竇秀靜 張嘉依 王怡茹 單安山

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150038)

2019年7月9日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布“全面禁抗”公告，公告提出：為維護(hù)我國(guó)動(dòng)物源性食品安全和公共衛(wèi)生安全，決定停止生產(chǎn)、進(jìn)口、經(jīng)營(yíng)、使用部分藥物飼料添加劑，并對(duì)相關(guān)政策進(jìn)行調(diào)整。研究表明，長(zhǎng)期使用飼用抗生素，導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性增強(qiáng)，使動(dòng)物機(jī)體抵抗病原微生物感染的能力下降；此外，藥物殘留也嚴(yán)重影響了人類健康。因此，國(guó)內(nèi)外科研人員正積極尋找可以增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫能力的飼用抗生素替代途徑。宿主防御肽(host defense peptides，HDPs)作為機(jī)體先天性免疫防御系統(tǒng)的重要組成成分之一，發(fā)揮著極其重要的免疫作用[1]。透徹研究宿主防御肽的表達(dá)特性及調(diào)控規(guī)律為通過(guò)提高動(dòng)物機(jī)體免疫力以替代飼用抗生素的使用提供重要思路。本文將綜述宿主防御肽的概念、生物學(xué)功能及其表達(dá)特性和表達(dá)調(diào)控機(jī)制。

1 宿主防御肽的概念及分類

宿主防御肽是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)組織細(xì)胞表達(dá)和分泌的一類具有多種功能的小分子多肽物質(zhì)。宿主防御肽通常具有廣譜的抗菌活性，又稱抗菌肽(antimicrobial peptides，AMPs)，是機(jī)體防御外來(lái)病原菌入侵的重要防線[2-3]。

宿主防御肽來(lái)源廣泛[4]，最早在昆蟲(chóng)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，隨后陸續(xù)在水生動(dòng)物、禽類以及哺乳動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)[5]。當(dāng)前，抗菌肽數(shù)據(jù)庫(kù)(http//apes.unmet.due/AP/main.hp)已經(jīng)收錄了3 000余種宿主防御肽，其中有2 356種動(dòng)物源宿主防御肽，如從蠅蛆中分離得到的抗菌肽MAP17[6]、從哺乳動(dòng)物體內(nèi)分離得到的抗菌肽人源β-防御素3(human β-defensin-3，HBD3)[7]以及從水生動(dòng)物體內(nèi)分離得到的抗菌肽Hymenochirin-5Pe[8]等。氨基酸的種類和多肽的排列方式影響宿主防御肽的結(jié)構(gòu)，根據(jù)其二級(jí)結(jié)構(gòu)分為α-螺旋、β-折疊和無(wú)規(guī)則延伸3類[9]。α-螺旋類宿主防御肽常見(jiàn)于有抗菌活性的宿主防御肽，如天蠶素家族和LL-37等。β-折疊類宿主防御肽根據(jù)半胱氨酸殘基的空間結(jié)構(gòu)還可以分為植物防御素、無(wú)脊椎動(dòng)物防御素、α-防御素、β-防御素和θ-防御素5個(gè)亞類[9]。無(wú)規(guī)則延伸常見(jiàn)于富含甘氨酸或脯氨酸的宿主防御肽，如牛腸源性β-防御素(enteric beta defensin，EBD)[10]等。依據(jù)抗菌肽的三級(jí)結(jié)構(gòu)還可以將其分為線性-螺旋肽、環(huán)肽以及通過(guò)二硫鍵維系的α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu)、發(fā)卡結(jié)構(gòu)、線性肽和無(wú)序的短肽[9]。結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致宿主防御肽的功能也有所不同，根據(jù)宿主防御肽對(duì)不同種類微生物具有的拮抗作用可將其分為抗病毒肽、抗細(xì)菌肽、抗腫瘤肽、抗寄生蟲(chóng)肽和抗真菌肽等[11]。根據(jù)宿主防御肽所帶電量可以分為陽(yáng)離子抗菌肽、陰離子抗菌肽以及中性抗菌肽[11]。

2 宿主防御肽的生物學(xué)功能

宿主防御肽具有多種生物學(xué)功能，包括抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗寄生蟲(chóng)和免疫調(diào)節(jié)等，因此又稱“多功能肽”[12]，其功能如圖1所示。

