人中性粒细胞防御素1-3 在相关疾病中的研究进展

刘小勇（通信作者），覃凤娴，韦维，韦鸿健，巢薇

1 广西柳州市柳铁中心医院检验科 （广西 柳州 545007）；2 广西医科大学第四附属医院医学检验科 （广西 柳州 545005）

防御素是一族富含精氨酸残基的阳离子短肽，具有高效广谱的抗菌活性，可有效抵挡多种病原微生物的入侵[1]。目前已发现的人类防御素大致分为3种：α-防御素、β-防御素、θ-防御素。人中性粒细胞多肽（human neutrophil peptides，HNP）即人中性粒细胞防御素，是α-防御素的一员。HNP又包含多个亚型，如HNP1-3，是HNP 中的3种亚型。鉴于这3种亚型的氨基酸序列差别极小（仅N 端的第一个氨基酸不同），研究者通常将这3者合称为“HNP1-3”。HNP1-3主要储存于中性粒细胞颗粒内，一般处于低水平状态[2]。当有病原体入侵，中性粒细胞受活化后释放大量的HNP1-3，并进一步介导机体炎症反应，发挥杀伤病毒[3]、真菌[4]、细菌[5]等功效，从而保护机体免受侵害。因此，HNP1-3被视为机体炎症的生物指标之一。HNP1-3还可诱导并刺激免疫细胞，在机体的免疫调节中扮演重要角色[6]。然而高水平的HNP1-3具有细胞毒性，可能损伤机体组织，导致病情加剧。近期多项研究显示，HNP1-3与多种炎症性疾病进展密切相关，是评估病情严重程度的指标，下面就HNP1-3在相关疾病中的研究进展进行阐述。

1 HNP1-3 与呼吸系统疾病

HNP1-3是呼吸道抵御病原微生物入侵的重要分子基础，其参与肺部炎症疾病的发生、发展过程，与呼吸系统疾病的进展预后等密切相关[7]。

1.1 HNP1-3与慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmoriary disease，COPD）是老年人群发病率较高的一种慢性疾病，某些因素刺激可引起急性发作，导致病情迅速恶化，进入慢阻肺急性加重期（acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD），严重威胁患者的生命。可靠的病情评估指标有助于医师及时处理AECOPD 患者，从而极大地降低患者的病死率。病原体入侵呼吸道是AECOPD 的主要诱因，入侵的病原体刺激中性粒细胞，释放大量HNP1-3，使机体的HNP1-3水平明显升高。既往研究表明，机体HNP1-3水平与COPD 患者的疾病程度成正相关[8]。郜长江等[9]的研究发现，与健康志愿者比较，AECOPD 患者的HNP1-3水平明显上升，该水平与COPD 稳定组水平比较，差异有统计学意义。该项研究还发现，血清中的HNP1-3水平随患者病情的加重呈持续升高趋势；与此同时，患者的肺功能呈下降趋势，病情进一步加剧。因此，HNP1-3在AECOPD 患者的病情评估中具有重要参考价值，HNP1-3的含量监测可有效反映COPD 患者病情的变化，有助于医师及早诊断与治疗，降低患者的病死率。

1.2 HNP1-3与肺结核

HNP1-3具有广谱抗菌性，可杀伤多种病原体，包括结核杆菌。研究显示，当结核杆菌入侵肺部时，机体呈现HNP1-3高表达状态。异常表达的HNP1-3与肺结核的发生、发展及病情转归密切相关[10-11]。有学者对不同时期（活动期及静止期）肺结核患者的HNP1-3水平进行检测。结果发现，无论是静止期还是活动期，肺结核患者的HNP1-3水平均显著高于健康志愿者，且活动期的HNP1-3水平与静止期水平比较，亦存在显著性差异[12]。罗槑等[13]进一步对不同病情程度的肺结核患者进行HNP1-3水平监测发现，重症组肺结核患者的HNP1-3水平明显高于轻症组，且合并糖尿病的肺结核患者HNP1-3水平明显高于无合并症病患。邱学斌等[14]在不同治疗类型肺结核患者的研究中发现，初治肺结核患者经治疗后，原本高水平的HNP1-3水平可下降到正常值左右，而经多次治疗的患者HNP1-3水平治疗前后均明显低于健康志愿者，其机制可能与长期使用的抗结核药物对中性粒细胞的杀伤作用相关。朱黎明等[15]进一步在耐多药肺结核患者的研究中发现，与非耐药者及健康志愿者相比，耐药患者血浆中的HNP1- 3水平明显降低，这表明HNP1-3水平的下降可能因为其参与了机体的治疗耐药。以上研究表明，HNP1-3是结核患者病情评估及预后判断的良好辅助指标。

