膜联蛋白A2在呼吸道病毒感染和炎症反应中的作用

陈瑶，陈复辉

(哈尔滨医科大学附属第二医院呼吸内科，哈尔滨 150001)

社区获得性肺炎是导致成年人和儿童死亡的常见疾病之一，许多病原体与社区获得性肺炎的发生相关。既往肺炎链球菌被认为是引起社区获得性肺炎的最常见病原体[1]，但近年来随着检测技术的迅速发展，非细菌性病原体尤其是呼吸道病毒的检出率逐渐升高[2-3]。虽然与细菌性肺炎相比，呼吸道病毒引起的肺炎临床表现和放射学检查结果均不具有特异性[4]，但仍可作为病毒性肺炎的重要辅助诊断依据。研究发现，目前有20多种病毒可引起病毒性肺炎，其中流行性感冒病毒(流感病毒)、人呼吸道合胞病毒及新型冠状病毒是引起大型、暴发型流行性呼吸道疾病的重要病原体[4-7]。特异性抗病毒治疗一直是病毒性肺炎治疗的难题，目前仅可通过神经氨酸酶抑制剂(如奥司他韦)对流感病毒性肺炎进行针对性抗病毒治疗，其他病毒引起的社区获得性肺炎患者的治疗选择仍存在局限[7]。作为一种病毒受体，膜联蛋白A2(annexin A2，ANXA2)通过参与流感病毒、巨细胞病毒等呼吸道病毒感染机体的过程发挥重要作用[8]。此外，ANXA2还可促进炎症反应的发生[9]。现就ANXA2在呼吸道病毒感染和炎症反应中的作用予以综述。

1 ANXA2概述

ANX是一类结构相关的磷脂结合蛋白超家族，其功能依赖于Ca2+的调节，脊椎动物体内的ANX被称为A亚类，包括ANXA1～11和ANXA13，ANXA2是目前研究最广泛的一种，尤其在哺乳动物生物学和人类疾病方面[10]。ANXA2也被称为嗜铬粒结合蛋白-8、依钙蛋白Ⅰ、胎盘抗凝蛋白Ⅳ、p36等，其蛋白质的分子量约为36 000，人体许多细胞组织中存在ANXA2表达，包括内皮细胞、单核细胞、巨噬细胞、肿瘤细胞等[11]。生理状态下,ANXA2可以单体或异源四聚体复合物的形式存在，ANXA2单体主要集中于细胞质，由ANXA2与S100钙结合蛋白A10(S100A10)组成的异源四聚体(ANXA2-S100A10)主要存在于细胞膜[12]。此外，细胞核中也有ANXA2存在[8]。ANXA2与细胞黏附、依赖Ca2+的内吞作用和胞吐作用、基因转录和译码、信号转导、细胞增殖、氧化应激反应、炎症反应以及细胞凋亡等细胞功能和活动均密切相关[10-11,13]。同时，ANXA2与乳腺癌、肝癌、急性早幼粒细胞白血病、炎症性疾病、抗磷脂综合征等疾病的关联性也相继被发现[11]。但目前尚无ANXA2与病毒性肺炎潜在或确切关系的报道。

2 ANXA2在呼吸道病毒感染中的作用

病毒感染细胞的过程一般包括3个主要步骤：附着和进入；基因组复制和表达；组装、成熟和出芽，每个步骤均依赖宿主细胞的相关蛋白质因子(如细胞受体)以及基因复制、胞吞和胞吐、蛋白质表达等一系列生理机制。有文献指出，ANXA2具有广泛的细胞内功能，在病毒感染宿主的过程中起重要作用[14]。目前关于ANXA2在呼吸道病毒感染中的作用研究主要集中于流感病毒，ANXA2在冠状病毒、呼吸道合胞病毒等呼吸道病毒中的作用研究较少。

2.1流感病毒 流感病毒是一种具有高度传染性的病毒，可导致流感全球季节性暴发流行。经美国食品药品管理局批准用于临床的抗流感病毒药物主要包括M2离子通道抑制剂(金刚烷胺和金刚乙胺)和神经氨酸酶抑制剂(奥司他韦和扎那米韦)[15]。但目前流感病毒对M2离子通道抑制剂和神经氨酸酶抑制剂均已出现抗药性，特别是M2离子通道抑制剂。据报道，甲型流感病毒已对M2离子通道抑制剂产生了显著的抗药性[16]。由于许多细胞因子在流感病毒感染中均具有重要作用，新型抗流感病毒药物的研发可以从细胞因子水平着手。LeBouder等[17]研究显示，甲型流感病毒的复制依赖于纤溶酶原的存在，在纤溶酶原的激活被抑制后，病毒的复制也随之受到抑制；而ANXA2-S100A10异源四聚体与纤溶酶原的激活有关[11]。ANXA2单体以及ANXA2-S100A10异源四聚体均存在于甲型H1N1流感病毒的包膜上，且参与纤溶酶原转化为纤溶酶的过程，表明甲型流感病毒在出芽过程中从宿主细胞获得的ANXA2可与纤溶酶原相互作用，这为病毒提供了一种结合纤溶酶原并将其转化为纤溶酶的方法，以支持流感病毒的复制[17]。还有研究发现，在不存在神经氨酸酶的情况下，纤溶酶原仍可通过ANXA2依赖性途径促进血凝素的裂解和甲型流感病毒复制进程[18]。Su等[19]研究指出，ANXA2介导的纤溶酶原向纤溶酶的转化过程可促进H9N2禽流感病毒的空气传播能力。以上研究提示，ANXA2参与流感病毒的复制或组装过程，但其是否在参与其他感染步骤还有待进一步研究证实。