1：抗菌模式 antibacterial pattern；2：抗病毒模式 anti-virus pattern；3：抗腫瘤模式 anti-tumor pattern；4：抗寄生蟲(chóng)模式 anti-parasitic pattern。

2.1 抗菌

宿主防御肽通常具有廣譜的抗菌活性。Nilsson[13]研究發(fā)現(xiàn)，LL-37、豬β-防御素2(porcine β-defensin-2，PBD2)和蜂毒素均對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌有很好的抑制作用。Casciar等[14]發(fā)現(xiàn)，蛙體內(nèi)分離得到的抗菌肽Esculentin-1a(1-21)NH2具有廣譜抗菌活性，特別是對(duì)銅綠假單胞菌和白色念珠菌等。其抗菌機(jī)制可分為直接殺滅和間接殺滅。生理狀態(tài)下，帶正電荷的宿主防御肽以物理的方式吸附于細(xì)菌細(xì)胞膜，導(dǎo)致胞質(zhì)外露，破壞細(xì)胞膜[15]。其機(jī)制分為4種模型，包括：1)地毯模型；2)桶板模型；3)聚集模型；4)環(huán)孔模型[3]。例如mBjAMP1，一種分離于日本分枝桿菌的抗菌肽，能夠穿透細(xì)菌細(xì)胞膜，且不會(huì)引起膜破裂，對(duì)病原菌顯示出有效的生長(zhǎng)抑制和殺菌活性[16]。檀磊[17]研究表明，蛙吞噬細(xì)胞中分離的蛙皮素可以應(yīng)用于革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的治療中。另外，抗菌肽亦可通過(guò)與細(xì)胞內(nèi)陰離子結(jié)合，作用于細(xì)菌基因組，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，達(dá)到抑菌效果。Scocchi等[18]發(fā)現(xiàn)，豬源抗菌肽PR-39可以通過(guò)阻止蛋白質(zhì)的生物合成，誘導(dǎo)在DNA復(fù)制過(guò)程中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)降解，從而抑制細(xì)菌的繁殖生長(zhǎng)。有些宿主防御肽雖不能直接殺滅細(xì)菌，但可以通過(guò)免疫調(diào)控發(fā)揮作用，破壞細(xì)菌細(xì)胞的生命進(jìn)程[7]，如鯊體內(nèi)分離純化的抗菌肽GFP-2[19]、存在于人體呼吸道內(nèi)的LL-37[20]，它們作為受體參與機(jī)體的免疫反應(yīng)過(guò)程，競(jìng)爭(zhēng)性抑制細(xì)菌與宿主細(xì)胞結(jié)合，起到抑菌作用。

2.2 抗病毒

宿主防御肽具有抗病毒活性，能有效抑制病毒的傳播，提高機(jī)體抵抗病原感染的能力，例如宿主防御肽Protegrins可以增強(qiáng)人類抵抗先天性免疫缺陷(human immunodeficiency virus，HIV)[21]、家禽抵抗甲型流感[22]等疾病的能力。宿主防御肽抗病毒的作用機(jī)制可分為競(jìng)爭(zhēng)性以及非競(jìng)爭(zhēng)性兩大類。病毒粒子侵入宿主細(xì)胞內(nèi)，宿主防御肽搶先占領(lǐng)受體上的結(jié)合位點(diǎn)，導(dǎo)致病毒粒子無(wú)法與受體結(jié)合，進(jìn)而抑制病毒粒子的活性。Casanova等[23]研究發(fā)現(xiàn)，富含甘氨酸的宿主防御肽LL-37主要對(duì)人輪狀病毒起到直接的抗病毒作用。付杰等[24]研究發(fā)現(xiàn)，從紅頭麗蠅蛆血淋巴中分離純化的抗病毒肽Alloferon1通過(guò)誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生干擾素(interferon，IFN)，并激活自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)，阻斷病毒吸附于宿主細(xì)胞，遏制病毒的代謝過(guò)程，阻斷病毒的傳播。雞血抗菌肽能有效中和雞痘病毒，在一定程度上抑制其增殖[25]。牛髓系抗菌肽BMAP27對(duì)淋巴結(jié)感染急性牛皰疹病毒具有潛在的抑制作用[26]。另外，宿主防御肽可以干擾病毒粒子的組裝，使其在宿主細(xì)胞內(nèi)無(wú)法形成完整結(jié)構(gòu)，阻礙病毒粒子增殖，抑制病毒活性[27]。因此，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)提高宿主防御肽的表達(dá)以抵抗病毒感染宿主細(xì)胞是動(dòng)物機(jī)體預(yù)防病毒感染性疾病的有效手段。

