防御素及其抑制HIV作用

【关键词】 防御素；人类免疫缺陷病毒；免疫系统

［摘要］ 防御素是一类广泛存在于动、植物和昆虫体内的重要的内源性抗微生物肽家族物质，具有广谱、高效的抗微生物活性，是先天性免疫系统的重要组成部分。本文简要综述其种类、组织分布、结构性质及其抑制人类免疫缺陷病毒(hiv)作用。 ［关键词］ 防御素；人类免疫缺陷病毒；免疫系统 defensins and repress hiv function

1985年美国lehrer等从人的嗜中性白细胞分离纯化出3种小分子阳离子肽，故称为hnp(human neuthophil piptide),通过色谱、电泳与功能 分析 ，将hnp与以前从兔、豚鼠分离的同类小分子肽一起命名为防御素(defensin)。后来发现这类小肽广泛分布于动、植物和昆虫体内，具有高效、广谱的杀菌活性，效能强大，且至今尚未发现病菌株对其具有耐药性。防御素在人体防病抗病功能中起重要的作用，受到广泛关注。其 研究 和开发意义重大，前景广阔。本文简要综述其种类、组织分布、结构性质，重点介绍α防御素与艾滋病的关系。 1 防御素种类及在组织中的分布

防御素包括4个亚家族，即植物防御素、昆虫防御素、α防御素和β防御素。最早是在兔的肺泡巨噬细胞和消化道、泌尿生殖道的上皮细胞中发现的。已发现的α防御素有6种，主要由人的中性粒细胞和小肠潘氏细胞产生，命名为hd1~hd6,其中hd1~hd4在中性粒细胞内表达，在人的泪腺中也可检测到hd1~hd3,而hd5和hd6在肠上皮细胞和生殖道上皮细胞内表达，其中在十二指肠内的表达量非常少，而在空肠和回肠内表达量最多，且个体差异较大。β防御素存在于牛的中性粒细胞、气管上皮、禽类的白细胞和人类的血浆中，也有报道哺乳动物的消化道上皮、泌尿生殖道上皮、粒细胞和巨噬细胞中也有发现［1］。 目前 已发现人β防御素有6种，命名为hbd1~hbd6,其中hbd1在肾脏、泌尿生殖道、齿龈、颌下腺、腮腺、眼房水和玻璃体、中耳内有表达［2］。有报道在正常人的扁桃体内也可检测到hbd1的存在［3］。hbd2最早在牛皮癣患者的皮肤、口腔黏膜、角膜、泌尿生殖道、胃肠上皮细胞、口腔角化细胞及造血系统内也有表达，但表达量不同。除正常组织外，hbd2在肿瘤细胞中也有表达。hbd3在人的角化细胞和气管上皮细胞内表达，在成人的心脏、骨骼肌、胎盘、齿龈内也有表达［4］。hbd4主要在睾丸、胃窦表达，在中性粒细胞、子宫、甲状腺、肺、肾中的表达很少但持续表达［5］。hbd5和hbd6在附睾表达［6］。 2 防御素的结构和性质

2.1 防御素的结构

防御素是一类富含有半胱氨酸的小分子肽，可以由嗜中性白细胞中分离得到，分子量较小，6个保守的半胱氨酸残基形成三个分子内二硫键，由肽键折叠成三束β片层结构［7］。分子内二硫键对维持防御素结构的稳定性具有重要的作用，是防御素抗微生物活性和细胞毒效应的重要结构基础［8］。

2.2 防御素的性质和作用机制

防御素是内源性抗微生物肽家族中的一种，可在特定的细胞中合成并贮存于细胞质的颗粒中，或被病原微生物诱导合成，是机体抵抗微生物侵袭的重要防线。具有广谱的抗菌活性。体外实验发现低盐离子浓度状态下，α防御素的杀菌浓度约为1 μg/ml~100 μg/ml，对革兰阴性菌、分枝杆菌、真菌和某些有包膜的病毒(如流感病毒、人类免疫缺陷病毒)等均具有强大的杀灭作用，是机体重要的抗感染物质。其抑菌机制一般认为是带正电荷的防御素分子与带负电的细菌细胞膜相互吸引，二聚或多聚的防御素穿膜形成跨膜的离子通道，破坏了细胞膜的通透性及细胞能量状态，导致细胞膜去极化，呼吸作用受到抑制及细胞atp含量减少，最终使靶细胞死亡。防御素的抗病毒作用则是通过与病毒外壳蛋白结合导致病毒失去生物活性［9］。也有认为防御素能使细菌dna破坏，干扰蛋白质合成，参与杀菌过程。 3 α防御素的抑制hiv作用可引起艾滋病的hiv具有不同的hiv病毒株系，可分为在西

非流行的hiv2和在全世界其他地区流行的hiv1［10］。

3.1 α防御素概况

α防御素大量存在于中性粒细胞内，也存在于nk细胞、b细胞、γδt细胞、单核巨噬细胞和上皮细胞内，是天然免疫的重要组成部分［11］。高浓度的α防御素对细胞是有毒性的。血浆中α防御素的浓度大约400 μg/ml。α防御素的浓度升高见于脓毒血症、细菌性脑膜炎、子宫内膜炎和子宫内感染［12］。α防御素除了抗微生物活性外，还有对t淋巴细胞、单核细胞和未成熟的树突状细胞的趋化作用并诱导细胞分裂［13］。

3.2 α防御素的抑制hiv作用

α防御素可抑制hiv复制，但机制尚不清楚。近来报道，α防御素1在5 μg/ml浓度就可在体外抑制hiv感染cd4+t细胞。在无血清低浓度的条件下，α防御素能够作用于病毒体灭活病毒；在有血清的条件下，α防御素1直接作用于病毒体阻止hiv1感染。此外，在原始cd4+t细胞内，蛋白激酶c(pkc)信号传导介导α防御素1对hiv1的抑制作用。与α防御素1相似，pkc的同系物go6976以剂量依赖性方式阻断hiv1感染。对hiv1增殖的研究和分析表明，α防御素1和go6976都能在hiv的核输入和转录阶段阻断hiv感染。α防御素1对抗hiv感染天然免疫综合作用有助于研究防御素对hiv感染的预防和 治疗 作用［14］。α防御素1抑制hiv1的具体机制有以下几个方面。

3.2.1 α防御素1可以抑制hiv侵入靶细胞所借助的辅助受体x4和r5 用事先分离好的hiv、x4、r5和x4r5感染cd4+t细胞，37 ℃温育2 h。感染的细胞用不同浓度的α防御素1处理，再用定量的hiv p24抗原测病毒量。作为对照，用适合实验室用的hiviiib株感染细胞，结果hiviiib复制受到抑制了在病毒感染后用α防御素1处理后的细胞内。更重要的是α防御素1可抑制不同亚型的x4，r5和hiv2。