人附睾蛋白4在炎症相关疾病中的作用研究*

(1. 右江民族医学院研究生学院，广西 百色 533000；2. 右江民族医学院重症医学教研室，广西 百色 533000)

人附睾蛋白4(human epididymis 4，HE4)最早在人类附睾上皮细胞中被发现，属于乳清酸性蛋白(whey acidic protein，WAP)或WAP四二硫核(WAP-type four disulphide core，WFDC)蛋白家族的成员，具有抗蛋白酶、抗菌、抗病毒和抗炎等多种功能，在一些炎症相关疾病中呈高表达状态。

1 HE4的基因及蛋白结构

HE4最早由Kirchhoff C等[1]通过分子克隆技术从人附睾中提取，由位于染色体20q12-13.1上的WFDC2基因编码。人类HE4基因中包含5个外显子，HE4中的两个WAP结构域由第2和第4外显子编码形成[2-3]，但可以通过选择性剪接形成蛋白异构体[3]，异构体只包含1个WAP结构域。HE4有5个亚型，除HE4-V3外，其他亚型均含有N端分泌信号序列[1，3]。

成熟HE4为23kDa的小分泌蛋白，是由124个氨基酸组成的单肽链。其包含2个乳清酸性蛋白结构域和1个由8个半胱氨酸残基组成的“4个二硫基核心”并且含有独特的N-糖基化位点，位于14位(天冬酰胺)[4]。多肽序列的氨基酸末端区域约有30个氨基酸，其中含有大量疏水氨基酸残基和特征性的富亮氨酸核心，呈典型的信号肽外观[1]。HE4是一具有蛋白酶抑制剂活性的分泌蛋白[5]，参与了机体的蛋白清除、感染、先天免疫、炎症、组织重塑和愈合等过程[6]。

2 HE4的表达

HE4早期被定义为附睾特异性、生育相关性的分泌蛋白，分布于核周的内质网和高尔基体中，参与精子成熟过程[4，7-9]。在健康人体组织中HE4的表达受到高度限制。HE4 RNA和蛋白在生殖道和呼吸道的腺上皮中表达程度最高。在男性生殖道中，HE4在附睾管和输精管上皮细胞中呈高表达状态，在前列腺腺上皮中呈局灶性低表达状态，但在睾丸周围的间质中未发现其表达。在女性生殖道中HE4在输卵管、子宫内膜和宫颈腺体呈高表达状态，在前庭大腺中呈低表达状态，在子宫肌层、卵巢中未发现表达。在呼吸道中，HE4在口腔上皮细胞、唾液腺、鼻咽部、气管中呈高表达状态。在肾远曲小管中HE4呈局灶性低表达状态，而在肾脏、肾上腺皮质和髓质、输尿管、膀胱和尿道未检测出HE4表达。HE4在垂体前叶、甲状腺、泪腺和小汗腺的散在细胞中呈局灶性低表达状态。在胃肠道，血淋巴组织(骨髓、淋巴结、脾脏、胸腺和扁桃体)，肌肉骨骼组织(软骨、脂肪、骨骼肌和滑膜)，神经组织，皮肤和血管组织(主动脉、心脏和淋巴管)中均未检测出HE4表达[4，10-15]，见表1。血清HE4的表达同时也受年龄、性别、吸烟、月经周期、更年期、怀孕、体重指数(BMI)等因素的影响[11，15-16]。血清HE4是监测卵巢癌复发的生物标志物之一，在恶性肿瘤、囊性纤维病变、良性盆腔、炎性相关疾病等呈过表达状态。

表1 健康人体组织中HE4表达情况

3 HE4在炎症反应中的作用

HE4可抑制一系列丝氨酸蛋白酶(如胰蛋白酶、糜蛋白酶、前列腺特异抗原和蛋白酶K)以及半胱氨酸蛋白酶(如木瓜蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、胃蛋白酶)，以三聚体的形式发挥蛋白酶抑制剂的作用，当三聚体中的二硫键被还原后，其蛋白酶抑制作用消失[17-18]。HE4在防止病原菌定植、入侵和防止上皮屏障破坏过程中起作用[19]。HE4可直接结合革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌菌膜，抑制细菌生长[17-18]，通过抑制微生物分泌的外源性蛋白酶如枯草杆菌素样丝氨酸蛋白酶，减低微生物对机体的侵害[20]。

