病原體相關(guān)分子模式與免疫識(shí)別受體研究進(jìn)展①

陶志云 施祖灝 朱春紅 宋衛(wèi)濤 宋 遲 秦愛(ài)建 (揚(yáng)州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，揚(yáng)州225009)

病原體相關(guān)分子模式與免疫識(shí)別受體研究進(jìn)展①

陶志云 施祖灝②朱春紅②宋衛(wèi)濤②宋 遲②秦愛(ài)建 (揚(yáng)州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，揚(yáng)州225009)

對(duì)“自我”和“非我”的區(qū)分是免疫系統(tǒng)抵抗病原侵入和維持機(jī)體處于平衡狀態(tài)的先決條件。1989年，美國(guó)耶魯大學(xué)免疫學(xué)家Janeway在冷泉港會(huì)議上提出了細(xì)菌、病毒、真菌等外來(lái)微生物存在與機(jī)體完全不同的獨(dú)特結(jié)構(gòu)成分，即病原體相關(guān)分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)，而機(jī)體內(nèi)的天然免疫系統(tǒng)細(xì)胞上存在可識(shí)別PAMP的模式識(shí)別受體(Pattern-recognition receptors，PRRs)這一假說(shuō)[1]。1996 年 Hoffmann 等[2，3]通過(guò)對(duì)含 Toll基因突變的果蠅研究證實(shí)了這一假說(shuō)。

天然免疫系統(tǒng)的識(shí)別機(jī)制近年來(lái)已成為免疫學(xué)的研究熱點(diǎn)，從文獻(xiàn)檢索結(jié)果來(lái)看每年都有大量相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，新型的識(shí)別受體不斷被發(fā)現(xiàn)和確證。目前已發(fā)現(xiàn)的模式識(shí)別受體可以分為六大類(lèi)[4]:第一類(lèi)是Toll樣受體家族(Toll-like receptors，TLRs);第二類(lèi)是識(shí)別RNA受體家族，包括維甲酸誘導(dǎo)基因Ⅰ樣受體家族[Retinoic-acid-inducible geneⅠ(RIG-Ⅰ)-like receptors，RLRs]和蛋白激酶R(RNA-activated protein kinase R，PKR);第三類(lèi)是識(shí)別DNA受體家族;第四類(lèi)是主要識(shí)別肽聚糖的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體家族[Nucleotide-binding oligomerization domain(NOD)-like receptors，NLRs];第五類(lèi)是C型凝集素受體家族;第六類(lèi)是其他一些固有免疫特異性PRRs。有關(guān)這些PRRs的研究進(jìn)展，有許多文章對(duì)其進(jìn)行了綜述，但這些綜述性文章基本都如前所述從PRRs的結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)進(jìn)行闡述?，F(xiàn)有研究表明，一些致病菌和病毒可以逃避固有免疫應(yīng)答，而且并不是所有的PRRs都可以被刺激并啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答，因此，對(duì)病原體相關(guān)分子模式化學(xué)結(jié)構(gòu)的更多了解將會(huì)幫助解釋PRRs興奮或抑制對(duì)結(jié)構(gòu)的需要，為新型PRRs的發(fā)現(xiàn)以及免疫治療藥物的開(kāi)發(fā)提供相關(guān)信息[5]。本文將從病原體分子模式的角度進(jìn)行闡述，并通過(guò)對(duì)病原體分子模式的分析，為研究者提供新的思考角度和觀念。

1 脂類(lèi)化合物

細(xì)菌細(xì)胞壁中的組成成分如脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)、脂磷壁酸(Lipoteichoic acid，LTA)和脂阿拉伯甘露聚糖(Lipoarabinomannan，LAM)，均屬于脂類(lèi)化合物。脂質(zhì)的主要成分為脂肪酸，后者包括飽和脂肪酸(Saturated Fatty Acid，SFAs)、單不飽和脂肪酸(Monounsaturated fatty acid，MUFAs)與多不飽和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids，PUFAs)。細(xì)菌脂質(zhì)的脂肪酸組成與宿主動(dòng)物的明顯不同，如動(dòng)物體內(nèi)含量很高的油酸和棕櫚油酸，但在很多細(xì)菌中均不存在或含量極低。雖然目前這一脂肪酸組成模式的差異對(duì)模式識(shí)別受體的激活具有何種特殊意義還不明確，但弄清這一機(jī)制將為防治病原體感染、營(yíng)養(yǎng)免疫調(diào)控研究提供新的思路。

