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當(dāng)前位置:上海一研生物科技有限公司>>技術(shù)文章>>HNPs 的來(lái)源、基因與結(jié)構(gòu)特征
MN 是 HNPs 的主要來(lái)源,HNPs 是小的(3 500~4 000)陽(yáng)離子肽,儲(chǔ)存在 PMN 的嗜天青顆粒中,當(dāng) PMN 活化的時(shí)候釋放出來(lái)。Driss 等研究發(fā)現(xiàn)嗜酸粒細(xì)胞經(jīng)牛分枝桿菌刺激后劑量依賴(lài)性地表達(dá) HNPs,并且嗜酸粒細(xì)胞 HNPs 的釋放依賴(lài) TLR2。在其他的白細(xì)胞子集比如自然殺傷細(xì)胞、B 細(xì)胞、γδT 細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞以及不成熟的單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞(immaturemonocyte-derived dendritic cells,imMDDCs)中也有發(fā)現(xiàn)。編碼 HNP1-4 的基因稱(chēng)為 DEFA1-4,定位于 8 號(hào)染色體的 p23.1-p23.3 區(qū)域,全長(zhǎng)基因由 3 個(gè)外顯子和 2 個(gè)內(nèi)含子組成,其 cDNA 全長(zhǎng)約為 750 bp。HNP1-3 氨基酸序列幾乎*相同, 如 XCYCRIPACIAGERRYGTCIYQGRLWAFCC,其中“X”在 HNP-1 中為*,HNP-2 中為天冬氨酸,而在 HNP-3 中缺如。HNP-4 由 33 個(gè)氨基酸組成,相對(duì)分子質(zhì)量為 3 700,與前三者相差較大,只有 33% 的氨基酸序列一致而且更具有疏水性。HNPs 含有 6 個(gè)保守的半*殘基,分子內(nèi)二硫鍵的連接位置分別為 Cys1-Cys6、Cys2-Cys4、Cys3-Cys5,其中 CyS1-Cys6 連接 N 端和 C 端,形成分子大環(huán)。
2 HNPs 的生物學(xué)特性
2.1 抗微生物作用 HNPs 具有廣譜抗菌活性,可有效地殺傷多種微生物,包括革蘭陽(yáng)性菌、革蘭陰性菌、真菌、包膜病毒、分枝桿菌、梅毒螺旋體等。其殺菌機(jī)制為 HNPs 使微生物細(xì)胞膜通透性增加。HNPs 抗革蘭陽(yáng)性菌(*)效應(yīng)表現(xiàn)為 HNP-2>HNP-1>HNP-3>HNP-4,而抗革蘭陰性菌(大腸桿菌)效應(yīng)表現(xiàn)為 HNP-4>HNP-2>HNP-1—HNP3。HNP1 和 HNP2 可以誘導(dǎo)甲型流感病毒的聚集并增加中性粒細(xì)胞攝取甲型流感病毒。HNP1-3 可以使多種細(xì)菌毒素失活,包括炭疽致病因子、白喉毒素、綠膿桿菌外毒素 A 等。zui近研究發(fā)現(xiàn)HNP-1 啟動(dòng)寄生蟲(chóng) DNA 斷裂導(dǎo)致桔氏椎蟲(chóng)死亡。
2.2 免疫作用 HNPs 驅(qū)動(dòng)樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells,DCs)活化并且增加 DCs 刺激 T 細(xì)胞的能力。Presicce 等研究發(fā)現(xiàn) HNP-1 處理后 DCs 表面共刺激分子 CD80、CD86、CD40 以及成熟標(biāo)記 CD83 和 HLA-DR 明顯上調(diào),顯示了 HNP-1 有效地促進(jìn)單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞(monocyte-derived dendritic cells,moDCs)的活化和成熟。此外,HNPs 使 moDCs 表達(dá) CD91 上調(diào),推測(cè)其通過(guò)促進(jìn)受體的上調(diào)而放大它們對(duì) DCs 的作用。在黏膜表面,DCs 也是人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)感染的重要靶細(xì)胞之一,HIV 利用 DCs 將抗原遞呈給CD4+T 細(xì)胞,從而介導(dǎo) HIV 感染 CD4+T 細(xì)胞。由 imMDDCs 產(chǎn)生的 HNP1-3 將促進(jìn)單核細(xì)胞、不成熟 T 細(xì)胞和其他的 imMDDCs 到感染的黏膜炎癥部位。在 DCs 未感染的條件下,HNP1-3 將發(fā)揮有效的滅活病原菌的作用。由于 HNPs 可以促進(jìn)人類(lèi) DCs 的聚集和刺激細(xì)胞因子的產(chǎn)生,因此可能將其用于 DCs 的減少、成熟障礙或者細(xì)胞因子產(chǎn)生不足的臨床治療。
