急性相和C反应蛋白

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一、急性相和急性相蛋白1942年有人提出急性相(Acutephase)一词，用来描述急性感染病人血清中某些蛋白组分的变化。早于1930年，发现的第一个急性相特征蛋白，即c反应蛋白(CRP)。现在已经了解，包括CRP在内，有多种蛋白在感染急性期，组织损伤，局部缺血，恶性肿瘤，以及其他症状时会在血清中出现．这些蛋白统称为“急性相蛋白。这些蛋白在血浆中浓度增高是病人组织损伤时出现“急性相响应”或“急性相反应”的一个表现。其他如发烧，白细胞增多，脂类，碳水化台物，微量元素等代谢的改变也是急性相响应的表现。随着组织结构和功能的复原，急性相蛋白浓度也睫之恢复正常。
人血清急性相蛋白分成三个主要功能组。它们是人体抵抗病原体时参与的蛋白(保护人体蛋白)、丝氨酸蛋白水解酶的抑制剂(蛋白酶抑制剂)、具抗氧化活力的运转蛋白(抗氧化剂)(见表I)
二、c反应蛋白的结构和功能1930年在美国洛克菲勒研究院的AVERY实驻室，Tillett和Francis发现急性感染病人血清能和肺炎球菌的c组分(称为c-多糖，C-polysaccharide，CRP)起沉淀反应，认为血清中含有c一沉淀素或0反应物。以后知道参与反应的是蛋白，才称为c一反应蛋白。经众多研究，逐渐对CRP的结构及功能有了认识。
I．五球体结构1950年CRP被纯化并形成结晶，并用电子显微技术和x光射线衍射技术探索CRP蛋白的结构。发现CRP由5个完全相同的单体组成，每个单体里球体形，它们相互以非共价形式构成对称的环状五球体(pentraxin)。在结构上，极少数蛋白具有这样的构型。人体的血清淀粉样蛋白(serumamyloidprotein，SAP)具相似结构，但它是十球体，为双层五球体构型，在人体中SAP无急性相表现。还发现2个五球体蛋白是酶，和CRP，SAP似无关系有人提出CRP可能也具有酶的功能，但尚无充分证据。
在几乎所有脊椎动物血液中都发现和人CRP相似的CRP蛋白，它们都具有相同的五球体，但不一定是急性相蛋白。如猴，兔，狗，小鼠，大鼠，山羊，牛都有CRP，仅兔子和大鼠表现出急性相在大颊鼠巾雌性CRP水平较高，无急性相表现；雄性CRP水平较低，却具有急性相表现。
另外，在数种鱼类中也发现了CRP同系物，结构上相似，也具急性相表现。如角鲨，深海硬骨鱼的血液，特别是在无脊椎动物鲎的血液中凝集素(hemagglutinin)也是五球体蛋白。
经过比较分析，各种动物CRP单体都呈单一多肽链形式，无论从氨基酸组成和顺序上互相有相当比例保持一致。
每种动物血液内都具有CRP和SAP二者，都被学者归纳为五球体蛋白。所有CRP对磷酸胆碱亲和力强，都要结合钙离子；而SAP对碳水化合物具良好亲和力；那些CRP不具急性相表现的动物，它们的SAP却表现出急性相，似乎二者起互补作用。
因此所有种类动物的CRP蛋白在结构和结合特性上，虽经5亿年的生物演变，但是仍然保持稳定，它们是关系发生学上的古老蛋白家庭，说明五球体蛋白具有重要的生物功能。
2．人CRP的分子量如前述，CRP由五个相同的，非共价结合的亚单位组成呈一平面对称五边形(五球体)
以沉降法计算，人五球体CRP分子量为118，000。经氨基酸分析，每个亚单位(单球体)由18个氰基酸的信号多肽和206个氨基酸组成，计算分子量为23048。在第36和98氨基酸位置为2个半胱氨酸，互相形成一个二硫键。在氨基酸顺序中没有N一糖基化位点，纯化CRP中无碳水化合物。在2一甲基2，4-戊二醇中，人CRP有两种不同结晶形成，都呈正方形晶体。