1.3 HNP1-3与支气管扩张

支气管扩张症（简称支扩）常伴有大量中性粒细胞和巨噬细胞等炎症细胞的浸润，伴随着大量炎症介质（如HNP1-3）的释放。既往研究表明，与健康人群相比，支扩患者血浆中的HNP1-3水平显著升高；并且急性加重期患者血浆中的HNP1-3水平明显高于稳定期患者[16]。其机制可能与HNP1-3的细胞毒性有关。组织间隙内大量HNP1-3的浸润可使呼吸道的上皮细胞受损，受损的上皮细胞应激合成更多介质，加剧了中性粒细胞主导的炎症反应，从而导致气管组织损伤加剧。以上表明HNP1-3可促进支扩的疾病进程，通过抗体或拮抗剂干预HNP1-3水平有可能减弱中性粒细胞浸润导致的呼吸道损伤, 为支扩的防治提供新思路。

1.4 HNP1-3与支气管哮喘

支气管哮喘（简称哮喘）的发生、发展与炎症细胞、炎症介质息息相关。近年来研究发现，哮喘患者支气管内炎性细胞的浸润以中性粒细胞为主。中性粒细胞活化释放的HNP1-3是机体应激状态的重要指标，尤其在在呼吸道系统疾病中，具有较高的反应价值。研究显示，HNP1-3促进了支气管哮喘的急性发作。霍琼芬[17]对急性发作期哮喘患者外周血血浆和痰上清液中的HNP1-3水平进行检测，结果发现，与健康人群相比，中度及重度组哮喘患者血浆中的HNP1-3水平显著升高；经过治疗后，临床缓解期的哮喘患者HNP1-3水平较急性发作期明显降低。另外，不同病情程度的哮喘患者外周血中性粒细胞HNP1-3的mRNA 水平亦呈现同样表达趋势。以上研究表明，HNP1-3的表达与哮喘患者的病情成正相关，可作为评估急性发作期病情严重程度的指标之一，有助于疾病的及时诊断和治疗。

2 HNP1-3 与消化系统疾病

2.1 HNP1-3与结肠炎

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC）是一种肠道炎症性疾病，致病原因之一是肠道免疫功能紊乱。HNP1-3作为一种抗菌肽，在肠道的免疫系统中发挥着重要作用。邹开芳和张细元[18]的研究发现，与健康对照者相比，UC 患者的HNP1-3水平显著升高，且与UC 病变范围、病情程度成正相关，这可能与HNP1-3的细胞毒性导致肠道组织损伤有关。常东等[19]在湿热型溃疡性结肠炎患者的研究中也发现，HNP1-3的表达水平随病变程度的加剧而升高；而经治疗后，HNP1-3的表达水平则显著下降。同样，徐晓燕[20]的研究表明，活动期的UC 患者经药物治疗达到缓解期后，其HNP1-3水平亦明显下降，显著低于急性活动期。以上表明，HNP1-3参与了UC 的进程，其水平监测不仅可以反映疾病的炎症程度, 还可用于病情的评估，是一个良好的疾病疗效观察指标。

2.2 HNP1-3与结直肠癌

UC 的持续长期进展容易诱发癌变，导致结直肠癌的发生。HNP1-3除了参与UC 的发生、发展外，也参与了结直肠癌的进展。研究显示，HNP1-3在正常细胞外表达甚少，而在结直肠肿瘤细胞外的表达显著增多[21]。Albrethsen 等[22]发现，与健康人群相比，大肠癌患者肿瘤组织及血清中HNP1-3的表达水平显著升高，且与肿瘤的Duck 分期成正相关。值得强调的是，HNP1-3的表达在结肠癌早期就体现出上升趋势，提示HNP1-3可能在肿瘤的早期诊断中具有指导意义。王妍华等[23]通过对国内结直肠癌患者的研究也发现，HNP1-3的表达水平在疾病早期就有所提升，并随着Dukes 分期的递增而升高；此外，发生淋巴结转移的结直肠癌患者的HNP1-3的表达水平要远高于未发生转移者。以上表明，HNP1-3的水平监测不仅有助于结直肠癌的早期诊断，还可用于疾病的预后评估，有望成为一种新型结直肠肿瘤标志物。

