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【摘 要】 防御素是一类由粒性白细胞和上皮细胞产生、富含半胱氨酸的内源性抗微生物肽。近年来越来越多证据表明防御素在抗病毒免疫中不仅直接抗病毒，而且能调节宿主免疫反应。深入理解防御素在抗病毒免疫中的重要作用，将有助于建立治疗病毒感染的临床新疗法。本文重点讲述防御素的抗病毒活性和免疫调节作用。
【关键词】 防御素 免疫 抗病毒
【中图分类号】 R392.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-5160（2014）08-391-01
1 防御素概述
防御素为一类富含半胱氨酸的阳离子小肽，分子内形成数对二硫键，主要根据6个半胱氨酸残基的结合性，防御素分为2类：α —和β—防御素。目前，人类中已经鉴定了6种α —防御素，由于前4种主要存储于嗜中性白细胞的嗜苯胺蓝颗粒，通常称为人嗜中性白细胞肽。防御素5—6（HD5—6）由于存储于胃肠道基底绒毛Paneth细胞颗粒内，通常称肠道防御素。人β—防御素包括HBD—1、HBD—2和HBD—3广泛表达于上皮细胞，在大多数皮肤和黏膜包括正常呼吸道和口腔上皮可检测到，是天然黏膜防御系统的重要效应。近来，称为Θ—防御素的环状抗微生物肽已经在猕猴中鉴定，而人类所有编码θ—防御素的基因含有终止子，因此可能构成表达的假基因。尽管不同防御素具有差异性，但他们的显著特点是能够杀灭广谱微生物包括细菌、真菌和病毒等，构成天然免疫的重要成分。
2 防御素的抗病毒作用
自Lehre等于1985年发现粒细胞来源的多肽具有抗病毒活性以来，人民逐渐开始关注防御素在机体天然免疫中的抗病毒作用。截止目前，研究证实防御素对人免疫缺陷病毒、杆状病毒、流感性病毒、人呼吸道合胞病毒、水泡性口膜炎病毒等多种有包膜病毒，以及人腺病毒等无包膜病毒均有一定的抑制作用。针对不同类型的病毒和靶细胞，防御素的抗病毒作用机制有着共同的规律，但也不尽相同。
2.1 抗有包膜病毒感染
在对防御素抗菌作用机制的探索中，研究者相继提出了“穿孔模型”、“地毯模型”、“代谢阻滞模型”等学说。因为病毒包膜与细菌细胞膜都是双层脂膜结构，人们推测防御素的抗病毒作用与其抗菌作用相似，即带正电荷的防御素阳离子多肽与带负电荷的病毒包膜发生结合并破坏脂膜层是其发挥作用的必要步骤。防御素抗有包膜病毒的效应主要通过阻断病毒进入靶细胞的过程来发挥：一方面它可以直接破坏病毒脂质包膜，或与病毒包膜上糖蛋白结合，从而使病毒丧失结合活性；另一方面防御素也可以作用于靶细胞，通过影响相关信号通路而使靶细胞上的病毒结合受体表达下调或活性受阻，从而间接阻止病毒对细胞的感染。
2.2 抗无包膜病毒感染
近年来的研究已经证明防御素对无包膜病毒也具有明确的抑制作用。但无包膜病毒没有脂质包膜和包膜糖蛋白，防御素无法通过破坏膜结构或阻碍病毒蛋白与受体结合来直接灭活病毒，因此，防御素抗无包膜病毒的作用及机理与抗包膜病毒并不完全相同。研究发现，防御素并没有直接影响病毒颗粒与靶细胞的结合和病毒的内化过程，而影响了HPV从细胞内小囊泡释放并运至细胞核的过程。
人腺病毒是广泛存在的一种无包膜病毒。Smith等研究报道，微摩尔浓度的人α防御素即能抑制Hadv的感染，其机制目前认为是依靠防御素直接结合腺病毒素的裸露外壳使其不能发生构象改变并阻碍病毒蛋白PVI的暴露，从而阻止病毒核酸由内涵体中释放，导致病毒颗粒在早期内涵体和溶酶体重积聚而无法进入感染周期。
越来越多的研究表明，防御素对HadV和HPV等无包膜病毒的衣壳蛋白具有较高的亲和力是其发挥抑制作用的基础。推测不同病毒的衣壳蛋白上存在着类似的高亲和力位点与防御素进行结合。然而，HadV和HPV在蛋白组成和进化上有着明显的差异，防御素为什么能产生这种类似的作用还有待阐明。
3 防御素的免疫調节作用
研究表明防御素能通过调节免疫系统，间接发挥抑制病毒感染作用。防御素能够诱导炎症细胞分泌细胞因子，激活辅助性T淋巴细胞、浆细胞等来加强机体免疫反应，提高机体抵抗微生物感染的能力。此外，防御素还可以作为重要的趋化因子，募集炎症相关细胞核淋巴细胞到达感染部位，促进幼稚树突细胞的成熟，加速获得性免疫的产生。
