陳晉廣 蔡天國(guó) 林蘭英 鄭昌竹

抗菌肽(antibacterial peptide，AMPs)是一類(lèi)廣泛存在于細(xì)菌、哺乳動(dòng)物等多種生物體中的內(nèi)源性殺菌多肽，參與機(jī)體的固有免疫反應(yīng)。LL-37因N端前兩個(gè)氨基酸殘基為亮氨酸(L)、含有37個(gè)氨基酸殘基而得名，是目前在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的惟一的cathelicidins家族抗菌肽, 主要表達(dá)于角質(zhì)形成細(xì)胞、某些腺體和巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞中。目前在人類(lèi)皮膚發(fā)現(xiàn)AMPs主要有cathelicidins家族和防御素(defensins)家族，具有廣譜的抗菌、抗病毒、抗腫瘤等生物學(xué)活性[1]。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),LL-37 的作用遠(yuǎn)不僅有殺菌作用, 而且在獲得性免疫中細(xì)胞因子的釋放、免疫細(xì)胞的趨化和炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展中也起著關(guān)鍵的作用[2,3]。當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)創(chuàng)傷、炎癥、感染時(shí)，在絲氨酸蛋白酶-3和其他蛋白水解酶的作用下，機(jī)體會(huì)生成活性抗菌肽LL-37，參與機(jī)體的防御反應(yīng)[4]。皮膚作為人體天然免疫的第一道防線(xiàn)，多種細(xì)胞如皮脂腺細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞等可產(chǎn)生AMPs。本文就LL-37在皮膚病領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 抗感染作用

正常人體皮膚中LL-37的表達(dá)很少，當(dāng)受到炎癥、感染、外傷等外界刺激時(shí)，皮損局部的角質(zhì)形成細(xì)胞和單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等可產(chǎn)生大量的LL-37則呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)。大量研究發(fā)現(xiàn)，LL-37具有抗菌譜廣，不易產(chǎn)生耐藥菌株等特點(diǎn)，對(duì)金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(Methicillin resistant staphylococcus aureus, MRSA) 、耐萬(wàn)古霉素屎腸球菌、耐萬(wàn)古霉素糞腸球菌及鼠傷寒沙門(mén)菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌、普通變形桿菌等，均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗菌活性[5]。LL-37在其表面的疏水性基團(tuán)和凈正電荷作用下,以α螺旋插入微生物膜，通過(guò)破壞致病菌膜的完整性發(fā)揮殺菌效應(yīng)，其抗菌活性與α螺程度及所帶凈正電荷多少有關(guān)。將銅綠假單胞菌和大腸埃希菌共培養(yǎng)標(biāo)本中加入LL-37發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的生長(zhǎng)受到抑制，且LL-37抗菌效應(yīng)與其濃度成正相關(guān)；而在銅綠假單胞菌和大腸埃希菌培養(yǎng)前預(yù)先加入抗LL-37抗體時(shí)，發(fā)現(xiàn)骨髓干細(xì)胞抗菌作用消失，研究認(rèn)為通過(guò)分泌LL-37是骨髓干細(xì)胞發(fā)揮抗菌的作用機(jī)制之一[6]。另外LL-37還可通過(guò)激活、募集中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞以及增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬等發(fā)揮抗菌作用[7]。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，LL-37不僅具有高效的抗菌活性，而且還有廣譜、不易耐藥等優(yōu)點(diǎn)，為感染性疾病的研究開(kāi)辟了新途徑，已成為生物制藥和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。有研究證實(shí)[8]，LL-37對(duì)人表皮葡萄球菌感染具有預(yù)防和治療作用，能夠有效抑制表皮葡萄球菌克隆增殖。LL-37 抗菌活性相關(guān)機(jī)理的研究和應(yīng)用為人類(lèi)的感染性疾病治療提供了新方向。

