PLUNC蛋白在口腔疾病中的研究进展

2017-12-8 10:12  来源:临床口腔医学杂志
作者:陈巧云 彭友俭 阅读量:4672

    口腔与外界环境直接接触,潮湿温暖的环境中聚集着大量微生物群,当菌群构成及微生态平衡发生改变时,局部会产生炎症反应。此时天然防御系统和抗原识别的适应性免疫反应系统在机体抵御外界微生物的侵害中发挥重要作用。腭、肺及鼻咽上皮克隆(palate,lung and nasal epithelium clone,PLUNC)家族为新近发现的天然免疫防御蛋白,可识别并结合细菌脂多糖(lipopoly saccharide,LPS),抑制革兰氏阴性菌的生长,并阻止LPS介导的免疫反应,在口腔固有免疫防御中发挥重要作用。本文将就PLUNC在口腔疾病中的研究进展做一综述。

    1.PLUNC的发现及基因结构

    Robert在胚胎期小鼠中发现一种特异性表达于鼻咽部上皮的蛋白,随之在成年小鼠的肺部也检测到此种蛋白,并将编码该蛋白的基因命名为腭,肺及鼻咽上皮克隆(PLUNC)。随后的研究发现PLUNC在人的上呼吸道也存在特异性表达,并根据蛋白的大小分为长蛋白(LPLUNCs)和短蛋白(SPLUNCs)。目前已发现PLUNC基因家族至少有14个成员,且集中定位于人的20号染色体上约300Kb的狭窄区域20q11。

    2.PLUNC基因的表达特点及蛋白质结构

    PLUNC表达于上呼吸道、口腔及消化道的上皮或分泌腺,其表达的蛋白高度糖基化,以分泌蛋白的形式进入鼻咽分泌物或唾液中,发挥抗炎抑菌作用。SPLUNC1主要表达于人的上呼吸道表皮,在大唾液腺和一些小黏液腺的粘液细胞中也有表达。SPLUNC2是腮腺分泌蛋白(parotid secreted protein,PSP)的同源蛋白,主要由腮腺的浆液细胞表达和分泌,也可见于下颌下腺、舌下腺和一些小唾液腺,而不表达于鼻腔和呼吸道。LPLUNC1为杯状细胞分泌的产物,在气道黏膜下层腺体及口鼻中的小腺体中表达,在唾液腺中则由浆液细胞分泌。

    PLUNC蛋白的三维折叠结构与BPI蛋白折叠非常相似,都含有杀菌/细菌渗透增强蛋白结构域(bactericidal permeability increasing protein,BPI)。BPI结构域是一个疏水的桶状结构,能与革兰氏阴性菌的细胞壁组分脂多糖LPS特异性结合,具有抑菌、杀菌功能。Ghafouri等将鼻腔灌洗液与涂满LPS的分离柱共同孵育并洗涤后,通过质谱分析发现PLUNC蛋白确实能与LPS结合。2011年,人类基因组计划基因命名委员会根据PLUNC蛋白家族都含有BPI结构域这一特点,将PLUNC蛋白家族更名为BPI折叠家族(BPI fold containing family),其中SPLUNC更名为BPIFA,LPLUNC更名为BPIFB。

    3.PLUNC蛋白的免疫防御功能

    Zhou发现鼻咽癌细胞内的SPLUNC1蛋白结合在纳米细菌(nano bacteria,NB)上,删除BPI区域后,SPLUNC1便无法结合纳米细菌,因此最早通过体内实验证明SPLUNC1可与LPS结合。之后的研究均证明PLUNC蛋白可抑制或杀灭绿脓杆菌、肺炎支原体、流感嗜血杆菌等病原菌。Bartlett等发现促分泌剂可刺激嗜中性粒细胞释放PLUNC,说明PLUNC的释放与嗜中性粒细胞对炎症刺激的反应有关。Gonzalez-Arriagada等首次在肥大细胞中发现LPLUNC2的表达,更为有力地证实了PLUNC的宿主防御作用。

