Toll样受体的研究进展

专论与综述 毒毒素 A成正比 ,最低可检测 5 ng/mL。传感器对 200 ng/mL的破伤风毒素没有反应 ,尽管这 2个毒素 基因序列有一定的同源性 ,说明检测具有较高的特异 性。LAPS也可用于肉毒毒素的检测。 3　展望 21世纪将是生物经济时代 ,而生物传感器作为 生物技术支撑及关键设备之一也必然会得到极大的 发展 ,它们将进一步与信息技术结合 ,发展成为生物 技术的数字工程。目前 ,生物传感器正朝着以下几个 方面发展 :向高性能、微型化、多功能化、智能化、网络 化方向发展。将生物传感器与计算机结合 ,构成生化 检测的智能化系统 ,这种系统具有自动采集数据、数 据库管理及用人工智能进行数据处理等能力。生物 传感器的发展前景十分诱人 ,相信随着生物技术、材 料科学、微电子技术、光电子技术、电子计算机的发展 以及实际应用领域的迫切需要 ,生物传感器的研制与 应用将不断向前迈进。 (011) 收稿日期 : 2008205208;修回日期 : 2008211204 作者简介 :师志海 (1982 - ) ,男 ,博士研究生 . 通讯作者 :李守军 (1968 - ) ,男 ,教授 ,博士 ,博士生导师. Toll样受体的研究进展 师志海 1 ,曹宗喜 1 ,邢会杰 1, 2 ,张凯韩 1 ,曾　敏 1 ,李守军 1 (1. 华南农业大学 兽医学院 ,广东 广州 510642; 2. 暨南大学 医学院实验动物中心 ,广东 广州 510630) 中图分类号 : S852. 4 文献标识码 : A 文章编号 : 100427034 (2009) 01 - 0022 - 02 　　Toll样受体 ( TLR s)在机体的先天性免疫和获得 性免疫中作为重要的调节器对病原体的识别发挥着 非常重要的作用。TLR s作为一类病原模式识别受体 在免疫应答和炎症反应中发挥着重要作用 , TLR s信 号失调会引起多种疾病。在机体的免疫系统中 ,先天 性免疫作为免疫应答的始动环节 ,通过抗原递呈细胞 (APC)主要以 MHC2抗原肽复合物的形式递呈给 T 细胞来启动获得性免疫应答。获得性免疫应答的启 动需要双信号 ,即特异性抗原的刺激和来自 APC的 共刺激信号。通过疾病模型发现 , TLR信号级联的靶 向作用将会给传染性疾病带来新的治疗。文章 就 TLR s与先天性免疫的关系、TLR s的配位子及 TLR s在传染性疾病治疗中的靶向作用进行了简单概 述。 1　TLR s的介绍 TLR s广泛存在于植物、昆虫、蠕虫和脊椎动物 中 ,是进化的高度保守的同源受体。最初发现 Toll源 于果蝇。迄今为止已发现有 13种 TLR s,其中人 10种 ( TLR1～10 ) ,鼠 12种 ( TLR1～9及 TLR11～13 )。 TLR s属于 Ⅰ型跨膜蛋白 (C末端位于细胞内 , N末端 位于细胞外及跨膜区 ) ,由于它们具有序列相似性而 被归为同一基因家族。所有的 TLR s都有特异的结 构特征。TLR s的胞膜外区有若干个亮氨酸富集重复 序列 (LRR) ,果蝇属 Toll和 IL - 1受体 ( IL - 1R )的 胞内部分与胞浆区非常相似。 TLR s存在于多数骨髓细胞 (如巨噬细胞、树状突 细胞、中性细胞、T细胞、B细胞 )及非骨髓细胞 (如上 皮细胞和纤维细胞 ) 中 ,其中 TLR1、TLR2、TLR4、 TLR5、TLR6和 TLR11主要表达于细胞外 ,而 TLR3、 TLR7、TLR8和 TLR9则表达于细胞内。 2　TLR s与先天性免疫的关系 先天性免疫在宿主抵御病原体机制中起着关键 作用 ,并依赖于其他形式的识别受体如 TLR s和 NOD 样受体 (NOD - like recep tors, NLR s)来调节免疫系统 抵御病原体的入侵。已经证实 , TLR s和 NLR s在宿 主抵御微生物感染的机制和微生物群的调节平衡作 用中起着举足轻重的作用。