2 銀屑病

銀屑病是一種慢性復(fù)發(fā)性免疫介導(dǎo)的炎癥性皮膚病，皮損中表皮角質(zhì)形成細(xì)胞(keratinocytes,KC)可分泌大量的LL-37[9],表達(dá)于銀屑病皮損浸潤(rùn)的中性粒細(xì)胞中和表皮全層的角質(zhì)形成細(xì)胞胞質(zhì), 而在異位性皮炎患者中只表達(dá)于表皮上層[10]。LL-37抗金葡菌活性與防御素-2有協(xié)同作用,這在一定程度上解釋了銀屑病和異位性皮炎均為炎癥性皮膚病，但銀屑病患者皮膚較少發(fā)生皮膚感染的原因。隨著對(duì)LL-37認(rèn)識(shí)的深入，發(fā)現(xiàn)LL-37發(fā)揮強(qiáng)效的抗感染同時(shí)也會(huì)擴(kuò)大炎癥反應(yīng)導(dǎo)致病變加重。在銀屑病患者皮損中LL-37破壞機(jī)體DNA耐受，與細(xì)胞外DNA片段結(jié)合進(jìn)入樹(shù)突狀細(xì)胞中，導(dǎo)致TLR(toll like receptors)-9介導(dǎo)的IFN-α(interferon alpha)產(chǎn)生，激活Th1(The T helper cells 1)和Th17，促使IL-12(interleukin-12)、IL-22和IFN-β分泌，進(jìn)一步加重銀屑病的病情[11]。種樹(shù)彬等研究發(fā)現(xiàn)[12]，LL-37在銀屑病患者局部皮損中的表達(dá)顯著升高，且在外周血清中的表達(dá)水平與PASI指數(shù)呈明顯正相關(guān)，認(rèn)為L(zhǎng)L-37可作為評(píng)價(jià)銀屑病病情變化的血清學(xué)指標(biāo)。LL-37作為天然免疫分子通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞因子的產(chǎn)生、趨化及活化炎性細(xì)胞等多途徑參與銀屑病的發(fā)病,相信隨著研究的深入為今后進(jìn)一步揭示銀屑病發(fā)病機(jī)制和治療提供了有力依據(jù)。

3 特應(yīng)性皮炎

特應(yīng)性皮炎是一種基于遺傳過(guò)敏性體質(zhì)有關(guān)的炎癥性皮膚病，患者的皮膚免疫機(jī)能和屏障功能受損，極易出現(xiàn)感染。臨床上發(fā)現(xiàn)特應(yīng)性皮炎患者皮損常常有多種病原微生物定植，而這些病原微生物的代謝產(chǎn)物以及所含的多種炎癥因子可使病情反復(fù)發(fā)作難以治愈[13]。Th1/Th2細(xì)胞在機(jī)體中處于動(dòng)態(tài)平衡，通過(guò)分泌多種的細(xì)胞因子交叉調(diào)節(jié)維持人體正常免疫狀態(tài)；病理狀態(tài)下此平衡被打破，便會(huì)因Th1或Th2占優(yōu)勢(shì)形成"Th1/Th2漂移"而發(fā)病。特應(yīng)性皮炎患者皮膚Th2型細(xì)胞因子IL-4和IL-13高表達(dá)，抑制皮膚AMPs 如HBD(human beta-defensins)和LL-37表達(dá)，這或許可以解釋患者細(xì)菌感染率高，尤其是耐甲氧西林金黃色葡萄球菌易感性高的原因[14]。韋祝等研究報(bào)道[15]，金黃色葡萄球菌在特應(yīng)性皮炎患者皮損部位檢出率為62.50%，在非皮損區(qū)檢出率為24.26%，在正常健康皮膚中未檢出，認(rèn)為特應(yīng)性皮炎皮損中金黃色葡萄球菌定植普遍存在，建議臨床可根據(jù)藥敏試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行抗菌治療。

