激肽釋放酶結合蛋白KBP在炎癥中的作用機制及研究進展

何夢梅(綜述),于　靖(審校)

(同濟大學附屬上海市第十人民醫院眼科，上海 200072)

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激肽釋放酶結合蛋白KBP在炎癥中的作用機制及研究進展

何夢梅△(綜述),于靖※(審校)

(同濟大學附屬上海市第十人民醫院眼科，上海 200072)

摘要：激肽是激肽釋放酶-激肽系統的終末效應物質，并且存在于許多組織器官中，參與各種生物學功能的調控。研究發現組織激肽酶結合蛋白(KBP)是一種激肽釋放酶的特殊抑制因子，它可以通過抑制激肽釋放在一定程度上發揮生物學作用。KBP抑制炎癥作用是其重要作用之一。KBP通過抑制激肽釋放酶-激肽系統、促進巨噬細胞細胞因子信號抑制子3的表達、抑制氧化應激等途徑，最終調控炎癥因子的水平,從而有效抑制炎癥。

關鍵詞：激肽釋放酶結合蛋白；炎癥；激肽釋放酶-激肽系統

激肽釋放酶結合蛋白(Kallikrein-binding protein,KBP)是一種組織激肽酶特殊抑制因子，它廣泛存在于腎臟、肺、胰腺、視網膜等，發揮不同的生物學功能。近幾年其對炎癥的作用越來越受到重視。炎癥的病因不同，但其最終都有共同的致病機制，KBP通過多種途徑作用于炎癥通路，最終抑制炎性因子的釋放，從而抑制炎癥反應，所以該文將深入研究KBP對炎癥的作用機制，為炎癥的防治提供新的手段。

1KBP的分子結構

KBP最早是由Chao等[1]在大鼠血清中被分離出來的。KBP是相對分子質量為60 000左右的酸性糖蛋白，由401個氨基酸組成，等電位點為4.2～4.6, 其終止氨基酸天冬氨酸可與激肽釋放酶形成一種對熱和十二烷基硫酸穩定的92 000共價復合物[1]。KBP是一種組織激肽釋放酶的特殊抑制因子，其互補DNA最早是從大鼠肝臟互補DNA文庫中獲得，其有5個外顯子，最終編碼416個氨基酸，與α1-抗胰凝乳蛋白酶有68.8%同源性，Chai等[2]將編碼人KBP的基因克隆并測序，發現該基因位于染色體14q31～q32.1,與編碼其他絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族(serine proteins inhibitors,serpins)的基因位點接近，且與serpins有較多的同源序列，因此認為KBP也是該家族成員，同時被命名為絲氨酸蛋白酶抑制因子A類3K成員[1]。KBP主要在肝臟合成和分泌，同樣廣泛存在于腎臟、肺、胰腺、視網膜等。

2KBP與激肽釋放酶-激肽系統的關系

激肽釋放酶-激肽系統(Kallikrein-kinin system,KKS)由激肽釋放酶原、激肽釋放酶(kallikrein，KLK)、激肽原、激肽和激肽受體組成。激肽原由肝臟合成，其在血漿中濃度很高,分為高分子量激肽原(high molecular weight kininogen,HK)和低分子量激肽原(low molecular weight kininogen,LK)兩種。前激肽釋放酶和激肽釋放酶前體在不同的化學和生物學刺激下可被激活，分別轉化為組織激肽釋放酶和血漿激肽釋放酶，KLK是一種存在于腺體細胞、中性粒細胞和生物體液中的絲氨酸蛋白酶，激活的KLK作用于激肽原，其中血漿激肽酶將HK轉化為緩激肽和賴氨酸緩激肽，而組織激肽酶將LK轉化為賴氨酸緩激肽[3](圖1), 賴氨酸緩激肽在酶的作用下可以轉化為緩激肽。緩激肽通過自分泌-旁分泌機制釋放，與組織器官中的激肽受體結合后調節一系列具有生物學活性的介質釋放, 緩激肽還可通過其受體在細胞增殖、遷移和凋亡中發揮重要作用。

HK:高分子量激肽原；LK:低分子量激肽原；BK：緩激肽；LBK:賴氨酸緩激肽；TK:組織激肽釋放酶；PK:血漿激肽釋放酶；PolyP:磷酸化；FⅫ：因子Ⅻ；CPM:羧肽酶M；des-Arg-BK：血管性激肽

圖1KKS系統作用機制[4]

