饒露蓓，余小燕，宋志新，陳大鵬 綜述，尹一兵 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗科，重慶 400014)

據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計，呼吸道感染、艾滋病、膿毒癥是全球致命性的感染性疾病(ID)。由于病原種類繁多、細菌耐藥日益嚴(yán)重、各種組織器官均可能發(fā)生感染，致使ID診療愈加困難。大量研究表明顆粒蛋白前體(PGRN)是一種重要的免疫調(diào)節(jié)因子，可以調(diào)節(jié)免疫細胞的募集，以及炎性細胞因子和趨化因子的釋放，在多種ID中發(fā)揮作用。PGRN在多種疾病中具有診療、評估病情、判斷預(yù)后的潛在價值[1-2]。鑒于探究PGRN在ID中的作用對今后PGRN用于ID的診療具有現(xiàn)實應(yīng)用意義，本文就PGRN在ID中的研究進行了系統(tǒng)的分析和綜述。

1 PGRN

PGRN是由593個氨基酸組成的糖蛋白，相對分子質(zhì)量為68.5×103，編碼基因位于染色體17q21.32。PGRN有7.5個富含半胱氨酸的GRN結(jié)構(gòu)域，被命名為GRN P，G，F(xiàn)，B，A，C，D和E。通過GRN域的不同組合可以結(jié)合 20多種蛋白質(zhì)，如 GRN F-A-C形成類似三聚體的結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合腫瘤壞死因子受體(TNFR)。PGRN與 TNFR1競爭性結(jié)合可阻斷TNF-α介導(dǎo)的促炎信號傳導(dǎo)，發(fā)揮抗炎作用[3]。PGRN與TNFR2結(jié)合可促進Tregs的分化和功能[4]。PGRN分泌后可被水解為顆粒蛋白(GRNs)，其功能與PGRN不盡相同。

PGRN表達于上皮細胞、造血細胞和巨噬細胞[5]等多種細胞，具有促進生長發(fā)育和炎癥調(diào)控等生物學(xué)功能。造血細胞產(chǎn)生的PGRN以白細胞介素-10(IL-10)和TNFR2依賴性方式在結(jié)腸炎小鼠模型中發(fā)揮保護作用[6]。巨噬細胞來源的PGRN作為TLR9信號的關(guān)鍵可溶性輔因子，有助于先天免疫[7]。將吞噬細胞募集到感染灶是對抗感染的第一道防線[8]。PGRN可以調(diào)節(jié)免疫細胞的募集，以及炎性細胞因子和趨化因子的釋放。PGRN可作為引發(fā)炎癥的重要介質(zhì)，在慢性阻塞性肺病急性發(fā)作的早期階段，將炎癥細胞募集到損傷部位[9]。PGRN缺陷可以減少巨噬細胞和中性粒細胞在急性皮膚炎性損傷中的募集[10]，抑制皮膚炎癥組織的自噬和凋亡[11]。

2 PGRN與感染

2.1PGRN與細菌感染

2.1.1PGRN與局部細菌感染 近來研究發(fā)現(xiàn)，PGRN高表達與細菌ID密切相關(guān)。慢性阻塞性肺病和慢性咳痰患者感染流感嗜血桿菌后，痰中PGRN表達上調(diào)，表達水平與細菌載量和氣道炎癥的嚴(yán)重程度負(fù)相關(guān)[12]。在社區(qū)獲得性肺炎患者和細菌性肺炎小鼠模型的外周血中，PGRN均呈高表達，并通過促進巨噬細胞和中性粒細胞募集而增強了宿主抗菌天然免疫功能、減輕組織器官損傷，提高生存率[13]。