2.3 抗寄生蟲(chóng)

寄生蟲(chóng)病使得動(dòng)物食欲減退、體力透支，長(zhǎng)期危害動(dòng)物機(jī)體健康，嚴(yán)重的可能致死，如豬疥螨病[28]、弓形體病[29]等。有些宿主防御肽可以直接作用于寄生蟲(chóng)的細(xì)胞膜，使蟲(chóng)體內(nèi)部產(chǎn)生大空泡，內(nèi)部形態(tài)遭到破壞而死亡，這一點(diǎn)體現(xiàn)在昆蟲(chóng)源宿主防御肽對(duì)瘧原蟲(chóng)的抑制作用，如由葉水蛙體內(nèi)分離得到的抗菌肽Dermatitis家族[30]以及Dermatitis衍生物S3、S4[31]等；另外，宿主防御肽還可以改變寄生蟲(chóng)細(xì)胞內(nèi)線粒體的膜電位，影響寄生蟲(chóng)體內(nèi)核酸和蛋白質(zhì)的形成，導(dǎo)致寄生蟲(chóng)細(xì)胞凋亡，抑制寄生蟲(chóng)的活力[32]。

2.4 抗腫瘤

宿主防御肽具有顯著的抗腫瘤活性，如人白血病細(xì)胞、肝癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞等。宿主防御肽可通過(guò)促使腫瘤細(xì)胞膜上形成多個(gè)孔洞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物溢出，以直接抑制腫瘤細(xì)胞增殖，發(fā)揮抗腫瘤作用，如抗菌肽SK84[33]。除此之外，宿主防御肽亦可通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞內(nèi)染色體DNA的合成，使其無(wú)法正常代謝，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[34]?？咕腍BD3還可通過(guò)旁分泌的方式抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力[5]，同時(shí)抑制血管內(nèi)皮因子誘導(dǎo)的癌細(xì)胞的遷移能力[35]。

2.5 免疫調(diào)節(jié)作用

宿主防御肽的免疫調(diào)節(jié)作用是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，通過(guò)宿主防御肽的免疫調(diào)控，機(jī)體內(nèi)固有免疫及獲得性免疫均顯著增強(qiáng)[36]。宿主防御肽除了通過(guò)殺滅病原體防止病原微生物進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)，還能通過(guò)分泌多種細(xì)胞因子抑制動(dòng)物機(jī)體炎癥發(fā)生[37]，如唾液腺分泌富組蛋白和白細(xì)胞介素8、胰腺分泌β-防御素和牛乳腺上皮細(xì)胞分泌乳清蛋白等。Shan等[38]報(bào)道指出，乳鐵蛋白也可以促進(jìn)斷奶仔豬的外周血和脾淋巴增殖，有效提高仔豬血清中免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)、免疫球蛋白M(immunoglobulin M，IgM)和白細(xì)胞介素-2(interleukin-2，IL-2)的水平，提高機(jī)體免疫能力。此外，宿主防御肽還可以抑制內(nèi)毒素(lipopolysaccharide，LPS)引起的炎癥反應(yīng)。宿主防御肽可通過(guò)與LPS結(jié)合發(fā)揮抗炎作用。Dou等[39]研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽具有結(jié)合LPS的能力，如蜂毒素通過(guò)與LPS結(jié)合，從而降低腫瘤壞死因子-α的表達(dá)和分泌，減少一氧化氮等促炎因子的產(chǎn)生，繼而降低LPS誘導(dǎo)的促炎反應(yīng)。另外，宿主防御肽還可通過(guò)免疫調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)促炎信號(hào)的激活來(lái)發(fā)揮抗炎作用，如抗菌肽LTP-20通過(guò)作用于核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB，NF-κB)受體激活蛋白通路和促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路降低LPS刺激產(chǎn)生的促炎因子水平[40]。LL-37對(duì)體內(nèi)多種細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)作用，如單核細(xì)胞、上皮細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞等，與粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimu-lating factor，GM-CSF)及白細(xì)胞介素-1(interleukin-1，IL-1)有協(xié)同作用，前者通過(guò)激活單核細(xì)胞并產(chǎn)生白細(xì)胞介素-8(interleukin-8，IL-8)，后者通過(guò)激活光束纖維(aktinofibrils，AKT)、cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白質(zhì)(cAMP response element binding protein，CREB)和NF-κB等途徑增強(qiáng)細(xì)胞因子和趨化因子活性，抑制由LPS引起的炎癥反應(yīng)[40]。宿主防御肽通過(guò)多種免疫調(diào)節(jié)機(jī)制維持和增強(qiáng)機(jī)體的免疫能力，其作用模式如圖2所示。

