Toll样受体的研究进展

1、收稿日期:2006207210;修回日期:2005212202作者简介:任美玉(19812,女,山东淄博人,在读硕士,主要从事Toll 样受体研究。通讯作者:吴欣怡(E 2mail :xywu8868 Toll 样受体的研究进展任美玉综述吴欣怡审阅(山东大学齐鲁医院眼科,济南250012摘要:Toll 样受体(Toll 2like receptors ,TL R 是近年来备受关注的一种病原体识别受体,它在固有免疫中通过对病原体相关的分子模式(pathogen 2associated molecular patterns ,PAMP 的识别发挥作用,通过刺激信号的级联反应导致细胞因子的产生和协同

2、刺激因子的表达,在天然免疫和获得性免疫中起到了桥梁的作用。鉴于TL R 在免疫学,分子生物学以及临床研究中的重要意义,自发现至今,众多相关的研究不断展开。本综述将回顾TL R 发现以来主要的研究进展,探讨TL R 的临床联系以及展望未来TL R 可能的研究方向。关键词:Toll 样受体;免疫;配体;信号转导中图分类号:Q939.91文献标识码:A文章编号:100122478,生物学家N sslein 2Volhard 在研究黑腹果蝇的过程中发现了一种突变基因导致果蝇的胚胎发育发生变化,首次有了“Toll ”这一概念。随后在哺乳动物中发现了相似的蛋白,研究

3、表明其不仅在发生学上有价值,在免疫学上也有重要的意义。此后,共有11种Toll 的同源物相继被鉴定(TL R1TL R11,对相关的分子结构,各个受体的特异性配体,受体与配体之间的识别,以及其信号转导通路均有了不同程度的了解。1T LR 的结构和配体TL R 多表达于哺乳动物的抗原提呈细胞以及上皮细胞,被认为是具有相同结构的I 型跨膜型式识别受体(pattern recognition receptors ,PRR ,它由紧密相连的三个部分组成:胞外段是富含亮氨酸重复序列(leucine 2rich repeat ,L RR 的N 端,约550980个氨基酸组成;跨膜区是富含半胱氨酸的结构域;

4、胞内段与IL 21受体同源,被称为TIR (Toll/IL 21R ,约200个氨基酸大小1。L RR 结构域是所有PRR 共有的结构特点,它识别广泛存在于病原体细胞表面的分子标志,如酵母细胞壁表面上的甘露糖,以及脂多糖、多肽糖、胞壁酸等各种细菌的细胞壁成分等,即PAM P 。两者结合启动信号转导过程2。TIR 结构域在细胞内介导信号传递,在蛋白之间相互作用过程中意义重大,与天然免疫和获得性免疫作用的发挥紧密相连3。尽管TL R 家族成员具有相似的结构,但不同的TL R 能够分别识别不同的配体4。TL R2与TL R1、TL R6结合成异源二聚体,可以识别包括细菌脂蛋白、支原体脂蛋白、酵母菌胞

5、壁酵母多糖、G +的肽聚糖、克氏锥虫的GPI 锚定蛋白、克雷白杆菌外膜蛋白A 、结核杆菌的细胞壁相关糖脂等。除了识别非自身型式外,TL R2复合体也能够识别变化了的自身型式,如来自凋亡细胞的某些被处理过的成分。TL R4形成同源二聚体,除了介导L PS 的信号转导之外5,还可以识别其他一些G 2细菌的PAMP ,包括热休克蛋白606、纤毛、逆转录病毒的包膜糖蛋白、分枝杆菌的不耐热成分、螺旋体的胞壁酸等。亦有研究发现,TL R4是一些内源性配体的受体,如纤维蛋白原、纤维结合素、鼠2D22防御蛋白、肺表面活性蛋白A 等。TL R3也组成同源二聚体,识别病毒双链RNA 。TL R5可形成同源二聚体或