有報道稱PGRN可以減輕脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的急性肺損傷(ALI)[14]。PGRN的半衰期約為40 h[4]，以40h的時間間隔給ALI小鼠注射PGRN，發(fā)現(xiàn)PGRN可以減弱肺部炎性反應(yīng)和肺組織損傷，降低肺泡通透性，減少支氣管灌洗液(BALF)中的促炎細胞因子和趨化因子，提高小鼠存活率[14]。說明PGRN可以有效改善LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠的病情進展，具有潛在的治療價值。有證據(jù)表明，BALF中可溶性腫瘤壞死因子-α(TNF-α)受體水平升高與ALI患者預(yù)后不良有關(guān)[15]。封閉TNFR2而非TNFR1可顯著抑制PGRN對ALI的保護作用[14]。然而，PGRN影響ALI病情發(fā)展的精確機制仍需要進行更深入的研究。還有研究報道，miR-34b-5p/PGRN軸在ALI的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用[16]。miR-34b-5p是一類調(diào)節(jié)mRNA翻譯和穩(wěn)定性的非編碼RNA[17]，在炎癥相關(guān)疾病中被顯著誘導(dǎo)[18]，抑制miR-34b-5p可以增加PGRN的表達，從而減輕AIL中的肺部炎癥和細胞凋亡，提示miR-34b-5p和PGRN可能是ALI治療的潛在靶點[16]。

除呼吸道感染外，PGRN還與其他局部組織器官的細菌感染相關(guān)。胃上皮細胞在感染幽門螺桿菌后，PGRN的表達上調(diào)[19]。在細菌性腦膜炎小鼠模型中，與野生型小鼠相比，PGRN缺陷型小鼠巨噬細胞釋放的IL-10減少，炎性細胞因子增加，細菌清除力降低，組織炎性損傷更重[20]。有研究者通過注射肺炎鏈球菌構(gòu)建急性中耳炎小鼠模型，發(fā)現(xiàn)PGRN表達上調(diào)[21]。PGRN缺陷型小鼠的巨噬細胞募集顯著增加，且與趨化因子配體2(CCL2)的水平增加有關(guān)，但巨噬細胞的內(nèi)吞作用受損可導(dǎo)致細菌清除率顯著降低[21]。通過施用重組PGRN可提高PGRN 缺陷型小鼠的細菌清除率[21]。有研究者發(fā)現(xiàn)PGRN基因缺失不會明顯影響巨噬細胞的吞噬功能，對小鼠腹膜細胞的數(shù)目、形態(tài)、種類和巨噬細胞表面標(biāo)志物也無明顯影響[22]。

PGRN在非哺乳動物模型中的抗感染作用也有報道。由羅非魚PGRN1基因的可變剪接產(chǎn)生的新型分泌肽GRN-41，可通過調(diào)節(jié)先天免疫來抵抗轉(zhuǎn)基因斑馬魚模型中的創(chuàng)傷弧菌感染[23]。GRN-41在羅非魚的免疫相關(guān)器官中大量表達。感染創(chuàng)傷弧菌后，羅非魚脾臟中GRN-41和PGRN1的表達上調(diào)[23]。在表達羅非魚GRN-41(68%)，GRN-A(32%)和PGRN1(36%)的轉(zhuǎn)基因斑馬魚中，羅非魚GRN-41肽可在創(chuàng)傷弧菌感染的早期階段，通過提高TNFb、IL-1β、IL-8、IL-6和肝臟抗菌肽hepcidin(HAMP)的表達來增強先天免疫應(yīng)答，提高存活率[23]。

2.1.2PGRN與全身細菌感染 PGRN不僅在局部感染中發(fā)揮作用，在全身性感染中也有重要的免疫調(diào)節(jié)功能。研究表明，在臨床膿毒癥患者和盲腸結(jié)扎穿刺術(shù)誘導(dǎo)的多種細菌感染的膿毒癥小鼠模型的外周血中PGRN表達上調(diào)，造血細胞來源的PGRN通過促進中性粒細胞和淋巴細胞分泌CCL2，增強巨噬細胞向感染部位募集，從而在膿毒癥期間增強宿主抗菌免疫，發(fā)揮重要保護作用[24]。給予外源性的重組PGRN可顯著降低膿毒癥小鼠體內(nèi)的細菌載量，提高膿毒癥小鼠的生存率，具有重要的潛在治療價值[24]。此外，在LPS誘導(dǎo)的內(nèi)毒素休克小鼠模型中，PGRN通過抑制系統(tǒng)和局部炎癥來發(fā)揮保護作用[25-26]。PGRN在內(nèi)毒素休克早期即表達上調(diào)，PGRN缺陷型小鼠對LPS誘導(dǎo)的內(nèi)毒素休克高度敏感，肺部炎性細胞聚集，促炎介質(zhì)增加，IL-10降低，肺損傷嚴(yán)重，存活率降低。在LPS誘導(dǎo)內(nèi)毒素休克之前，給予重組PGRN能改善小鼠的存活率和局部組織的異常表現(xiàn)，降低小鼠對內(nèi)毒素休克的敏感性，并以TNFR依賴的方式促進巨噬細胞產(chǎn)生IL-10[26]。分子分析揭示，轉(zhuǎn)錄因子C/EBPα能直接作用于PGRN來調(diào)節(jié)IL-10的表達[26]。敲除PGRN后，由于C / EBPα蛋白抑制劑——E3泛素結(jié)合酶(E6AP)的直接作用和蛋白酶體介導(dǎo)的降解作用，導(dǎo)致C/EBPα蛋白穩(wěn)定性降低，使細胞分泌IL-10減少[26]。說明PGRN通過C/EBPα調(diào)節(jié)IL-10轉(zhuǎn)錄和泛素結(jié)合酶/蛋白酶體介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解途徑控制膿毒癥。由此可見，在細菌ID中，無論是臨床患者還是動物模型，其PGRN均表達上調(diào)并發(fā)揮重要的免疫調(diào)節(jié)保護作用。