LPS是PAMPs中最具有代表性的分子，是革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分，又稱(chēng)為細(xì)菌內(nèi)毒素，其中類(lèi)脂A是LPS的活性成分，類(lèi)脂A由D-氨基葡萄糖雙糖骨架和以酯鍵和酰胺鍵連接的長(zhǎng)鏈脂肪酸組成，脂肪酸的組成可能通過(guò)影響類(lèi)脂A的構(gòu)象決定其與受體結(jié)合的特異性。來(lái)源于腸道桿菌科的Cannical脂質(zhì)A包含有6個(gè)脂肪酸，常作為一種激動(dòng)劑被TLR4識(shí)別，而來(lái)源于R.spheroides的包含4個(gè)脂肪酸的脂質(zhì)A，對(duì)于TLR4則是一種拮抗劑。來(lái)源于不同物種的脂肪酸顯示出不同的免疫刺激活性，這和它的親脂性和病原性是密切相關(guān)的[6-8]。

磷壁酸是革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁特殊組份，在體內(nèi)與CD14結(jié)合形成LTA-CD14復(fù)合物，LTA-CD14復(fù)合物又與LAP蛋白結(jié)合形成LTA-CD14-LAP復(fù)合物，LTA-CD14-LAP復(fù)合物通過(guò)TLRs進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)。目前已確認(rèn)的可識(shí)別LTA的模式識(shí)別受體包括 TLR2 和 TLR6[9，10]，與 TLR4 一樣，TLR2 和 TLR6也表達(dá)于細(xì)胞膜。

細(xì)菌外壁的LPS、LTA也能被巨噬細(xì)胞表面的清道夫受體如SR-AⅠ、SR-AⅡ和MARCO等識(shí)別，激活巨噬細(xì)胞吞噬活性[11]。

有研究認(rèn)為，動(dòng)物機(jī)體的內(nèi)源性脂質(zhì)也可以被PRRs所識(shí)別，如低密度脂蛋白可分別被 TLR4、TLR2和清道夫受體識(shí)別，啟動(dòng)炎性信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝及炎性基因表達(dá)，并與多種生理或病理狀態(tài)相關(guān)，如參與動(dòng)脈粥樣硬化的形成[12-14]。當(dāng)TLR2、TLR4、TLR6基因突變，飽和脂肪酸誘導(dǎo)的炎性基因表達(dá)也受到抑制;而多不飽和脂肪酸或脫?；蟮娘柡椭舅岵粌H能逃避TLR2、TLR4的識(shí)別，甚至能抑制這些TLRs的活性[15]。

2 糖類(lèi)化合物

多糖(Polysaccharides)是自然界中含量最豐富的生物聚合物，廣泛分布于植物、動(dòng)物和微生物中。能夠刺激巨噬細(xì)胞免疫應(yīng)答的生物多糖主要可分為β-葡聚糖和高支化度的雜多糖兩大類(lèi)，如存在于病原性微生物的多糖類(lèi)化合物有脂多糖、肽聚糖、脂阿拉伯甘露聚糖、莢膜多糖、酵母多糖等[16]。

肽聚糖存在于革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁中。肽聚糖的骨架是由兩種糖衍生物:N-乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine，GlcNAc)和 N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid，MurNAc)交替相連而形成的多糖鏈，這些鏈相互交聯(lián)形成肽聚糖。并不是所有細(xì)菌都具有相同的胞壁質(zhì)，它們?cè)陔逆湹陌被峤M成上會(huì)有不同。其中僅存在于G-細(xì)菌的γ-右旋谷氨酰-內(nèi)消旋二氨基庚二酸多肽(Meso-DAP)可被NOD1識(shí)別，而同時(shí)存在于G+和G-的胞壁酰二肽(Muramyl dipeptide，MDP)可以被 NOD2識(shí)別[17-19]。NOD1和NOD2是最先被報(bào)道的能夠識(shí)別胞質(zhì)內(nèi)PAMP的NLRs，分別含有1個(gè)和2個(gè)N末端CARD效應(yīng)結(jié)構(gòu)域。NOD識(shí)別肽聚糖的機(jī)制還不清楚，尚未證實(shí)它們之間可發(fā)生直接結(jié)合，很可能胞壁肽聚糖是通過(guò)一種連接蛋白以間接的形式與NOD結(jié)合。