6、与TL R4形成异源二聚体,都识别鞭毛蛋白7。报道提示TL R7识别双链RNA ,但很多实验结果支持,TL R7和TL R8的天然配体尚未发现,由于在细胞内部表达,TL R7和TL R8被认为与一些合成的小分子抗病毒成分咪唑喹啉相结合,近来也有研究发现,在自身免疫性疾病SL E 患者中,能够识别一些高度保守自身snRNA 片断8。TL R9以同源二聚体的043现代免疫学2006年第26卷第4期形式识别非甲基化的Cp G DNA。目前对TL R11的研究较少,L PS、P GN和poly(IC都不能刺激TL R11表达细胞中N F2B的活化,另有报道显示,TL R11可以识别一种致尿路感染的 E

7、.coli菌株的小分子型式9。除此之外,TL R1、TL R6和TL R10不直接识别配体,而通过与其他TL R配对形成异源二聚体的形式发挥作用4。2配体识别及胞内信号转导过程众多研究结果表明,TL R对配体的识别需要其他蛋白的协同作用,以TL R4为例,目前认识较多的是CD14和MD22分子。CD14以GPI锚定在巨噬细胞表面或以分泌蛋白的形式存在,可以结合L PS,但缺乏信号转导功能。与TL R4结合以后即可以通过TL R4激活细胞内的信号级联反应。TL R4的协同受体MD22是一个可溶性蛋白分子,通过与TL R4结合来提高TL R4对L PS的敏感性,并可增加TL R4受体的稳定性10。

8、TL R4介导的信号转导,包括MyD88依赖性和非依赖性两个途径11。MyD88途径介导炎性细胞因子产生。TL R4与配体结合后促使其本身二聚化,然后通过TIR结构域与髓样分化蛋白MyD88羧基端的TIR结构域相互作用,活化后的MyD88通过位于氨基端的结构域与丝/苏氨酸蛋白激酶IRA K的氨基端相互作用,导致IRA K发生自身磷酸化,然后与肿瘤坏死因子受体相关因子6(TN F2 receptor2associated factor6,TRA F6相互作用,活化后的TRA F6与转化生长因子2活化激酶(T GF2activated kinase,TA K1及TA K1的结合蛋白TAB1/2形成

9、复合物磷酸化N F2B抑制因子I2B,降解I2B,促使N F2B进入细胞核,最后导致相关基因转录。而MyD88的非依赖性途径主要调控树突状细胞(DC的成熟和免疫正向调节分子如M HC、CD80和CD86等的表达。MyD88衔接蛋白(MyD882adaptor2like,MAL又称TIRA P(TIR2 domian containing adaptor protein,通过其TIR 结构域与TL R4的TIR结构域相互作用。体外研究发现,过度表达TIRA P/MAL激活N F2B;而抑制TIRA P/MAL的表达,可阻断野生型和MyD88缺陷型小鼠L PS诱导的DC的成熟,提示此蛋白可能在TL

10、 R4介导的MyD88非依赖性信号通路中具有重要作用。Yamanmoto和Horng领导的研究小组用基因敲除小鼠进行研究时发现,该小鼠脾细胞受L PS刺激后增殖能力和细胞因子产生均受抑制,核转录因子N F2B和MA P K活化延迟,但是IFN诱导性基因的表达和DC的成熟并未受到影响。为了排除MyD88在TIRA P基因缺陷时的补偿作用,Yamanmoto等进一步研究了TI2 RA P/MAL和MyD88双基因敲除小鼠,结果发现该小鼠巨噬细胞受L PS刺激后IFN诱导性基因的表达正常,L PS诱导的DC共刺激分子(CD40、CD80、CD86表达未受影响。实验结果表明,TI2 RA P与MyD8

11、8在TL R介导的信号转导中具有相似的作用。但是与MyD88(作为所有TL R共同的接转蛋白不同,TIRA P主要在其中几种TL R(包括TL R4、TL R2、TL R1、TL R6介导的信号通路中起作用12,13。3T LR与临床研究由于TL R在宿主防御反应中的重要性和关键性,相关作用的临床研究已成为人们关注的热点,以寻求治疗感染性疾病的新手段14。2003年ONeill曾提出通过用药物阻断N F2B在临床上治疗类风湿关节炎。国内有研究发现,TL R4在活动期SL E患者中显著升高,而稳定期SL E患者与正常人接近。此外,发现TL R4在干燥综合征自身免疫病鼠模型MRL/MpJ小鼠中CD

