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(中南大學藥學院藥理系，湖南 長沙 410078)

·文獻綜述·

胎盤膠原樣凝集素1研究進展

夏麗莎，胡長平*

(中南大學藥學院藥理系，湖南 長沙 410078)

胎盤膠原樣凝集素1(collectin placenta-1)即C型凝集素樣清道夫受體，是一種Ⅱ型膜蛋白，其蛋白結(jié)構(gòu)域融合膠原樣凝集素和A型清道夫受體的結(jié)構(gòu)特征，包括螺旋卷曲區(qū)、膠原樣區(qū)、糖識別區(qū)(C型凝集素糖識別區(qū))、頸區(qū)、胞漿區(qū)和跨膜區(qū)。胎盤膠原樣凝集素1不僅能通過糖識別區(qū)和膠原樣區(qū)的負電荷位點與病原微生物的糖類抗原結(jié)合直接發(fā)揮宿主防御功能，還能激活旁路補體途徑間接參與機體固有免疫。此外，胎盤膠原樣凝集素1通過攝取ox-LDL和清除β-淀粉樣蛋白分別參與動脈粥樣硬化和阿爾茨海默病的病理過程。

膠原樣凝集素； 胎盤膠原樣凝集素1； 免疫防御

膠原樣凝集素(collectins)是一組含膠原序列的可溶性寡聚蛋白，屬于C-型凝集素家族[1-2]。目前發(fā)現(xiàn)的膠原樣凝集素共有6個亞組，分別為甘露聚糖結(jié)合凝集素(mannan-binding lectin，MBL)組，包括了血清型MBL(MBL-A)和肝型MBL(MBL-c)；表面活性蛋白A(surfactant protein A，SP-A)組；表面活性蛋白D(surfactant protein D，SP-D)組，包括了SP-D、膠固素(conglutinin)、43千道爾頓膠原樣凝素(collectin of 43 kDa，CL-43)、46千道爾頓膠原樣凝素(collectin of 46 kDa，CL-46)；肝膠原樣凝集素(collectin liver 1，CL-L1)組；腎膠原樣凝集素(collectin kidney 1，CL-K1)組以及胎盤膠原樣凝集素(collectin placenta 1，CL-P1)組。膠原樣凝集素家族成員在蛋白結(jié)構(gòu)和生物學功能有共同之處，結(jié)構(gòu)上共有膠原樣區(qū)(collagen-like region，CLR)、N端富含半胱氨酸區(qū)、α螺旋區(qū)和糖識別區(qū)(carbohydrate recognition domain，CRD)，而CRD決定膠原樣凝集素識別微生物表面糖原從而發(fā)揮作用；功能上膠原樣凝集素共有免疫防御作用，通過中和作用、凝集作用、調(diào)理作用和補體激活作用等抵抗病原微生物對機體的侵襲。在機體中，MBL主要通過激活補體途徑，或是調(diào)理素作用起著免疫保護作用；SP-A和SP-D能與Toll樣受體結(jié)合，參與調(diào)節(jié)肺部炎癥反應(yīng)[3]；膠固素是甲型流感病毒的抑制劑，能夠中和病毒并抑制紅細胞凝聚而發(fā)揮抗病毒感染的作用。關(guān)于CL-P1的研究甚少，本文就CL-P1的分子結(jié)構(gòu)、組織分布以及生物學功能進行綜述。

1 CL-P1基因序列、蛋白結(jié)構(gòu)及組織分布

CL-P1最先由Nakamura K等人發(fā)現(xiàn)，是從人類胎盤cDNA庫里篩選出來的一個新型清道夫受體，依據(jù)其蛋白結(jié)構(gòu)特點CL-P1最初被命名為C型凝集素樣清道夫受體(scavenger receptor with C-type lectin，SRCL)。緊接著作者在鼠類胚胎cDNA庫里找到了與人類CL-P1同源的蛋白，隨后不同的研究者相繼在斑馬魚等不同物種中發(fā)現(xiàn)CL-P1同源蛋白的存在，且CL-P1基因在人類、鼠類和斑馬魚等不同種屬中的同源性極高，人鼠的Cl-P1基因同源性達到了91%[4]。在蛋白結(jié)構(gòu)上，CL-P1融合A型清道夫受體(scavenger receptor class A，SR-AI)和膠原凝集素家族的蛋白結(jié)構(gòu)特征，是含有螺旋卷曲區(qū)、膠原樣區(qū)的Ⅱ型膜糖蛋白(圖1)。CL-P1蛋白結(jié)構(gòu)與SR-AI蛋白結(jié)構(gòu)相比較，唯一的區(qū)別是SR-AI有富含半胱氨酸區(qū)域而CL-P1沒有，將SR-AI富含半胱氨酸區(qū)域用CRD區(qū)替換，即轉(zhuǎn)變?yōu)镃L-P1。但是由于CL-P1有著膠原樣凝集素家族典型的CRD結(jié)構(gòu)，且其與巨噬細胞誘導的C型凝集素和枯否細胞受體具有高度同源性，CL-P1被歸入了膠原樣凝集素家族，CL-P1的名字也由此而來，也有研究者稱其為COLEC12(collectin subfamily member 12)，現(xiàn)在習慣稱其為CL-P1。