    4.PLUNC蛋白在口腔疾病中的研究现状

    4.1PLUNC与牙周炎的关系

    目前分泌性蛋白PLUNC已被证实是细胞的固有免疫分子,可通过BPI结构域与LPS结合,从而抑制、杀灭多种革兰氏阴性菌,在天然免疫反应中发挥抗炎抑菌作用。牙周病是机体对某些细菌的炎症性和免疫性反应,主要致病菌为革兰氏阴性菌,LPS作为革兰氏阴性菌的主要毒力因子,在牙周病的发生发展过程中起重要作用。Kohlgraf采用定量的方法测定牙周炎患者的唾液和龈沟液中的PLUNC蛋白水平,发现各牙周炎患者之间的PLUNC表达水平差异较大。而Wu则发现侵袭性牙周炎患者唾液中的SPLUNC2水平较健康成人低。提示唾液中PLUNC蛋白含量的变化可能与局部牙周病变的程度密切相关,可能成为牙周病变的评判指数。

    牙周致病菌及代谢产物直接引起细胞死亡和组织坏死,但LPS作为慢性感染的重要毒力因子,不仅能刺激巨噬细胞等炎症细胞分泌致炎因子(如TNF-α、IL-1等)引起组织变态反应,还能激活下游炎症反应通路,维持和扩大局部炎症反应,造成牙周组织破坏。宿主持续的免疫反应导致免疫保护和免疫破坏机制不平衡,是造成牙周组织破坏的重要原因。

    PLUNC不仅能识别并结合LPS,抑制、杀灭革兰氏阴性菌,还能抑制LPS激活巨噬细胞产生TNF-α,阻止LPS介导的免疫反应。Shiba等发现,体外培养的人牙龈角质细胞(human gingival keratinocytes,HGK)可表达并分泌SPLUNC2。并且灭活的牙龈卟啉单胞菌(Pg),肿瘤坏死因子TNF-α和雌激素β-雌二醇均能使SPLUNC2的表达增加。牙龈角质形成细胞是牙龈上皮的主要组成细胞,是口腔致病菌入侵宿主牙龈组织的第一道防线。人牙龈角质细胞在牙周致病菌入侵机体时合成分泌PLUNC蛋白,结合微生物的脂多糖(LPS),在天然免疫反应中起到免疫防御的作用。牙龈卟啉单胞菌(Pg)是重要的牙周致病菌,是慢性牙周炎牙周袋中最常分离出的革兰氏阴性厌氧菌,与牙周组织的破坏密切相关。

    灭活的Pg使人牙龈角质细胞表达SPLUNC2增加,提示这一过程可能受牙周致病菌表面成分的调节。TNF-α是炎症早期重要的炎性因子,主要由激活的巨噬细胞产生,特别针对细菌LPS的反应产生,在牙周组织破坏中起着重要作用。TNF-α使SPLUNC2的表达上调,说明SPLUNC2不仅在固有免疫应答中发挥重要作用,还可能与致炎因子相互作用而进一步影响特异性免疫应答。而PLUNC如何影响LPS引起的致炎因子的分泌,抑制下游信号通路的激活,阻止其介导的免疫反应和病原微生物感染引起的持续炎症反应,其中的机制则有待进一步研究。性激素水平和牙周炎症程度有密切关系,女性激素水平升高可使牙龈组织对菌斑生物膜等局部刺激物的反应性增强。β-雌二醇使SPLUNC2的表达水平上调,说明SPLUNC2可能参与雌激素影响免疫细胞的功能和细胞因子的表达,从而调节机体的炎症反应。