2.2PGRN與病毒感染 與細菌性肺炎中的保護作用不同，PGRN在病毒性肺炎中起損害作用[27]。在感染甲型流感病毒(H1N1)患者和小鼠模型的外周血中，PGRN均表達上調(diào)，其升高程度與疾病嚴(yán)重程度正相關(guān)[27]。PGRN通過促進中性粒細胞和單核/巨噬細胞的募集，增加細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，使肺部炎癥反應(yīng)增強，進一步介導(dǎo)了PGRN在流感病毒感染期間的肺部免疫損傷[27]。在細菌性和病毒性肺炎中均發(fā)現(xiàn)，PGRN缺陷時肺部免疫活性的降低與巨噬細胞和中性粒細胞的募集受損，以及CCL2和CXCL1的表達降低相關(guān)。 發(fā)現(xiàn)與其他研究的結(jié)果不同[21]，可能是由于組織微環(huán)境的組分差異所致。在病原清除效應(yīng)上，細菌性和病毒性肺炎有所不同。在細菌性肺炎中，PGRN缺陷使其細菌清除率降低，不利于宿主生存[13]；病毒性肺炎時，PGRN不影響病毒載量，但卻能通過增強炎癥性損傷而不利于宿主生存[27]。可見，PGRN對同一組織器官的不同類型病原體感染所發(fā)揮的整體效應(yīng)有所不同。

但在多種病毒ID中，PGRN也發(fā)揮保護作用。在病毒性心肌炎小鼠模型的心肌組織和外周血中，PGRN均呈高表達，其升高程度與疾病嚴(yán)重程度負(fù)相關(guān)[28]。敲除PGRN基因會加重模型小鼠的心肌損害，給予重組PGRN蛋白則能緩解病情，減輕炎癥[28]。體外研究表明，PGRN濃度與病毒載量負(fù)相關(guān)。進一步發(fā)現(xiàn)，敲除PGRN基因后脾臟中的TNF-α、IFN-γ、IL-21、IL-17A的表達升高，PGRN能降低Th1和Th17細胞的反應(yīng)，及其細胞因子的產(chǎn)生，通過抑制JAK/STAT途徑調(diào)節(jié)Th1和Th17細胞的分化。PGRN在病毒性心肌炎中的保護作用不依賴于Tregs細胞[28]。在感染腺病毒36型的肥胖患者中，血清PGRN表達上調(diào)，其大網(wǎng)膜脂肪組織中的巨噬細胞浸潤增加[29]。慢性HBV感染患者的血清PGRN表達上調(diào)，升高水平與病毒載量呈正相關(guān)[30]。PGRN以IL-6依賴的方式在肝癌細胞中表達[31]。由此推測PGRN可能代表一種潛在的新型抗慢性HBV感染的免疫療法。