圖1 胎盤膠原凝集素的結(jié)構(gòu)及功能

CL-P1的基因位于18號染色體的p11.32區(qū)，人類CL-P1的cDNA序列總共有3058bp，開放閱讀框有2226bp，翻譯為742個氨基酸。其核苷序列從-3到4bp起始翻譯，起始密碼子是ATG，3′端有著典型的加尾信號(AATAA[A])。多肽結(jié)構(gòu)包含螺旋卷曲區(qū)、膠原樣區(qū)、糖識別區(qū)(C型凝集素糖識別區(qū))、頸區(qū)、胞漿區(qū)、跨膜區(qū)，表明CL-P1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有典型的膠原樣凝集素的結(jié)構(gòu)特點(具CLR和CRD)，但是又與其他膠原樣凝集素蛋白家族的結(jié)構(gòu)不同，CL-P1還有著胞漿區(qū)、跨膜區(qū)，是一種Ⅱ型膜蛋白，且CL-P1的特異性糖配體與其他膠原樣凝集素蛋白成員的糖配體不一樣，不是甘露糖和葡萄糖(Glu-Pro-Asn)而是半乳糖(Gln-Pro-Asp)[5]。Ohtani K[6]等研究發(fā)現(xiàn)，CL-P1 mRNA在大部分器官織中表達，如胎盤、肺、心臟、肝臟等，對不同組織細胞的定位結(jié)果顯示人或鼠的心血管內(nèi)皮細胞(包括人臍靜脈內(nèi)皮細胞和人臍動脈內(nèi)皮細胞)表達CL-P1 mRNA，而在巨噬細胞、單核細胞中不表達CL-P1 mRNA；CL-P1蛋白分子量約為140 kDa，去糖基化CL-P1分子量約為90 kDa。而Selman L等[7]研究表明，CL-P1在胎盤的細胞滋養(yǎng)層和合胞體滋養(yǎng)層中表達，還發(fā)現(xiàn)CL-P1在扁桃體基質(zhì)細胞和肺泡的巨噬細胞中表達。雖然在CL-P1在巨噬細胞是否表達存在分歧，但不同的研究均發(fā)現(xiàn)CL-P1主要在胎盤表達。

2 CL-P1的生物學功能

2.1免疫防御功能免疫調(diào)節(jié)是一個高效、精細的生化過程，免疫系統(tǒng)能夠識別和清除病原體等各種抗原，從而維護機體的正常運轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)上，免疫過程分為兩大類，一是固有免疫，通過組織屏障、固有免疫細胞、固有免疫分子(補體等)協(xié)同作用發(fā)揮清除抗原的作用；二是適應(yīng)性免疫，是通過T細胞和B細胞識別特異性抗原的免疫過程。CL-P1具有免疫防御的作用，不僅參與固有免疫發(fā)揮免疫防御作用，也參與獲得性免疫發(fā)揮重要作用。在固有免疫中，CL-P1促進酵母菌吞噬大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等，能夠與革蘭陽性菌及革蘭陰性菌、酵母菌結(jié)合，達到清除機體病原微生物的目的[8]。CL-P1亦可激活旁路補體途徑，促進補體蛋白C3b、備解素以及膜攻擊復合物在真菌表面的沉積[9]。真菌在補體的橋接下被巨噬細胞識別吞噬，這說明CL-P1也可以通過旁路補體途徑參與固有免疫保護機體的過程。CL-P1也直接參與獲得性免疫，增強機體免疫防御能力。CL-P1在骨髓微環(huán)境中呵護樣細胞(nurse-like cell，促進T細胞的活化和分化)中亦有表達，其CRD區(qū)域能夠與乙酰半乳糖胺、T抗體、Tn抗體結(jié)合，影響樹突細胞和T細胞的抗原提呈，從而發(fā)揮宿主防御作用[10]。親和色譜和蛋白質(zhì)組學研究發(fā)現(xiàn)，CL-P1能夠與有末端Lewis x (Lex,CD15)和N-乙酰氨基乳糖殘基的中性粒細胞顆粒糖蛋白結(jié)合，當組織炎癥引起中性粒細胞聚集時，內(nèi)皮細胞中的CL-P1起著清除中性粒細胞顆粒糖蛋白的作用，隨后這些顆粒糖蛋白被直接釋放入血液中或是擴散進入血液循環(huán)；另一方面CL-P1可以間接清除水解酶和細胞因子(如基質(zhì)金屬酶蛋白)發(fā)揮保護作用[11]。