此外，非结构蛋白1(nonstructural protein 1，NSP1)可与宿主细胞的某些蛋白相互影响，而这种相互作用可以调节病毒感染的生命周期。Ma等[20]发现，随着病毒转染量的增加，ANXA2和NSP1的表达水平也相应升高，同时宿主细胞中子代病毒的滴度也随之升高；而下调ANXA2的表达后，H5N1病毒蛋白的表达受到抑制，病毒的复制效率也显著降低，由此推测，ANXA2可能在NSP1与p53的反应间起辅助作用，促进NSP1与p53结合，进而阻断细胞凋亡程序，促进病毒增殖，但具体机制目前尚不明确。

2.2冠状病毒 冠状病毒是一类对人类和动物健康均会造成严重影响的病原体，可导致严重的呼吸系统疾病。如2003年出现的严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)[21]，直至疫情结束，科研人员仍未发现可特异性抗SARS冠状病毒(SARS-coronavirus vaccine，SARS-CoV)的药物。病毒病原体感染人体后可诱发一系列免疫反应，针对其中相关抗原、抗体的研究有助于抗病毒治疗药物的研发。Fang等[22]通过实验鉴定与SARS-CoV感染相关的自身抗原，结果显示，SARS患者血清中的抗体与抗刺突蛋白结构域2抗体共定位于A549细胞上，且这两种抗体均与抗ANXA2抗体有相同的细胞膜结合位点；研究还发现，γ干扰素和白细胞介素-6可诱导上皮细胞表面ANXA2的表达。以上研究提示，SARS的发病机制与两种反应过程有关：SARS相关细胞因子上调ANXA2的表达；SARS-CoV抗刺突蛋白结构域2抗体与ANXA2的交叉反应。

2.3呼吸道合胞病毒 ANXA2与呼吸道合胞病毒附着以及进入细胞的过程有关。人感染呼吸道合胞病毒后易患流行性呼吸道感染性疾病，同时还会导致原有基础疾病加重，且与成年健康人群相比，儿童、老年人和免疫功能低下患者的病情更重、病死率更高[23]。岩藻依聚糖是一种在体外和体内均可抑制呼吸道合胞病毒感染的多糖，Malhotra等[24]认为，岩藻依聚糖可能是通过结合宿主细胞上的呼吸道合胞病毒结合位点抑制呼吸道合胞病毒感染，基于这一假设，研究者采用岩藻依聚糖作为亲和基质从人类上皮细胞系(Hep2细胞)中分离出了潜在的呼吸道合胞病毒受体，经鉴定该受体是ANXA2；在感染呼吸道合胞病毒后，Hep2细胞中的ANXA2表达增加，而在培养过程中加入外源性重组ANXA2后，这些外源性ANXA2与细胞膜表面的ANXA2竞争性结合呼吸道合胞病毒，以抑制呼吸道合胞病毒感染，表明ANXA2是呼吸道合胞病毒的受体；研究还发现，选择性蛋白拮抗剂TBC1269可抑制ANXA2与肝素、纤溶酶原和呼吸道合胞病毒G蛋白结合，因此ANXA2抑制剂可能具有治疗呼吸道合胞病毒感染的潜力。

2.4其他呼吸道病毒 巨细胞病毒可导致器官移植、接受免疫抑制药物或类固醇药物治疗等免疫力低下人群患下呼吸道感染甚至严重的肺炎[25]。研究表明，ANXA2可增强巨细胞病毒感染过程，促进巨细胞病毒基因的表达[26]。巨细胞病毒感染可促进ANXA2在细胞膜表面的表达，而ANXA2可识别γδT细胞受体，激活γδT细胞，从而诱导氧化应激及炎症反应[27-28]。另外，ANXA2还可影响麻疹病毒的感染过程，宿主细胞ANXA2减少可破坏细胞内麻疹病毒的复制，但对麻疹病毒进入宿主细胞及RNA复制过程无影响[29]。