TLR s和 NLR s可识别特 异的微生物配位子 ,激活不同的信号路径。 3　TLR s的配位子 3. 1　革兰阳性菌 革兰阳性菌具有厚的多层细胞壁 ,包括肽聚糖 ( PG)与碳水化合物聚合物 (N - 乙酰胞壁酸和 N - 乙酰葡萄糖胺 )交联且穿透细胞膜的肽链。革兰阳 性菌细胞壁含有胞壁酸 (W TA )、脂磷壁酸 (LTA )。 脂磷壁酸质类经类脂部分抛锚进入细胞膜 ,而 W TA 共价结合于 PG。由于在 W TA单体间磷酸二酯键的 存在 ,W TA将所有的负电荷传到革兰阳性菌的细胞 壁。但许多革兰阳性病原体如化脓性链球菌和肺炎 链球菌表达 W TA为 D - alanyl - ated,降低表面负电 荷而增加宿主阳离子抗菌肽的抵抗力。肺炎链球菌 的 W TA含有胆碱残基 ,可为一系列的胆碱结合蛋白 提供结合位点。纯化的 W TA是非炎性的 ,而纯化的 LTA是中度炎性的。但 Hashimoto M等学者报道 ,与 LTA相比 ,作为 TLR2的配位子金黄色酿脓葡萄球菌 22 Heilongjiang Animal Science 　 　　　 and VeterinaryMedicine　　　№ 1 2009 专论与综述 的脂蛋白更具有优势。 3. 2　革兰阴性菌 革兰阴性菌细胞壁更加复杂 ,包括薄的 PG层 , 靠近细胞膜和外膜 ,直接与外界接触。脂多糖 (LPS) 是细菌外膜外侧的主要组成部分 ,带大量电荷。外膜 LPS的化学结构具有菌株特异性 ,并与这些菌株的大 多数抗原物质有关。革兰阴性菌的外膜含有通道蛋 白 ,这类细胞外膜孔道蛋白允许离子、糖和氨基酸被 动转运穿过外膜。胞质和外膜被含有 PG层的浆膜 外周间隙隔开 ,这种结构可以保护细菌不受胆汁盐、 疏水抗生素和激活补体的影响 ,是细菌生存的关键所 在。LPS由 O -联多糖组成 ,除脑膜炎双球菌外 , LPS 是细菌生存和生长不可或缺的物质。传统的脂质 A 拥有单磷酸类脂或双磷酸类脂二糖主链。脂质 A经 其脂肪酸锚 LPS到外膜 ,是 LPS的有效成分。并非所 有的革兰阴性菌表达都类似 LPS,在不同的环境条件 下 ,LPS和 (或 )脂质 A结构可以发生变化。 革兰阴性菌细胞壁也含有脂蛋白 ,位于胞质或外 膜。已经证实 ,莱姆病的媒介物博疏螺旋体可以通过 TLR2和 TLR1激活炎症细胞。 3. 3　其他细菌 PG是革兰阳性菌常见的组成部分。有学者认为 TLR2可识别 PG,但仍有争议。事实上 ,直接从细菌 培养物中纯化的 PG可能带有污染 ,这样可以解释 TLR2依赖于炎症应答。 细菌 DNA含有低甲基化的 CpG基序 ,这些基序 不存在于哺乳动物的基因组中 ,经 TLR9识别后可产 生免疫刺激。由于 TLR9位于细胞内的内涵体中 ,细 菌 DNA必须吸收并转运至内涵体才能与受体相互作 用。在内涵体内 ,双链 DNA将分成能被 TLR9识别的 小的单链 CpG基序。鞭毛蛋白是鞭毛的主要亚单位 蛋白 ,不同种属的细菌鞭毛数目和排列也不同 ,鞭毛蛋 白单体可被 TLR5识别而鞭毛则不可以。与 TLR5识 别有关的氨基酸残基已被确定 ,且位于鞭毛中的高度 保守区域 ,但较易接近单体。一些细菌特异性配位子 也已有报道 ,如细胞外膜孔道蛋白或毒素 ,细胞外膜孔 道蛋白是革兰阴性菌外膜中很普通的蛋白。 脑膜炎双球菌的细胞外膜孔道蛋白可以被异源 二聚体 TLR1 /TLR2识别 ,志贺痢疾杆菌的细胞外膜 孔道蛋白向 TLR2 /TLR6发送信号。研究发现 ,脑膜 炎双球菌与志贺痢疾杆菌蛋白同源性较低 ,进而导致 TLR s的识别特异性有所差异。肺炎球菌溶素有若干 个功能区域 ,可调控与上皮细胞的附着、细胞溶解和 补体激活 ,是重要的致病因子。Malley R等学者发 现 , TLR4可识别肺炎球菌溶素。 