唾液凝集素研究进展

　　作者：张岚综述,黄定明,周学东审校　　作者单位：四川大学华西口腔医院牙体牙髓病科 四川 成都 610041

　　【摘要】唾液凝集素是一种能与细菌作用的糖蛋白，在口腔中能介导多种细菌的凝集和黏附。近年来对唾液凝集素与细菌表面蛋白的研究已越来越深入，下面就唾液凝集素的生化特性及其在细菌凝集和黏附中的作用作一综述。

　　【关键词】 唾液凝集素; 细菌; 凝集; 黏附

　　AResearch progress of salivary agglutinin ZHANG Lan, HUANG Ding-ming, ZHOU Xue-dong. (Dept. of Conse-rvative Dentistry and Endodontics, West China College of Stomatology, Sichuan University, Chengdu 610041, China)

　　[Abstract] Salivary agglutinin(SAG) is a kind of glycoprotein that can mediate bacterial aggregation or adhesion. More and more researches have focused on the interaction between SAG and bacteria recently. This review summarized the research progress in thve biochemical characteristics of SAG and its pivotal role in the bacterial aggregation and adhesion.

　　[Key words] salivary agglutinin; bacterium; aggregation; adhesion

　　唾液中存在多种能与细菌相互作用的物质，其中也包括唾液凝集素(salivary agglutinin，SAG)。近来发现，SAG不仅参与宿主上皮细胞的固有免疫反应，介导细菌的凝集和黏附，而且还与上皮的分化、肿瘤的发生密切相关。

　　1 唾液凝集素的生化特性和分布

　　1.1 唾液凝集素的生化特点

　　SAG是一种相对分子质量为(3～4)×105的糖蛋白，与从支气管肺泡灌洗液中分离出来的糖蛋白(glycoprotein，GP)-340一样，同属于富含半胱氨酸的清道夫受体家族(scavenger receptor cyste-ine-rich superfamily，SRCR)成员，由位于10号染色体q25.3～q26.1上的恶性肿瘤缺失基因(delet-ed in malignant brain tumors，DMBT)-1编码[1-3]。

　　SAG由13个高度相似的SRCR结构域、2个CUB片段和1个疏水的透明带(zona pellucida，ZP)片段组成，其中13个SRCR结构域和2个CUB片段之间由SRCR间隔区域(SRCR-inter-spersed domain，SID)片段组成[1-3]。SRCR是1个古老的且高度保守的蛋白质结构域，由100～110个氨基酸组成，其三维构象主要由二硫键维系[4]。Bikker等[5]用内蛋白酶Lys-C水解SAG得到的SRCR和SID片段中，只有SRCRP-2片段能够与细菌或抗体结合。SRCRP-2包含16个氨基酸残基：QGRVEVLYRGSWGTVC，由2个短的β-折叠和间隔其中的1个β-转角构成。当SRCRP-2被还原后，其与细菌或抗体结合的能力丧失，这可能系还原作用破坏了二硫键，导致其空间构象发生改变，结合位点被掩盖的缘故。

　　在SRCRP-2中，起结合细菌或抗体作用的最小序列是GRVEVLYRGSW。Bikker等[6]将其命名为恶性肿瘤缺失基因-1-病原结合位点(DMBT-1 pathogen-binding site，DMBT-1-pbs)-1。用丙氨酸分别取代DMBT-1-pbs-1中的不同氨基酸残基时发现，当第3位和第5位的缬氨酸、第4位的谷氨酸、第6位的亮氨酸和第11位的色氨酸被取代后，DMBT-1-pbs-1与细菌结合的能力显著下降，提示这几个位点的氨基酸对于SAG结合细菌是至关重要的。