3 ANXA2在肺损伤及炎症反应中的作用

肺脏组织被呼吸道病毒感染后，一般会出现间质性炎症、弥漫性肺泡损伤和坏死性支气管炎/细支气管炎等病理改变。其中，弥漫性肺泡损伤在许多呼吸道病毒感染肺脏后均可出现，包括感染急性期和晚期，急性弥漫性肺泡损伤以肺泡内水肿为主要特点[30]。肺部炎症反应的早期病理改变主要表现为血管内皮通透性改变，而血管内皮的完整性实际上是一种内皮的动态平衡状态，这一平衡被打破可引起出血、水肿以及进行性炎症。血管内皮钙黏着蛋白参与维持血管完整性，是内皮细胞间黏附介质的主要成分之一[31]。而ANXA2可在肌动蛋白介导下与血管内皮钙黏着蛋白相互作用，研究者用血管内皮生长因子处理血管内皮，导致肌动蛋白和血管内皮钙黏着蛋白结合的复合物与ANXA2的连接断开，进而血管通透性发生变化，表明ANXA2参与维持血管内皮完整性的动态平衡[32]。Luo等[33]研究表明，ANXA2通过激活血管内皮钙黏着蛋白相关的磷酸酶活性促进肺微血管完整性的形成，以防止肺泡缺氧时的血管渗漏，当机体进入应激状态后，ANXA2的表达和分布均发生改变，这种变化可导致肺部微血管通透性增加、液体外渗，形成肺水肿。因此，ANXA2对血管内皮完整性的调节与呼吸道病毒感染肺脏后的急性弥漫性肺泡损伤的发生有关。

肺炎的组织病理学除广泛的组织损伤外，还包括大量免疫细胞浸润。Dietert等[34]比较了由肺炎链球菌、甲型流感病毒等9种病原体诱导的急性肺部感染小鼠模型的肺脏组织病理学表现，结果发现，细菌性肺炎小鼠模型的肺脏组织病理学主要表现为中性粒细胞浸润，而病毒性肺炎小鼠模型则主要表现为巨噬细胞浸润。另有研究发现，单核细胞、巨噬细胞和淋巴细胞在新型冠状病毒肺炎患者的肺间质中浸润[35]。此外，ANXA2也可以促进巨噬细胞浸润。Swisher等[36]研究ANXA2与巨噬细胞活化的相关性，结果发现，ANXA2-S100A10异源四聚体通过激活促分裂原活化的蛋白激酶和核因子κB信号转导通路，诱导炎症细胞因子和趋化因子释放，从而激活人类巨噬细胞并促进巨噬细胞浸润。Song等[37]发现，敲低S100A10的表达水平后，由脂多糖诱导产生的炎症细胞因子(如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、白细胞介素-10)生成显著减少，抑制了促分裂原活化的蛋白激酶和核因子κB信号转导通路的激活，提示ANXA2-S100A10异源四聚体(或S100A10)可能成为潜在的抗炎治疗靶点。

作为人体先天性免疫系统中的重要组成部分，人单核细胞和巨噬细胞在免疫应答和机体抗病毒感染过程中起重要作用。ANXA2可介导促炎信号的产生、细胞迁移和巨噬细胞的浸润。而ANXA2-S100A10异源四聚体可作为纤溶酶诱导的人外周血单核细胞信号转导的受体，纤溶酶通过切割受体细胞表面的ANXA2-S100A10异源四聚体的A2亚基，使ANXA2从细胞膜上解离并在单核细胞中启动信号转导，诱导促炎反应[38-39]。同样地，纤溶酶以ANXA2-S100A10异源四聚体依赖的方式激活人单核细胞衍生的巨噬细胞，启动信号转导及转录激活因子3、核因子κB、胞外信号调节激酶1/2信号通路，促进肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6等促炎细胞因子的表达[40]。Swisher等[41]研究显示，在Toll样受体4的介导下，ANXA2-S100A10异源四聚体可调节巨噬细胞的功能。此外，ANXA2-S100A10异源四聚体本身也具有作为分泌产物激活炎症通路的作用[11]。然而，在ANXA2-S100A10异源四聚体起促炎作用的同时，ANXA2还能发挥抗炎作用。ANXA2与宿主细胞中的核内体结合后，可通过β干扰素Toll/白细胞介素-1受体结构域衔接蛋白-Toll/白细胞介素-1受体结构域衔接蛋白相关接头分子途径负调控Toll样受体4触发的炎症反应[42]，表明ANXA2是感染引起的炎症的一种关键调节剂，可以抑制宿主体内炎症反应的过表达。由此可见，ANXA2对炎症反应的调控至关重要。

4 小 结

近年来，呼吸道病毒在社区获得性肺炎中的致病作用越来越受到人们的关注。基于病毒的高变异性、强传播性等特点，病毒性肺炎的治疗面临巨大挑战。相关病毒性肺炎发病机制的研究对抗病毒药物的研发具有指导意义。ANXA2单体和ANXA2-S100A10异源四聚体均参与细胞黏附、胞吞作用和胞吐作用、基因转录翻译、信号转导等细胞生理过程，在呼吸道病毒的感染过程、肺损伤和炎症反应的调节中均有重要作用。ANXA2抑制剂在人乳状瘤病毒[43]和人类免疫缺陷病毒[44]感染的抗病毒治疗中均具有较大潜力。虽然目前ANXA2在病毒性肺炎中的具体作用机制尚未完全阐明，但其作为病毒性肺炎抗病毒靶向治疗位点的潜力仍值得期待。