内源性肠道抗炎介质及机制

刘军连医生 http://pf.39.net/bdfzj/131210/4305593.html

内源性肠道抗炎介质及机制

脂蛋白，又称脂毒素，是一种对多种细胞类型发挥免疫调节作用的脂质介质，在细胞间相互作用和/或细胞因子启动时，脂氧合酶（lipoxygenases）会生物合成脂蛋白。已经证实，脂蛋白和相关分子，如最近发现的分解素（resolvins），具有抗炎作用，在抑制和消除炎症中起着重要作用。这些脂质介质在控制和解决全身低度炎症方面很重要，并有助于维持肠道免疫内稳态。脂蛋白有可能下调体内细菌引起的炎症，最近研究的令人兴奋的数据表明，脂蛋白A4类似物减弱了肠杆菌感染引起的一系列发炎基因的诱导，也减少了结肠炎模型中的炎症。在一系列上皮细胞系中，稳定的脂蛋白类似物ATLa上调抗菌内毒素中和蛋白杀菌/通透性增加蛋白（bactericidal/permeability-increasingprotein，BPI）的表达。因此，考虑到它们的大小（da）、稳定性和组成，脂蛋白和分解素类似物似乎特别有希望作为粘膜炎症的未来治疗方式，由此观察到的一些益处可能与上皮细胞BPI的诱导有关。

抗菌肽和蛋白质

由于肠上皮细胞必须与高密度的不同微生物共存，因此必须在多个层面上对这些微生物进行保护。例如，除了适应性免疫功能外，还应注意粘膜表面还有其他保护机制；一个例子是分泌性IgA，其中约3g每天分泌到肠道。这种粘膜抗体可以防止细菌粘附和侵入肠上皮细胞，是先天免疫的关键组成部分。粘蛋白还包括沿胃肠道的重要保护屏障。

作为这些免疫策略的补充，肠上皮细胞和免疫细胞活性合成和分泌小阳离子抗菌肽（防御素）是近年来公认的宿主防御的关键机制。迄今为止，人类已鉴定出十几种抗菌肽，其中包括几种唾液组织蛋白（salivaryhistadins,）、乳铁蛋白（severalsalivaryhistadins,）、α-防御素（β-defensins）、β-防御素（β-defensins）和一种18kDa的人阳离子抗菌蛋白（humancationicantimicrobialprotein），hCAP18（组织蛋白酶，cathelicidinLL-37）。

抗菌肽和蛋白质被认为是先天免疫的主要效应物，调节肠道中的细菌密度，它们的胃肠道表达在进化上是保守的。哺乳动物上皮细胞表达的大多数抗菌肽和蛋白质是介导吞噬细胞杀死非氧化微生物细胞的肽家族成员。潘纳斯细胞（Panethcells）是α-防御素（α-defensins）的主要来源，位于许多哺乳动物小肠中利伯库恩隐窝（Lieberkuehn）的基底部。潘纳斯细胞有异常大的分泌颗粒，这些分泌颗粒释放到伯库恩隐窝。这些细胞在先天免疫中起着至关重要的作用，尤其是，它们是几种抗菌酶（如溶菌酶、Reg3γ和IIA族磷脂酶A2）以及储存在分泌颗粒中的α-防御素的来源。与其他阳离子抗菌肽一样，防御素被认为通过破坏靶微生物的膜完整性来杀死靶微生物。

保持干细胞活力对于维持上皮单层完整性至关重要，因此，潘纳斯细胞与其抗菌药物的组合的接近性似乎为防止潜在的致病性损伤提供了一种有效的机制。α防御素的抗菌活性可能同时针对寄居微生物群和致病微生物。有人提出，通过改变内源菌群的组成，帕内特细胞α防御素也可能间接地促进宿主防御，因为寄主菌群与外来致病微生物竞争营养素。寄生菌群也能分泌抗菌物质（即细菌素）。因此，假定将潘纳斯细胞α防御素释放到隐窝腔中是为了保护有丝分裂活跃的隐窝细胞、干细胞和宿主免受摄入病原体的影响，从而限制在隐窝和腔中定居的微生物数量，并帮助稳定内生菌群的组成。

在最佳的酸碱度和离子条件下，小鼠潘纳斯细胞α防御素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和鼠伤寒沙门氏菌具有微生物活性。同样，人α-防御素对几种细菌具有活性，包括单核细胞增多症L.单核细胞基因、大肠杆菌和鼠伤寒肠杆菌。β-防御素在骨骼肌、气道、食道、舌头、皮肤和肠道等几个器官中表达。迄今为止，已经鉴定出六种hBDs(hBD-1到hBD-6)，其中hBD-2可能是胃肠道中最相关的β-防御素，只有在感染或炎症时才表达。虽然有证据表明hBD-2的诱导是由促炎细胞因子介导的，如IL-1，但对其在肠上皮中的调节还不完全清楚，主要通过NF-κB-和AP-1依赖性途径介导。有趣的是，最近也有证据表明hBD-2的表达受肠上皮细胞中TLR信号的调节。这一观察结果与先前的报告一致，这些报告显示，肠上皮细胞对革兰氏阳性和革兰氏阴性病原体PAMPs的反应较差，因为在正常的基线条件下，肠上皮细胞表达TLR2、TLR6和TLR4（以及辅助分子MD-2）的水平低。然而，在细胞因子刺激下，TLR4和MD-2的表达可以显著增加，这表明TLR的表达是在感染和炎症过程中诱导的。因此，似乎PAMP介导的β-防御素2在肠上皮细胞中的表达需要TLR，这一机制可以保护肠上皮免受病原体的侵袭，以及共栖肠道菌群中潜在的入侵。