4 性傳播疾病

在尿道、陰道、宮頸等泌尿生殖道黏膜或腺體中存在著LL- 37廣泛分布，對(duì)抵御細(xì)菌、病毒、螺旋體、衣原體等多種微生物的入侵起到了重要的作用。LL-37對(duì)痘類(lèi)病毒、人類(lèi)免疫缺陷病毒I型等有抗病毒的生物活性，在抗病毒方面也有較強(qiáng)的研發(fā)前景[16]。王薇等[17]應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄(RT-PCR)方法檢測(cè)尖銳濕疣患者皮損HBD-2、HBD-3及LL-37 mRNA的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者皮損中HBD-2、HBD-3及LL-37 mRNA表達(dá)水平明顯升高，認(rèn)為上述指標(biāo)的與尖銳濕疣患者局部產(chǎn)生免疫防御有關(guān)，為尖銳濕疣免疫學(xué)藥物治療提供新靶點(diǎn)。LL-37是目前發(fā)現(xiàn)的Cathelicidin 家族唯一一個(gè)人源抗菌肽，對(duì)真菌、病毒、細(xì)菌、支原體均有抑制作用[18]。目前有多種抗菌肽類(lèi)藥物已開(kāi)始進(jìn)入臨床，如多黏菌素和達(dá)托霉素通過(guò)了美國(guó)食品藥品管理局的批準(zhǔn)。還有很多抗菌肽類(lèi)藥物已進(jìn)入II期或III期臨床試驗(yàn)中。基于抗菌肽為靶點(diǎn)研究新藥成為臨床又一方向[19]。

隨著對(duì)抗菌肽研究的深入，LL-37對(duì)多種皮膚病發(fā)病機(jī)理的研究和治療作用正逐步被認(rèn)識(shí)。LL-37通過(guò)結(jié)合自身DNA，與TLR-9結(jié)合共同介導(dǎo)pDC(plasmacytoid dendritic cells)活化，分泌IFNs，打破自身免疫耐受這一通路，在SLE(systemic lupus erythematosus)等免疫性疾病的發(fā)病中起到關(guān)鍵作用，這為進(jìn)一步深入了解自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制以及研制有針對(duì)性的靶向藥物提供線(xiàn)索[20]。韓飛等[21]報(bào)道，LL-37能抵抗UVB(ultraviolet radiation b)輻射HaCaT(human immortalized keratinocytes)細(xì)胞引起NF-KB(nuclear factor-kappa B)的蛋白表達(dá)和轉(zhuǎn)錄活性的增加，這種抵抗可能是人皮膚對(duì)UVB輻射的一種防御反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，在銀屑病治療中如UVB光療以及外用維生素D類(lèi)似物等，是通過(guò)誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞抗菌肽的表達(dá)發(fā)揮治療作用[22]?？咕牡募兓に嚭椭苿┑难邪l(fā)的成熟，為其新藥產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)參考[23]，相信不久的將來(lái)將給相關(guān)疾病的治療帶來(lái)更廣闊的應(yīng)用前景。

[1] Ouellette AJ. Paneth cell α-defensins in enteric innate immunity[J]. Cell Mol Life Sci,2011,68(13):2215-2229.

[2] 李燕,王嘉榕,孫紅賓.抗菌肽的制備和抗菌機(jī)制研究進(jìn)展[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2015,32(2):465-469.

[3] Xhindoli D, Pacor S, Benincasa M, et al. The human cathelicidin LL-37 A pro-forming antibacterial peptide and host-cell modulator[J].Biochim Biophys Acta,2016,1858(3):546-566.

[4] Wang G, Mishra B, Lau K, et al. Antimicrobial peptides in 2014[J]. Pharmaceuticals (Basel),2015,8(1):123-150.

[5] Vandamme D, Landuyt B, Luyten W, et al. A comprehensive summary of LL-37， the factotum human cathelicidin peptide[J]. Cell Immunol,2012,280(1):22-35.

[6] Krasnodembskaya A，Song Y，F(xiàn)ang X，et al． Antibacterial effect of human mesenchymal stem cells is mediated in part fromsecretion of the antimicrobial peptide LL-37[J].Stem Cells,2010,28(12):2229-2238.

