脂多糖结合蛋白及其拮抗剂的研究进展

　　摘要 脂多糖（LPS）结合蛋白（LBP）是存在于正常人中和动物血清中的一种糖蛋白，分子量为60kDa，其蛋白质部分为456个氨基酸残基组成的肽链，由肝细胞合成。LBP与LPS中的脂质A具有高度亲和性，可作为LPS载体，催化LPS与CD14结合；LBP还可作为调理素，促进单核细胞等吞筮调理后的LPS和革兰阴性菌。杀菌/通透性增加蛋白（BPI）是LBP的生物拮抗剂，存在于人中性和嗜酸性粒细胞的细胞颗粒中，是一个55kDa的糖蛋白，其分子结构和氨基酸序列与LBP相似（也是由456个氨基酸残基细胞），能够竞争性地与LPS结合，具有中和LPS和抗菌作用。

　　关键词：脂多糖结合蛋白 杀菌/通透性增加蛋白 脂多糖 结构与功能

　　脂多糖（LPS）结合蛋白（LBP）和杀菌/通透性增加蛋白（bacteridal/ permeabilityincreasing protein,BPI）是一组化学结构相似、生物学活性相反的LPS反应蛋白，分别介导和抑制LPS致宿主细胞的免疫和病理反应。现将两者的化学结构、合成、分布、生物学活性和功能分述如下。

　　LBP

　　LBP是存在于正常人和动物血清中的一种糖蛋白，因其对细菌内毒素即LPS中的脂质A具有高度亲和性，易与LPS结合，故此命名[1]。

　　化学结构

　　LBP是一种分子量的为6kDa的糖蛋白，其蛋白质部分是由一条50kDa的单链多肽组成。人LBP的氨基酸序列已弄清，为一个由26个氨基酸残基的疏水性多肽片段和一个由456个氨基酸残基组成的蛋白质多肽链构成，其蛋白质多肽链上含有4个半胱氨酸和5个糖基结合部位（分别位于多肽链的275-277、325-327、330-332、361-363和369-371位）。兔LBP的蛋白质结构与人LBP相似，也为一个由26个氨基酸残基的疏水性多肽片段和一个由456个氨基酸残基组成的蛋白质多肽链构成。其氨基酸序列与人LBP具有高度同源性，有69%的氨基酸序列相同，但仅含有2个半胱氨酸和3个糖基结合部位（分别位于275-277、325-377和361-363位）[2]。

　　　合成与分布

　　LBP由肝细胞合成和分泌。人肝细胞内LBP基因位于20号常染色体的长臂端q11，23和q12之间。人和兔LBP基因已被克降，其核苷酸序列也已清楚[2]。白细胞介素6（IL-6）是LBP合成的必要条件。IL-6能够激活人肝细胞的LBP基因，促进mRNA转录和LBP合成。在无IL-6的条件下，体外培养的肝细胞合成LBP的量很少，39小时后LBP量逐渐减少；加入IL-6后，LBP量明显增加，且不随时间增加而减少。IL-1、肿瘤坏死因子（TNF）和地塞米松单独不能促进LBP合成，但三者均可增强IL-6对LBP合成的促进作用，尤其是在IL-6和地塞米松同时存在的条件下，IL-6或TNF均可明显增强LBP的合成[2，3]。人肝细胞瘤Hep g2细胞能够合成、分泌LBP[3]，且Hep G2细胞能在体外长期传代，可用作研究LBP合成的影响因素的实验细胞株。

　　利用EB病毒作转导，可将从人肝细胞中克降出的人LBP基因片段（cDNA），整合到人肾细胞（293-EBNA细胞株）的DNA中，产生重组人LBP[2]。LBP由肝细胞合成后分泌入血，存在于正常人和动物的血清中。人血清中的正常浓度为5～10μg/ml,急性反应期可升高到200μg/ml[2]。