1：抑制內(nèi)毒素活性 inhibition of endotoxin activity；2：直接殺滅微生物 kill microorganisms directly；3：中和巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的釋放 neutralizing pro-inflammatory factors released by macrophages and monocytes；4：促進(jìn)血管生成 promote angiogenesis；5：促進(jìn)傷口愈合 promotes wound healing；6：激活并趨化免疫細(xì)胞 activate and chemotactic immune cells。

3 宿主防御肽的表達(dá)及調(diào)控特性

大量科學(xué)研究證實(shí)，動(dòng)物機(jī)體分泌宿主防御肽的種類和水平依賴于動(dòng)物的種屬差異、組織差異以及生理狀態(tài)、飼糧調(diào)節(jié)等，具有不同的表達(dá)特性。

3.1 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控特性

一些功能性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)宿主防御肽的表達(dá)具有調(diào)控作用，如短鏈脂肪酸、氨基酸以及中草藥、益生菌等，如表1所示。短鏈脂肪酸對(duì)宿主防御肽具有很好的表達(dá)調(diào)節(jié)活性，通過(guò)膳食纖維發(fā)酵產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸，可以調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)宿主防御肽的表達(dá)[42]；丁酸鈉及苯基丁酸鈉[2,43]，均可誘導(dǎo)豬腸上皮細(xì)胞及豬腎細(xì)胞中豬β-防御素3(porcine β-defensin-3，PBD3)、豬β-防御素128(porcine β-defensin-128，PBD128)等宿主防御肽的表達(dá)[44]。飼糧中添加異亮氨酸可有效促進(jìn)豬空腸和回腸中豬β-防御素1(porcine β-defensin-1，PBD1)、PBD2等防御素的表達(dá)[41]；添加精氨酸亦可促進(jìn)豬腸上皮細(xì)胞中β-防御素的表達(dá)[45]。斷奶仔豬飼糧中添加谷氨酰胺能顯著促進(jìn)骨髓及空腸黏膜抗菌肽PR-39 mRNA表達(dá)的上調(diào)[46]。中草藥的種類繁多，從植物中分離出的物質(zhì)，如穿心蓮內(nèi)酯、冬凌草甲素和異黃體生成素，誘導(dǎo)人結(jié)腸上皮細(xì)胞中HBD3的產(chǎn)生[47]。Gr?ber等[48]研究表明，仙鶴草預(yù)處理的細(xì)胞中人源β-防御素1(human β-defensin-1，HBD1)的表達(dá)量顯著升高。何星等[49]發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加不同劑量的四君子散，對(duì)家兔圓小囊組織中兔防御素RSRAH的表達(dá)有明顯的促進(jìn)作用。曾慶輝等[50]發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加德氏乳酸菌后，黃河鯉皮膚中的肝表達(dá)抗菌肽-1(1iver-expressed antimicrobialpeptide-1,Leap-1)和肝表達(dá)抗菌肽-2(1iver-expressed antimicrobialpeptide-2,Leap-2)的相對(duì)表達(dá)量顯著升高。

表1 功能性物質(zhì)影響宿主防御肽表達(dá)

3.2 種屬依賴性

目前，宿主防御肽在哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類、魚類、兩棲類、爬行動(dòng)物以及昆蟲(chóng)中表達(dá)的種類以及水平各不相同，展現(xiàn)出明顯的種屬依賴性。

