人_防御素的研究进展

御素和趋化因子受体 CCR6 的配体 MIP-3α （macrophage inflam－ mice[J]，Immunol, 2002,169(5):2516-2523.
matory protein 3α）的三级结构相似，均具有 3 个片层和一个螺 [10] Bals R, Goldman MJ, Wilson JM et al. Mouse beta-deபைடு நூலகம்ensin 1
β- 防御素基因定位于人染色体 8p22-p23.1 区小于 1M 的 多形 核白 细 胞)的 凋 亡，影 响 其趋 化作 用 、吞噬 作 用 及 脱 颗 粒
范围内内[3]，由 2 个外显子和 1 个内含子构成，HBD 家族的六个 作用，影响防御素的产生。某些二价阳离子可以强烈的抑制防
成员均位于该区域内。HBD 前体由 93～95 个氨基酸组成，包括 御素的生物学活性 。 [14] 同时，大量研究表明，HBD 具有很强的
中 分 离 出 人 β - 防 御 素 -l((human beta -defensian，HBD -l) 并 获 过革 兰氏 阴 性菌 的 体外 实 验证 明其 中 HBD-2 的杀 菌 活 性 又
得其氨基酸序列及 cDNA 克隆后其他亚型被逐步发现。目前， 是 HBD-1 的 10 倍[11]。在体外，HBD-2 对大肠杆菌的半数致死
中图分类号：R329.11 文献标识码：A 文章编号：1006-0979（2012）03-0101-02
防 御 素（defensins）是 广 泛 存 在 于 植 物 、昆 虫 、两 栖 类 、鸟 2 β- 防御素的生物学活性
类和哺乳动物体内的一组具有抵抗外界微生物侵害的阳离子 2.1 抗微生物活性：β- 防御素有明显的抗微生物的作用，能够有
要 的 生 物 学 作 用 是 参 与 抵 御 微 生 物 的 侵 害 及 机 体 的 免 疫 调 对大肠杆菌、绿脓杆菌的杀伤效果可达 90%，而对革兰氏阳性
节；Bensch 等 [l]于 1995 年 首 次 从 肾 功 能 衰 竭 病 人 的 血 透 析 液 菌如金黄色葡萄球菌浓度要达到 100μg/ml 才有杀伤作用。通
毒、抗肿瘤活性及免疫学活性。本文将对 β- 防御素的研究进 L[13]。HBD 的杀菌活性还与环境因素有关，如 pH、离子强度等，
展进行综述。
特别是在高盐浓度下，其活性大大降低，而 pH 对其影响 相 对
1 β- 防御素的概述
较 小 。实 验 已 证 明 了 高 浓 度 的 氯 化 物 可 以 加 速 某 些 白 细 胞 ( 如
1000ng/ml) 能与未成熟树突状细胞和记忆性 T 细胞表面 CCR6 2006, 35(6):581-584.
β- 防御素家族包括 6 个成员，HBD-1-6[2]。β- 防御素主要表 量（LD50）为 0.46 μmol/ml，最小 抑 菌浓 度（MIC）为 15 μg/ml，
达于哺乳动物皮肤和粘膜上皮细胞，是机体抵御外界生物侵 而作者单位：对绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌的 MIC 为 62 μg/ml
袭和参与天然免疫应答的重要成员，具有很强的抗菌、抗病 [12]。体外实验证明大多数防御素的 MIC 范围为 0.5 ~ 10 μmol/
件 ，故 不 被 炎 症 因 子 诱 导 上 调 ，而 是 生 理 性 表 达 在 上 皮 细 胞 中
防御素的抗菌机制目前较公认的解释是防御素通过阳离子
[4]。HBD-2 基因片段相对较小，由 65 个氨基酸组成，含 2 个外 精氨酸侧链与微生物的细胞膜结构中的阴离子相结合，在细胞
显子（81bp 和 238bp）和 1 个内含子（1.6kb），其中外显子 1 编 膜的电势能驱动下，防御素的疏水端插入细胞膜内，并在膜上以
达，在胃窦中也有较高表达，而在甲状腺、肺、肾、子宫 和中 性 伤真核细胞，如肿瘤细胞和人的中性粒细胞。在体外，防御素
粒细胞中表达微弱[8]。HBD-5 和 HBD-6 仅在附睾细胞中有所 可以抑制 NADPH 氧化酶的活性。防御素的细胞毒活性部分依
表达[9]。
赖 于 靶 细 胞 膜 的 脂 质 组 成 和 在 靶 细 胞 上 的 代 谢 活 性 。此 外 ，过
2012 年第 5 期
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人 β- 防御素的研究进展
赵亚东 * 屈志国 ** 李利仲 *
摘 要：防御素是一类阳离子抗菌肽，具有天然的抗菌活性。β- 防御素（HBD）主要表达于哺乳动物的皮肤和黏膜上皮细胞，是机体抵 御外界生物侵袭和参与天然免疫应答的重要成员，具有很强的抗菌、抗病毒、抗肿瘤活性及免疫学活性。同时β- 防御素在多种疾病 （如炎症性肠病、恶性肿瘤等）中的表达有助于寻找致病基因和更好的治疗方法。本文将对β- 防御素的研究进展进行综述。 关键词：防御素；β- 防御素；研究进展
信号肽、原片段和成熟肽 3 个部分。HBD-1 由 36 个氨基酸组 抗真菌及病毒活性。有研究认为 HBD 可通过与病毒颗粒的直
成，约 7.0kb，其第一外显子编码信号肽和原片段，第二外显子 接作用调节 CXCR4 受体，从而阻断病毒的复制使靶细胞免于
编码成熟肽。该基因序列中没有 NF -κB 和 AP -1 的 作 用元 感染 。 [15]
情形有些相似。
acterization of human beta -defensin -3 , a novel human inducible
防御素对靶细胞的溶解，包含三个步骤。第一是与膜结合， peptide antibiotic. J Biol Chem. 2003, 276(8):5707-5713.
