人β防御素在口腔及肠道中作用的研究进展

孟逍逸 杨璇 宁磊 杨祥 李佳瑜 岑锴

【摘要】人β防御素（humanbeta-defensin，hBD）是一种阳离子短链多肽，主要由上皮细胞产生，迄今为止在所有上皮细胞中都能检测到表达，其中包括口腔上皮，小肠上皮以及其他上皮细胞。目前发现的人β防御素主要有hBD-1、2、3和4，[1]早在1995年有学者从肾衰竭患者的透析液中纯化获得hBD-1。在之后的5年中hBD-2 ，3由Harder从银屑病患者皮肤中分离出来，具有更广泛的抗菌作用[2]。随后李欣忆等人在牙龈组织中检测到hBD-4的表达，发现其在健康牙龈组织中有不同水平的表达和分布并预示其将在维持牙周组织健康中起重要作用[3]。诸多证据表明hBD-1是组成性的，而hBD-2，3是由伤口、细菌产物或促炎性细胞因子诱导产生的。

【中图分类号】R484 【文献标识码】A 【文章编号】2026-5328（2021）03-134-04

每天口腔内的各种微生物通过消化道到达肠道，有学者报道在口腔与肠道菌群间种群重复率可达45%[4]基于其体外抗微生物和免疫调节活性等诸多证据表明hBD可以在先天性免疫中直接对抗病原微生物。但是，由于不同的上皮组织亲和性及氧气含量不同，口腔与肠道之间的优势菌必然存在差异这表明，这些防御素在免疫中的作用更为复杂。同时这种差异对维持正常的消化生理功能具有重要意义。口-肠屏障的失衡会导致多种肠道疾病。因此我们综合了口腔和肠道中hBD之间的差异和相似性，以更好地了解其在免疫系统中的重要作用，应用于临床工作。

1生物学活性

1.1抗菌

hBD可直接对抗革兰阳性和阴性细菌、分枝杆菌、真菌以及螺旋体等进行杀伤作用具有广谱高效的抗菌活性。目前抗菌机制多倾向于hBD通过引起包膜表面电解不平衡破坏生物膜的完整性，对真核细胞产生细胞毒性。[5]每天随着呼吸，交谈和进食口腔内的细菌种类及生物环境都存在复杂的变化。这些细菌微生物不断相互作用形成一个稳定且不被感染的状态，其中防御素起到了至关重要的作用。研究发现hBD-1，2，3对牙龈卟啉单胞菌、中间普氏菌、伴放线放线杆菌和具核梭杆菌均具有抗菌活性，同時可参与口腔对真菌的免疫应答，[6]相似的，肠道存在的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、等多种微生物，肠道黏液中所含有的由肠上皮细胞分泌的hBD，是机体抵御外界微生物侵袭的第一道化学屏障，在肠道黏膜屏障中起着重要的作用。hBD-2，3在一定程度上抑制上皮细胞的自噬作用，同时具有广谱抗菌性，能够杀灭肠道中的沙门菌属、假单胞菌属等6种细菌。[7]

1.2参与免疫反应

防御素不仅是抵御生物入侵的第一道化学屏障，同时也参与宿主针对微生物感染的先天性和适应性免疫反应的多个阶段，对不同种类细胞产生的影响也存在差异性，在较高浓度下具有促炎作用，但在较低水平下具有抗炎作用[8]。真对多种宿主防御细胞的选择性趋化活性。hBD与糖胺聚糖的结合可以增强免疫细胞的趋化性，实验发现hBD-2，3通过CCR6和CCR2（趋化因子受体）依赖的方式刺激中的单核细胞和中性粒细胞分泌TNF，IL-10和IL-6[9]。这些实验均为hBD在免疫系统中起着至关重要的作用提供充足证据。同时，hBD也发挥着免疫调节的作用，可减弱机体炎症反应，并且细胞因子和趋化因子也诱导防御素的表达，在其表达机制方面，越来越多的学者不断地进行深入的研究发现hBD-2通过与DC靶细胞上与炎症趋化因子受体2（CCR2）结合抑制脂多糖（LPS）在CCR2的表达从而降低转录因子NF-κB，增加CREB磷酸化，抑制炎症。[10]

1.3促进愈合

hBD-3在不同的免疫细胞中发挥作用，刺激上皮角化细胞迁移增值，促进白细胞和趋化因子的释放，因此在伤口愈合中也可发挥重要作用。不仅如此，对于难以愈合的糖尿病患者创伤也具有重要意义。β防御素除了促进内皮细胞增殖外，还通过促进角质形成细胞迁移和增殖来参与伤口愈合，hBD-2，3可以诱导角质形成细胞分泌生长因子，促进角质形成细胞的迁移和增殖，其通过EGF受体和STAT蛋白的磷酸化可以刺激伤口中的细胞迁移和增殖，促进愈合[11]。hBD-3在伤口部位高表达，通过促进肠细胞迁移参与肠道愈合保持粘膜完整性和促进肠道恢复。[12]，同时hBD杀灭多种愈合相关病原体，从而减少伤口中的细菌繁殖，也可起到加快愈合的辅助作用，在牙周外科手术中同样发现hBD-2的表达明显提升，参与牙龈愈合过程。尽管hBDs对伤口愈合的作用似乎很有希望，但由于其在体内的低稳定性以及在高浓度下使用时对哺乳动物毒性细胞而阻碍了它们的应用[13]。

