全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 19卷 第 5期
2007年 10月
Vol. 19, No. 5
Oct., 2007
文章编号 ：1004-0374(2007)05-0477-03
脓毒症(sepsis，又名全身性感染)是机体感染后
所致的全身炎症反应综合征(systemic inflammatory
response syndrome，SIRS)，是创(烧)伤、感染、
休克及外科大手术后的常见并发症。重症脓毒症
(severe sepsis)、脓毒性休克(septic shock)和多器官
功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,
MODS)是脓毒症渐进性发展的后续症[1-3]。研究表
明，重症脓毒症在加强监护病房( intens ive care
unit，ICU)中发病率高达 10%－ 30%，且其病例数
以每年1.5%－8.0%递增；死亡率介于30%－70%，
已超过急性心肌梗塞，系非肿瘤疾病的第一死因[4-5]。
深入研究脓毒症发生发展的病理生理机制，探索脓
毒症发生发展的早期预警指标和脓毒症防治的有效
途径，是当前脓毒症研究的重点[6-7]。
自然界存在着无数的微生物，无时无刻地在威
胁着其他物种的生命。多细胞生物为了抵御各种有
害微生物的入侵，逐渐进化发展并形成一套完整有
效的免疫防御机制。近年来，在微生物体内的一类
参与机体最初防御活动的带正电荷的小分子短肽引
起了国际学术界的广泛关注，这些具有一定抗菌谱
的多肽被称为阳离子抗菌肽(cationic antimicrobial
peptides)。防御素(defensin)是相对分子质量为 4 000
－5 000、含有六个半胱氨酸残基和三对二硫键的一
类阳离子抗菌肽。根据多肽内二硫键排列的不同，
防御素分为 α-防御素和 β-防御素两大类。人 β防
御素基因 1－ 4位于 8p22－ 23.1区域，由一个内含
子和两个相对较小的外显子组成。β-防御素多肽在
机体抗感染的天然免疫应答和获得性免疫应答中发
挥非常重要作用[8]。体外研究显示，β-防御素多肽
不仅具有对病原体的直接杀伤作用，还具有化学趋
化等作用，它通过与 CCR6结合，趋化诱导幼稚树
突状细胞和记忆T细胞聚集到炎症部位, 介导共刺激
分子(如B7家族成员)的表达上调和幼稚树突状细胞
的成熟，进而活化 T细胞，触发体内强有力的特异
性免疫应答[9] ；作为 Toll样受体 4(TLR-4)的内源性
配体，它与免疫细胞的 TLR-4相互作用，激活跨
膜信号转导过程，活化核转录因子NF-κB，调控炎
症介质基因表达[10]。体内研究显示，防御素基因表
达异常或功能受损与机体感染的发生、发展有关，
如肺部感染患者的血浆、支气管肺泡灌洗液中的 β-
防御素多肽水平异常[11-13] ；重症脓毒症患者白细胞
β-防御素 -2的转录水平明显降低 [14] ；β-防御素
基因表达水平或多肽功能异常与创伤、烧伤患者创
口局部感染密切相关[15] ；β-防御素基因的表达受损
与 Crohn’s病发生发展有关[16-17]。
国内外的研究提示：β-防御素多肽可能在脓毒
症的发生发展中起着重要作用。本研究小组在国家
自然科学基金的资助下，在脓毒症大鼠模型和临床
脓毒症患者中进一步研究防御素在脓毒症及其后续
症发生发展中的分子免疫机制和分子遗传机制，取
得了若干新结果。
1　β-防御素 -2对脓毒症大鼠的免疫保护作用
β-防御素 -2在体外的抗菌作用已明确，但其
在体内的杀灭致病微生物等生物学活性有待进一步
明确。本研究小组通过重组腺病毒颗粒在肺组织表
达重组 β-防御素 -2，研究 β-防御素 -2对感染肺组
织的绿脓杆菌的杀菌作用。结果发现转染 β - 防御
素 -2的大鼠肺组织中绿脓杆菌的数量明显低于对照
组，而且重组 β-防御素 -2能明显减轻肺泡损伤和
肺间质水肿，减少中性粒细胞在肺组织的浸润[18-19]。
·研究快讯 ·
收稿日期：2007-07-24
基金项目：国家自然科学基金项目(30070854；30571747)
作者简介：吕　晨( 1 9 7 6 —)，男，硕士；方向明( 1 9 6 6 —)，女，博士，教授，博导，* 通讯作者，E - m a i l：
xiangming_fang@163.com
防御素与脓毒症
吕　晨1，陈齐兴2，方向明1*
（1 浙江大学医学院附属第一医院麻醉科，杭州 310003；2 浙江大学医学院附属
第一医院卫生部多器官联合移植重点实验室，杭州 310003）
478 生命科学 第19卷
这表明重组 β-防御素 -2在体内有很强的杀菌活性，
对绿脓杆菌诱导的急性肺损伤有明显的保护作用。
在此基础上，本研究小组进一步探讨了β-防御
素 -2在脓毒症发生发展中的作用。通过两次盲肠结
扎穿孔诱导感染了含β-防御素-2基因的重组腺病毒
颗粒和不含β-防御素-2基因的对照腺病毒颗粒的大
鼠的脓毒症模型，观察 β-防御素 -2对炎症反应(如
ICAM-1的表达水平)和肺损伤严重程度的影响，评
价β-防御素 -2对脓毒症预后(7d生存率)的影响。结
果发现重组β-防御素-2能明显减轻脓毒症所致的急
性肺损伤；同时，重组 β-防御素 -2不仅下调 24h、
36h、72h后肺组织中 ICAM-1的表达水平，而且