2.2參與動脈粥樣硬化形成動脈粥樣硬化是由脂蛋白、自由基、感染性微生物、剪切力等多因素誘導內(nèi)皮功能紊亂進而在受累動脈內(nèi)膜形成粥樣斑塊的過程。其病理過程的始動因素是內(nèi)皮損傷，誘發(fā)單核-巨噬細胞、T細胞和平滑肌細胞募集到病變局部，這三種細胞共同參與動脈粥樣硬化形成，T細胞能夠識別ox-LDL等并釋放促炎細胞因子；單核-巨噬細胞能表達大量清道夫受體，并通過清道夫受體攝取ox-LDL形成巨噬源性泡沫細胞；而血管平滑肌細胞遷入內(nèi)膜后不僅能發(fā)生增殖、遷移形成纖維帽，還能吞噬ox-LDL形成泡沫細胞，最終ox-LDL負荷的泡沫細胞會壞死崩解，形成糜粥樣的壞死物，即是粥樣斑塊的形成[12]。Doi T等[13]發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染CL-P1的中國倉鼠CHO細胞能攝取ox-LDL，但不能與Ac-LDL、LDL結(jié)合，表明CL-P1有可能與植物血凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體(lectin-like oxidized low density lipoproteinrecaptor-1，LOX-1)一樣在動脈粥樣硬化形成和發(fā)展中起著調(diào)節(jié)ox-LDL的作用。LOX-1屬于清道夫受體E家族，是內(nèi)皮細胞功能障礙和動脈粥樣硬化形成的關(guān)鍵因素，介導內(nèi)皮細胞、單核細胞和巨噬細胞攝取、內(nèi)吞和降解ox-LDL，導致泡沫細胞形成、平滑肌細胞纖維化和遷移以及斑塊的形成[14-15]。Koyama S等[16]證明，人臍靜脈內(nèi)皮細胞在缺氧/復氧條件下以及小鼠頸動脈內(nèi)膜在缺血再灌注時CL-P1表達顯著增加。有趣的是，人臍靜脈內(nèi)皮細胞復氧72 h時CL-P1 mRNA表達開始上調(diào)，可持續(xù)至復氧后120h；小鼠頸動脈內(nèi)膜復灌72 h后CL-P1 mRNA表達達到峰值，而7 d后CL-P1蛋白表達水平達到高峰。在人臍靜脈內(nèi)皮細胞，LOX-1 mRNA表達則是在復氧24 h時達到峰值。提示，CL-P1與LOX-1在動脈粥樣硬化的形成中扮演著不同的角色。

最新研究發(fā)現(xiàn)，CL-P1攝取ox-LDL是通過其胞漿區(qū)的第三段酪氨酸基序Yxxφ與接頭蛋白2(adaptor protein 2，AP2)的中亞基μ2結(jié)合募集網(wǎng)格蛋白，是一條依賴發(fā)動蛋白2(dynamin 2)的網(wǎng)格蛋白介導的內(nèi)吞途徑。進一步研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染CL-P1的中國倉鼠CHO細胞對不同氧化度(用CuSO4進行氧化，氧化時間分別為3、6、10、24 h)的ox-LDL結(jié)合率是不一樣的，其與氧化3h的ox-LDL結(jié)合率明顯低于氧化24 h的ox-LDL，但轉(zhuǎn)染CL-P1的中國倉鼠CHO細胞攝取氧化3h和24 h的ox-LDL的量是相當?shù)?，這表明可能由于LDL氧化過程中其負電荷量或是化學結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化而造成其結(jié)合率不一致，且CL-P1攝取ox-LDL的位點應(yīng)該不止是一個結(jié)構(gòu)域，很可能四個功能結(jié)構(gòu)域(CRD、頸區(qū)、膠原樣區(qū)域、螺旋卷曲區(qū))都參與了ox-LDL的攝取，從而造成了攝取量與ox-LDL的氧化度無關(guān)。更深入的研究發(fā)現(xiàn)，CL-P1通過兩個功能結(jié)構(gòu)域，螺旋卷曲區(qū)和膠原樣區(qū)去攝取ox-LDL，且膠原樣區(qū)域中的R496K499K502正電荷位點是發(fā)揮其生理學功能的主要位點[17-18]。