　　活性与功能

　　作为LPS载体蛋白，介导LPS依赖性的细胞反应 lBP与LPS的脂质A具有高度亲和性，能识别并结合LPS，形成LPS/LBP复合物，一方面通过膜上LPS/LBP复合物受体膜结合CD14（mCD14）,直接刺激单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞等，使其分泌产生TNF、IL-1、IL-6等细胞因子，增强细胞粘附功能，产生一系列病理（炎症反应等）、生理（杀灭细菌等）反应[2，4，5]；另一方面通过可溶性CD14（sCD14），激活、损伤内皮细胞、上皮细胞等不含mCD14的细胞，产生一系列生物学效应（炎症反应、DIC等）[4，5]。

　　LBP与LPS结合形成LPS/LBP复合物，再与mCD14或sCD14结合，刺激单核细胞和血管内皮细胞等，引起一系列病理生理反应。在此过程中，LBP作为载体蛋白，将LPS传递给CD14[6]。最新研究表明，LBP实际上是一种有机催化剂，催化LPS与CD14结合，即LBP的氨基末端区先与LPS微团中的LPS结合，形成LPS单体-LBP复合物（类似于底物-酶复合物），再通过LBP的羧基末端区与CD14结合，形成LPS/LBP/CD14复合物，嗣后LBP从复合物中脱出、再进入下个循环，而剩下LPS/CD14复合物。LBP通过此方式催化LPS与CD14结合[7]。

　　作为调理素，发挥调理作用 LBP与LPS结合形成LPS/LBP复合物，再与红细胞等颗粒物质结合；或直接与红细胞等颗粒物质表面的LPS结合；也可以直接与革兰阴性菌结合；将这些被包被的颗粒传递给单核细胞、巨噬细胞等，使吞噬细胞便于吞噬这些被包被的LPS和细菌[6]。

　　调节LPS所致的炎症反应 识别LPS的存在，是介导炎症反应和抗炎反应的首要环节。LBP因其与LPS脂质A的高度亲和性，可早期识别可溶性LPS及细菌表面的LPS，并与之结合，通过以下两个环节，调节LPS所致的炎症反应：（1）介导炎症反应。一方面通过mCD14，激活单核巨噬细胞和中性粒细胞等，使其产生TNF、IL-1、IL-6等炎性介质，其中TNF最为重要。TNF是致机体产生炎症反应和休克的重要因子，LBP能明显增强LPS对TNF的诱生作用，增加TNF mRNA转录的速度和程度，使TNF浓度从40U/ml迅速上升到10000U/ml。而LBP本身并不能诱导TNF mRNA的转录和TNF的产生；但缺少LBP的结合，LPS就不能明显地刺激TNF的产生[4]。另一方面，通过sCD14，激活、损伤血管内皮细胞，促进炎性因子向血管外渗透，促进单核细胞等与血管内皮细胞粘附并进入组织，加重炎症反应；进入细胞间质的LBP，还可刺激巨噬细胞、上皮细胞和平滑肌细胞，增强其对LPS的反应性[5]。（2）缓解炎症反应。LBP可通过调理作用，促进单核细胞等吞噬被调理的LPS或细菌，及时清除进入体内的LPS和革兰阴性菌[6]。LBP还可催化LPS与高密度脂蛋白（HDL）结合，而HDL则能够结合LPS，并中和LPS的生物学活性[8]。

　　LBP既可通过激活单核细胞、释放炎性介质、损伤血管内皮细胞等，介导炎症反应；又可通过调理作用，清除LPS和细菌，并催化LPS与HDL结合，中和LPS的生物学活性，减轻炎症反应，故可调节LPS所致的炎症反应。但LBP的生理功能是以传递LPS、介导细胞反应为主[9]，即LBP介导炎症反应的活性较缓解炎症反应的活性强。