　　Eriksson等[7]发现，SAG具有多态性，分为4型蛋白，分别命名为GP-340Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型。这4型蛋白具有不同的相对分子质量和侧糖链，但其核心糖链相同，都含有唾液酸化的β1～3键半乳糖苷酶-N-乙酰半乳糖胺、α2～6键唾液酸、α2～3键唾液酸、N-连接寡糖、Ⅰ型或Ⅱ型乳糖胺和多聚乳糖胺结构。除此以外，SAG上还存在ABH血型系统和Lewis血型系统的抗原，但不同类型的GP-340蛋白表达的抗原不同。GP-340Ⅰ、Ⅳ型不表达ABH和Leb抗原，却表达Lea抗原;GP-340Ⅱ、Ⅲ型表达ABH和Leb抗原。

　　1.2 唾液凝集素的分布

　　Bikker等[8]在腮腺、颌下腺和唇腺的分泌物中均检测到SAG的存在。用单克隆抗体对腺体组织进行免疫组化染色发现，SAG主要分布于浆液细胞中，但其分布部位因腺体而异。在腮腺中，只有纹管细胞中有SAG;在颌下腺中，浆液腺泡和半月形细胞中有SAG分布，而导管细胞中则没有SAG存在;在唇腺中，浆液腺泡、半月形细胞和导管中均有SAG，但黏液细胞中却没有SAG。

　　2 唾液凝集素与细菌

　　2.1 唾液凝集素与细菌作用的机制

　　SAG可与口腔中的许多细菌发生作用，且不同状态的SAG对细菌的作用不同。存在于液相中的SAG主要介导细菌凝集，吸附于固相上的SAG则介导细菌的黏附[9-10]。随着对细菌表面蛋白研究的深入，SAG与细菌作用的机制比以往了解得更加清楚了。

　　SAG主要通过识别细菌表面蛋白来介导细菌的凝集或黏附。变异链球菌表面蛋白Pac属于Ⅰ型或Ⅱ抗原家族，锚定于细菌表面，其相对分子质量为1.9×105，是介导变异链球菌凝集或黏附的主要蛋白质。Oho等[11]发现，当变异链球菌上编码Pac的基因被取代后，其与GP-340的凝集和黏附活性受到不同程度的抑制;相反，乳酸乳球菌表达Pac后就能被GP-340凝集[7]。此外，重组Pac(recombined Pac，rPac)不仅能与SAG及其片段SRCRP-2结合，而且这种结合在钙离子存在下才能发生，这与SAG和细菌的作用相似[12]。用针对Pac不同位点的单克隆抗体可阻断变异链球菌与SAG的黏附，而多克隆抗体的这种阻断作用则更强[13]。除了Pac之外，AgⅠ/Ⅱ家族还包括格氏链球菌表面的SspA和SspB蛋白，表兄链球菌表面的Pag蛋白和中间链球菌表面的Pas蛋白，分别在细菌与SAG的凝集或黏附中发挥着作用[14]。

　　格氏链球菌除了SspA和SspB之外，另一种表面蛋白Hsa也发挥了重要作用[11，15-17]。研究发现，当格氏链球菌上编码SspA和SspB的基因被取代后，其与GP-340的凝集速率和范围下降，但黏附活性不受影响;相反，当hsa基因被取代后，黏附活性丧失，而凝集活性却不受影响。只有当这3种基因都被取代后，细菌才完全丧失与GP-340作用的能力[11]，即介导格氏链球菌与SAG黏附的主要是Hsa蛋白。sspA和sspB基因被取代后，其蛋白的凝集活性下降但并未完全丧失，这提示可能有其他的表面蛋白参与SAG与格氏链球菌的凝集反应，但尚需要进一步的研究证实。

　　除表面蛋白外，细菌的毒力因子也会参与SAG与细菌的作用。Mga是酿脓链球菌上调节毒力因子基因表达的一个调节子，Mga缺失的细菌与GP-340的凝集反应被加强，黏附反应降低[11]。

　　SAG与细菌作用需要钙离子的存在。rPac与SAG结合也需要钙离子的参加，但是rPac与SRCRP-2的结合却只需乙二胺四乙酸存在即可，即钙离子可能在SAG空间构象改变上发挥作用，以暴露SRCRP-2片段[12]。

