Toll样受体及与树突状细胞的分化和信号转导的研究进展

综 述

Toll样受体及与树突状细胞的分化和信号转导的研究进展
Study on Toll Like Receptors Differentiation of Dendritic Cell and Signal Transduction

周爱民 综述，冯捷 审校
ZHOU Ai-min,FENG Jie?

　

［摘 要］ Toll样受体是新近发现的先天免疫的细胞跨膜受体及病原模式识别受体，在急性炎症反应中细胞吞噬的调节、细胞信号转导及细胞凋亡方面起重要作用。树突状细胞是抗原呈递细胞，参与机体的先天免疫并启动获得性免疫，但二者的触发机制尚不清楚。本文对Toll样受体及其在树突状细胞中的表达，以及与树突状细胞的分化和信号转导的关系进行综述。?

［关键词］ Toll样受体；树突状细胞；信号转导?

［中图分类号］ R 329.28
［文献标识码］ A
［文章编号］ 1001-7089(2004)04-0246-02

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在机体的免疫系统中，天然免疫作为免疫应答的始动环节，通过抗原呈递细胞以MHC-抗原肽的形式呈递给T细胞来启动获得性免疫应答，同时通过合成炎性介质和细胞因子引发炎性反应。但对识别病原激活细胞的膜受体还处于探求阶段，Toll样受体是机体通过感知微生物病原体并激活细胞直接产生免疫防御的天然免疫受体，Toll样受体在树突状细胞中的表达及树突状细胞的分化和信号转导，为研究皮肤免疫防御和感染性、自身免疫性皮肤病等的关系提供了基础。

1 Toll样受体
Toll样受体(Toll like receptors，TLRs)是13年前研究果蝇胚胎发育发现决定果蝇背腹侧的分化基因(dToll)编码的一种跨膜受体蛋白。Means等［1］发现，dToll不仅影响胚胎发育，而且参与成蝇的免疫反应，dToll功能缺失的果蝇显示对真菌感染的易感性，说明Toll样受体具有介导抗真菌感染信号转导的功能。Toll家族的另一成员18wheel参与产生一种抗细菌肽attacin。上述发现提示，Toll样受体在抗真菌、细菌等病原感染中的重要意义，同时激发人们对Toll样受体研究的兴趣。哺乳动物的天然免疫分子Toll样受体，是Toll样蛋白的同源体，在识别和抵御各种病原微生物及其产物中发挥作用。人体Toll样受体家族目前已被确认的成员共有10个，基因分别定位于4号染色体（TLR1,2,3,6,10）、9号染色体（TLR4）、1号染色体（TLR5），3号染色体（TLR9），X染色体（TLR7,8）［2～4］。
Toll样受体是Ⅰ型跨膜受体，其胞外段均有17～31个富含亮氨酸的重复序列（leucine?rich repeat, LRR），都含有3个胞外段辅助蛋白即MD-1，MD-2和RP105，参与对病原相关分子模式的识别；胞内段由Toll同源结构域（Toll homolgy domain）和分子羧基端长短不同的短尾肽组成，与人白细胞介素Ⅰ受体的胞质区结构相似，胞内段的髓样分化因子88（MyD88）,作为一种重要的转接蛋白参与TLRs介导的信号转导［5,6］。TLRs主要分布于淋巴组织、白细胞等细胞表面，不同的TLRs在非淋巴组织也有不同程度的表达，其中TLR2和TLR4已被证实可表达于树突状细胞，并且具有功能活性［7,8］。TLRs精细结构与广泛表达是其发挥生物学作用的必要条件。

2 树突状细胞
树突状细胞（dendritic cell,DC）是存在于非淋巴器官和血液中形态及功能均极为特殊的免疫细胞，是识别病原侵入的第一道防线，未成熟的DC具有结合抗原发挥吞噬作用。在感染或炎症反应时，被激活的DC开始由非淋巴器官到二级淋巴器官的移位，激活机体的细胞免疫和体液免疫。研究发现DC通过其表面的MHC分子与抗原联合，以膜结合方式提呈抗原，为功能强大的抗原呈递细胞（antigen presenting cell,APC），在抗感染免疫、器官移植、自身免疫性疾病中具有广泛的应用前景。

3 Toll样受体在树突状细胞中的表达
Fabio等［9］设计TLR2，TLR4两对特异引物，采用一步法RT-PCR技术从树突状细胞总RNA中扩增出TLR2和TLR4的cDNA片段，并经核苷酸序列测定，证实这些cDNA片段与基因库提供的TLR2和TLR4序列一致。同时以TLR2和TLR4的cDNA片段为探针，进行Northern杂交，所得结果亦可证明。

