感染患兒，提示HBD2可能參與遷延性細菌性支氣管炎的發(fā)病機制，與感染相關(guān)[32]。

4 展 望

HBD2作為一個炎癥因子，與呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)系，有研究發(fā)現(xiàn)HBD2可作為Toll樣受體的內(nèi)源性配體，激活下游的一系列炎性反應(yīng)，導(dǎo)致更為嚴重的疾病，故阻斷HBD2的合成，抑制其促炎效應(yīng)，可作為呼吸系統(tǒng)疾病抗炎藥物治療的新靶點[5]。研究HBD2對探討呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病機制以指導(dǎo)臨床診治和評價患者預(yù)后有重要意義。

[1] Guani GE,Santos MT,Lugo RSO,etal.Antimicrobial peptides:general overview and clinical implications in human health and disease[J].Clin Immunol,2010,135(1):1-11.

[2] Chen H,Xu Z,Peng L,etal.Recent advances in the research and development of human defensins[J].Peptides,2006,27(4):931-940.

[3] Niyonsaba F,Iwabuchi K,Matsuda H,etal.Epithelial cell-derived human beta-defensin-2 acts as a chemotaxin for mast cells through a pertussis toxin-sensitive and phospholipase C-dependent pathway[J].Int Immunol,2002,14(4):421-426.

[4] Niyonsaba F,Ushio H,Nakano N,etal.Antimicrobial peptides human beta-defensins stimulate epidermal keratinocyte migration, proliferation and production of proinflammatory cytokines and chemokines[J].J Invest Dermatol,2007,127(3):594-604.

[5] Biragyn A,Ruffini PA,Leifer CA,etal.Toll-like receptor 4-dependent activation of dendritic cells by beta-defensin 2[J].Science，2002,298(5595):1025-1029.

[6] Hiratsuka T,Nakazato M,Date Y,etal.Identification of human beta-defensin-2 in respiratory tract and plasma and its increase in bacterial pneumonia[J].Biochem Biophys Res Commun,1998,249(3):943-947.

[7] 何麗蓉,賀正一,劉松.外周血人β-防御素2在下呼吸道感染患者的急、慢性氣道炎癥中的臨床研究[J].國際呼吸雜志,2010,30(8):467-471.

[8] Liu S,He LR,Wang W,etal.Prognostic value of plasma human beta-defensin 2 level on short-term clinical outcomes in patients with community-acquired pneumonia: a preliminary study[J].Respiratory Care，2013,58(4):655-661.

[9] Leow L,Simpson T,Cursons R,etal.Innate immunity and outcomes in community acquired pneumonia[J].Respirology，2011,16(4):611-616.

[10] Harimurti K,Djauzi S,Witarto AB,etal.Human beta-defensin 2 concentration of respiratory tract mucosa in elderly patients with pneumonia and its associated factors[J].Acta Medica Indonesiana，2011,43(4):218-223.

[11] Herr C,Beisswenger C,Hess C,etal.Suppression of pulmonary innate host defence in smokers[J].Thorax，2009,64(2):144-149.

[12] Ashitani J,Mukae H,Hiratsuka T,etal.Plasma and BAL fluid concentrations of antimicrobial peptides in patients with Mycobacterium avium-intracellulare infection[J].Chest，2001,119(4):1131-1137.

[13] Gonzalez CI,Castaneda DJ,Lopez LN,etal.Differential expression of antimicrobial peptides in active and latent tuberculosis and its relationship with diabetes mellitus[J].Hum Immunol,2011,72(8):656-662.

[14] Pace E,Ferraro M,Minervini MI,etal.Beta defensin-2 is reduced in central but not in distal airways of smoker COPD patients[J].PLoS One,2012,7(3):e33601.

[15] Liao Z,Dong J,Hu X,etal.Enhanced expression of human beta-defensin 2 in peripheral lungs of patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Peptides,2012,38(2):350-356.

[16] 熊盛道,蘭芬,許淑云,等.人β-防御素-2在慢性阻塞性肺疾病患者誘導(dǎo)痰中的表達[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2006,16(20):3069-3072.

[17] Pace E,Giarratano A,Ferraro M,etal.TLR4 upregulation underpins airway neutrophilia in smokers with chronic obstructive pulmonary disease and acute respiratory failure[J].Hum Immunol,2011,72(1):54-62.

[18] Aul R,Armstrong J,Duvoix A,etal.Inhaled LPS challenges in smokers:a study of pulmonary and systemic effects[J].Br J Clin Pharmacol,2012,74(6):1023-1032.

[19] Mallia P,Footitt J,Sotero R,etal.Rhinovirus infection induces degradation of antimicrobial peptides and secondary bacterial infection in chronic obstructive pulmonary disease[J].Am J Respir Crit Care Med,2012,186(11):1117-1124.

[20] 王卓,姚婉貞,夏國光.慢性阻塞性肺部疾病患者血清及痰中β-防御素-2水平及臨床意義[J].北京醫(yī)學(xué),2008,30(10):577-581.

[21] Beisswenger C,Kandler K,Hess C,etal.Allergic airway inflammation inhibits pulmonary antibacterial host defense[J]. J Immunol，2006,177(3):1833-1837.

[22] 張濤,廖嘉儀,胡雁聰.哮喘患兒血清β-防御素-2和免疫球蛋白A、G、M水平及臨床意義[J].現(xiàn)代醫(yī)院,2013,13(2):10-13.

[23] Mukae H,Ishimoto H,Yanagi S,etal.Elevated BALF concentrations of alpha- and beta-defensins in patients with pulmonary alveolar proteinosis[J].Respir Med，2007,101(4):715-721.

[24] Tsoumakidou M,Bouloukaki I,Thimaki K,etal.Innate immunity proteins in chronic obstructive pulmonary disease and idiopathic pulmonary fibrosis[J].Exp Lung Res,2010,36(6):373-380.

[25] Shestakova T,Zhuravel E,Bolgova L,etal.Immunohistochemical analysis of beta-defensin-2 expression in human lung tumors[J].Exp Oncol，2010,32(4):273-276.

[26] Shestakova T,Zhuravel E,Bolgova L,etal.Expression of human beta-defensins-1,2 and 4 mRNA in human lung tumor tissue:a pilot study[J].Exp Oncol,2008,30(2):153-156.

[27] Arimura Y,Ashitani J,Yanagi S,etal.Elevated serum beta-defensins concentrations in patients with lung cancer[J].Anticancer research，2004,24(6):4051-4057.

[28] Vordenbaumen S,Timm D,Bleck E,etal.Altered serum levels of human neutrophil peptides (HNP) and human beta-defensin 2 (hBD2) in Wegener′s granulomatosis[J].Rheumatol Int,2011,31(9):1251-1254.

[29] Chen CI,Schaller BS,Paul KP,etal.Beta-defensins and LL-37 in bronchoalveolar lavage fluid of patients with cystic fibrosis[J]. J Cyst Fibros,2004,3(1):45-50.

[30] Hiratsuka T,Mukae H,Iiboshi H,etal.Increased concentrations of human beta-defensins in plasma and bronchoalveolar lavage fluid of patients with diffuse panbronchiolitis[J].Thorax，2003,58(5):425-430.

[31] Ashitani J,Matsumoto N,Nakazato M.Elevated levels of antimicrobial peptides in bronchoalveolar lavage fluid in patients with chronic eosinophilic pneumonia[J].Respiration,2007,74(1):69-75.

[32] Chang AB,Yerkovich ST,Gibson PG,etal.Pulmonary innate immunity in children with protracted bacterial bronchitis[J]. J Pediatr,2012,161(4):621-625.