Elafin与输卵管疾病的研究概述

房高鸽 刘 丽

Elafin是乳清酸性蛋白(whey acidic protein,WAP)家族的一个突出的蛋白，是一种人内源性抗菌肽，也被称为弹性蛋白酶特异性抑制剂[1]。1990年Wiedow等[2]从人角质层中发现Elafin。2011年Ghosh等[3]研究发现，Elafin广泛存在于女性上下生殖道，检测子宫、输卵管、宫颈和宫颈外的上皮细胞均能够产生Elafin。在30余年的研究中，Elafin因其能够在炎症过程中抑制中性粒细胞释放的弹性蛋白酶等对机体的过度损伤，在感染时调节免疫发挥保护作用等特征被众多研究者关注。目前研究最广泛的是Elafin在人类皮肤、肺部、肠道以及女性生殖道黏膜中的表达。由于Elafin已被确定在人类输卵管黏膜表达，具有免疫防御作用，参与输卵管炎性反应，与输卵管妊娠有关，且在临床上补充Elafin用于修复炎性损伤已具有可能性。现对Elafin与输卵管疾病的相关研究进行综述。

一、Elafin的基本结构与生物学功能

Elafin由上皮细胞和免疫细胞产生。基因位于20q12-13区，由PI3基因编码[4]。PI3基因最开始编码Elafin的前体蛋白原，前体蛋白原降解加工得到pre-elafin/trappin-2，pre-elafin蛋白水解产生Elafin。Elafin有N端和C端两个结构域。N端为谷氨酰胺转胺酶底物结构域，能够使Elafin通过谷氨酰胺转胺酶固定到细胞外基质(ECM)蛋白上，从而使ECM和上皮细胞免受弹性蛋白酶的破坏溶解[5]。此结构域对Elafin作为免疫调节化合物也具有重要性，可延长细胞外蛋白在局部水平上的活性周期，还能间接抑制磷脂酶A2，减少花生四烯酸级联反应，从而产生局部抗炎作用[6]。C端为蛋白酶抑制结构域，主要负责对中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)和蛋白酶-3(PR3)的特异性抑制。Elafin通过一种紧密结合的可逆机制抑制这些蛋白酶。实验发现过量的NE会裂解Elafin的结构域，导致Elafin活性失调，从而减弱其抗蛋白酶和抗炎功能，所以完整的Elafin在保护组织免受弹性蛋白酶介导的炎症损伤方面是最有效的[7]。研究发现，金属蛋白酶抑制剂(EDTA、GM6001和磷酸酰胺)可以阻止NE对Elafin的裂解[8]。

Elafin目前被发现具有多种功能：抗蛋白酶、抗炎、抗菌、抗病毒、调节免疫、抑制细胞增殖和凋亡、促进组织重塑和细胞分化等[9,10]。有报道称Elafin抑制了85%氧气暴露导致的肺弹性蛋白的降解、中性粒细胞内流、TGF-β1激活和细胞凋亡[11]。有实验采用Western blot法检测经Elafin处理的高氧暴露新生小鼠中参与炎症过程的关键标志物和潜在的信号通路，发现Elafin能减少高氧诱导的细胞凋亡，抑制炎性细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α，改善NF-κB核积累，说明Elafin具有抗蛋白酶、抗炎作用[12]。在女性生殖道中Elafin作为黏膜防御的关键分子，被发现对白色念珠菌、沙眼衣原体等病原体有抑制作用，并确定为一种新型内源性抗HIV-1因子[13]。在其他系统中也发现Elafin对革兰阳性和革兰阴性菌具有抗菌活性[14,15]。在Elafin与肿瘤、癌症的研究中，发现Elafin能对抗NE的有丝分裂作用抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，维持细胞正常的生长控制，还能促进组织重塑和细胞分化[16,17]。Elafin最主要的功能是拮抗中性粒细胞来源的弹性蛋白酶保护机体减轻炎症损害。

