抗菌肽在抗流感病毒和免疫调节中的作用机制研究进展

张守平 ， 王丽荣 ， 夏小静 ， 王三虎 ， 胡建和

(河南科技学院动物科技学院 ， 河南 新乡 453003)

流感病毒(IAV)为分节段的RNA病毒，极易发生变异，感染后可以激发很强的先天性和获得性免疫反应。流感病毒基因组可以通过基因突变及片段的重组而不断产生新毒株。通常来说，流感病毒感染后，CD8+T细胞约需要5～7 d才能达到肺部发挥作用，而在此时间段先天性免疫就显得尤为重要。抗菌肽(antimicrobial peptides, AMPs)作为体内先天性免疫的重要组成部分，其抗流感病毒活性逐渐引起学者的关注。在本文中，我们将对天然的抗菌肽和优化的抗菌肽类似物的抗IAV和免疫调节活性机制进行综述。

1 AMPs的抗流感病毒活性

人类呼吸道黏液里含有两类双亲性的AMPs： 防御素类和抗菌肽类。大量研究显示，这两类AMPs均可以发挥抗流感病毒的作用。

1.1 防御素和流感病毒 防御素主要分为两类：α-防御素和β-防御素。有一类α-防御素主要表达于嗜中性粒细胞，因此又称为人嗜中性粒细胞肽(Human neutrophil peptides, HNPs)1-4。HNP在感染的早期起到抗病毒作用，因为在感染早期，支气管中浸润的嗜中性粒细胞可以启动免疫反应。此外，HNPs还参与嗜中性粒细胞胞外杀菌网络(Neutrophil extracellular traps, NETs)的抗感染作用[1-2]。还有一类α-防御素主要表达于上皮细胞，主要是肠道和泌尿生殖道的上皮细胞，称为人防御素(Human defensins, HDs)5和6。虽然HD有可能有抗IAV的作用，但是这方面的报道比较少。而β-防御素则主要表达于上皮细胞，在IAV感染过程中发挥主要的抗病毒作用[3]。

1.1.1 HNPs和IAV 当前，关于HNPs详细的抗病毒机制并不是很清楚。研究发现，HNPs可以引起病毒凝集，并通过与病毒直接作用发挥抗病毒效果。将上皮细胞在感染前和感染后加入防御素孵育，只能起到很小的抑制病毒活性的作用。但是使用HNPs与病毒粒子孵育以后则可以抑制病毒活性[4]。与此相反的是，Salvatore等发现，HNPs抑制IAV的活性是通过抑制上皮细胞内蛋白激酶C的活化来完成的。此外，防御素可以形成多分子复合物从而增强与病毒的结合活性，这也有可能是防御素可以凝集病毒的原因。HNPs发挥抗病毒作用与传统的药物不同，不是经由抑制HA或其他蛋白活性实现的[5]。

1.1.2 β-防御素和IAV 人β-防御素(Human β-defensins, HBDs)，主要是由呼吸道上皮细胞产生，发挥炎症应答和抗病毒作用。HBDs的抗病毒效果不如HNP，但是可以在IAV感染过程中发挥很重要的免疫调节作用[6]。Ryan等研究发现，与野生型小鼠相比，体内缺失β-防御素(mouse β defensins, mBD1)的小鼠感染IAV后可以引起肺脏内更高的炎性反应，但是病毒载量差别不大。进一步研究发现，IAV感染后引起的mBD1上调主要是由胞浆内的树突状细胞产生的[7]。

1.1.3 Retrocylins 除上述两种，还有一类防御素主要表达于非人灵长类，同样具有很强的抗IAV活性，称为θ-防御素或retrocylins(环形的特点)。Retrocylins与HNPs具有类似功能，可以引起IAV凝集并且具有比HNPs更强的内在抗病毒活性[8]。有研究显示，Retrocylins及其他防御素类可以发挥凝集素的作用结合到病毒分子的糖分子上，从而发挥抗病毒活性[9]。

1.2 LL-37和流感 有一类抗菌肽称为Cathelicidins抗菌肽，其中具有代表性的就是LL-37。LL-37具有广谱的活性，包括抗病毒活性，免疫细胞的趋化活性，调节巨噬细胞的炎性反应，调节树突状细胞的反应等[10-11]。LL-37极有可能参与IAV感染后的宿主反应。LL-37与HNPs相类似的，都是在受到在某些分子刺激后由嗜中性粒细胞合成并释放。白三烯B4(TLB4)可以通过刺激呼吸道上皮细胞使其产生LL-37和β-防御素从而增强抗IAV能力[12]。