4 HE4信号通路及病理生理机制

HE4被鉴定为组蛋白脱乙酰酶3(histone deacetylase 3，HDAC3)相互作用蛋白，HDAC3可增强HE4的表达，同时HDAC3与HE4的结合形成复合物可以上调磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)、蛋白激酶B(Akt)、p-PI3K和p-Akt 276的基因表达从而激活PI3K/Akt信号通路[21]。Nrf2(nuclear factor E2-related factor 2)作为PI3K/Akt通路的关键因子，其参与了机体氧化应激和炎症反应的调节[22]。HE4可能通过与HDAC3结合调节PI3K/Akt-Nrf2通路从而影响Nrf2因子的表达，从而参与了机体炎症反应的进程。也有研究发现高表达的HE4促进P65的磷酸化，P65的磷酸化可以激活磷酸化核因子B抑制蛋白激酶(phospho-inhibitor of NF-κB kinase，IKK)并进行核因子-κB(nuclear factor-kappaB，NF-κB)通路信号的传递。HE4也可能通过P65的磷酸化调控NF-κB通路从而上调促炎细胞因子白介素和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达[23]。在前列腺癌组织中过度表达的HE4可以通过与表皮生长因(epidermal growth factor，EGF)竞争性结合表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)的胞外结构域从而抑制EGFR/Akt/GSK3B通路的激活进而显著抑制癌细胞的转移[24]。在浆液性卵巢癌组织中高表达的HE4使p-EGFR、活化的细胞外激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)减少进而抑制ERK通路，同时还使参与组织重塑的蛋白酶如基质金属蛋白酶MMP-9、MMP-2和组织蛋白酶B减少。HE4通过对ERK通路和蛋白酶系统的抑制在浆液性卵巢癌细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭等方面发挥重要作用[25]。

5 HE4在炎症相关性疾病中表达情况

目前对于HE4的研究方向主要集中在卵巢癌等恶性肿瘤的相关研究。但在一些炎症疾病及炎症相关性疾病如：急性肾损伤、囊性纤维化、类风湿性关节炎等的发生、发展过程中，HE4与炎症反应或炎症指标存在一定的相关性。

5.1肾脏疾病

5.1.1HE4与急性肾损伤(acute kidney injury，AKI) 已有研究发现AKI患者的血清HE4水平较健康对照组显著升高，升高程度与肌酐、尿素、胱抑素C等指标呈线性正相关，与肾小球滤过率(eGFR)呈负线性相关，特异度及敏感度均为100%[26]。肾衰竭是导致HE4升高的最重要的因素[27]。研究表明HE4对急慢性肾损伤患者的诊断价值均高于肌酐、尿素、胱抑素C[26]。

5.1.2HE4与肾纤维化 肾纤维化的特征是细胞外基质(ECM)、肌成纤维细胞和浸润性炎症细胞的过度和持续积累，这些细胞对肾脏的正常组织结构造成严重破坏，最终导致肾功能的进行性丧失[28]。在纤维化的肾组织中HE4及其下游靶蛋白Prss35和Prss23水平升高。HE4通过抑制Prss35和Prss23丝氨酸蛋白酶活性，抑制Ⅰ型胶原的降解，发挥丝氨酸蛋白酶抑制剂活性[29]。HE4与可反映肾功能的肌酐之间存在强正相关性，与eGFR呈负相关。同时该研究发现，在肾脏纤维化诊断中HE4比血清肌酐更具敏感性。HE4水平与CKD的严重程度有关，肾纤维化越严重的患者血清HE4水平越高，相关分析显示HE4与肾纤维化程度显著相关[30]。

5.2肺部疾病

5.2.1HE4与囊性纤维化(cystic fibrosis，CF) 在呼吸道、鼻和口咽部的正常组织以及囊性纤维化引起的炎症性肺组织中，HE4在上呼吸道上皮细胞以及黏膜下腺体的黏液细胞有表达[12]。其中囊性纤维化患者的肺组织中HE4的表达显著增加。对比分析研究CF及非CF肺疾病患者的血清HE4浓度，发现与正常对照组相比，CF患者的血清HE4水平显著升高；同时发现患有严重支气管炎、哮喘、肺炎或支气管扩张的患者的血清HE4水平较正常对照组升高[16]。在CF患者中，HE4浓度和C反应蛋白浓度呈正相关，可提示CF患者肺部炎症的严重性。