　　 BPI

　　BPI，是另一种LPS反应蛋白，是LBP的生物拮抗剂，其化学结构与LBP相似，生物学功能却正相反[2]。

　　化学结构

　　BPI也是一种分子量为55kDa的糖蛋白，其蛋白质结构和氨基酸序列与LBP相似（与人和兔LBP分别有44%和40%的同源性），其多肽链也是由456个氨基酸残基组成[2，7，10，11]。BPI多肽链包括两个功能区，氨基末端区具有抗菌和抗内毒素功能，大小约20kDa；羧基末端区则具有调理功能[10，11]。

　　　合成与分布

　　BPI主要存在于中性粒细胞中的嗜苯胺蓝颗粒中，含量约为710ng/5×106个细胞[2，12]。BPI还存在于嗜酸性粒细胞的未成熟或成熟的特殊颗粒和吞噬体中，较中性粒细胞中BPI含量少，约179ng/5×106个细胞[12]。LPS和TNF能够刺激中性粒细胞产生长释放BPI，而LI-1、IL-8和血小板激活因子等诱生BPI的活性则较弱[13]。

　　目前，已能利用分子生物学技术，制备出重组人BPI（rBPI）和重组人BPI氨基末端21kDa片段（rBPI21）[11]。

　　活性与功能

　　作为LBP的拮抗剂，抑制LPS依赖性的细胞反应 bPI也与LPS的脂质A具有高度亲和性。但作为LPS反应蛋白，LBP和BPI的生物学功能正相反，前者为激活剂，后者为拮抗剂。BPI可与细菌表面或游离型LPS结合，竞争性地抑制LBP与LPS结合，减少LPS/LBP复合物形成，抑制LPS对单核细胞、巨噬细胞的激活作用，抑制细胞粘附作用和炎性介质的释放，有效地拮抗由LBP介导的LPS性炎症反应，减少内毒素血症和败血症休克的死亡率。BPI抗内毒素功能区全部分布在氨基末端区[10，11]。

　　BPI与LPS的亲和力较LBP与LPS的亲和力强，较低浓度的BPI即能竞争性地抑制较高浓度的LBP与LPS的结合；LPS-BPI复合物对单核细胞和内皮细胞无刺激作用[4]。

　　作为调理素，发挥调理作用 BPI除能竞争性地与LPS结合，减少由LBP、CD14介导的炎症反应，还可以直接与细菌结合，尤其是与易逃避吞噬细胞吞噬作用的有荚膜细菌结合，起调理素的作用，使中性粒细胞易于吞噬这些被调理后的细菌。BPI调理作用的机理与LBP传递LPS给细胞表面mCD14的方式相似，即BPI通过其氨基末端区与LPS结合，再通过其羧基末端区与吞噬细胞表面结合，形成桥状连接，便于吞噬细胞吞噬、杀灭这些细菌[7，11]。BPI调理作用功能区分布在羧基末端区[11]。

　　BPI可在细胞内杀伤被中性粒细胞吞噬的革兰阴性菌；分泌至细胞外的BPI也能杀伤对吞噬有抵抗作用的、有荚膜的细菌[7]。BPI还可与活菌结合，抑制细菌生长[10]。BPI抗菌功能区也在氨基末端区[10，11]。

　　消炎、抗菌染作用 BPI以及rBPI21,能够与游离型和细菌表面的LPS结合，抑制LPS介导的炎症反应[10]；抑帛TNF-α、IL-6等炎性介质的产生[14]；通过调理作用，刺激吞噬细胞吞噬、杀灭细菌[11]；杀伤被中性粒细胞吞噬的革兰阴性细菌，杀伤对吞噬有抵抗作用的、有荚膜的细菌[7]；还可直接与活菌结合，抑制细菌生长[10]，具有消炎、抗菌作用。动物实验和Ⅱ、Ⅲ期临床实验证明，BPI、rBPI和rBPI21能够杀灭脑膜炎球菌等多种革兰阴性细菌，结合并清除内毒素，具有较显著的抗菌、抗内毒素临床疗效[15]。而且，BPI，尤其是rBPI21无毒、无热原，是一种很好的生物治疗剂[10，11]。

　　参考文献

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