激肽作為KKS的終末效應物質存在于許多組織器官中，參與器官功能調節和多種病理生理過程。KKS除了對機體心血管系統、凝血系統、纖溶系統和腎功能等正常生理過程有調節作用外,在高血壓、炎癥、疼痛、血管生成、細胞增殖、凋亡和腫瘤發生等諸多的病理生理過程中也有著不可替代的作用。KBP通過與KLK結合，阻止HK轉化為緩激肽，從而降低內皮細胞釋放的組織纖溶酶原激活物、NO、前列腺素I2等因子水平，通過阻斷KKS，在一定程度上產生一系列生物學反應[5]。

3KBP生物學作用

KBP具有不依賴于激肽釋放酶的功能。①KBP對血壓有調控作用：Chen等[6]報道KBP轉基因小鼠的動脈血壓顯著降低，外源性給予KBP蛋白藥物也可以顯著降低小鼠的血壓。在自發性高血壓大鼠中，KBP水平明顯下降[7]。②KBP能抑制新生血管的生成：研究發現KBP能抑制脈絡膜新生血管的生成[8]，還可以抑制銀屑病皮損內血管的增生[9]，KBP通過與受體結合后下調血管內皮生長因子表達，從而抑制新生血管的生成，減少血管滲漏[10]。③抑制腫瘤細胞增生：Lu等[11]和Zhu等[12]研究發現，KBP一方面可通過誘導新生血管內皮細胞凋亡，從而抑制腫瘤新生血管，另一方面通過下調低氧誘導因子α/血管內皮生長因子信號通路抑制腫瘤細胞的旁分泌，從而抑制胃癌、肝癌的生長。④KBP能促進視神經的再生：KBP對視神經損傷后視網膜神經節細胞具有保護作用[13]。⑤KBP能促進生長發育：Hatcher 等[14]的實驗提示,KBP可能參與機體生長激素的調控。KBP還有助于細胞分化和神經發育[15]。⑥KBP有抗炎作用：Ma等[7]發現,KBP基因啟動子區域含有激活子蛋白1結合位點和白細胞介素(interleukin,IL)6反應原件，提示KBP可能與炎癥反應存在相關性。

大量的實驗研究表明，KBP負調控炎癥反應，它可以從多種途徑抑制炎癥反應。KBP可以抑制關節炎模型大鼠的炎癥反應并降低關節腫脹程度[5]。與α-抗胰凝乳蛋白酶介導的急性期反應相比較，KB是負急性期反應物，在膿毒性休克大鼠急性炎癥期中，KBP的信使RNA水平在肝臟中呈時間依賴性下降[16]。且雄性大鼠中的KBP信使RNA水平相對高于雌性大鼠[1]，由此考慮KBP與炎癥發生的相關性。在轉基因大鼠過表達KBP時，脂多糖介導的炎癥反應的發生率會有所下降[1,17]。KBP還可以通過抑制腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)誘導的炎癥反應，從而抑制血管炎癥反應，同時也抑制腫瘤細胞的增生[18]。

4KBP作用于炎癥的機制

4.1抑制KKSKBP可通過抑制KKS，最終抑制激肽的生成來抑制炎癥。陽艾珍和武藝[19]發現,血漿激肽酶-激肽系統的活化可促進關節炎內皮祖細胞歸巢，當給予血漿激肽釋放酶抑制劑后發現植入的內皮祖細胞在關節炎急性期向炎性滑膜的募集被顯著抑制，提示KKS的活化可介導關節炎的發生和發展，當KBP通過抑制KLK阻斷KKS，可有效降低炎癥反應的發生率。研究發現，調控KLK對炎癥的進展至關重要。作為Serpins家族的成員，KBP通過與激肽釋放酶結合形成共價復合物，并扭轉復合物中蛋白酶的結構，使酶的活性位點轉變，通過水解作用抑制復合物中蛋白酶釋放[20]。KBP與KLK結合，抑制HK轉化為激肽，減少激肽對調控炎性因子釋放的刺激作用，從而降低血漿中炎性因子水平，起到抑制炎癥的作用。

4.2促進巨噬細胞細胞因子信號抑制子(suppressor of cytokine signaling,SOCS)3的表達SOCS是各種細胞因子的負性調控蛋白，其家族共有8個成員，其中SOCS1和SOCS3參與脂多糖-Toll樣受體4信號通路的負性調節。SOCS3是KBP抑制炎癥反應的關鍵分子。實驗發現,KBP預處理脂多糖介導的膿毒性休克模型可降低TNF-α的釋放，而將SOCS3基因敲除，此時KBP不能抑制TNF-α蛋白的分泌。SOCS3增多將阻斷脂多糖-Toll樣受體通路4引起的級聯信號，最終導致TNF-α等促炎因子的下調。

進一步明確KBP對SOCS3的作用，發現SOCS3在正常情況下主要分布在細胞質，細胞核內很少，經脂多糖處理后，核內SOCS3增多，而經KBP干預后，胞質SOCS3明顯增多，細胞形態恢復到正常情況[21]，提示KBP對SOCS3有調控作用,KBP通過調控SOCS3來進一步抑制炎性因子的釋放。