[7] Wan M, van der Does AM, Tang X,et al. Antimicrobial peptide LL-37 promotes bacterial phagocytosis by human macrophages[J].Leukoc Biol,2014,95(6): 971-981.

[8] Hell E, Giske CG, Nelson A, et al. Human cathelicidin peptide LL37 inhibits both attachment capability and biofilm formation of staphylococcus epidermidis[J].Lett Appl Microbiol,2010,50(2):211-215.

[9] Chen X, Takai T, Xie Y, et al. Human antimicrobial peptide LL-37 modulates proinflammatory responses induced by cytokine milieus and double-stranded RNA in human keratinocytes[J]. Biochem Biophys Res Commun,2013,433(4):532-537.

[10] Kopfnagel V, Harder J, Werfel T. Expression of antimicrobial peptides in atopic dermatitis and possible immunoregulatory functions[J]. Curr Opin Allergy Clin Immunol,2013,13(5):531-536.

[11] Ma HL, Liang S, Li J, Napierata L, et al. IL-22 is required for Th17 cell-mediated pathology in a mouse model of psoriasis-like skin inflammation[J]. J Clin Invest,2008,118(2):597-607.

[12] 種樹(shù)彬,蘭海梅,曾抗,等.銀屑病患者病灶組織、血清中抗菌肽LL-37表達(dá)變化及意義[J].山東醫(yī)藥,2015,55(33):87-88.

[13] Lipnharski C, d'Azevedo PA, Quinto VP, et al. Colonization by S.aureus increases the EASI and the number of appointments by patients with atopic dermatitis: cohort with 93 patients[J]. An Bras Dermatol,2013,88(4):518-521.

[14] Reinholz M, Ruzicka T, Schauber J. Cathelicidin LL-37: an antimicrobial peptide with a role in in flammatory skin disease[J].Ann Dermatol,2012,24(2):126-135.

[15] 韋祝,劉向宇,羅勇奇,等.特應(yīng)性皮炎患者皮損部位的金黃色葡萄球菌定植情況及藥敏分析[J].藥物流行病學(xué)雜志,2016,25(6):350-354.

[16] Dean RE, O′Brien LM, Thwaite JE, et al. A carpet-based mechanisim for direct antimicrobial peptide activity against vaccinia virus membrances[J]. Peptides,2010,31(11):1966-1972.

[17] 王薇,肖敬川,王泉江.尖銳濕疣皮損中人β 防御素(HBD)-2,3及LL-37的表達(dá)[J].中國(guó)麻風(fēng)皮膚病雜志,2014,5(30):286-288.

[18] Duplantier AJ, Van Hoek ML. The Human cathelicidin antimicrobial peptide LL-37 as a potential treatment for polymicrobial infected wounds[J]. Front Immunol,2013,4(7):143.

[19] Midura-Nowaczek K, Markowska A. Antimicrobial peptides and their analogs:searching for new porential therapeutics[J].Perspect Medicin Chem,2014,(6):73-80.

[20] 謝戩芳,陳俊偉,羅靜,等.系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者外周血LL-37 的檢測(cè)及其臨床意義[J].中國(guó)藥物與臨床,2014,14(8):1069-1071.

[21] 韓飛,王平,許文,等.抗菌肽LL-37對(duì)中波紫外線(xiàn)輻射HaCaT細(xì)胞因子-KB的影響[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合皮膚性病學(xué)雜志,2013,12(3):147-150.

[22] Al-Mutairi N, Shaaban D. Effect of narrowband ultraviolet B therapy on serum vitamin D and cathelicidin (LL-37) in patients with chronic plaque psoriasis[J].J Cutan Med Surg,2014,18(1):43 -48.

[23] 楊浩,羅鵬程,付靖瑜,等.抗菌肽LL-37序列分析與結(jié)構(gòu)研究[J].中華醫(yī)院感染學(xué)雜志,2016,26(22):5076-5079.