5.2.2HE4与新生儿短暂性呼吸急促(transient tachypnea of the newborn，TTN) HE4在肺发育中具有重要的功能，HE4缺乏的新生儿肺泡间质变厚，肺泡数量和质量下降，导致呼吸困难和发绀[2]。在新生儿分娩24 h后其静脉血HE4水平升高。在脐带血样本和分娩后24 h采集的新生儿静脉血样本中HE4浓度均无差异，而脐带血样本的HE4水平明显高于新生儿母亲的血液样本。可见脐带血中高浓度的HE4来自于新生儿。可能因为在分娩过程中，因新生儿体内激素水平的变化刺激肺组织中WFDC2基因表达增强。虽然新生儿体内的HE4的水平均升高，但在TTN患儿脐带血及静脉血中HE4水平较对照组仍显著升高。同时TTN患儿体内HE4与CRP值、降钙素原浓度呈显著正相关性[31]。

5.2.3HE4与肺结核(pulmonary tuberculosis，PTB) 有研究发现PTB患者的血清HE4浓度较正常人明显升高，PTB患者血清HE4浓度与白蛋白之间呈强负相关。可用于评估患者的临床情况。PTB患者血清HE4浓度越高与之对应的肺空洞则越严重，血清HE4浓度与空洞严重程度高度相关，是PTB严重程度的证据之一。血清HE4浓度与CRP浓度、WBC计数升高明显相关[32]。HE4可能与PTB患者的病情及肺部炎症的严重程度相关。

5.3其他系统疾病

5.3.1HE4与心力衰竭(heart failure，HF) 对比研究HF患者发现，HE4水平与n端b型利钠肽前体(NT-proBNP)显著相关。HE4与HF的严重程度密切相关[33]，与参与心脏炎症反应的GDF15呈正相关[34]，表明HE4可能参与了心力衰竭过程的炎症反应。

5.3.2HE4与类风湿性关节炎 类风湿性关节炎是一种病因未明的慢性全身性炎症，在类风湿关节炎患者的相关研究中发现，对HE4进行干扰后，细胞核抗原水平下调，细胞周期的负性调控蛋白P12水平上调，表明HE4可能通过调控细胞核抗原和P12蛋白进而在类风湿性关节炎中发挥相关作用[35]。

5.3.3HE4与炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD) HE4在肠上皮组织的杯状细胞中呈高表达，发挥蛋白酶抑制剂和抑制细菌生长的作用。在机体内，HE4使上皮细胞之间保持紧密连接，并通过限制上皮细胞与肠道细菌接触，防止了肠道细菌的入侵和肠黏膜的炎症反应。而IBD患者的肠上皮组织中杯状细胞因炎症作用导致空间结构受到干扰，同时使HE4基因表达下调。通过比较轻度和重度溃疡性结肠炎患者的组织切片发现，炎症反应程度越重的组织切片内的杯状细胞分泌HE4减少越明显。同时在干扰素-γ刺激的人结肠类器官模型的实验中发现，HE4表达的下调与促炎因子的刺激明显相关。HE4可能是一种重要的抗菌防御因子，它在防止病原菌定植、入侵和防止上皮屏障的破坏中起到关键性作用[20]。

5.3.4其他炎症相关性疾病 HE4在急性炎症损伤及炎症患者体内的血清及组织中HE4呈特异性增高[36]；阴道分泌物中的HE4浓度与MBL、IL-1、IL-1 ra和MMP-8水平呈正相关，HE4参与女性生殖道促炎症反应过程[37]。

5.4HE4与恶性肿瘤 在肿瘤组织中，HE4在卵巢浆液性癌表达水平最高，在肺腺癌、乳腺癌、移行细胞癌、胰腺癌HE4也有中高水平的表达[38]。1999年，Schummer M等[39]发现在卵巢癌组织中HE4的mRNA表达很高，但是在正常的卵巢组织中或癌细胞旁的组织中不表达，并且在早期卵巢癌组织中就有上升的趋势。有文献指出[38-39]，在肿瘤形成过程中，炎症细胞促进肿瘤生长，产生有利于肿瘤生长的微环境，促使基因突变，促进血管生成，在肿瘤微环境中，HE4同炎性细胞、炎症趋化因子、细胞因子等共同调节肿瘤生长、转移、分化。HE4在恶性肿瘤中升高的意义及其机制，目前仍没有揭示。HE4与肿瘤发生、发展过程中的炎症反应是否相关仍需大量研究证实。

6 展望

HE4与炎症相关性疾病的发生、发展密切相关，在不同的疾病中均呈特异性高表达状态。但目前对HE4是如何参与炎症相关性疾病的机制尚未完全清楚，随着对HE4研究的日益增多，HE4在炎症反应及炎症相关性疾病中所起的作用会得到进一步阐释，有值得更深入研究的空间。