    4.2PLUNC蛋白作为唾液腺肿瘤的标记物

    唾液腺肿瘤是口腔颌面部常见的肿瘤之一,发病率较高,且细胞形态、组织结构和生物行为学复杂,因此唾液腺肿瘤具有多样性和复杂性。目前尚无唾液腺肿瘤的特异性标记物,常用的免疫组织化学染色技术对唾液腺肿瘤的鉴别诊断价值有限。分泌性PLUNC蛋白在口腔中主要由上皮细胞和唾液腺合成和分泌,唾液腺的病变将直接影响PLUNC蛋白的合成和分泌。研究表明PLUNC蛋白有望成为粘液表皮样癌和乳头状囊腺癌的诊断标记分子,指导病理学诊断和预测生物学行为,进而指导临床治疗。Vargas等检测64例唾液腺肿瘤的PLUNC蛋白表达情况,发现PLUNC仅在粘液表皮样癌和乳头状囊腺癌中表达,在其它唾液腺肿瘤中均为阴性。其中,粘液表皮样癌中的粘液细胞和中间细胞大量表达LPLUNC1和SPLUNC2,表皮样细胞和透明细胞则为阴性。

    Gonzalez-Arriagada对30例粘液表皮样癌的研究同样证实这一结果。乳头状囊腺癌主要发生于腮腺及小涎腺,由立方形细胞、柱状细胞和黏液细胞排列成大小不一的囊腔样结构。因缺乏其他表现为囊性生长的唾液腺癌的特异性组织病理学特征,常用的HE染色、PAS染色等易造成误诊。而乳头状囊腺癌特异性表现为PLUNC染色阳性,或许能有效地与腺泡细胞癌(乳头囊状型)、多形性低度恶性腺癌等进行鉴别诊断。粘液表皮样癌为最常见的唾液腺恶性肿瘤,高度恶性的粘液表皮样癌由于分化程度低,粘液细胞较少,主要由中间细胞和表皮样细胞构成,因此用粘液染色和PAS染色很难确诊,易误诊为鳞状细胞癌。但粘液表皮样癌中的中间细胞大量SPLUNC1,LPLUNC1为高度恶性(低分化)粘液表皮样癌的明确诊断提供了可能,进而降低误诊率。

    4.3PLUNC与其它口腔疾病的关系

    口腔扁平苔藓(oral lichen planus,OLP)是一种常见口腔黏膜慢性炎性疾病,其病因和发病机制尚不明确。T细胞介导的局部免疫应答在OLP的发生发展中具有重要作用。IFN-γ水平上调,IL-4水平下调细胞免疫增强,为OLP的易患因素。Yang发现OLP患者IFN-γ水平升高,而唾液中PLUNC蛋白水平较健康成人水平明显降低。Rhodus则发现利用IFN-γ治疗腺磷癌时会导致PLUNC的表达降低。说明PLUNC很可能受细胞因子IFN-γ的调节,参与OLP的病理过程。Silva研究发现SPLUNC1和LPLUNC1在HIV感染者唾液腺中的表达与健康成人相似,但在艾滋病患者中若出现巨细胞病毒或分歧杆菌感染时,其SPLUNC2表达增加,且病损区域的蛋白水平明显升高,提示PLUNC蛋白可能在感染的病损区域发挥抗炎抑菌作用。Gonzalez-Arriagada研究发现放疗会导致头颈癌患者唾液中PLUNC蛋白水平发生改变,并可能与放疗后的口腔黏膜炎相关。放疗前头颈癌患者唾液中SPLUNC1水平与对照组相比虽稍有增加但无统计学差异,而SPLUNC2蛋白水平较对照组明显增加,同时糖基化水平也升高。

    放疗结束后1周,唾液中SPLUNC1水平升高,SPLUNC2水平则下降,同时基化水平也下降。前者可能是由于放疗导致的局部炎症刺激从而引起的免疫应答。而由于浆液性腺泡对放疗更敏感,主要由腮腺合成分泌的SPLUNC2在放疗后水平降低则很可能是浆液性腺泡受损和机体的免疫防御能力下降所致。PLUNC蛋白作为口腔中的固有免疫分子,其表达水平发生改变是否与放疗后口腔菌群平衡及口腔微环境稳定失调(尤其是革兰氏阴性菌)相关,进而引发放疗后口腔中的黏膜炎、猛性龋等一系列并发症,仍需进一步研究加以证实。

编辑: 陆美凤

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