人源宿主防御肽主要分為α-防御素家族、β-防御素家族以及cathelicidin家族。如LL-37是表達(dá)于人體內(nèi)的典型cathelicidin家族宿主防御肽[11]。PR-39、Protegrin-1(PG-1)是僅在豬體內(nèi)高表達(dá)的豬源宿主防御肽PBD2、PBD3等在豬的各個(gè)組織中均有表達(dá)[51]。乳鐵蛋白是典型的牛源宿主防御肽，由于其良好的抗腫瘤、增強(qiáng)機(jī)體免疫力活性，被應(yīng)用于飼糧及食品當(dāng)中[52]，牛源宿主防御肽還包括Calisthenic[53]、BMAP-28[54]以及Bac1[55]等。綿羊β-防御素-1(sheep β-defensin-1，SBD-1)主要分布于綿羊的消化道、呼吸道、生殖道和脾臟當(dāng)中[56]。另外，來(lái)自于兔圓蟲(chóng)圓形細(xì)胞中的兔宿主防御肽在體內(nèi)各個(gè)部位均有表達(dá)[57]。Bommineni等[58]發(fā)現(xiàn)了雞源抗菌肽，如Fowlicidin-1。魚類宿主防御肽數(shù)目繁多，有鞘磷脂家族以及cathelicidins家族，如codCath1[59]、cathelicidin 5[60]等。Conlon等[61]發(fā)現(xiàn)，蛙皮膚分泌物中存在Lithobates forreri、Hylarana luctuosa/signata、Tigerinin-1R等抗菌肽。Sutomo[62]在科莫多巨蜥基因組中鑒定出66個(gè)β-防御素基因、6個(gè)卵防御素基因和3個(gè)cathelicidin基因。Freire等[63]從昆蟲(chóng)黃蜂毒液中分離得到的抗菌肽Synoeca-MP。

3.3 組織依賴性

宿主防御肽的表達(dá)具有組織依賴性，在同種動(dòng)物不同組織器官中的表達(dá)種類及水平有所差異。LL-37在中性粒細(xì)胞和上皮細(xì)胞中呈構(gòu)成性表達(dá)，在皮膚中呈誘導(dǎo)性表達(dá)[64]。PBD2在骨髓、淋巴組織、舌、腎臟和大腸中均有表達(dá)，但在腎臟和肝臟中的表達(dá)量最高[65]；而PBD3、PBD4分別在口腔黏膜和肺泡組織中表達(dá)量較高，PBD123、PBD125和PBD129主要在豬雄性生殖組織中表達(dá)[61]；豬源抗菌肽PR-39在骨髓和淋巴組織中表達(dá)，且具有抑菌活性[66]。有些牛源宿主防御肽，如牛氣管抗菌肽(tracheal antimicrobial peptide，TAP)，在牛的氣管和肺泡巨噬細(xì)胞中表達(dá)量最高[67]；牛源β-防御素5在牛的中性粒細(xì)胞中表達(dá)量較高[10]；β-防御素在牛的乳頭黏膜、腎臟、陰道、卵巢、結(jié)腸中表達(dá)量較高[52]。

3.4 生理狀態(tài)依賴性

宿主防御肽的表達(dá)量隨生理狀態(tài)下變化而發(fā)生變化，諸多特殊的生理狀態(tài)或時(shí)期可誘導(dǎo)或抑制機(jī)體宿主防御肽的表達(dá)。

3.4.1 泌乳期

奶牛的乳腺是一種高度發(fā)達(dá)的腺體組織，Varshney等[53]發(fā)現(xiàn)，奶牛乳腺內(nèi)抗菌肽Calisthenic基因在泌乳早期不表達(dá)，但在中期檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)其表達(dá)量上調(diào)，泌乳后期又檢測(cè)到表達(dá)量下調(diào)。奶牛在第1次和第2次泌乳期間，抗菌肽BMAP-28的表達(dá)量較第3次泌乳期高，在第4次泌乳期間抗菌肽BMAP-27的表達(dá)量再次上調(diào)[52]。

3.4.2 病理狀態(tài)

研究表明，心肌衰竭者血清中腦鈉肽的表達(dá)量顯著低于正常水平[68]。Al-Adwani等[69]發(fā)現(xiàn)，LL-37的表達(dá)與銀屑病密切相關(guān)，銀屑病患者體內(nèi)的LL-37的表達(dá)量較健康人群偏高。在齲齒患者的牙齦細(xì)胞中α-防御素-1/3、β-防御素-2/3和LL-37含量較高[70]。在肺結(jié)核和糖尿病患者體內(nèi)，HBD2基因的表達(dá)受到抑制，表達(dá)量下降[71]。當(dāng)機(jī)體感染炎癥時(shí)，也會(huì)影響宿主防御肽的表達(dá)。例如，奶牛乳房炎的嚴(yán)重程度與宿主防御肽的表達(dá)量相關(guān)，炎癥較輕時(shí)，奶牛體內(nèi)抗菌肽Bac1基因的表達(dá)量上調(diào)，炎癥嚴(yán)重時(shí)，抗菌肽Bac1和Bac5基因的表達(dá)量均上調(diào)[52]。奶牛乳房炎越嚴(yán)重，Calisthenic基因的表達(dá)量就越高[52]。另外，腸炎患者體內(nèi)LL-37的表達(dá)量顯著增加[72]。