二、Elafin在生理输卵管中的作用

先天免疫系统是抵御病原体的重要组成部分。女性生殖器官感染可发展为输卵管炎，最终导致输卵管因素不孕或异位妊娠。Elafin是先天免疫系统的一种效应因子，广泛存在于女性上下生殖道，被认为对上下生殖道具有保护作用，还能抵御下生殖道病原体对输卵管的上行感染[18]。Stock等[4]测定了单胎妊娠20周以下无并发症患者的宫颈阴道分泌物的Elafin水平，发现其中患有细菌性阴道病患者的Elafin水平下降。宫颈细胞系体外模型中发现IL-1β刺激了宫颈黏膜细胞中Elafin的表达。说明Elafin可能是生殖道先天免疫的一个重要组成部分，对生殖道具有保护作用。Draper等[19]研究发现，患有性传播疾病和细菌性阴道病的女性阴道Elafin水平显著低于未受感染的女性。认为Elafin能够抵御性传播病原体感染，与输卵管炎症的发病有着重要的相关性。King等[20]检测了OE-E6/E7输卵管上皮细胞系沙眼衣原体感染的体外培养模型中Elafin对感染沙眼衣原体的调节作用，结果显示，最高剂量的沙眼衣原体在24h内增加了Elafin mRNA的表达。认为Elafin在被感染的输卵管中发挥了先天免疫防御作用。Mukura等[21]检测了沙眼衣原体感染的人子宫上皮细胞系(ECC-1细胞)的抗菌肽及其mRNA的表达情况，发现沙眼衣原体感染ECC-1细胞时，ECC-1细胞分泌IL-8增加，上皮屏障的完整性受损，而抗菌肽MCP-1、HBD2和trappin-2/Elafin 的分泌随着沙眼衣原体的刺激而减少。说明抗菌肽MCP-1、HBD2和trappin-2/Elafin能够参与沙眼衣原体刺激的炎性反应来对抗其感染。更多研究发现Elafin对革兰阳性和革兰阴性菌和病原体具有抗菌活性，因此可能有助于防止上行感染。Elafin mRNA的表达增加为抗感染参与免疫应答，Elafin的降低认为是保护组织被消耗的结果，且Elafin水平降低机体更易遭受感染[3,22,23]。总之，Elafin参与先天免疫抵御病原体感染对维持女性生殖道免疫平衡具有重要作用。

三、Elafin与输卵管炎症

输卵管炎常常造成输卵管内膜被破坏，引起输卵管积水、粘连、堵塞、瘢痕形成，Elafin能够抑制中性粒细胞产生的弹性蛋白酶控制炎性反应，防止过度炎性反应损伤机体，在输卵管炎症的病理生理学中具有重要作用。中性粒细胞活化时释放NE和PR3，它们负责清除病原体，但NE被过度激活或反应时间过长则会损伤组织，使平滑肌细胞增生造成ECM的异常沉积，导致动脉狭窄和血流受限，这与输卵管慢性炎症及纤维化发病机制有关[24]。且有报道发现弹性蛋白酶的释放能诱导促炎性细胞因子的产生，如IL-6和IL-8，激活MMP-2、MMP-3和MMP-9，并降解金属蛋白酶(MMPs)的组织抑制剂(TIMP-1和TIMP-2)[25]。MMPs的刺激常造成输卵管炎症，MMP-9能刺激输卵管积水的形成与加重。Elafin抑制NE和PR3，因此，Elafin可能降低MMPs活性，笔者猜想Elafin在一定程度上可以抑制输卵管炎症的发展。在输卵管积水患者中，Elafin mRNA的表达通过IL-1β和TNF-α诱导增加，Elafin能够通过拮抗蛋白酶致炎作用而发挥其抗炎效能，因此，Elafin可能被用来治疗输卵管炎症。Guedes等[26]研究发现，与正常组比较，输卵管积水组的子宫内膜上皮中性粒细胞浓度更高，Elafin表达降低。Guedes等[26]研究认为，输卵管积水女性的抗菌和抗蛋白酶能力降低，证实Elafin参与了抗蛋白酶水解机制。Neto等[27]检测了正常输卵管及输卵管积水的输卵管黏膜Elafin定位和Elafin mRNA的表达。发现两组输卵管均表达Elafin。与正常组比较，输卵管积水组的Elafin mRNA水平降低，但差异无统计学意义。另有研究认为，组织相关蛋白中Elafin的低表达可能与产量减少和(或)分泌和降解增加有关[21,27]。如在其他疾病急性感染期间，Elafin的表达增高，在慢性期间，Elafin的表达降低，认为表达和分解代谢的调控是复杂的，可能是组织特异性的结果。另有体外实验通过使用微阵列、定量RT-PCR和ELISA方法，发现了在粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、TNF和IL-4存在下，培养48h后的长寿(LL)中性粒细胞差异表达了与凋亡、MHCⅡ类、免疫应答和炎症相关的基因[28]。其中，Elafin mRNA的表达量最高，认为Elafin具有抗炎作用。故Elafin可用于输卵管炎症的研究，利用Elafin是对NE活性制约的重要平衡，在炎症过程中，补充Elafin帮助解决炎性反应。