2 AMPs的免疫调节活性

除了具有直接的抗微生物或病毒活性外，AMPs还有一个很重要的作用就是介导免疫细胞的调节作用。

2.1 对嗜中性粒细胞的病毒摄入、呼吸暴发和NET形成的作用 HNPs，retrocyclins等可以提高嗜中性粒细胞摄入病毒的能力，在单核细胞中也观察到了同样的结果[4,13]。从这类结果中我们发现，AMPs提高病毒摄入的能力主要是经由提高凝集病毒的能力。与这一推测相一致的就是LL-37并不改变嗜中性粒细胞摄入病毒的能力[2]。AMPs可以影响嗜中性粒细胞呼吸暴发反应。IAV感染后可以引起以H2O2为代表的明显的呼吸暴发，添加HNPs后，H2O2释放量明显降低；而LL-37除可以影响H2O2反应，还可以增强IAV感染过程中NET的形成[14]。巨噬细胞表面具有多种LL-37分子的受体，如甲酰基肽受体(formyl peptide receptor 2, FPR2)，CXCR2，表皮生长因子受体(EGFR)和P2X7受体(P2X7 receptor, P2X7R)等。IAV感染后，使用FPR2的特异性受体阻断剂可以观察到LL-37经由FRP2介导的明显的H2O2和NET反应[2]。

2.2 IAV感染后细胞因子反应的影响 IAV感染后可以刺激嗜中性粒细胞产生IL-8，单核细胞和巨噬细胞产生促炎性因子(如TNF或IL-6)，此类促炎性因子的释放可以导致各类综合征和肺损伤的发生。大量相关研究均显示，降低感染后的炎性反应对减轻肺损伤有重要作用。LL-37可以降低多种刺激下诱导的细胞因子反应。有研究显示，LL-37可以降低IAV和LPS所引起的嗜中性粒细胞中IL-8的释放[15]。当前的研究主要集中于IAV感染后多种AMPs对单核细胞和巨噬细胞的细胞因子作用。

2.3 AMPs在获得性免疫中的作用 AMPs可以招募和激活免疫细胞，因此也被称为“警报素”。AMPs通过多种途径调节获得性免疫反应。例如，HBDs和其他的防御素可以结合到淋巴细胞表面的受体上起到趋化的作用。LL-37可以增强DCs向T细胞递呈抗原的能力。α-防御素可以增强肠病毒感染中的抗体中和反应[16-18]。目前，这类活性在IAV感染过程中还没有出现，但是在未来的研究中还是很值得深入探索的。

3 修饰合成的具有抗病毒活性的AMPs

当前有大量的研究致力于改进或合成防御素类似物从而提高其抗细菌和抗病毒活性。近期Zhao等的研究显示，测定小鼠β-防御素4(mBD4)不同片段对呼吸道病毒，人源和禽源IAV，SARS-CoV和MERS-CoV的作用效果。其中有一个长为30个氨基酸残基的mBD4片段(作者命名为P9)在体内和体外都具有活性且超过完整的40个氨基酸残基的本体肽段。同时P9还可以提高感染致死剂量的H5N1和H7N9小鼠的存活率[19]。这个研究为我们提供一个有趣的例子，就是天然产生的防御素截短片段可能具有比本体更强的活性。而截短片段GI-20含有LL-37的核心螺旋结构，在体外可以抑制pandemic/H1N1/2009，但是LL-37和其他片段不具有此活性[20]。

4 展望

针对IAV两种传统药物的耐药毒株已经出现，迫切需要开发新型的针对IAV的药物。IAV所导致的死亡主要是由于严重的肺损伤，多系统炎症或者细菌的双重感染等引起，因此新型的药物研发方向是抗病毒、抗细菌和抗炎症。AMPs是抗微生物肽，不仅对宿主防御病原体有重要作用，同时还可以调节机体的炎症反应。未来的研究将集中于探索肺脏内AMPs与宿主其他防御蛋白的互作及最佳给药途径从而诱导机体产生更多的AMPs及探索AMPs抵抗IAV流行毒株的机理。

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