Defensin, beta 1

Das humane Beta Defensin 1 gehört zu der großen Gruppe der antimikrobiellen Peptide (AMP), einer heterogene Gruppe von natürlich vorkommenden, als sog. "endogene Antibiotika" bezeichnete, kleine (< 100 Aminosäuren), kationische amphiphile, Peptide mit breiter mikrobizider Wirksamkeit. Antimikrobielle Peptide werden von Pflanzen, Bakterien, Insekten, wirbellosen Tieren und Vertebraten synthetisiert.

Humane antimikrobielle Peptide spielen bei der angeborenen, unspezifischen Immunabwehr (s.u. Immunität, angeborene) im Rahmen einer epithelialen Barrierefunktion bei Respirations-, Urogenital- und Gastrointestinaltrakt sowie der Haut eine tragende Rolle bei der Abwehr infektiöser Erreger. Sie stellen neben der zellulären epithelialen Barriere eine Art chemische Barriere dar. Neben ihren direkten antimikrobiellen Funktionen wirken sie auch als Moderatoren inflammatorischer Prozesse.  

Das humane Defensin beta 1 ist ein humanes Protein das durch das DEFB1-Gen kodiert wird das auf dem Chromosom 8 Genlokus: Chr 8: 6.87 – 6.88 Mb  p23.1, in Nachbarschaft zu anderen Defensinen lokalisiert ist.

Die Mitglieder der Defensin-Familie sind in ihrer Proteinsequenz sehr ähnlich aufgebaut. 

Allen Beta-Defensinen sind antimikrobielle Eigenschaften gemeinsam. Obwohl Beta-defensin-1 von zahlreichen Epithelien exprimiert wird, ist die antimikrobielle Funktion dieses Beta-Defensins noch unklar. Dies wird begründet durch seine weitgehend fehlende antibiotische Effizienz in experimentellen Ansätzen (Schroeder BO 2012) .   

Weitere Funktionen:

Keratinozyten exprimieren Beta-defensin-1. Das Defensin ist bei proliferierenden Zellen erhöht (Frye M et al. 2001). Beta-defensin-1 HBD-1 ist überexprimiert in verschiedenen Zelllinien von oralen Karzinomen (Han Q et al. 2014). Beta-Defensin-1 spielt eine Rolle bei der Differenzierung von Keratinozyten. So reguliert Defensin-beta 1 die Entwicklung von “tight junctions”  in kultivierten humanen Keratinozyten (Goto H et al. 2013).

Weiterhin scheint es eine moderierende Rolle bei renalen Karzinomen und dem Prostatakarzinom  zu spielen.

Gingivalen Epithelzelllinien denen unterschiedliche Mengen (25-200 μg/ml) an Grüntee-Extrakten oder Epigallocatechin-3-gallat zugesetzt wurden zeigten eine Hochregulierung der Beta-Defensinen 1 und 2.

Erhöhte Spiegel des Defensins beta 1 lassen sich bei der COPD und beim schweren Asthma bronchiale nachweisen. Hierbei ist die Produktion an Defensin beta  abhängig vom Schweregrad der Atemwegserkrankungen. Das Defensin kann als effiziente Biomarker betrachtet werden (Baines KJ et al.2015).

In Alveolarmakrophagen von HIV-Infizierten ist die Beta-defensin 1 Expression vermindert (Alp S et al. 2005).

Beta Defensin 1 ist in die Pathogenese der zystischen Fibrose involviert. 

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23150110Alp S et al. (2005) Expression of beta-defensin 1 and 2 in nasal epithelial cells and  alveolar macrophages from HIV-infected patients. Eur J Med Res  10:1-6.
2. Baines KJ et al. (2015) Airway β-Defensin-1 Protein Is Elevated in COPD and Severe Asthma. Mediators Inflamm 2015:407271. 
3. Frye M et al. (2001) Expression of human beta-defensin-1 promotes differentiation of keratinocytes. J Mol Med (Berl) 79:275-282. 
4. Goto H et al. (2013) Human beta defensin-1 regulates the development of tight junctions in cultured human epidermal keratinocytes. J Dermatol Sci 71:145-148.
5. Han Q et al. (2014) Human beta-defensin-1 suppresses tumor migration and invasion and is an independent predictor for survival of oral squamous cell carcinoma patients. PLoS One 9:e91867. 
6. Li Y et al. (2015)  Host Avian Beta-Defensin and Toll-Like Receptor Responses of Pigeons following Infection with Pigeon Paramyxovirus Type 1. Appl Environ Microbiol 81:6415-6424.
7. Lombardo Bedran TB et al. (2014)  Green tea extract and its major constituent, epigallocatechin-3-gallate, induce epithelial beta-defensin secretion and prevent beta-defensin degradation by Porphyromonas gingivalis. J Periodontal Res 49:615623.  
8. Németh BC et al. (2014) Relevance of α-defensins (HNP1-3) and defensin β-1 in diabetes. World J Gastroenterol 20:9128-9137.
9. Schroeder BO (2012) Human beta-defensin 1: from defence to offence. Z Gastroenterol 50:1171-1175. 
10. Wang XF et al. (2015) Antimicrobial activity of human β-defensins against lactic acid bacteria. Nat Prod Res 29:2164-2166.