12、4+T细胞低表达以及对L PS低反应,这导致了小鼠对L PS的耐受和对革兰阴性菌的清除存在障碍,为认识天然免疫和获得性免疫间的联系以及感染在自身免疫疾病中的作用提供了新的思路15。在Alberto2Visintin 等研究中,将TL R4的协同受体MD22作为药物抑制内毒素反应的靶分子,可以有效的减轻内毒素诱导的炎性反应和组织损伤16。有人用C57BL/6、TL R22/2、TL R92/2和MyD882/2小鼠研究哺乳动物角膜炎症发生时的信号转导通路,用相应的配体刺激之后,在TL R22/2、TL R92/2小鼠中,完全没有发现中性粒细胞向角膜基质的迁移,同样的结果出现在MyD882/2小鼠

13、。临床观察这些小鼠的角膜没有发生厚度变化或者变浑浊,提示配体刺激并没有导致正常的炎症反应,说明在哺乳动物发生角膜炎症的过程中,TL R2、4、9是通过MyD88依赖性途径进行信号转导的。由此为我们可以通过阻断其传导通路的某个环节来预防和治疗角膜炎症17。TL R与143Toll样受体的研究进展肿瘤免疫也逐渐成为研究的热点问题,人们已经注意到TL R在肿瘤细胞与正常细胞表达上的差异, TL R在肿瘤免疫监视中的作用有待更加深入的研究18。4展望随着研究的深入,在取得进展的同时也带给我们更深层次的思考和问题,例如,TL R识别的分子种类到底有多少?TL R能识别原生动物吗? TL R在各种组织细胞

14、表达的差异有何生物学的意义?TL R有没有其他更多的通路进行信号的转导?阻断信号转导过程对机体是否利大于弊?如果可以,那么在信号转导的哪个步骤上进行干预效果会更好?目前,针对TL R为靶点的药物研究也正成为一个热点,对TL R信号通路中某些环节的干预也成为一种治疗策略,这些研究的进展必将为新型疫苗和免疫调节剂的研发,临床各种感染性疾病以及肿瘤的预防提供一条新的思路。参考文献1Seitz M.Toll2like receptors:sensors of t he innate immunesystemJ.Allergy,2003,58(12:124721249.2Bell J K,Mullen

15、GED,Leifer CA,et al.Leucine2rich re2peat s and pat hogen recognition in Toll2like receptorsJ.Trends Immunol,2003,24(10:5282533.3Kawai T,Akira S.Pat hogen recognition wit h Toll2like re2ceptorsJ.Curr Opon Immunol,2005,17(4:3382344. 4Akira S,Hemmi H.Recognition of pat hogen2associated mo2lecular patte

16、rns by TL R familyJ.Immunol Lett,2003,85:85295.5Warren HS.Toll2like receptorsJ.Crit Care Med,2005,33:4572459.6Cohen2Sfady M,Nussbaum G,Pevsner2Fischer M,et al.Heat shock protein60activate B cells via t he TL R42MyD88pat hwayJ.J Immunol,2005,175(6:359423601.7Zhang J,Xu K,Ambati B,et al.Toll2like rece

17、ptor52medi2ated corneal epit helial inflammatory responses to pseu do2monas aeru gi nosa flagellinJ.Invest Opht hamol Vis Sci,2003,44:424724254.8Vollmer J,Tluk S,Schmitz C,et al.Immune stimulationmediated by autoantigen binding sites wit hin small nuclearRNAs involves Toll2like receptors7and8J.J Exp

18、 Med,2005,202(11:157521585.9Zhang D.A toll2like receptor t hat prevent s infection by uro2pat hogenic bacteriaJ.Science,2004,303:152221526. 10Hyakushima N,Mit suzawa H,Nishitani C,et al.Interac2tion of soluble form of recombinant extracellular TL R4do2main wit h MD22enables lipopolysaccharide bindin

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