3．CRP的产生部位已经证实CRP产生于肝脏。当组织损伤后，刺激肝脏合成CRP。另外也有报告，外周血的淋巴细胞能合成CRP，并结合于细胞表面。
4．CRP的功能性质
1)CRP的结合特性C一多糖具有校糖醇磷壁酸性质．C．多糖上的磷酸基是CRP识别的主要决定簇。一系列磷酸单酯都能和CRP结合，而磷酸胆碱(PCh)是磷酸单酯中结台力最强的，在钙离子存在下，和CRP结合常数为1．6×10M一[其他的磷酸单酯结台常数为(2～3)×1O‘M]。每个亚单[盘化台价为l。CRP只要和磷酸单酯结合，它和C一多糖沉淀反应就会减弱甚而被抑制。因此推想在C_多糖上的PCh是CRP结台的主要决定基因。
要注意的是钙离子和CRP的结合是CRP产生作用的前提。钙离子和CRP结合常数为1O‘M～，每个亚单位化合价为1或2，它们的结合诱导了CRP分子的构象变化，这已由分子的圆二色陛谱的芳香族区域的变化及免疫化学所证实。这种构象变化显著改变了CRP蛋白的磷酸酯结合点，是CRP发挥生物功能的基础。当CRP和C一多糖起沉淀反应时，至少需要0．9mmol／L的钙离子，它正好和血清中正常离子钙浓度(1．0mmol／L～1．2mmol／L)相当
CRP和PCh的结合特异性还表现于CRP能和其他含有PCh细胞膜多糖的结合，和含有卵磷脂(磷脂酰胆碱)脂质体及单膜囊结合，使细菌正常双层结构失调。
已有研究表明，电子自旋共振实验说明，在CRP上有浅薄的PCh结合位点，深度不超过0．5rim；免疫电子显微镜实验说明，所有PCh结合位点在CRP分子的同一面，在分子平面的近垂直位鼍。
除丁和磷酸单酯，特别是和磷酸胆碱及其复合物具结合特性外，CRP还和其他细胞壁多糖(含有磷酸胆碱)结合；和含有半乳糖的多糖结合，包括去一丙酮酸的肺炎球菌4型荚膜多糖，蜗牛半乳聚糖，琼脂糖，利什曼原虫半乳聚糖等。这些结合也依赖钙离子，也会被PCh抑制。
CRP既和纤连蛋白(Fibronectin)结合，也和染色质结合，但都会受抑制。1个CRP分子可结合9个蛋白分子，降解常数为1．47×1OM，结合于CRP上的PCh结合位点。CRP分子和染色质的结合，解离常数为8×10_。M。经推算1个CRP分子亚单位可和160个碱基对的DNA结合。
CRP还和组蛋白H1，H2A，H2B结合；和U1小核的核糖核蛋臼的7O—kDA多肽结合{和各种阳离子多聚物结合，这些结合不依赖钙离子{和某些酯类，脂蛋白的结合，这些脂蛋白为极低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)。
CRP有如此众多的结合性质是CRP在急性相中发挥作用的第一步，即通过结合，识别各种病原体，以及病人机体受伤或坏死的细胞膜和核组分。然后再发挥CRP其他生物功能
2)CRP对朴体系统的激活CRP和C一多糖结台的复合物，和磷脂结合的复合物．和阳离子多聚物等结合的复合物都会通过经典途径激活补体。
朴体是人体抵抗入侵病原体的主要效应期系统，它由30多种蚤白组成。激活时，合成的蛋白碎片和蛋白复合物能和特定的细胞受体反应，或直接和细胞膜反应，产生急性炎症反应，清除外来细胞和分子，杀死病原微生物。
3)CRP的调理性质调理即刺激细胞吞噬作用。1944年L0fstrom已报告CRP是一个调理素。5O余年前的实验说明CRP诱导后，使某些肺炎球菌凝聚和荚膜肿胀。将某些细胞和CRP一起保温后，更易被中性核粒细胞吞噬。多年研究证实CRP增强机体细胞对各种革兰阳性和阴性细菌的吞噬作用。CRP在细胞吞噬外来病原体时会产生必需的信号，这也许是CRP在体内具有的功能。也有实验证实，以肺炎球菌3型和4型感染小鼠，这两种细菌足致死实验小鼠。但若注入人或兔CRP于小鼠体内，小鼠又能存活下来，说明CRP对鼠内肺炎球菌起血清调理作用。