3.4.3 發(fā)育階段

研究發(fā)現(xiàn)，PBD2和PBD3都在豬的卵泡細(xì)胞中表達(dá)，PBD3的mRNA表達(dá)量與卵泡發(fā)育無(wú)關(guān)，但PBD2的mRNA表達(dá)量與卵泡發(fā)育有關(guān)，在小卵泡細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)量最高，在大卵泡細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)量最低[73]。另外，Zupin等[74]發(fā)現(xiàn)，HBD1在卵母細(xì)胞受精率高的女性體內(nèi)的表達(dá)量高于卵母細(xì)胞受精率低的女性。Caverly等[75]發(fā)現(xiàn)，新生牛犢支氣管肺泡洗液中陰離子抗菌肽的濃度是成年牛的3倍，但是其殺死溶血曼海姆菌(Mannheimiahaemolytica)的能力卻明顯比成年牛弱。有報(bào)道指出，遲發(fā)性膿毒癥早產(chǎn)兒體內(nèi)β-防御素的表達(dá)量比足月兒低，但是其殺菌活性卻比足月兒高[76]。姚楊等[77]研究發(fā)現(xiàn)，家蠅體內(nèi)抗菌肽MAF-1的表達(dá)量隨著家蠅的發(fā)育階段而產(chǎn)生變化，MAF-1在各個(gè)發(fā)育階段的相對(duì)表達(dá)量為：2齡幼蟲(chóng)>1齡幼蟲(chóng)>3齡幼蟲(chóng)>雄蠅成蟲(chóng)>卵>雌蠅成蟲(chóng)>蛹。

4 宿主防御肽的表達(dá)調(diào)控機(jī)制

宿主防御肽的表達(dá)受多種信號(hào)通路的精細(xì)調(diào)控，如Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)信號(hào)通路、MAPK信號(hào)通路、與TLR或MAPK相互作用的NF-κB信號(hào)通路、組蛋白去乙?；揎椡緩降萚78]。