2.3 細(xì)胞毒作用 高濃度的 HNPs 對(duì)細(xì)胞是有毒性的,對(duì)正常繁殖與惡性增生的哺乳動(dòng)物細(xì)胞都具有較強(qiáng)的非特異殺傷作用。研究顯示 48 h 時(shí) 50 μg/ml HNPs 對(duì)白血病 T 淋巴細(xì)胞和 A549 細(xì)胞溶解明顯,而 16 h 時(shí)25 μg/ml HNPs 對(duì)腎上皮腫瘤細(xì)胞有細(xì)胞毒性,目前關(guān)于防御素對(duì)腫瘤細(xì)胞毒性作用的機(jī)制尚不十分清楚。HNP1-3 釋放副細(xì)胞外可引起組織損傷,高濃度的 HNPs(>20 μg/ml)對(duì)氣道上皮細(xì)胞有細(xì)胞毒性,因此 HNP1-3 被認(rèn)為與多種中性粒細(xì)胞相關(guān)肺疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。
3 HNPs 與 PMN 的相互作用
3.1PMN 分泌 HNPs Miles 等檢測(cè)發(fā)現(xiàn) PMN 在體外培養(yǎng) 4h 后開(kāi)始釋放 HNPs,此外當(dāng)中性粒細(xì)胞發(fā)生凋亡的時(shí)候 HNP1-3 的濃度呈時(shí)間依賴(lài)性增加,9h 濃度達(dá)到高峰,提示 HNPs 的釋放與不斷凋亡的 PMN 相關(guān)。HNPs在壞死的 PMN 上清液中的表達(dá)量較高,濃度為(8~15)±0.45μg/ml。當(dāng)壞死的 PMN 發(fā)生碎裂的時(shí)候也釋放HNPs,研究發(fā)現(xiàn)注入壞死的 PMN 可以明顯減少鼠傷寒株 SL3261 感染小鼠脾臟中細(xì)菌的數(shù)量并且減少血清中腫瘤壞死因子α。
3.2 HNPs 聚集并活化 PMN HNPs 在炎癥性肺疾病的血漿和痰中的表達(dá)增高,提示 HNPs 可能有促進(jìn)炎性肺病中肺損傷的作用。雖然 HNPs 對(duì) PMN 沒(méi)有直接的趨化作用,但是 HNPs 刺激人肺上皮細(xì)胞通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)白介素8(IL-8)mRNA 誘導(dǎo) IL-8 的產(chǎn)生,IL-8 是聚集并活化 PMN 的趨化因子。Khine 等研究發(fā)現(xiàn) HNPs 刺激細(xì)胞產(chǎn)生 IL-8 的作用被 P2Y6 反義寡核苷酸*抑制,因此 HNPs 誘導(dǎo)肺上皮細(xì)胞 IL-8 的產(chǎn)生主要是由 G 蛋白耦聯(lián)受體 P2Y6 受體介導(dǎo)。Yang 等研究得到豚鼠 a- 防御素通過(guò)增加黏附分子 ICAM-1、CD11b 和 CD11c 的表達(dá)誘導(dǎo)活化 PMN,上調(diào)吞噬細(xì)胞黏附分子的表達(dá)不僅促進(jìn)吞噬細(xì)胞的聚集,也促進(jìn)它們的活化,從而增強(qiáng)它們殺滅微生物的活性。
3.3 HNPs 抑制 PMN 凋亡 當(dāng) PMN 單獨(dú)在 37℃下孵育 18 h 后會(huì)有>50% 的細(xì)胞發(fā)生凋亡,而 Nagaoka 等研究發(fā)現(xiàn) PMN 與 HNP-1(5~40 μg/ml)共同孵育后自發(fā)性凋亡被抑制,表現(xiàn)為顯著抑制了 Caspase-3 的活性,而上凋 Bcl-x1,同時(shí) HNP-1 抑制了線粒體膜蛋白的改變。PMN 表面有 P2Y6 受體表達(dá),進(jìn)一步研究將 PMN 直接與 P2Y6 激動(dòng)劑 UDP 共孵化,結(jié)果顯示 UDP 依賴(lài)劑量(30~3 000 μmol/L)抑制 PMN 凋亡,而 P2Y6拮抗劑 MRS2578 (1 μmol/L》顯著降低了 HNP-1 和 UDP 誘導(dǎo)抑制 PMN 凋亡,從而證明了 P2Y6 信號(hào)途徑參與了 HNP-1 誘導(dǎo)抑制 PMN 凋亡。
3.4 H NPs 對(duì) PMN 功能的影響大量的 PMN 和高濃度的 HNPs 均被認(rèn)為能殺滅細(xì)菌,然而肺囊性纖維化(CF)患者嚴(yán)重的細(xì)菌感染持續(xù)存在。在 CF 患者痰中 HNPs 濃度 [(413 士 22)μg/ml] 較健康對(duì)照組 [(0.14±0.01)μg/ml] 高,從 CF 患者痰中分離的 PMN 數(shù)量比健康對(duì)照組多。PMN 具有吞噬微生物的能力。Voglis 等研究發(fā)現(xiàn) CF 患者痰中分離出的 PMN 與健康對(duì)照者誘導(dǎo)痰中分離的 PMN 相比吞噬能力減弱,對(duì)吞噬功能起關(guān)鍵作用的 3 個(gè)表面受體包括 CR1、CR3、FcrRⅢ作進(jìn)一步研究,結(jié)果顯示在 CF 患者痰中分離的 PMN 表面受體 FcrRⅢ的表達(dá)較健康對(duì)照者低,肌動(dòng)蛋白在 PMN 吞噬過(guò)程中起關(guān)鍵作用,而 FcrRⅢ能調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白的葦新分布,肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架在 HNPs 刺激后破壞成點(diǎn)狀或球狀結(jié)構(gòu),從而使 CF 患者痰分離的 PMN 表型發(fā)生改變。
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