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【摘要】 人防御素是机体先天性免疫系统的一部分，具有广谱抗菌、抗病毒作用。本文综述人防御素在女性生殖系统的研究进展，并对其在妇产科领域研究进行了展望。
【关键词】 人防御素;女性生殖系统;研究进展
女性生殖道表面有黏膜覆盖，而且与外界相通，其表面可检出大量的致病菌。正常情况下，黏膜强大的屏障功能在防御感染中起重要作用。人防御素是机体先天性免疫系统的一部分，它不仅能直接杀菌以抵御侵入机体病原微生物，还在获得性免疫反应、调节免疫炎症反应和创伤修复过程起着重要作用[1,2]。人防御素广泛存在于女性生殖系统上皮细胞中，在抵御生殖道感染性疾病中起着重要的作用。本文综述人防御素在女性生殖系统的研究进展，旨在为女性生殖系统疾病防治研究提供参考。
1 人防御素研究现状
1.1 人防御素的种类 人防御素(human defensin)属于内源性抗菌肽家族，目前已经发现了12种。根据其结构及含有三对二硫键连接方式不同分为人α防御素(HαD)和人β防御素(HβD)两类。目前已经发现的人α防御素有6种，称为HαD-1～6。20世纪80年代，在人中性粒细胞中相继发现了4种人α防御素,故称其为人中性粒细胞多肽1～4(human neutrophil peptides, HNP-1～4)，亦称髓源性防御素。1992年和1993年研究者在小肠潘氏细胞中分别发现了HαD-5和HαD-6，称为肠源性防御素。人β防御素已经发现有6种，HβD-1是Bensch等于1995年最先从肾功能衰竭患者的血浆透析液中发现的，1997年Harder等在银屑病患者的皮肤组织中发现HβD-2，2000年研究者发现HβD-3存在于患有银屑病病人的皮肤组织中，2001年通过基因序列比对发现HβD-4。随后，2002年研究发现在附睾中有HβD-5、HβD-6表达。
1.2 人防御素生物学作用
1.2.1 抗菌作用 人防御素具有广谱抗菌活性,对革兰阳性及阴性细菌、分枝杆菌、真菌均有很强的杀灭作用。人β防御素主要杀灭革兰阴性菌,如大肠杆菌、假单胞绿脓杆菌。天然的HβD-2具有极强的抗微生物活性，尤其是抗G-菌及真菌的效果最显著。HβD-3对G+菌具有强烈的杀伤作用，在μg级水平即可杀伤具有耐药特性的金黄色葡萄球菌、抗万古霉素的肠球菌。HβD-5具有多功能抗菌作用[3]。
1.2.2 抗病毒的作用 防御素能杀灭一些包膜病毒,如HIV、疱疹病毒、水泡型口炎病毒。有些人防御素与包膜的糖蛋白具有特殊亲和力而粘附于包膜病毒外膜,使病毒失去活力及阻止病毒进入宿主细胞内,被认为可能是人防御素抗病毒的主要机制。也有认为防御素能使病毒DNA破坏，干扰蛋白质合成。正常人血清中发现的HαD也足以与一半以上的gP120和细胞表面的大多数CD4分子结合，遏制了HIV感染的启动。有研究发现HβD-1和HβD-2在血清存在的情况下对HIV-1进人CD4T细胞后仍然有抑制作用[4]。
1.2.3 免疫活性 最近研究显示，HNP-1及HNP-2是T细胞有效的趋化因子,HNP-1～3可促进呼吸道上皮细胞白介素8(IL-8)、粒细胞及巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)及单核细胞趋化蛋白(MCP)的表达,调节自然杀伤细胞和T细胞的活化以及CD4的表达[5]。β-防御素通过CCR6受体,吸引不成熟的树突状细胞和记忆性T细胞到炎症部位,激活细胞免疫和体液免疫,杀灭和清除细菌，从而提高机体抵抗微生物感染的获得性免疫水平。HβD-2是肥大细胞的趋化因子，可引起肥大细胞活化和脱颗粒，致组胺和前列腺素释放，进一步使中性粒细胞在炎症部位移动和聚集。
1.2.4 细胞毒作用 研究发现，HD对正常和恶性的细胞都显示非特异性的细胞毒活性，并且对人的淋巴造血细胞及实体瘤细胞作用更为显著。HNP可以损伤真核细胞,如肿瘤细胞和人的中性粒细胞。在体外,HNP可以抑制NADPH氧化酶的活性。此外,过氧化氢酶可以与HNP协同作用来诱导细胞毒活性。研究报道，高浓度的HNP-1～3对培养的肾肿瘤细胞有明显的细胞毒作用,可能在肿瘤免疫中起到重要的作用。在鳞状细胞癌病人的唾液中发现了HβD-1,与肿瘤组织相毗邻的朗氏细胞内也发现了防御素,这些都可能与肿瘤免疫有关。有学者发现在恶性肿瘤中经常出现HβD-1不表达，如前列腺癌,提示HβD-1可能在肿瘤抑制中扮演的角色[6]。
