人β-防御素的生物学活性及其与鳞癌相关性的研究进展

抗菌肤是一类具有一定抗菌谱的肤，参与机体抵抗外界环境的第一道防线。防御素是一种富含半眺氨酸、由氨基酸残基组成的小分子阳离子抗菌肚，主要由上皮细胞产生，具有一广谱的抗微生物活性，能有效杀灭细菌、包膜病毒、真菌等，同时对肿瘤细胞也有细胞毒作用，在微生物入侵的先天性免疫及获得性免疫中均发挥着重要的作用。防御素大小为2-6kDa，包括6个半肤氨酸残基形成的3个典型的分子内二硫键。依据一级结构和一硫键连接次序不同，防御素可分为α、β、θ,一个亚家族，人类已不能产生。防御素。已发现的。防御素有6种，由中性粒细胞和小肠潘氏细胞合成并储藏于胞浆颗粒中。防御索主要由上皮细胞合成和分泌。迄今为止，共有6种人仔防御素(hBD)的特征被描述二，其中hBD4.5.6研究较少本文就hBD1,2,3的基本特征、一物学活性及其与鳞癌关系进行综述1 人β一防御素基本特征1.1结构特点hBD1基因定位于人第8号染色体短臂8p23.2-23.1区域，hBD2位于8p23.1-p22,hBD3位于8p23,hBD4位于8p23.1p22-hBD都是由三条反向平行的日折叠片和一个α螺旋组成的两亲性分子1.2组织分布hBD基本分布于所有的卜皮组织巾，在正常口腔勃膜上皮，hBDI和hBD2主要集中在棘层、颗粒层和角化层,hBD3仅限于基底细胞层1.3调控方式防御索基囚的表达方式有组成性表达和诱导性表达两种。hBO1呈固有持续表达，其基因的表达不受前炎性因了和第二信使调节剂的调节ehBD2,hBD3除组成性的基础表达外还可被多种外界刺激诱导表达，如多种细胞因子:肿瘤坏死因子。干扰素:特别是感染、创伤和炎症信号可刺激皮肤和乳膜土皮细胞合成和分泌，当人体在受到沙门氏菌感染后，肠腺上皮细胞会被诱导表达hBT)2;在脂多糖(T.PS)刺激下，人支气管上皮细胞内hBD3在一定范围内成剂量依赖性防御索的表达除了受炎性细胞因子调节外，还受环境的盐浓度、离子种类、p日值等囚素影啊。除hBD3之外，活性大多受高盐浓度抑制，某些二价阳离子(钙、镁离子)显著降低防御素活性在体内和体外实验，均发现高糖环境可以抑制下皮细胞表达hBD3-6-。激素(地塞米松)能够抑制hBD3表达，而对hBDl和hBD2无影AIpJ，或许大剂量的激素应用易引发感染与此相关。2 人β一防御素的生物学活性2.1抗菌作用人-β防御素具有广谱的抗微生物效应，能有效地杀灭细菌、包膜病毒、真菌等。迄今为止，关于防御素的抑菌机理尚不完全清楚。目前已知的是，防御素是通过作用于细菌细胞膜而起作用的，这种作用是由防御素分子的两亲性与正电性决定的川。流行的观点是带正电的防御素与带负电的细菌细胞膜通过静电作用相结合，二聚或多聚的防御素穿膜形成跨膜的离子通道，从而扰乱了细胞膜的通透性及细胞能量状态，造成胞膜不完整，最终使靶细胞死亡。这也可解释抗菌肚对外单层膜中有两性离子存在的哺乳动物细胞几乎无结合作用。已发现[-B-hBD2,hBD3以二聚体或多聚体的存在形式，这些低聚结构影响着防御素的生物学活性和功能。亦有‘学者提出，可能有些不能形成二聚体的防御素只是浓集在细菌细胞膜表面，作用于膜蛋白引起凝聚、失活及形成电压依赖性离子通道，引起膜渗透性改变而导致死亡2.2抗肿瘤作用目前已在多种组织包括泌尿生殖系统9、呼吸系统及口腔to等的肿瘤中，发现防御素的相关报道体内防御素水平可能成为判断某些肿瘤发生、治疗及预后的生物学指标”〕。一般来说，低浓度的防御素对正常细胞无不良影响，但对癌细胞株则有明显杀伤作用，这种选择性机理可能与细胞骨架有关。由于细胞膜是其作用的主要靶点，当细胞发生癌变后，膜表面的特性发生改变，负电荷增加，利于正电荷的防御素与之作用，防御素通过与靶细胞膜结合，引起细胞骨架改变。Lichtenster等首先发现防御素能裂解肿瘤细胞，此裂解作用与防御素的浓度密切相关。有学者，，利用动物实验发现，鼠p一防御素可增加肿瘤抗原的可识别性，在肿瘤细胞免疫和体液免疫中发挥一定的作用。此外，hBD可以通过破坏癌细胞的骨架，防止纺锤丝形成和细胞的有丝分裂，从而抑制肿瘤的生长，还可以通过破坏肿瘤细胞的线粒体导致细胞死亡或者直接诱导肿瘤细胞凋亡-另一方面，通过调动机体免疫功能，从体液免疫方面抵抗癌细胞的入。2.3免疫调节作用人防御素具有刺激免疫系统参与免疫反应的功能。上皮组织中含有的微量hBD1,hBD2与hBD3-hBDl与溶菌酶等构成了人体表面的化学屏障，发挥非特异性免疫的作用。Yang等发现，hBD2通过CCR6受体，吸引不成熟树突状细胞和记忆性T细胞到炎症部位，趋化这些细胞朝着受致病微生物侵袭的部位迁移，激活细胞免疫和体液免疫，杀灭和清除细菌。外周血中hBD3可刺激依赖于TOLL样受体T1.R1和TLR2的CDH-,CD-6,CD。的表达，还可以诱导前列腺素的分泌，刺激成纤维细胞和上皮细胞的有丝分裂，对组织修复起到促进作用。3 人β-防御素与鳞状细胞癌的关系毫无疑问，防御素通过特定的微生物相关的分子模式，参与了一个复杂的过程一维护体内细菌平衡和应对感染病原体r,--通过观察发现，防御素参与肿瘤免疫，与肿瘤发生发展密切相关。Shestakova等对肺癌患者癌细胞表达的基囚进行检测，发现hBD1,hBD2含量增加fzo7。皮肤鳞癌患者中显示了hBD2增高的趋势。在口腔这个与外界相通的环境中，口腔载膜上皮细胞的防御能力异常与口腔肿瘤的发生密切相关，而防御素作为抵抗外界不良刺激的第一道防线，引起了许多学者的注意。有报道，hBDI表达的缺失或抑制或许与肿瘤细胞的生存与肿瘤的恶化有关，亦影响到肿瘤的分期与复发等，利用定量RT-PCR技术，发现与健康牙敞相比，在口腔白斑(口腔癌前病变)、口腔鳞癌中，hBD1,hBD2mRNA的表达量均下降,hBD3mRNA则表达均增高。