能显著提高脓毒症大鼠的 7d生存率[18,20]。这些结果
表明，β-防御素 -2通过抗炎作用在脓毒症的发生发
展及预后过程中发挥免疫保护作用。因此，该项研
究工作不仅提示β-防御素-2在脓毒症的免疫炎症反
应过程中有着非常重要的作用，并为脓毒症的免疫
治疗提供了新的靶向。
2　β-防御素 -1基因的遗传变异与重症脓毒症发生
和预后的相关性
蛋白或多肽的过表达往往会对机体产生一定的
副作用，从而影响其功能的研究。因此，利用基
因敲除(knock-out)的动物模型研究某一分子在疾病
发生发展过程中的作用是现代医学、分子生物学和
分子遗传学最常用也是最为可信的手段。由于防御
素家族成员的生物学功能交互重叠，动物模型中
knock-out单个防御素基因后该分子的功能很可能为
其他的家族成员所代偿，而目前的分子生物学和分
子遗传学技术尚无法 knock-out整个防御素基因
簇[9]，加之人防御素在动物中缺乏真正完全的同源
体[10]，这些因素使得防御素基因 knock-out模型的
研制举步维艰。用遗传关联分析法分析基因多态性
与某一疾病发生发展的相关性是研究该基因在这一疾
病的病理生理过程中作用的另一行之有效的方法。
正常外周血细胞经 LPS 或绿脓杆菌刺激后，
β-防御素 -1和β-防御素 -2的mRNA水平明显增高，
但其表达上调有个体差异性[21]。这种差异性可能与
基因的遗传变异有关，导致个体间免疫防御能力的
差异，从而影响某些疾病的临床进程。以往的研究
发现 β-防御素 -1基因(DEFB1)的单核苷酸多态性
(SNPs)与慢性阻塞性肺病(COPD)、哮喘和遗传性
过敏症、HIV感染及口腔黏膜假丝单胞菌感染等疾
病存在相关性[22-26]。脓毒症是由环境因素(病原微生
物)和遗传因素共同作用的多基因疾病，个体的遗
传变异与脓毒症的发生和预后密切相关[27]。作为机
体固有免疫系统的重要组分、β-防御素家族中的单
拷贝基因，β-防御素 -1基因的遗传变异与脓毒症发
生发展的相关性研究尚未有报道。因此，我们选取
β-防御素 -1基因启动子区域的 5个SNP位点(-1816A/
G、-390A/T、-52A/G、-44C/G和－ 20A/G)和其
外显子的 1654G/A位点作为候选位点，以 211例重
症脓毒症患者和 157例健康对照作为研究对象，观
察这些位点的等位基因、基因型和单倍型在重症脓
毒症患者和健康对照、重症脓毒症存活者和死亡者
中的分布情况。经关联分析、逻辑回归分析以及连
锁不平衡分析等遗传统计分析，发现-44G等位基
因与重症脓毒症的易感性和不良预后(死亡)密切相
关；同时，携带单倍型-20G/-44G/-52G的重症脓
毒症患者的预后较差，而携带单倍型 -20A/-44C/
-52G的个体对重症脓毒症不易感[28]。分析-44C/G
与脓毒症发生、预后产生关联的原因可能如下：首
先，-44C/G位于DEFB1基因的 5非编码区，此位
点的基因多态性可能造成mRNA空间构象的改变，
最近的研究认为 mR N A 空间构象的差异可改变
mRNA的稳定性和翻译效率，对生物功能的影响可
能较之编码区的非同义 SNPs更甚[29]，尽管蛋白质
的“质”未出现改变，但“量”出现了显著差
异；另一方面，如同任何遗传关联研究一样，
DEFB1-44C/G位点可能只是与其处于连锁不平衡的
未知的脓毒症的真正遗传标志的表面标记。尽管这
些推论有待于进一步的实验证实，本研究的结果提
示，与 β-防御素 -2类似，β-防御素 -1在脓毒症的
免疫防御和炎症调控过程中有着非常重要的作
用，-44C/G位点可能是重症脓毒症易感和预后的重
要遗传预警指标之一。
3　防御素基因拷贝数多态性与重症脓毒症发生发展
的相关性研究
人类基因存在着的大范围的复制和缺失与人类
基因组的变异有关，而基因的拷贝数多态性是其中
的重要因素之一。研究表明这些拷贝数多态性与神
经发育、细胞生长调控、代谢调控，甚至 HIV感
染密切相关[30-31]。近来Hollox等[32-33]报道防御素家
族中 β-防御素 -2基因(DEFB4)、β-防御素 -3基因
(DEFB103)、β-防御素 -4基因(DEFB104)以及α-防
御素 -1基因(DEFA1)和α-防御素 -3基因(DEFA3)存
在拷贝数多态性，而且DEFB4的拷贝数与其mRNA
水平呈正相关。本研究小组采用了实时定量PCR检
测健康人群中β-防御素基因拷贝数多态性的研究发
现，尽管 β - 防御素 -2 (DE FB4 )、β - 防御素 - 3
(DEFB103)和 β-防御素 -4 (DEFB104)基因在同一基
因簇，但它们在同一个体中的拷贝数不同[34]。由于
这三种抗菌肽的生物学活性各有侧重，在机体的免
479第5期 吕　晨，等：防御素与脓毒症
疫防御过程中 β - 防御素 -2、3、4 各司其责，协
同完成对机体的保护作用。鉴于防御素在感染和炎
症反应过程中的作用，防御素基因拷贝数多态性与
重症脓毒症发生发展的相关性的研究目前正在进行中。
4　展望
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。
我们将继续深入研究防御素和其他抗菌肽在脓毒症
发生发展中的分子免疫机制和分子遗传机制，为脓
毒症的早期诊断和个体化治疗提供新的见解。
[参　考　文　献]
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