3 HNP1-3 与血液系统疾病

血栓性血小板减少性紫癜（thrombotic thrombocytopenicpurpura，TTP）是由于机体内血浆ADAMTS13活性低下导致的一种严重弥散性血栓性微血管病。然而单纯的ADAMTS13缺乏通常不足以引发急性TTP，感染或全身性炎症可能先于疾病的急性爆发，例如中心导管感染、全身炎症和怀孕被认为是TTP 的潜在诱发因素，但其潜在机制尚不明确。近期有研究认为，中性粒细胞释放的HNP1-3可能与急性TTP 的发病相关，特别是在循环中ADAMTS13活性严重低下的患者。研究发现，急性TTP 患者血浆中的HNP1-3水平明显高于对照者，且与终末器官损伤相关指标，如血清乳酸脱氢酶、血肌酐、乳酸脱氢酶等成正相关[24]。Staley 等[25]亦发现急性TTP 患者血浆中的HNP1-3水平与健康对照组相比显著升高，且与血清肌钙蛋白和乳酸脱氢酶水平成正相关。以上表明，血浆HNP1-3水平升高也可能是器官损伤的标志，可用于TTP患者疾病严重程度的评估及预后判断。那么，HNP1-3如何参与TTP 的进展？由于ADAMTS13活性低下可引发血管性血友病因子（von Willebrand factor，vWF）的降解障碍，导致大量血小板及中性粒细胞聚集到血管损伤处，聚集的中性粒细胞被激活并释放大量HNP1-3。HNP1-3是高度阳离子的疏水性多肽，可与多种血浆蛋白和细胞成分结合，从而进一步抑制ADAMTS13对vWF 蛋白的降解，加剧病情[26]。另外，在系统性红斑狼疮患者血浆中也发现异常升高的HNP1-3[27]，提示HNP1-3可能对其他血栓性疾病的发病机制也产生巨大影响。

4 HNP1-3 与心血管系统疾病

HNP1-3不仅在感染性疾病中发挥重要作用，在无菌性炎症性疾病中也发挥着重要的免疫调节作用[28-29]。冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称冠心病）的发病率持续升高，无菌性炎性反应可促使冠心病的发生[30]。诸多文献表明，HNP1-3对冠心病的发生、发展过程产生重要影响。Quinn 等[31]2008年报道，冠心病患者外周血单核细胞中的HNP1-3水平明显高于健康人群，该结论在2016年得到泰国学者[32]及Ungan 等[33]的印证。赵劲波等[34]进一步研究发现，与轻度冠心病患者相比，重度冠心病患者血清中的HNP1-3水平显著升高，且与C 反应蛋白及Gensini 评分等呈显著相关性。刘文武等[35]的研究也有类似发现，冠心病患者血清中的HNP1-3水平与疾病病变程度成正相关。机体HNP1-3水平升高的原因可能在于，在动脉粥样硬化形成过程中，炎症细胞吞噬脂质，刺激炎症细胞活化，导致其分泌的HNP1-3增多；另外，血管内皮细胞的炎症反应也可能是血清HNP1-3水平升高的原因之一。以上表明，HNP1-3水平可用于评估冠心病患者的疾病严重程度，是评估患者预后的一个良好指标。

5 HNP1-3 与肿瘤

HNP1-3具有多种生物学作用，包括抑制肿瘤细胞的作用[36]。近年来的研究表明，在多种肿瘤组织中均检测到了HNP1-3的异常表达[37-41]。国内学者研究发现，HNP1-3可在高分化乳腺癌组织中呈高表达，发挥抗癌作用；而在低分化组织中呈低表达，导致促癌效应；高表达的HNP1-3还可抑制乳腺癌的淋巴结转移[42]，这表明HNP1-3在瘤内的高表达是乳腺癌预后的良好评估指标之一。在肾癌的研究中，学者们亦有同样发现：低水平的HNP1-3促进肿瘤细胞生长，而高水平的HNP1-3则加速肿瘤细胞凋亡[43]。上述研究结论与国外研究结果相似[44]。总体而言，目前更多的观点支持高水平HNP1-3可发挥抑瘤作用，这可能归因于HNP1-3的细胞毒性能诱导肿瘤细胞凋亡。一方面，HNP1-3的细胞毒性破坏了肿瘤细胞膜的完整性，导致细胞膜损伤，进一步激发细胞线粒体凋亡途径[45]。另一方面，HNP1-3刺激淋巴细胞分泌大量肿瘤坏死因子α，该因子与Fas 受体结合后将受体介导的凋亡途径激活[46]，从而加速肿瘤细胞的凋亡。

6 小结

综上所述，HNP1-3 在呼吸系统、消化系统、血液系统及心血管系统等相关疾病的发生、发展过程中发挥着举足轻重的作用。HNP1-3 作为一种与多种疾病相关的多肽，越来越受到研究人员的关注。尽管HNP1-3对多种疾病的作用及其机制仍需进一步的基础和临床研究进行验证，但HNP1-3作为多种疾病治疗的突破口，在疾病治疗过程中具有广阔的应用前景。