也有学者发现相对于正常上皮细胞，hBD2在口腔鳞癌中分泌增加f?47。此外，Jin等-u-发现口腔鳞癌分泌hBD3，能刺激促肿瘤因子的表达，构建肿瘤相关的炎症微环境，导致预后不良。Shuyi亦验证了这一猜想-hBD3可通过FGFR途径增加口腔鳞癌的转移率ze。同时，有研究表明细胞在hBDI刺激卜鳞癌细胞数量减少，在hBD2.hBD3刺激下鳞癌细胞数量增加，推测口腔鳞癌中hBDl可能是癌抑制剂，hBD2,hBD3则可能是原癌基因。这些既往成果表明hBD在人体内介导的宿主防御机制是复杂的，可与鳞癌的来源、分期、分型及个体差异相关防御素表达水平的改变可导致机体的抗菌活性、伤口愈合程度、先天和调性免疫功能的改变，这些都可能在鳞癌的发病过程甲起一定作用hBD表达的调控可能对口腔鳞癌的治疗有一定意义4人阶防御素的前景与展望肿瘤患者免疫能力低下，易受病原体侵袭而继发感染，而长期的细菌感染及炎症刺激与肿瘤的发生关系非常密切。因此口腔勃膜土皮细胞的防御能力对维护口腔勃膜健康具有相当重要性，防御能力的异常可与口腔肿瘤的发生相关。防御素除了具有直接的抗菌活性，它对各种先天免疫细胞有强力的趋化作用，能够刺激其他细胞分泌细胞因子，对肿瘤细胞亦有细胞毒作用。由于防御素的这种生物活性作用，对肿瘤的形成过程有重要影响，但关于其抗肿瘤活性及其在鳞癌发生过程中作用的研究尚处于起步阶段，值得进一步的深入研究。目前已有防御素相关产品投入临床，治疗多种感染类疾病。未来可利用单克隆抗体的特异结合性，将防御素的细胞毒性引入鳞癌治疗领域，建立由防御素介导的特异性杀伤肿瘤技术，这将对鳞癌的治疗具有重要意义.参考文献Selsted ME,Ouellette AJ. Mammalian defensins in the antimicrobial immune response[J].Nature Immunology,2005,(06):551-557.Yamaguchi Y,Ouchi Y. Antimicrobial peptide defensin:identification of novel isoforms and the characterization of their physiological roles and their significance in the pathogenesis of diseases[J].Proceedings of the Japan Academy Series B:Physical and Biological Sciences,2012,(04):152-166.Prado-Montes de Oca E. Human beta-defensin 1:a restless warrior against allergies,infections and cancer[J].International Journal of Biochemistry & Cell Biology,2010,(06):800-804.Lu Q,Darveau RP,Samaranayake LP. Differential modulation of human {beta}-defensins expression in human gingival epithelia by Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide with tetra-and penta-acylated lipid A structures[J].Innate Immun,2009,(06):325-335.李嘉,张兵,钟礼立. 不同浓度脂多糖诱导人支气管上皮细胞β防御素3的表达[J].中国当代儿科杂志,2009,(07):577-580.Lan CC,Wu CS,Huang SM. High-Glucose Environment In[Z].hibits p38MAPK Signaling and Reduces Human beta-Defensin-3 Expression[corrected]in Keratinocytes[J].Molecular Medicine,2011,(7-8):771-779.Morgera F,Antcheva N,Pacor S. Structuring and interactions of human beta-defensins 2 and 3 with model membranes[J].Journal of Peptide Science,2008,(04):518-523.Spudy B,Sonnichsen FD,Waetzig GH. Identification of structural traits that increase the antimicrobial activity of a chimeric peptide of human beta-defensins 2 and 3[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2012,(01):207-211.Bose SK,Gibson W,Bullard RS. PAX2 oncogene negatively regulates the expression of the host defense peptide human beta defensin-1 in prostate cancer[J].Molecular Immunology,2009,(06):1140-1148.