2 人防御素在妇产科领域研究现状
2.1 人防御素在生殖系统分布 研究表明，HD在子宫颈组织中固有表达，可能是子宫颈抗感染作用的重要介质。1997年Svinarich等首次证实在宫颈阴道部、子宫内膜、绒毛、子宫内膜细胞株均有HαD-5的表达,提示天然抗微生物系统在体内存在并可能起重要作用。正常女性子宫颈、子宫内膜、输卵管等组织中均发现有HβD-l、HβD-2 mRNA的表达，阴道、卵巢组织仅有HβD-1mRNA的表达;HβD-1～3 mRNA在绒毛膜、绒毛、胎盘等妊娠相关组织中有表达，HβD-1 mRNA在脐带中有表达。Grable等[7]研究证实HβD-1～4在子宫内膜均有表达。提示HβD与女性生殖系统防御及妊娠有关。
Fleming等[8]发现HβD-1、HβD-2表达在子宫内膜中呈周期性变化,HβD-1在分泌中期的子宫内膜中表达水平最高,HβD-2在月经期的子宫内膜表达水平最高;King等[9]研究证实HβD-3在分泌期内膜表达水平最高,HβD-4在增生期内膜表达水平最高。有研究报道与增殖期子宫内膜相比,HαD-5在分泌期子宫内膜高浓度表达,分泌早期子宫内膜表达水平最高,认为人防御素的表达可能受激素的调节。Fleming等[8]研究避孕药及避孕方法对女性生殖系统人防御素的影响,使用口服避孕药和左旋诺孕酮宫内节孕器妇女HβD-1、HβD-2的表达水平均下降,认为内源性和外源性甾体类激素能够影响HβD-1、HβD-2在子宫内膜的基因转录。Pivarcsi等[10]也发现在体外实验中,结合型口服避孕药可改变HβD-3、HβD-4的表达水平。
2.2 人防御素与妇科炎症关系 Buck等[11]研究发现，HNP-1～3、HαD-5是表皮和黏膜人乳头瘤病毒(HPV)感染的主要对抗物，是女性生殖道性传播HPV的自然屏障。HD对单纯疱疹病毒(HSV)等衣壳病毒的侵害也有显著的抵抗作用，John等[12]研究表明，宫颈阴道分泌物抗HSV-2活性与HNP-1～3有关。有研究报道在孕中期,阴道内微生物群系的变化与阴道分泌物内HNPs的浓度增加有关。Wiesenfeld等[13]对盆腔炎病原体与HNP-1～3的水平相关性进行研究,发现阴道感染淋病奈瑟菌、沙眼衣原体或阴道毛滴虫患者比未感染妇女的HNP-1～3水平有明显升高，提示HNPs参与机体盆腔感染的炎症过程和机体对盆腔炎病原体的防御过程。有研究证实,分布在阴道、宫颈、输卵管、子宫内膜及肾脏、尿道等泌尿系统的HβD-1对大肠杆菌均有杀灭作用,甚至在非浓缩尿中的HβD-1仍保留抗大肠杆菌活性,对泌尿生殖道局部抗菌防御起重要作用。John等[12]对宫颈阴道灌洗液(CVL)标本研究证实,与免疫缺陷病毒感染女性CVL相比,健康女性CVL具有抗单纯疱疹病毒(HSV)活性,可使HSV-2量降低23倍,其抗HSV活性与CVL中HNP-1～3浓度密切相关。Wiesenfeld等[13]证实子宫内膜炎与HNP-1～3水平密切相关,只有在HNPs水平升高的情况下阴道中性粒细胞才与子宫内膜炎有相关性。Han等[14]研究报道HβD-2在阴道的先天性免疫方面起着重要作用，更年期雌激素缺乏或口服孕激素类避孕药的女性可能会影响阴道上皮细胞生产HβD-2，增加细菌性阴道炎或泌尿道感染的易感性。上述研究显示人防御素在抵御女性生殖系统感染性疾病中起着重要作用。
生殖道人防御素也受到微生物、细胞因子、嗜中性粒细胞等的诱导和调节。King等[15]研究证实炎性介质如IL-1、TNF-α、ITF-γ等可使子宫内膜上皮细胞及子宫内膜上皮细胞株中HβD-2mRNA表达水平明显增加;并且研究证实细菌细胞壁成分如脂多糖(LPS)及脂胞壁(LTA)等能刺激人防御素的表达。同时还研究证实在IL-1、TNF-α及TNF-β、ITF-γ及佛波醇酯作用下,原代培养的子宫内膜细胞中HβD-3表达水平上调,而HβD-4表达无影响[15]。给予革兰阴性菌细胞壁成分LPS、革兰阳性菌细胞壁成分肽聚糖(PGN)、加热灭活的白色念珠菌和酵母多糖刺激,均可使阴道上皮细胞中HβD-2的产生和表达水平上调[17]。粘病毒抗性基因1不仅使子宫内皮细胞释放感染前体细胞因子和化学因子,募集免疫细胞到感染部位,而且可使HβD-1和HβD-2的表达水平分别上升6和4倍,直接抑制病毒的复制[18]。上述研究结果提示,存在于女性生殖道的HNPs、HβDs等的天然防御物质,在感染过程中能被细胞因子及免疫调节因子大量诱导参与抗微生物活动,在女性生殖系统抗感染的保护机制中发挥重要作用。