3.1 趋化作用与诱导产生细胞因子
研究证实，防御素在低浓度时就有趋化活性，对单核细胞，幼稚树突状细胞、记忆T细胞、肥大细胞等均有趋化作用。将多种α防御素的比较，发现他们的趋化能力在进化过程中十分保守。其作用主要是通过与免疫细胞表面的CCR6等趋化受体结合，动员免疫细胞在局部聚集，并促使IL—6、IL—1β、TNF—α等前炎症细胞因子分泌以清除病原体。体外实验表明，人HNP—1能浓度依赖性地刺激呼吸道上皮细胞增殖并增加IL—8和CF—1的产生，这些细胞因子又可以吸收更多中性粒细胞，导致大量防御素被释放，从而形成一个正反馈作用。表明防御素与呼吸系统炎症的发生与发展有重要的关联。
3.2 增强获得性免疫
获得性免疫在机体抵抗病毒等包内寄生微生物入侵的过程中发挥着决定性的作用。而树突状细胞被证明是连接天然免疫和获得性免疫的重要桥梁。以为研究显示，人β防御素可以通过激活CCR6与TLR—4来促进树突状细胞的成熟和上调共刺激分子的表达，从而加强机体获得性免疫反应。由于认识到防御素在天然免疫和获得性免疫中的作用，一些研究者已经尝试将防御素作为佐剂引入疫苗研制中，凭借其免疫调节作用加强疫苗免疫效果。
总之，防御素无论是对包膜病毒还是对无包膜病毒感染都有显著抑制作用。尽管其抗病毒的作用机制尚不完全明确，且不同的防御素针对不同靶病毒的抑制效应也有较大差异。但是作为人体内的一种内源性多肽，防御素具有疗效突出、毒副作用小、微生物不易产生耐药等特点。现在已经有部分研究机构已经开始对其进行结构修饰改造并进入前期开发。但防御素的半衰期较短，在体内易被蛋白酶降解；重组防御素空间结构不能正确折叠导致效价和生物利用度降低，以及在血清、高盐环境下抗病毒素效力受影响等问题依然影响其开发运用。因此，认清防御素抗病毒机制以及其在机体免疫反应中的地位对其后续的开发和利用具有关键性的意义，也使防御素有望被开发成为新一代的抗病毒药物。
参考文献
[1]彭力，徐志南，方向明，吴金民.人防御素的研究进展[J].生物工程学报，2003（03）.
[2]韩文瑜，孙长江.抗菌肽的研究现状与展望[J].中国兽药杂志，2009（10）.
【关键词】 防御素 免疫 抗病毒
【中图分类号】 R392.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-5160（2014）08-391-01
1 防御素概述
防御素为一类富含半胱氨酸的阳离子小肽，分子内形成数对二硫键，主要根据6个半胱氨酸残基的结合性，防御素分为2类：α —和β—防御素。目前，人类中已经鉴定了6种α —防御素，由于前4种主要存储于嗜中性白细胞的嗜苯胺蓝颗粒，通常称为人嗜中性白细胞肽。防御素5—6（HD5—6）由于存储于胃肠道基底绒毛Paneth细胞颗粒内，通常称肠道防御素。人β—防御素包括HBD—1、HBD—2和HBD—3广泛表达于上皮细胞，在大多数皮肤和黏膜包括正常呼吸道和口腔上皮可检测到，是天然黏膜防御系统的重要效应。近来，称为Θ—防御素的环状抗微生物肽已经在猕猴中鉴定，而人类所有编码θ—防御素的基因含有终止子，因此可能构成表达的假基因。尽管不同防御素具有差异性，但他们的显著特点是能够杀灭广谱微生物包括细菌、真菌和病毒等，构成天然免疫的重要成分。
2 防御素的抗病毒作用
自Lehre等于1985年发现粒细胞来源的多肽具有抗病毒活性以来，人民逐渐开始关注防御素在机体天然免疫中的抗病毒作用。截止目前，研究证实防御素对人免疫缺陷病毒、杆状病毒、流感性病毒、人呼吸道合胞病毒、水泡性口膜炎病毒等多种有包膜病毒，以及人腺病毒等无包膜病毒均有一定的抑制作用。针对不同类型的病毒和靶细胞，防御素的抗病毒作用机制有着共同的规律，但也不尽相同。
2.1 抗有包膜病毒感染