LPS感染宿主細(xì)胞后，TLR和血管活性肽(intermedin，IMD)受體信號(hào)通路被激活，肽聚糖識(shí)別受體蛋白(peptidoglycan-recognition protein，PGRP)將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)，與宿主細(xì)胞TLR以及核苷酸結(jié)合，刺激核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(nucleotide-binding oligomerization domain，NOD)和NOD樣受體(NOD-like receptors，NLRs)實(shí)現(xiàn)病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMPs)，進(jìn)而刺激機(jī)體分泌宿主防御肽，增強(qiáng)機(jī)體的免疫作用[79]。組蛋白去乙?；揎椡緩绞撬拗鞣烙臓I(yíng)養(yǎng)調(diào)控過(guò)程中發(fā)揮促進(jìn)機(jī)體免疫作用的重要靶點(diǎn)，是免疫調(diào)控組蛋白修飾的重要途徑[80]。組蛋白去乙?；?histone deacetylase，HDAC)去除賴氨酸殘基上的乙?；?，組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferase，HAT)將乙酰基轉(zhuǎn)移至組蛋白N端賴氨酸殘基上，通過(guò)組蛋白乙?；沟萌旧w結(jié)構(gòu)打開(kāi)，促進(jìn)動(dòng)物腸道宿主防御肽表達(dá)[81]。Dou等[82]發(fā)現(xiàn)，TLR2/4可通過(guò)p65磷酸化和NF-κB抑制蛋白激酶(inhibitor of NF-κB kinase，IKK)的延遲合成激活NF-κB途徑，促進(jìn)宿主防御肽的表達(dá)。Johansen等[83]研究表明，MAPK信號(hào)通路可以通過(guò)刺激HBD2啟動(dòng)子與NF-κB和激活蛋白-1(activator protein-1，AP-1)DNA序列結(jié)合，調(diào)控HBD2的表達(dá)。其他途徑，如G蛋白偶聯(lián)受體109A(G protein-coupled receptor 109A，Gpr109a)信號(hào)通路能夠誘導(dǎo)調(diào)節(jié)結(jié)腸上皮中產(chǎn)生白細(xì)胞介素-18(interleukin-18，IL-18)和白細(xì)胞介素-10(interleukin-10，IL-10)的T細(xì)胞分化，促進(jìn)結(jié)腸內(nèi)宿主防御肽的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體的免疫作用，抑制腸道炎癥[42]。宿主防御肽的表達(dá)受多種信號(hào)分子的共同調(diào)控作用。正是由于不同刺激源對(duì)于宿主防御肽調(diào)控的機(jī)制有差異，因而，在同樣調(diào)控宿主防御肽表達(dá)的情況下，對(duì)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生了不同的影響。例如，Dou等[43]研究表明丁酸鈉可通過(guò)TLR或表皮生長(zhǎng)因子受體等介導(dǎo)豬腸道上皮細(xì)胞宿主防御肽的表達(dá)，但同時(shí)對(duì)白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)等促炎因子無(wú)增加效應(yīng)，提示丁酸鈉誘導(dǎo)該細(xì)胞宿主防御肽表達(dá)的同時(shí)不引起炎癥反應(yīng)，該結(jié)果可為通過(guò)增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力預(yù)防病原微生物感染提供重要思路；但是，研究還表明宿主防御肽作為機(jī)體重要的免疫防御系統(tǒng)，可在機(jī)體遭受外源病原微生物刺激時(shí)迅速合成并分泌，以此作為動(dòng)物機(jī)體應(yīng)對(duì)外源刺激啟動(dòng)自身保護(hù)和防御機(jī)制的反應(yīng)，但同時(shí)該過(guò)程也引起了一系列的促炎因子產(chǎn)生，引起炎癥反應(yīng)，而且病原微生物的持續(xù)或嚴(yán)重感染可使動(dòng)物體內(nèi)的宿主防御肽水平降低，使病原微生物逃避機(jī)體的先天免疫反應(yīng)，更加嚴(yán)重地感染動(dòng)物機(jī)體，產(chǎn)生疾病[84-85]。綜上所述，宿主防御肽的表達(dá)受多種信號(hào)分子的共同調(diào)控作用，部分機(jī)制如圖3所示。

TLR：Toll樣受體 Toll-like receptor；NALPs：嗜中性白細(xì)胞堿性磷酸酶neutrophilic alkaline phosphatases；NF-κB：核轉(zhuǎn)錄因子-κB nuclear transcription factor-κB；IκB：NF-κB抑制蛋白 inhibitor of NF-κB；IKK:IκB激酶 IκB kinase；AP-1:激活蛋白-1 activator protein-1；RIP2：受體相互作用蛋白2 receptor-interacting protein 2；HDAC：組蛋白去乙?；?histone deacetylase；Gpr109a：G蛋白偶聯(lián)受體109A G protein-coupled receptor 109A；NOD：核酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域 nucleotide-binding oligomerization domain；DEFB4：DEFB4人源全長(zhǎng)重組蛋白(P01)DEFB4(human)recombinant protein(P01)。

5 小結(jié)與展望

宿主防御肽不僅具有很多優(yōu)良的特性，且在動(dòng)物產(chǎn)品的生產(chǎn)、畜牧業(yè)以及醫(yī)療各方面均發(fā)揮重要的作用。本文綜述了宿主防御肽的抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗寄生蟲(chóng)和免疫調(diào)節(jié)功能及其作用機(jī)制，特別歸納了宿主防御肽在表達(dá)上的調(diào)控特性、種屬依賴性、組織特異性和生理狀態(tài)依賴性。目前，宿主防御肽的相關(guān)研究還有很多需要解決的問(wèn)題，如宿主防御肽在動(dòng)物其他生理時(shí)期的表達(dá)特性、受外源物質(zhì)調(diào)控特性及機(jī)制等。透徹探明宿主防御肽的表達(dá)特性以及作用機(jī)制可為增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體內(nèi)宿主防御肽表達(dá)以提高機(jī)體免疫力提供新思路，為宿主防御肽更明朗地應(yīng)用于動(dòng)物飼料的研制和畜牧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中提供重要理論基礎(chǔ)。