几种β-防御素对某些细菌有活性。与其他hBDs相比，hBD-1的抗菌活性较弱。然而，hBD-2对铜绿假单胞菌（Pseudomonasaeruginosa,过去称绿脓杆菌）、大肠杆菌和白色念珠菌（一种酵母）有杀菌作用，对金黄色葡萄球菌也有抑菌作用。hBD-3对金黄色葡萄球菌有活性，对培养基的离子组成不太敏感，而hBD-4对葡萄球菌、铜绿假单胞菌和一些酵母有杀菌作用。

临床观察和实验模型都证明了组织蛋白酶ll-37（cathelicidinLL-37）在胃肠道粘膜抗菌防御中起着关键作用。在证明组织蛋白酶表达与胃肠道粘膜防御有关的实验中，显示缺乏组织蛋白酶的小鼠更容易受到肠壁细菌附着的影响。此外，从缺乏组织蛋白酶的动物身上分离出的巨噬细胞对细胞内沙门氏菌的抵抗能力显著降低。组织蛋白酶ll-37在正常人结肠表面和上隐窝的上皮细胞内表达。然而，在结肠深部或小肠上皮细胞内很少或没有表达。这种肽的表达在对肿瘤坏死因子α、IL-1α、γ干扰素、脂多糖或IL-6的反应中没有上调，在正常和发炎的结肠上皮中，LL-37的表达模式和水平也没有差异。

除了短链脂肪酸，特别是丁酸盐，微生物产品在体外一般不会激活上皮性组织蛋白酶的表达。丁酸盐是细菌纤维发酵的副产物，由内源性肠道菌群产生，是结肠上皮细胞的主要营养因子。最近一项引人注目的研究表明，口服丁酸盐治疗志贺氏菌感染的痢疾家兔可改善临床症状，减少粪便中的血液，减少粪便中的细菌负荷。此外，对丁酸盐处理的家兔直肠组织的检查表明，LL-37表达上调。相比之下，未经处理的兔子在感染后表现出强烈的组织蛋白酶抑制作用。这些数据不仅支持了组织蛋白酶是一种重要的效应分子的观点，而且表明某些肠道感染可以通过刺激上皮衍生的抗生素来治疗。

BPI是一种高度阳离子化的蛋白质，分子量约为55kDa。Weiss及其同事首次发现它存在于嗜中性粒细胞的嗜蓝粒细胞颗粒中，并且被认为是这些细胞介导的非氧化性杀伤中最有效的成分。最近，BPI也被证明在中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞颗粒和成纤维细胞表面表达。功能性BPI在肠上皮细胞和其他粘膜部位的上皮中表达。通过使用BPI中和抗血清，发现表面BPI阻断了上皮细胞内毒素介导的信号传导，并杀死了伤寒沙门菌。这些研究发现，上皮相关的BPI是一种潜在的重要“分子屏障”，用于保护粘膜表面免受革兰氏阴性细菌及其内毒素的侵害。

BPI是一个包含其他脂类和脂多糖结合蛋白的蛋白家族成员，与另一种脂多糖结合蛋白（肝细胞的急性期分泌产物）最为密切相关（约45%序列同源性）。BPI通过与部分具有高亲和力吸引力的脂多糖脂质结合来调节其抗菌和脂多糖中和作用。分子的N端半部分对抗菌和内毒素的中和功能很重要，细菌优化所需的基序位于C端。一旦BPI结合了脂多糖，蛋白质和脂多糖和磷脂的酰基链之间的疏水性相互作用也被认为有助于细菌外膜的扰动。伴随的变化与BPI的抑菌作用有关。

BPI介导的细菌杀灭的第二个效应被认为是时间依赖性的，BPI进一步渗透到包膜中，使分子扩大对细菌内膜的损伤，从而导致关键生化机制的破坏和细菌杀灭。虽然BPI对革兰氏阴性菌壁的早期作用被防御素和组织蛋白酶肽（cathelicidinpeptides）增强，但后期作用被认为是通过补体和细菌磷脂水解（bacterialphospholipidhydrolysis）加速的。

在体内抗菌肽和蛋白质之间这种合作活性的意义在很大程度上还未被探索。因此，BPI与活细菌的结合导致（i）外膜通透性的离散增加，（ii）细菌磷脂酶和一些细菌磷脂酶的宿主磷脂酶水解，以及（iii）细胞分裂的中断。BPI的杀菌活性因脂多糖的结构不同而不同；光滑的细菌菌株，具有较长的O-连锁侧链，对BPI表现出更强的抵抗力，如前所述，这些菌株在体内表现出更强的毒力。相比之下，BPI对各种革兰氏阴性细菌中分离出的脂多糖的抗内毒素活性，无论脂多糖的结构如何，都是非常相似的。

一般而言，BPI的细胞毒性活性限于广泛的革兰氏阴性细菌，包括包裹着的的、血清抗性的大肠杆菌K1-R、沙门氏菌属（Salmonellaspecies）和志贺氏菌属（Serratiamarcescens）。BPI对肺炎克雷伯杆菌（Klebsiellapneumoniae）的活性较低，对粘质沙雷氏菌（Serratiamarcescens）和头孢伯克霍尔德菌（Burkholderiacepacia）的体外活性较低。此外，更重要的是，BPI对已经测试过的真核细胞没有毒性，在迄今为止的人类试验中是安全有效的。因此，抗菌肽和蛋白质是治疗肠道炎症疾病的一种新的治疗方式。

北美医学教育基金会（北京爱博思医疗）

项目负责人：赵经理

-

手机：

预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇

转载请注明：http://www.qdnbg.com/ptmyyy/14223.html