2.3抗阿爾茨海默病作用阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease)是一種進行性神經(jīng)變性癡呆癥，其神經(jīng)病理學主要特征是神經(jīng)元內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成和β-淀粉樣蛋白(β-amyloid protein，Aβ)的沉積，其病理機制主要是淀粉樣肽假說。該假說認為凝聚態(tài)Aβ在腦沉積啟動病理過程，導致神經(jīng)纖維纏繞、神經(jīng)元丟失、老年斑形成和淀粉樣血管病變。Nakamura等[19]在體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因阿爾茨海默病模型小鼠和阿爾茨海默病患者的腦組織中CL-P1表達上調(diào)；在體外實驗中，星形膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞、血管/血管周細胞中表達CL-P1，且用Aβ處理后，CL-P1的表達呈時間依賴性上升。而后，作者通過在CHO-K1細胞上定位CL-P1和纖維狀β-淀粉樣蛋白(fAβ1-42，人工合成的Aβ)發(fā)現(xiàn)CL-P1可以結(jié)合fAβ，提示CL-P1可能參與Aβ的清除。也有研究發(fā)現(xiàn)，SR-AI影響小膠質(zhì)細胞和單核細胞粘附到β淀粉樣蛋白，從而造成氧自由基的產(chǎn)生，使小膠質(zhì)細胞內(nèi)β淀粉樣蛋白內(nèi)化[20]。

2.4其他作用CL-P1除了發(fā)揮上述功能外，還與機體的生長發(fā)育及腫瘤的遷移相關(guān)。Fukuda等[21-22]在CL-P1基因敲除的斑馬魚研究發(fā)現(xiàn)，CL-P1與血管生成相關(guān)，其部分生物學功能與血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)類似，CL-P1基因敲除的斑馬魚出現(xiàn)形態(tài)學畸變，表現(xiàn)為體形短小、背主動脈和間血管缺少，甚至是完全缺失，而敲除VEGF及其受體的斑馬魚也會出現(xiàn)相似畸變。為了驗證CL-P1與VEGF功能的相似性，在CL-P1基因敲除的斑馬魚過表達VEGF mRNA，結(jié)果斑馬魚的畸變減輕，這些結(jié)果提示CL-P1在斑馬魚胚胎時期影響血管生成[20]。Elola等[23]發(fā)現(xiàn)CL-P1選擇性結(jié)合Lewis x (Lex,CD15)，而Lex是在中性粒細胞和大部分腫瘤細胞(如肺癌和胸腺腫瘤)的糖復合物中特異性表達的一種細胞粘附分子，CL-P1與Lex結(jié)合能夠介導腫瘤細胞粘附到新血管內(nèi)皮細胞，發(fā)揮促腫瘤細胞黏附血管的作用，介導腫瘤細胞的遷移。

3 結(jié)論與展望

CL-P1的特殊蛋白結(jié)構(gòu)決定其不僅有膠原樣凝集素和A型清道夫受體的雙重生物學功能，即在免疫防御以及動脈粥樣硬化和阿爾茨海默病等疾病發(fā)生、發(fā)展中充當重要角色，而且其具有與膠原樣凝集素或A型清道夫受體不同的功能，其有A型清道夫受體沒有的MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶(MASP)結(jié)合位點，能夠激活旁路補體途徑[24]。CL-P1具有多種生物學功能，能否作為新的藥物治療靶點值得深入研究。日本學者發(fā)現(xiàn)[25]，CL-P1具有5個單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)位點：一個位于5′端上游區(qū)、兩個位于內(nèi)含子2區(qū)段、一個位于外顯子5區(qū)段內(nèi)、另外兩個位于外顯子6區(qū)段內(nèi)，位于外顯子6區(qū)段內(nèi)的兩個SNPs有著顯著的連鎖不平衡(r2>0.5)，是否可用于疾病的預(yù)測和診斷也有待進一步的研究。

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.04.029

2015-04-28；

2015-05-06

*通訊作者，E-mail:huchangping@yahoo.com.

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(此文編輯：秦旭平)