4　TLR s在传染性疾病治疗中的靶向作用 在多种疾病 (如脓毒病综合征和炎性疾病 )中 , TLR s起着重要作用。根据 TLR信号传导路径中靶 向作用的组成 ,可研发针对传染性疾病和炎性疾病的 药物。几乎全部的 TLR路径一旦兴奋最终将导致 NFkB转录因子和 MAPK因子的激活。临床试验正 在尝试并阻断 NFkB和 p38MAP激酶 ,但迄今为止仍 未找到治疗炎性疾病的有效药物。据估计全球每天 超过 1 400人死于脓毒症 ,而 LPS又是革兰阴性菌脓 毒症的致病因子 , TLR4作为 LPS的识别受体将成为 治疗革兰阴性菌脓毒症的最有效靶目标。一种 TLR4 对抗物 (CRX - 526)已被研制出来 ,并证明在两类鼠 的炎性肠炎中有抗炎作用。TLR4对抗物是一种类脂 质 A类似物 ,通过阻断 LPS与 TLR4相互作用来抑制 促炎症反应细胞因子的释放。TLR4在人类炎症性肠 病 ( IBD)的发生发展过程中的特殊角色仍需进一步 鉴定 ,但 Hausmann等学者发现 IBD患者的 TLR4水 平升高。因此 , TLR4的靶向作用在人类的 IBD中是 有益的。 在革兰阴性菌和革兰阳性菌引起的严重脓毒症 中均与 TLR2有关。已研发出的一种 TLR2中和抗体 在鼠类败血症模型上具有极大的治疗潜力 ,应用该抗 体的鼠类可以抵抗枯草杆菌的致命性侵袭 [ 1 ]。 Eritoran是一种无毒性的类脂质 A类似物 ,可作 为 LPS诱导的促炎症反应细胞因子释放的抑制剂 , 目前已进入由 LPS诱导的炎症、肺脏及肾脏功能不 全等常见并发症的 Ⅱ期临床试验阶段 [ 2 ]。 近年来 ,人们对疫苗效价倍加关注 ,常通过筛选 疫苗佐剂来提高宿主产生长效的免疫效果。大多数 疫苗的研发难点在于找到一种合适的疫苗佐剂。 CpG DNA很有可能是一种潜在的疫苗佐剂 [ 3 ]。一些 类脂质 A类似物正作为疫苗佐剂被应用 ,且大多数 是作为 TLR4的促效剂。TLR s在疫苗研制中的作用 成为当前很多学者研究的热点。 5　结语 了解 TLR s的结构、分布、分类及功能可促进天 然免疫机制研究的进一步深入 ,有利于对变态反应和 自身免疫性疾病治疗措施的改进 ,也有利于解决如 CpG佐剂、DNA 疫苗及预防过敏反应等在实际应用 过程中存在的问题。TLR s在免疫系统中的重要性决 定了 TLR s仍将是研究的热点。 参考文献 : [ 1 ]　MENG G, RULZ M, SCH IEMANN M, et al. Antagonistic antibody p revents Toll - like recep tor 2 - driven lethal shock - like syndromes [ J ]. J Clin Invest, 2004, 113: 1473 - 1481. [ 2 ]　BENNETT G E, GROCOTT H P, LEVY J H, et al. A phase Ⅱ, double - blind, p lacebo - controlled, ascending - dose study of erito2 ran ( E5564) , a lip id A antagonist, in patients undergoing cardiac surgery with cardiopulmonary bypass[ J ]. Anesth Analg, 2007, 104: 378 - 383. [ 3 ]　DAUBENBERGER C A. TLR9 agonists as adjuvants for p rophylac2 tic and therapeutic vaccines [ J ]. Curr Op in Mol Ther, 2007 ( 9 ) : 45 - 52. (011) 32 　　　 　《黑龙江畜牧兽医 》2009年第 1期