Qasimi等[22]發現,脂多糖刺激所產生的IL-10能顯著上調SOCS3。KBP單獨處理小鼠不能上調IL-10,只有在脂多糖刺激的前提下才更明顯上調IL-10的水平，所以KBP可能通過IL-10/STATE3的信號通路上調SOCS3的表達。

4.3抑制氧化應激大量的實驗表明炎癥和氧化應激是相互關聯的?；钚匝躅惣せ頿38絲裂原激活蛋白激酶和核因子κB的活性導致炎性因子的釋放和炎性細胞的聚集[23]。NO是有效的抗氧化劑，通過直接作用于還原型輔酶Ⅱ的細胞膜，組成并募集還原型輔酶Ⅰ/還原型輔酶Ⅱ氧化物的亞基，從而抑制中性粒細胞超氧化陰離子的產生。實驗表明，當給予達爾-鹽敏感性大鼠高鹽飲食后，NO合酶的活性降低，導致NO產生受抑制，其作用于還原型輔酶Ⅱ氧化物的途徑受阻，腎臟還原型輔酶Ⅱ的活性升高，達爾-鹽敏感型大鼠尿H2O2、血栓素B2的分泌增加[24]，氧化應激通過刺激促炎分子和促纖維化分子的表達而介導大鼠腎損傷[25]。所以增加NO水平和降低氧化應激對于抑制腎臟炎癥和纖維化至關重要。KBP干預可以修復內皮NO合酶的表達，從而增加NO的水平，并可以有效減少腎臟還原型輔酶Ⅱ氧化物的活性和超氧化物的產生，通過抑制活性氧的形成，阻斷了TNF-α通路，減少TNF-α、細胞間黏附分子1和血管細胞黏附分子1等促炎介質的表達，起到抑制炎癥作用[17]。KBP是分泌型蛋白，其抗炎作用也可以是通過受體介導。Zhang等[26]發現,KBP能與視網膜神經膠質細胞表面特異性結合，且有一定的飽和性，提示KBP可能結合細胞表面的分子抑制氧化應激。

4.4KBP抑制炎性因子釋放KBP通過抑制KKS、促進SOCS3的表達、抑制氧化應激等途徑，最終都通過調節炎性因子抑制炎癥反應，所以KBP的水平在很大程度上影響炎癥的嚴重程度。戴智育[27]用脂多糖誘導急性炎癥反應并將其作為炎癥動物模型，給予KBP干預后，檢測細胞TNF-α的表達情況，發現KBP預處理組TNF-α上調的水平明顯減弱,炎性因子釋放明顯降低。Chen等[6]發現，用LPS介導大鼠炎癥反應模型后，轉基因過表達KBP的大鼠比非轉基因大鼠膿毒性休克病死率低，提示KBP的水平在很大程度上影響膿毒性休克的嚴重程度。

5小結與展望

多項研究證實KBP與炎癥反應的調控密不可分。KBP可以通過抑制激肽生成進一步降低膿毒性休克的發生率和嚴重程度。KBP可以通過上調SOCS治療免疫性、炎癥性疾病[28]。KBP可通過有效的抗氧化作用，治療氧化應激的損傷[17]?？傊?，KBP作為serpins家族成員，其抗炎作用越來越受到重視。KBP可以通過多種抗炎機制，阻斷炎癥反應通路，從而有望成為治療炎癥性疾病的新靶點。

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The Mechanism of Action of KBP in Inflammation and Its Research ProgressHEMeng-mei,YUJing. (DepartmentofOphthalmology,TongjiUniversityAffiliatedShanghaiTenthPeople′sHospital,Shanghai200072,China)

Abstract：Plasmakinin,the terminal effective substance of Kallikrein-kinin system,exsists in many tissues and organs,and regulats a variety of biological functions.Kallikrein-binding protein(KBP) is previously identified as a kind of special inhibitor of kallikrein,which inhibits the biological response via preventing the release of plasmakinin. Suppressing inflammation is one of the most important effects of KBP. It inhibits the inflammatory response by preventing the release of plasmakinin,promoting the expression of SOCS3 of macrophage,and suppressing the oxidative stress，and ultimately,it regulates the level of cytokine and thus suppresses inflammation effectively.

Key words：Kallikrein-binding protein； Inflammation； Kallikrein-kinin system

收稿日期:2014-12-08修回日期：2015-02-26編輯：相丹峰

基金項目：國家自然基金面上項目(81470648);上海市衛生系統優秀青年人才培養計劃(XYQ2011067)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.18.002

中圖分類號：R773.4; R771.2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)18-3268-04