在对防御素抗菌作用机制的探索中，研究者相继提出了“穿孔模型”、“地毯模型”、“代谢阻滞模型”等学说。因为病毒包膜与细菌细胞膜都是双层脂膜结构，人们推测防御素的抗病毒作用与其抗菌作用相似，即带正电荷的防御素阳离子多肽与带负电荷的病毒包膜发生结合并破坏脂膜层是其发挥作用的必要步骤。防御素抗有包膜病毒的效应主要通过阻断病毒进入靶细胞的过程来发挥：一方面它可以直接破坏病毒脂质包膜，或与病毒包膜上糖蛋白结合，从而使病毒丧失结合活性；另一方面防御素也可以作用于靶细胞，通过影响相关信号通路而使靶细胞上的病毒结合受体表达下调或活性受阻，从而间接阻止病毒对细胞的感染。
2.2 抗无包膜病毒感染
近年来的研究已经证明防御素对无包膜病毒也具有明确的抑制作用。但无包膜病毒没有脂质包膜和包膜糖蛋白，防御素无法通过破坏膜结构或阻碍病毒蛋白与受体结合来直接灭活病毒，因此，防御素抗无包膜病毒的作用及机理与抗包膜病毒并不完全相同。研究发现，防御素并没有直接影响病毒颗粒与靶细胞的结合和病毒的内化过程，而影响了HPV从细胞内小囊泡释放并运至细胞核的过程。
人腺病毒是广泛存在的一种无包膜病毒。Smith等研究报道，微摩尔浓度的人α防御素即能抑制Hadv的感染，其机制目前认为是依靠防御素直接结合腺病毒素的裸露外壳使其不能发生构象改变并阻碍病毒蛋白PVI的暴露，从而阻止病毒核酸由内涵体中释放，导致病毒颗粒在早期内涵体和溶酶体重积聚而无法进入感染周期。
越来越多的研究表明，防御素对HadV和HPV等无包膜病毒的衣壳蛋白具有较高的亲和力是其发挥抑制作用的基础。推测不同病毒的衣壳蛋白上存在着类似的高亲和力位点与防御素进行结合。然而，HadV和HPV在蛋白组成和进化上有着明显的差异，防御素为什么能产生这种类似的作用还有待阐明。
3 防御素的免疫調节作用
研究表明防御素能通过调节免疫系统，间接发挥抑制病毒感染作用。防御素能够诱导炎症细胞分泌细胞因子，激活辅助性T淋巴细胞、浆细胞等来加强机体免疫反应，提高机体抵抗微生物感染的能力。此外，防御素还可以作为重要的趋化因子，募集炎症相关细胞核淋巴细胞到达感染部位，促进幼稚树突细胞的成熟，加速获得性免疫的产生。
3.1 趋化作用与诱导产生细胞因子
研究证实，防御素在低浓度时就有趋化活性，对单核细胞，幼稚树突状细胞、记忆T细胞、肥大细胞等均有趋化作用。将多种α防御素的比较，发现他们的趋化能力在进化过程中十分保守。其作用主要是通过与免疫细胞表面的CCR6等趋化受体结合，动员免疫细胞在局部聚集，并促使IL—6、IL—1β、TNF—α等前炎症细胞因子分泌以清除病原体。体外实验表明，人HNP—1能浓度依赖性地刺激呼吸道上皮细胞增殖并增加IL—8和CF—1的产生，这些细胞因子又可以吸收更多中性粒细胞，导致大量防御素被释放，从而形成一个正反馈作用。表明防御素与呼吸系统炎症的发生与发展有重要的关联。
3.2 增强获得性免疫
获得性免疫在机体抵抗病毒等包内寄生微生物入侵的过程中发挥着决定性的作用。而树突状细胞被证明是连接天然免疫和获得性免疫的重要桥梁。以为研究显示，人β防御素可以通过激活CCR6与TLR—4来促进树突状细胞的成熟和上调共刺激分子的表达，从而加强机体获得性免疫反应。由于认识到防御素在天然免疫和获得性免疫中的作用，一些研究者已经尝试将防御素作为佐剂引入疫苗研制中，凭借其免疫调节作用加强疫苗免疫效果。
总之，防御素无论是对包膜病毒还是对无包膜病毒感染都有显著抑制作用。尽管其抗病毒的作用机制尚不完全明确，且不同的防御素针对不同靶病毒的抑制效应也有较大差异。但是作为人体内的一种内源性多肽，防御素具有疗效突出、毒副作用小、微生物不易产生耐药等特点。现在已经有部分研究机构已经开始对其进行结构修饰改造并进入前期开发。但防御素的半衰期较短，在体内易被蛋白酶降解；重组防御素空间结构不能正确折叠导致效价和生物利用度降低，以及在血清、高盐环境下抗病毒素效力受影响等问题依然影响其开发运用。因此，认清防御素抗病毒机制以及其在机体免疫反应中的地位对其后续的开发和利用具有关键性的意义，也使防御素有望被开发成为新一代的抗病毒药物。
参考文献
[1]彭力，徐志南，方向明，吴金民.人防御素的研究进展[J].生物工程学报，2003（03）.
[2]韩文瑜，孙长江.抗菌肽的研究现状与展望[J].中国兽药杂志，2009（10）.