PGRN是HIV腦炎和HIV相關(guān)神經(jīng)認(rèn)知障礙發(fā)病機制中重要因子。骨髓系細胞如巨噬細胞和小膠質(zhì)細胞是PGRN的主要來源，PGRN的表達與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病有關(guān)。在HIV腦炎的腦組織和體外感染HIV的小膠質(zhì)細胞中，PGRN的mRNA和蛋白表達顯著上調(diào)[32]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)HIV感染患者的外周血中PGRN水平與病毒載量正相關(guān)，敲除PGRN可導(dǎo)致HIV的復(fù)制增加，說明PGRN是一種巨噬細胞抗病毒細胞因子[33]。PGRN在HIV感染中發(fā)揮保護作用，可抑制轉(zhuǎn)染細胞中HIV啟動子的表達和轉(zhuǎn)錄[34]。在HIV病毒復(fù)制活躍時，PGRN的表達增加并作為一種抗病毒因子和神經(jīng)保護因子發(fā)揮作用。在HIV病毒復(fù)制不活躍時，持續(xù)的炎癥狀態(tài)或其他應(yīng)激源抑制巨噬細胞/小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生PGRN，通過其神經(jīng)營養(yǎng)功能的降低，從而導(dǎo)致神經(jīng)認(rèn)知功能障礙。表明PGRN在HIV感染時具有調(diào)節(jié)抗病毒免疫和神經(jīng)功能障礙的雙重作用[32]。PGRN可與HIV-1和HIV-2的Tat蛋白結(jié)合，但尚不清楚PGRN與Tat蛋白結(jié)合后發(fā)揮的具體功能[3]?？梢?，在不同組織器官病毒感染時，PGRN通過不同的免疫調(diào)節(jié)途徑發(fā)揮抗感染作用。

2.3PGRN與其他感染 在衣原體肺部感染小鼠模型的肺組織和外周血中，PGRN均表達上調(diào)[35]。PGRN缺陷可減輕衣原體感染導(dǎo)致的組織損傷,增強Th1細胞的免疫應(yīng)答,提高衣原體清除效率,加快疾病的恢復(fù)[35]。但PGRN對衣原體增殖和包涵體形成及T細胞增殖與活化無直接影響[35]。PGRN缺陷的樹突狀細胞(DCs)經(jīng)衣原體處理后,分泌IL-12的能力增強,并促進T細胞產(chǎn)生IFN-γ。這表明PGRN可能通過影響DCs的功能導(dǎo)致Th1細胞應(yīng)答的升高,并誘導(dǎo)T細胞亞群向Th1型分化,增強機體抗衣原體Th細胞免疫[35]。提示PGRN可能作為衣原體感染潛在的治療靶點[35]。

研究發(fā)現(xiàn)，在蕈樣真菌病(MF)患者血清和病變皮膚中，PGRN表達下調(diào)，且與抗菌肽mRNA的表達呈負(fù)相關(guān)，表明低PGRN表達可能導(dǎo)致MF患者皮膚感染的頻繁發(fā)生[36]。在后睪吸蟲和肝吸蟲感染誘導(dǎo)的膽管癌倉鼠模型中，GRN顯著表達，并可作為判斷膽管癌預(yù)后的潛在標(biāo)志物[37]。

3 小 結(jié)

PGRN在多種ID中發(fā)揮重要作用，具有診療的潛在價值。但是，PGRN的具體功能取決于所涉及的病原類型、疾病階段和組織微環(huán)境的組分，其可能對宿主產(chǎn)生保護或損害作用。在提倡PGRN作為ID的診療生物標(biāo)志之前，仍需要考慮幾個方面的問題：(1)PGRN的抗炎作用可能干擾機體對病原體的免疫反應(yīng)，表現(xiàn)出免疫抑制的跡象，從而發(fā)揮保護或損害的不同效應(yīng)，對患者的施用應(yīng)持謹(jǐn)慎態(tài)度。(2)重組PGRN的治療作用僅在少數(shù)情況下被研究，對其他組織器官的感染或疾病的影響有待確定，仍需大量的動物試驗和臨床研究數(shù)據(jù)予以支持。(3)PGRN可與多種蛋白質(zhì)結(jié)合，其具體作用機制僅部分被詮釋。(4)GRNs在功能上與PGRN有所不同，對機體的整體效應(yīng)需要綜合判斷。此外，多個報道顯示PGRN在不同ID中表現(xiàn)出潛在治療效果，但因為PGRN免疫調(diào)節(jié)機制復(fù)雜，作用廣泛，因此，在將PGRN作為潛在治療藥物的同時應(yīng)對其副作用進行進一步的評價?？傊?，從目前的數(shù)據(jù)預(yù)測PGRN是否能有效診斷和治療ID還為時過早，尚存較大研究空間，需進一步的探索和研究。