　　2.2 影响唾液凝集素与细菌作用的因素

　　2.2.1 不同类型的SAG与细菌的作用 与GP-340Ⅱ、Ⅲ型相比较，GP-340Ⅰ型能介导更多的变异链球菌黏附在羟磷灰石表面，同时GP-340Ⅰ型人群在2年内的龋坏增长指数也较高[18]。不同类型的GP-340对细菌的凝集能力是不同的[7]。在对猪链球菌KU5的凝集试验中，GP-340Ⅱ型高于GP-340Ⅲ型和Ⅰ型，但对变异链球菌Ingbritt而言，3种类型的GP-340的凝集能力是一致的。这可能是由于不同类型的GP-340具有不同的侧糖链，从而导致其与细菌的亲和力不同所致。

　　2.2.2 唾液酸对SAG与细菌作用的影响 不同的细菌在与GP-340结合的过程中具有不同的糖特异性。研究发现，唾液酸酶可抑制大多数格氏链球菌、部分酿脓链球菌、猪链球菌KU5与GP-340的凝集和黏附反应，而对于其他的细菌与GP-340的凝集和黏附作用则影响不大。不仅如此，当这些对唾液酸酶敏感的细菌与GP-340作用时，还会受到唾液酸乳糖或其他的唾液酸寡聚糖的抑制[11]。Jakubovics等[15]发现，如果将GP-340去唾液酸化，无论格氏链球菌是否表达黏附素SspA和SspB，其黏附均下降85%，即格氏链球菌与GP-340的黏附高度依赖于唾液酸酶;反之，变异链球菌与GP-340的黏附则不依赖于唾液酸酶[16]。

　　放线菌是早期定植于生物膜和口腔黏膜表面的细菌，溶牙放线菌PK984和内氏放线菌ATCC12104是其中最具代表性的2种，它们与GP-340的反应也显示出不同的糖特异性。对唾液酸化的α2～6键N-乙酰半乳糖胺敏感的溶牙放线菌PK984既能参与与GP-340的黏附反应，又能通过GP-340凝集在一起，但两种反应都会受到唾液酸的抑制;相反，对半乳糖苷酶敏感的内氏放线菌ATCC12104则只能参与GP-340的黏附反应[11]。这就提示，在SAG与细菌的作用中存在着糖特异性。

　　2.2.3 牛乳铁蛋白对SAG与细菌作用的抑制性 牛奶中的乳铁蛋白对SAG与细菌的结合具有抑制作用，且抑制作用呈剂量依赖性[19]。其中，起抑制作用的主要成分是牛乳铁蛋白Lf 411(473～538位氨基酸残基)片段[18]。尽管乳铁蛋白是一种离子结合型蛋白，其离子结合能力会影响其生物学功能，但是在Lf 411片段上并没有离子结合位点，而且Lf 411与SRCRP-2的结合也不需要离子的存在，那么牛乳铁蛋白与SAG结合的具体机制是什么;另外，在人乳铁蛋白上不存在牛乳铁蛋白Lf 411样的片段，那么人乳铁蛋白是否也能抑制SAG与细菌的结合等问题目前都还不清楚，需要进一步深入的研究。

　　3 结束语

　　近年来发现，DMBT-1是一种类型识别分子，可识别包括细菌脂多糖、肽聚糖、脂蛋白、鞭毛素和核酸等在内的致病微生物相关类型分子。Rosenstiel等[19]发现，在肠黏膜上皮中，细菌产生的肿瘤坏死因子-α和脂多糖能够上调dmbt-1的mRNA及其蛋白质水平。那么口腔中存在的多种微生物，是否也会影响SAG在细胞中的表达，如能影响其具体机制又是怎样的，这种影响与龋病的发生发展又有怎样的关系等很多问题都需要解决。解决了上述问题，将对龋病发生的机制有一个更深入的了解。

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