4 TLR?2和TLR?4特异激活树突状细胞及信号转导
采用不同的微生物成分激活不同的TLR，发现TLR2和TLR4激活DC的能力不同。增加酵母多(聚)糖、肽聚糖（PGN）及OspB-L和pam-Cys脂肽的含量可激活NF-κB依赖荧光素酶产物表达Hela-TLR2，不表达Hela-TLR4/MD-2，而脂多糖（LPS）只激活Hela-TLR4/MD-2的NF-κB［10,11］。相似剂量的LPS或PGN却可同样地激活不成熟DC的NF-κB。超前转移实验表明LPS和PGN除激活NF-κB外，还可在某种程度上激活DC的活性压力蛋白/JNK，活性丝裂素蛋白激酶（MAPK-Erk1/2）和p38MAPK［9,12］。微生物成分在介导DC细胞成熟方面，LPS或PGN可同样显著地表达成熟DC的表面标志CD40，CD83，CD86及人白细胞抗原DR［13,14］。
TLR2和TLR4激活DC后产生不同的细胞因子和化学激活因子，TLR4主要产生IL-12 p70，γ-IFN介导蛋白（IP-10）及转录β-IFN；TLR2刺激则优先表达IL-8和IL-23 p19。这些可溶性因子指导T辅助细胞朝有利于杀灭病原的方向分化为细胞免疫或体液免疫。尤其是IL-12和IP-10能刺激T细胞产生IFN，在介导Th细胞极化方面发挥重要作用，IL-12是极化为Th1的关键因子，如果缺乏IL?12则极化为Th2细胞系［15,16］。激活的抗原呈递细胞产生的活性IL-12是含有p40和p35亚单位的杂二聚体，是控制IL-12 p70产生的限制因子。IL-12 p40还可形成纯二聚体，作为IL-12受体的拮抗剂，尽管由于p35基因介导缺陷不能产生IL-12 p70。TLR2激动剂可刺激产生抑制剂p40同源蛋白，此结果预示Th2细胞系建立。另一方面，TLR2激活优先介导p19转录，p19是近期才被证明的一种可以和p40形成杂二聚体的蛋白，诱导新的细胞因子IL-23，与IL-12具有相似的作用。TLR4激动剂可刺激显著产生IP-10，IP-10是不同细胞型对γ-IFN、微生物成分应答所产生的CXC化学激活因子，IP-10可对单核细胞、NK细胞产生化学吸附，更重要的是Th1优先表达IP-10受体CXCR3，TLR2刺激DC不能表达IP-10，这将导致Th1细胞补充缺陷，同时也显示来源于这些受体的信号可差异地极化获得性免疫应答［17,18］。
TLRs介导的信号通路最终导致NF-κB的转位与相应免疫基因的活化而转录，释放前炎症因子及辅助刺激分子，起到调节炎症反应的作用，提示TLRs可能在先天性免疫系统中起重要作用，并成为联系后天性免疫系统的纽带。应用p38MAPK、P13K药理学抑制剂可以建立针对TLR2和TLR4激动剂有多少激酶参与介导细胞因子和化学激活因子基因，最有兴趣的是确定的细胞因子和化学激活因子的转录更易受这些抑制剂的影响。P13K通过TLR2和TLR4在介导细胞因子和化学激活因子方面发挥很重要的作用。IP-10是γ-IFN介导基因，到目前为止还不清楚是否TLR家族成员能激活γ-IFN特定信号途径，这一领域正在研究［19,20］。相信随着研究的深入展开，证实TLRs可激活更多不同的信号通路，有助于阐明基因活化和细胞炎症反应的调节作用。

5 研究意义及展望
TLRs是先天免疫模式识别的主要受体，通过识别病原相关模式分子，激活先天免疫系统产生前炎症因子、抗微生物肽抵御病原所致损害，同时作为预警信号，向抗原呈递细胞发出警报，从而启动后天免疫系统。除急性的微生物感染外，TLRs还在慢性炎症如哮喘及自身免疫性疾病如关节炎等方面具有重要的研究价值。TLRs抗感染机制主要有三个方面：一是激活iNOS抗炎；二是介导细胞凋亡，下调感染反应性，减轻组织损伤；三是介导释放抗炎因子如IL-10，IL-12、IL-4等［21］。TLR-2，TLR-4是研究较为清楚的感染受体，他们表达于DC，识别病原相关分子模式，刺激DC，通过胞内信号转导，或直接触杀，或诱生细胞因子和化学激活因子扩大非特异防御作用，或提供共刺激信号诱导特异免疫。DC在活化、移位、调控T，B免疫应答方面均受到各种因子的控制，郎格汉斯细胞（LC）是未成熟的DC，存在于人体的表皮中，在皮肤免疫防御中发挥重要的作用。TLRs在LC上如何表达、LC如何进行信号转导仍不清楚，而且皮肤是人体病原微生物入侵的第一道防线，PAMP持续刺激TLRs释放大量因子，可能是临床长期感染的主要原因，因此对于TLRs在分子、细胞、机体水平的研究，可为免疫缺陷性疾病、异常免疫应答疾病或感染性疾病的发病机制及防治提供依据。

近来人们还发现TLRs的点突变如TLR?4712bp突变使组氨酸代替脯氨酸后，机体对LPS刺激的敏感性降低［22］,这为生产治疗革兰阴性菌感染TLRs基因生物制剂，提供了理论基础和契机。?

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［作者单位］ 西安交通大学第二医院皮肤科，陕西 西安 710004
［作者简介］ 周爱民（1968-），男，河南省魏氏县人，医学博士，主要研究方向为皮肤免疫。