2.3 人防御素在妇科肿瘤中研究 1986年，Lichtenstein等首先发现HD能够裂解肿瘤细胞，其裂解作用与HD浓度密切相关，同时发现鼠恶性畸胎瘤细胞在体外经HNPs作用后，回移体内丧失致瘤性。目前，已在多种组织的肿瘤中检测出HD的表达，如泌尿、生殖系统、呼吸系统上皮以及口腔黏膜上皮等肿瘤。宫颈癌(Hela细胞系)也有HD表达的相关报道[18]。Markeeva等[19]研究表明，HβD-2、增殖细胞核抗原(PCNA)在人宫颈上皮表达增加与上皮细胞的恶变相关，HβD-2在早期宫颈癌中表达升高。Shnitsar等[20]通过收集20例恶性和正常外阴组织标本，应用RT-PCR检测HβD-3 mRNA在A431细胞系和人外阴组织中的表达，结果表明人外阴上皮细胞HβD-3 mRNA表达的增加主要与恶性表型相关。最近研究报道，HNP作为癌细胞主要的人白细胞DR抗原(HLA-DR)结合肽，可能阻碍了起抗原提呈作用的主要组织相容性复合物。HNP通过降调CD4和CD16-CD56表达抑制T细胞、自然杀伤细胞的瘤细胞溶解活性。免疫组化表明HNP主要分布于间质浸润的中性粒细胞，癌组织中HNP的提高可能与肿瘤免疫逃避有关[21]。
2.4 人防御素在妊娠中的研究 胎盘屏障作用是保护胎儿的重要功能,近年研究证实胎盘、胎膜及羊水中存在天然的抗微生物物质。1997年Svinarich等研究证实胎盘、羊膜、绒毛膜中有HNP-1和HNP-3的表达。Akinbi等[22]研究证实胎脂和羊水中含有HNP-1～3和HβD-2,并具有抗普通细菌和真菌活性。King等[9]也证实HβD-3在胎盘有表达,并可被IL-1诱导。有研究发现，在人羊膜上皮细胞和蜕膜也有HβD-1～4的表达，Buhimschi等[23]发现培养的羊膜细胞可以产生HβD-1～4,其中HβD-3表达水平最高,并且羊膜细胞HβD-1～4的表达可以被微生物拟态所诱导而表达水平上调,认为其在保护胎儿的防御机制中起重要作用。Grable等[24]对胎膜早破孕妇与正常孕妇的平均人防御素水平相比较,差异有显著性(P<0.01);无绒毛膜炎与有绒毛膜炎相比较,差异有显著性(P<0.01),预测羊膜炎的敏感性76%,特异性94%。Espinoza等[25]将早产、分娩、胎膜早破及羊膜腔内微生物感染(microbial invasion of the amniotic cavity,MIAC)者分成4组，分别检测羊水中HNP-1～3,发现羊水中HNP-1～3的免疫反应浓度升高与MIAC、早产和早产胎膜早破患者有相关性,与羊膜内感染及胎膜完整患者行羊膜腔穿刺直至分娩间隔较短的早产有关。Balu等[26]通过病例队列研究妊娠24～29周细菌性阴道病、阴道分泌物中性粒细胞HD和早产之间的关系，发现妊娠24～29周阴道分泌物中性粒细胞HD浓度的升高可能预测妊娠32周前早产的发生，而细菌性阴道病并没有影响阴道分泌物中性粒细胞HD与早产之间的相关性。EsPinoza等报道，由绒毛羊膜炎、羊膜内感染、胎盘感染所导致的早产等子宫内感染患者的羊水中，HNP水平显著增高。Soto等[27]报道羊水中含有抗微生物肽HβD-2，可能是导致羊水具有抗菌活性的物质;无论胎膜是否破裂，羊水中HβD-2浓度增加与羊膜感染有关。上述研究提示胎盘、羊膜等产生的人防御素释放至羊水中对胎儿起重要的抗感染保护及防御作用。
2.5 人防御素在妇产科领域应用展望 女性生殖系统感染和肿瘤目前仍然是妇产科最常见的疾病，严重影响妇女生活质量和生命健康。防御素不仅是新型高效的抗菌多肽，而且能调节机体免疫应答和炎症反应，调节组织创伤修复，具有特殊的生物学作用及天然免疫原性,其抗肿瘤、抗病毒、无耐药性等特点,对治疗女性生殖系统感染及肿瘤等疾病有着广阔前景。虽然人防御素对胎儿宫内感染的保护作用需进一步研究,但它能杀灭细菌、病毒及其控制危及母儿健康的感染作用,同时对母儿的健康无毒副作用，这为母婴安全用药带来了希望。随着对HD研究的不断深入，其在抗感染和抗肿瘤方面的临床应用可望取得较大进展。据报道，已在猩猩体内开展HαD杀灭HIV病毒,防治HIV的研究，并取得一定成果,这为治疗艾滋病带来希望。因此，人防御素有可能为人类健康带来深远影响。
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