* 内蒙古自治区人民医院（010017） ** 通讯作者 2012 年 1 月 14 日收稿
氧化氢酶可以与 HNP 协同作用来诱导细胞毒活性。在急性炎 症病灶中，中性粒细胞积聚在其周围 ，释 放防 御 素，在 杀 灭微 生 物 的 同 时 ，还 非 特 异 性 地 损 伤 了 周 围 一 些 正 常 细 胞 ，这 种 作
应答，其对病原体具有趋化、杀伤和酶的协同作用。当遇到病原 ducible peptide antibiotic，Biol Chen, 2001;276(8):5707-5713.
微生物入侵时，β- 防御素被大量诱导并释放，对病原体进行直 [7] Jia HP, Schutte BC，Schudy A, et al. Diseovery of new human－
的防御素和靶细胞外表面负电荷分子之间形成相当弱的静电 ta-de -fensin -2 in keratinocytes is controlled by NF -kappaB and
力，然后防御素在膜上形成电压依赖性的孔道，破坏靶细胞 AP-1 [J]. Invest Dermatol, 2006, 126(1): 121-127.
食道、口腔粘膜、气管和胎盘中亦有表达，可被 TNF-a、IL-lβ、 值的哺乳动物细胞都有杀伤作用。但防御素裂解杀灭肿瘤细
葡萄球菌、铜绿霉素等诱导表达[6,7]。与 HBD-1 表达方式不同， 胞的活性要比对非肿瘤细胞的作用大(2-50)倍[16]。防御素的细
HBD-2 和 HBD-3 主要为诱导型表达。HBD-4 在睾丸中强表 胞毒性活力是不依赖氧的机制溶解靶细胞的。防御素可以损
多肽。人防御素根据其氨基酸残基结构的不同可分为 α- 防 效的抵抗细菌、真菌及病毒等微生物的入侵，是人类的第一道
御素（HNP）和 β- 防御素（HBD）。α- 防御素(HNP)在人类肠 天然防线。研究表明，β- 防御素抗革兰氏阳性细菌的活性要
道内表达且在肠道的不同位置的表达量存在明显差异，其主 强于革兰氏阴性细菌[10]。实验证明 HBD-2 在 10μg/ml 浓度时
旋结构 。 [19]
is a salt -sensitive antimicrobial peptide present in epithelia of the
研究报道 β-防御素就可以激活巨噬细胞、树突状细胞，从 lung and urogenital tract[J]，Infeet Immun,1998,63(3):1225-1232.
症等状态下明显表达增强，且研究人员发现该种诱导表达与 生物的死亡。
NF-κB 密切相关[5]。HBD-3 主要表达于扁桃体和皮肤组织中， 2.2 细胞毒活性：防御素不仅具有抗生物活性，还具有很强的细
在呼吸道和生殖道上皮细胞、成年人心脏、骨骼肌、女性胸腺、 胞毒性，而这种细胞毒性无肿瘤特异性，对正常繁殖和恶性增
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内蒙古中医药
用呈 现时 间 和剂 量 依赖特性，并且可被组织中的血浆蛋白灭 olChem，2002，277(10):8279-8289.
活。这与防御素遇到清蛋白或血清时，其抗病毒活性大大减弱的 [4] Harder J, Bartels E, Christophers JM, et al. Isolation and char－
而激活获得性免疫系统，因此，β-防御素具有联系先天性免疫 [11] 晓波，崔玉东. 防御素 研究 进 展，国 外医 学 免疫 学 分册
和获得性免疫的作用。同时，β-防御素还具有间接的免疫激活 2002,25(6):297-300.
作用。,Yang D 等[20]研究表明，HBD-2 能在较低的分子浓度下(如 [12] 方向明.β-防御素-2 研究进展[J],浙江大学学报(医学版),
是先天性免疫的效应因子，还是细胞介导的获得性免疫因子的 [9] Yamaguehi Y，Nagase T，Makita R，et al. Identification of multi－
效应成分[18]。Perez-Canadillas JM 等采用 NMR 方法观察到 β- 防 ple novel epididymis-specific beta-defensin isoforms in humans and
DNA，最终导致细胞溶解。