Nature丨兩性霉素B可改善囊性纖維化患者的宿主防御能力

　　囊性纖維化跨膜傳導調節因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator, CFTR)是一種cAMP激活的ATP門控性ABC（ATP-binding cassette, ABC）轉運蛋白類離子通道蛋白，表達于氣道，消化道和生殖道上皮細胞的頂部質膜中。CFTR的功能喪失導致囊性纖維化(cystic fibrosis, CF)，患者上皮HCO3-和Cl-的分泌受損，降低氣道表面液體(airway surface liquid, ASL)pH，并損害呼吸道宿主防御【1-3】。通過具有特定突變的CFTR通道增加陰離子分泌可改善CF患者的氣道宿主防御和肺功能【1,4】。但并非所有CFTR突變都適合這種方法，獨立于CFTR起作用以促進陰離子分泌的小分子離子通道則可以規避這些限制【5】。多項研究表明，肽或小分子離子通道、轉運蛋白和載體等可以促進CFTR缺陷細胞中的Cl-轉運和/或CFTR缺陷上皮細胞中電流電位的變化【6】。然而，目前尚不清楚這種方法是否可以改善宿主的氣道防御。

　　兩性霉素B（AmB）是一種天然小分子抗真菌劑，其與甾醇（真菌細胞膜的組分）結合形成一價離子通道，導致真菌細胞一價離子（K +，Na +，H +和Cl-等）快速泄漏隨后死亡。當AmB與甾醇的摩爾比大于1時AmB會對人類產生毒性【7,8】，這些證據允許研究人員將AmB的通道活性與其細胞毒性合理地分離，使用低濃度的AmB形成離子通道，從而在CF患者的臨床實驗中有所運用。

兩性霉素（AmB）結構，圖片來源Wikipedia

　　近日，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究人員在 Nature 上發表題為Small molecule ion channels increase host defences in cystic fibrosis airway epithelia 的文章，報道了添加低濃度AmB可恢復CF患者氣道上皮細胞中ASL的pH，粘度和抗菌活性。實驗證明，AmB形成的非選擇性小分子離子通道可以通過獨立于CFTR的機制恢復CF患者氣道上皮細胞的宿主防御。

　　研究人員經實驗證明，低濃度的AmB不僅增加了由不同突變導致的CF患者氣道上皮細胞中ASL的pH并促進HCO3-分泌，同樣也增加了不攜帶CFTR突變的氣道上皮細胞ASL的pH和HCO3-分泌，盡管AmB缺乏離子選擇性，但AmB通道在功能上與驅動陰離子分泌的內源性外側蛋白質相互作用。隨后，研究人員測試了AmB對人氣道上皮細胞分化的原代培養物中宿主氣道的防御能力，結果發現CF氣道上皮培養物ASL粘度增加，抗菌活性降低，AmB的添加使CF上皮細胞中ASL對細菌殺傷力增強。

　　在進一步的實驗中，研究人員發現CF患者上皮細胞中ASL的pH隨著AmB濃度的增加而增加但隨后會下降。于是研究人員選用了AmBisome(一種經FDA批準的脂質體制劑，含有1：2.5比例的AmB和膽固醇【9】)，發現AmBisome在脂質體中引起HCO3-外排，添加AmBisome后使得CuFi-1上皮細胞(CFTR雜合突變株：G551D/ΔF508)中ASL的pH和HCO3-分泌增加，并且大范圍的AmBisome濃度增加依然增加ASL的pH。在CF豬模型的運用實例中【10】，通過添加AmBisome增加了CFTR-/-豬ASL的pH。

　　綜上，AmB通道獨立于CFTR，轉運一價陰離子和陽離子，其能增加CF氣道上皮細胞HCO3-的分泌、增加ASL的pH并改善抗菌活性。此文及其前期一系列報道，揭示了AmB可作為一種非CFTR依賴的方法來治療CF患者，由于這種機制與CFTR活性無關，因此CFTR調節劑也有可能產生累加效應【4,11】。此外，AmB已經是臨床上批準的藥物，AmBisome制劑可以安全地輸送到肺部治療肺部真菌感染，而不會產生明顯的全身暴露【12,13】，這些結果可能對CF患者有益。

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