4)CRP和血小板激活因子(PAF)CRP或由CRP刺激的分子可能直接结合于细胞成分，并修饰它们的功能CRP和血小板激活因子(PAF)的结合特别有意义。
PAF的化学结构为t-0一烷基一2一OZ基一SN一甘油酰一3一磷酰胆碱。它在人和其他动物体内会引起血小板聚集；使粒细胞，单核细胞激活，平滑肌收缩，上皮细胞兴奋，进而又引起血管渗透性和中性粒细胞的着边(炎症初期时，白细胞黏着于细胞壁)。在PAF中不仅有PCh部分，而且还有甘油醚的结构，这些都是CRP可能结合的部位。研究表明CRP的存在，抑制了PAF刺激血小板聚集，抑制了PAF刺激血小扳膜释放花生四烯酸，抑制了PAF和中性粒细胞被PAF诱导的脱粒和产生过氧化物阴离子，抑制了PAF和中性粒细胞的结合这些抑制作用说明CRP在控制炎症响应中起调节作用。
5)增强细胞吞噬作用CRP被蛋白水解酶分解，释放的多肽相似于吞噬细胞增强激素(Tuftsin)能明显增强刺激白细胞的吞噬作用。
5．关于修饰的CRP(m—CRP)
1983年发现了另一种形式的CRP．称为m—CRP。它和天然CRP不同，表现于分子大小，溶解度，抗原性，带电荷数等方面的差别，例如m—CRP不具有和PCh结合的能力。可认为m—CRP也许就是原CRP的各个单位亚单位。如：m—CRP分子量约22000，pI为5．4，电泳在d一球蛋白位；天然CRP分子量为110000，pI为6．4，电泳在7一球蛋白位。已经发现m—CRP具抗菌作用。对感染革兰阳性肺炎球菌致死量的小鼠，注射天然CRP200ug，10天后小鼠存活率为58．3；注射m，CRP10g，10天存活率为66．7；注射m—CRP100g，10天存活率达83．3。因此1995年已有m—CRP的制备以及应用的专利，报告使用m—CRP治疗革兰氏阴性细菌感染或内毒索侵入具良好效果。
三、关干急性相蛋白合成的生物调控近年来已经对人CRP基因作了详细研究。知道CRP基因在人染色体1的特定区域，证明只有1个单一CRP基因，这个区域也含有SAP蛋白的基因。人CRP基因的启动子以及它负责诱导的机理也已清楚。在cRP基因中含有一个基因内组，阻断成熟蛋白顺序中第2个氨基酸的密码结构。
现代免疫学和分子生物学还对急性相蛋白合成的控制进行深入的研究，包括参与的细胞因子(Cytokine)，它们的受体信号途径，转录因子和顺式DNA要素等都已披阐明这方面不再赘述。
综上所述，急性相蛋白最突出的代表是CRP，它在人体遭受侵害，组织损伤后的24~48小时内，在血液内会上升成千上百倍这样的急性相响应对病人有利，在体内平衡和自身保护中起着重要贡献。
CRP的功能虽尚无非常明确的认识，但是它对外来病原体和伤害的细胞具有特异的识功能，能结合于损害的部位，去调动补体及各种细胞，又通过血液中体液和细胞的效应系统的互相作用，清除外来病原体和伤害细胞，加快人体康复。CRP和染色体的结合能力也有助于消除坏死组织中的细胞DNA。因此CRP具有识别和效应器功能已被充分肯定
追溯生物发展的演变，CRP代表生物的一种原始识别分子，特别在鲎内也有这种蛋白，CRP应早于免疫系统的进化。另外，在人体感染初期，CRP又可减缓感染的发展，直至人体产生相应的抗体在生物体炎症时，CRP又起了调节和控制作用。
相信其他急性相蛋白也有着很微妙的作用。它们一起对生物体起着保护和调控作用。