1.4抗肿瘤

hBD似乎可以充当肿瘤抑制基因或表现出对癌细胞的直接细胞毒性，在调节肿瘤生长和转移中起特定作用。在宫颈癌中曾有hBD-3过表达的报道，而口腔鳞状细胞癌中，hBD-1和2下调，hBD-3上调。但hBD失调是癌症类型特异性的;例如与正常结肠标本相比，结肠癌中的hBD对癌细胞系的抑制/活化作用与细胞系来源有关。[14]因此，针对各种癌症中hBD失调的研究尚不能推广应避免进行比较，在未来研究中，防御素用作诊断/预后或新的治疗方式将具有极大潜力。

2.防御素与疾病的关系

由于防御素的抗菌功效，在口腔牙周炎及肠道炎性病变中不乏大量的研究，hBD在维持牙周健康中起到重要作用。首先牙龈上皮对不同菌群的免疫反应各不相同，具核梭杆菌和中间普雷沃菌代表的非牙周致病菌会引起防御素的上调，而相反以齿垢密螺旋体、牙龈卟啉单胞菌和福赛斯拟杆菌等菌群出现了对防御素的抑制作用。[15]这可能与宿主微生物在龈沟内的相互作用密切相关。其中齿密垢螺旋体可通过抑制Toll样受体2对牙龈上皮细胞中hBD-3进行抑制从而逃过人体的先天免疫系统。有研究表明慢性牙周炎的患者其唾液及龈沟液的hBD-2含量明显增多经牙周治疗后浓度降低[16]，hBD-3在治疗后的侵袭性牙周炎浓度明显升高，hBD-2的浓度有所下降，当细菌得到控制后hBD-2恢复到原有浓度这与Feng的研究结果保持一致[17]。相似的，肠道炎性病变也与β防御素息息相关，在对溃疡型结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）进行对比发现CD和UC中黏膜hBD-1表达均略有下降。hBD-2、3仅在UC中增加，而在CD中未增加[18]这将导致肠道黏膜抗菌活性下降，从而使细菌入侵机体引发炎症反应。不仅如此，hBD-3还可以显著诱导新生大鼠小肠上皮细胞迁移，降低坏死小肠结肠炎（NEC）的严重程度和死亡率，并推测与CXCR4信号通路密切相关。[19]在患有NEC的极低出生体重儿中hBD-2的表达不管是mRNA水平还是蛋白水平都很低，且伴随TLR4/MD2受体低表达。证实hBD-2浓度变化和免疫反应直接相关。

3.hBD的應用及发展前景

由于防御素的抗菌活性，人hBD类似物陆续上市，能够对抗各种正常和异常盐浓度下的病原体。例如3NI类似物，小环状hBD类似物等。同时人工合成抗菌肽也在临床上取得不错的研究进展，其中十肽在抑制口腔变异链球菌生物膜的生长形成方面取得较大优势。[20]有学者综合总结了14种人工合成抗菌肽的临床应用，其中由防御素类似物合成抗菌肽在治疗金黄色葡萄球菌皮肤感染中可发挥重要作用[21]。目前对hBD-4的研究较少，但诸多证据表明其具有更强的杀菌效力[3]，hBD及其编码基因已在口腔和肠道中得到广泛研究，尽管它们在体外表现出有效的广谱抗菌活性，但hBD在口腔及肠道的抗菌证据仍然是间接的，由于口腔和肠道菌群环境复杂多样，所以遇到不同的优势菌时还需要具体分析，需特别注意的是恶性肿瘤与hBD的关系存在特异性，尚不可作为判断标准。

目前诸多研究初步明确了hBD在体外环境下的生物学作用。然而由于口腔环境复杂多样，仍需更多的动物实验和体内实验加以验证，为hBD得到更广泛的临床应用提供良好基础。同时，随着口腔学科的不断发展，牙周，种植外科，甚至正畸均在加快伤口愈合的需求，因此无论是体外研究还是动物实验均有更深远的研究价值和临床意义。

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通讯作者：岑锴（1974-06），男，汉，北京，学士，副主任医师，研究方向：口腔修复。

1.北京中医药大学东直门医院口腔科 北京100700 2.中日友好医院口腔医学中心 北京 100029