四、Elafin与输卵管妊娠

输卵管妊娠是异位妊娠的最常见类型，主要由输卵管炎症所致。King等[20]研究了输卵管妊娠中Elafin的表达，发现与正常组比较，输卵管妊娠组的输卵管中Elafin表达增加，对来自输卵管妊娠组的输卵管活检，发现Elafin定位于黏膜层内血管中的白细胞。表明Elafin在输卵管妊娠的先天免疫防御中发挥了作用，认为它的作用可能包括调节蛋白酶活性、帮助伤口愈合和组织重塑，这些作用将限制感染或异常植入从而避免组织损伤，King等[20]还推测生殖道内弹性蛋白酶抑制剂的异常表达可能易导致感染或异位妊娠。有研究认为，输卵管妊娠是一种存在子宫腔内的中性粒细胞流入输卵管的情况。由于Elafin也通常在中性粒细胞中表达，所以目前关于输卵管妊娠的输卵管中Elafin表达的数据并不能准确判断输卵管妊娠中Elafin的表达。因此，Grudzinski等[29]使用激光捕获来分离输卵管的上皮黏膜，认为可能会克服由中性粒细胞流入引起的“污染”问题，研究了输卵管妊娠的输卵管上皮Elafin的表达。发现与正常输卵管比较，输卵管妊娠的输卵管上皮细胞中Elafin的表达降低。这与King等[20]的结果相反，Grudzinski等[29]猜测Elafin的表达增加可能是对滋养层组织侵入输卵管的一种生理反应，Elafin表达的减少可能表明先天免疫系统的异常预先存在，并易发生异位植入。另有病例对照研究，采用IHC技术和qRT-PCR方法检测了病例组因输卵管妊娠而接受输卵管切除术的患者与对照组包括接受有手术切除输卵管指征的患者输卵管Elafin表达情况[30]。结果发现，与对照组比较，病例组患者妊娠植入部位上皮组织和结缔组织中的Elafin表达显著增加，输卵管黏膜中Elafin mRNA水平也明显升高。Zakizadeh等[30]研究认为，在输卵管妊娠期间Elafin表达增加可能是一种增强先天免疫反应的机制，并与感染、异位植入等相关病理条件有关。Elafin在输卵管妊娠中的表达的作用还需要更多的研究证实。

五、展 望

本文将Elafin对输卵管的生理及病理状态的作用及其与相关疾病关系进行研究总结。Elafin已知可用来限制有害炎症，同时能驱动保护性先天免疫和相关炎症的发展，因此有研究认为它可能用于设计针对细胞内病原体的疫苗方案，作为免疫方案中的内源性佐剂[6]。Elafin还是天然的黏膜防御的抗菌辅助剂，其抗菌功能作用在细胞膜上，细胞膜的改变能显著影响菌体生存，因此会罕见出现耐药性，可用于感染的治疗，并可能适合直接给药患者，从而避免体外手术的费用。但Elafin通常在炎症分泌物中通过宿主或微生物产物的作用灭活，gdT细胞克隆已被证明可以产生Elafin，因此在临床上补充Elafin用于修复炎症损伤已具有可能性。Elafin将可能成为输卵管损伤的潜在治疗靶点，在临床方案中补充Elafin用于输卵管疾病的预防和治疗是合理的。

目前Elafin还有许多未知，关于Elafin如何影响输卵管疾病发生、发展的分子机制的研究还比较少，Elafin的真正细胞受体尚未被描述，Elafin是单个作用还是和其他蛋白酶抑制剂的协同作用还不明确。所以Elafin与输卵管炎症、输卵管妊娠之间具体的内在关系仍然需要更深入的探索。今后还应继续关注输卵管炎症、输卵管妊娠患者Elafin的表达情况，以及Elafin在免疫组学上的研究，并验证使用人重组Elafin是否可以用来预防或治疗输卵管疾病。