脂阿拉伯甘露聚糖(LAM)，尤其是帶有甘露糖帽的脂阿拉伯甘露聚糖，是慢性生長(zhǎng)的分枝桿菌細(xì)胞壁上的重要糖脂，如結(jié)核分枝桿菌。LAM的模式識(shí)別受體為T(mén)LR2和甘露糖受體。有研究顯示，來(lái)自于牛分枝桿菌和結(jié)核分枝桿菌的LAM能夠通過(guò)甘露糖受體所傳遞的胞內(nèi)信號(hào)抑制TLRs的信號(hào)通路[20]。

存在于真菌的細(xì)胞壁中的酵母多糖也是重要的PAMPs，目前已報(bào)道可識(shí)別酵母多糖的 PRRs有TOLL樣受體家族的TLR2、TLR6;C型凝集素受體家族(CLRs)的 Dectin-1、Dectin-2、甘露糖受體和CARD9(Caspase recruitment domain9)[4，20-22]。CLRs是一類(lèi)新的非Toll樣PRRs，CLRs與配體結(jié)合后，可通過(guò)Syk(酪氨酸激酶)依賴(lài)和Syk非依賴(lài)兩種通路激活下游信號(hào)，這是一較為新穎的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，其下游傳導(dǎo)機(jī)制目前還不是很清楚。

3 蛋白質(zhì)或多肽

病原性微生物均營(yíng)寄生性生活，其組織形態(tài)和新陳代謝與宿主差異顯著，在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上也表現(xiàn)出明顯的不同。微生物蛋白質(zhì)往往都具有較強(qiáng)的免疫原性，其氨基酸組成與宿主差異明顯。存在于細(xì)菌胞膜上的脂蛋白、脂多肽、鞭毛蛋白、病毒衣殼上的衣殼蛋白和融合蛋白均是重要的PAMPs。

細(xì)菌脂蛋白位于細(xì)菌外膜的內(nèi)層，連接著磷脂雙分子層與肽聚糖層。復(fù)旦大學(xué)儲(chǔ)以微教授課題組報(bào)道，細(xì)菌脂蛋白一旦與存在于T淋巴細(xì)胞表面的TLR2受體“一對(duì)一配接”后，可以調(diào)動(dòng)一群具有殺傷性T淋巴細(xì)胞，明顯增強(qiáng)其殺傷癌細(xì)胞的能力，同時(shí)，這種“一對(duì)一配接”還可以削弱和抑制另外一群調(diào)節(jié)性 T淋巴細(xì)胞“保護(hù)癌細(xì)胞”的能力[23]。TLR2與TLR1或TLR6結(jié)合形成異源二聚體后，可以分別識(shí)別三?；嚯暮投；嚯?。這樣的組合不僅能改變所識(shí)別決定簇的特異性，也能改變所啟動(dòng)信號(hào)的性質(zhì)和強(qiáng)度。9個(gè)TLRs形成的同源或異源二聚體共29個(gè)。RP105(Radioprotective 105 kD protein)是具有和TLRs胞外區(qū)同源結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，對(duì)它的研究提示TLRs可能潛在地聯(lián)結(jié)成比二聚體更大的復(fù)合物，因而這就說(shuō)明有非常龐大的組合庫(kù)的可能性[24，25]。

鞭毛蛋白(Flagellin)是構(gòu)成細(xì)菌的鞭毛纖維的粒狀蛋白質(zhì)。其分子量可因菌種而異，腸細(xì)菌群的是5～6萬(wàn)，而芽孢桿菌屬據(jù)報(bào)道為3萬(wàn)左右。這種蛋白質(zhì)的氨基酸組成也因菌種而異，但都含有多量的天冬氨酸、蘇氨酸、谷氨酸，而不含半胱氨酸和色氨酸。Hayashi等[26]將細(xì)菌脂肽、脂多糖、酵母顆粒、鞭毛蛋白等刺激物加入轉(zhuǎn)染TLR5表達(dá)載體的小鼠巨噬細(xì)胞培養(yǎng)基，進(jìn)行孵育，應(yīng)用流式細(xì)胞分離技術(shù)測(cè)定TNF-α的水平，結(jié)果顯示，不同種類(lèi)細(xì)菌的鞭毛蛋白均可刺激TLR5的活性，而其他刺激物無(wú)此活性，確定了TLR5的配體為鞭毛蛋白。最近的研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入胞質(zhì)的沙門(mén)氏菌鞭毛蛋白能夠通過(guò)ICE-蛋白酶活化因子(ICE-protease-activating factor，IPAF)，活化下游一系列信號(hào)分子，而不依賴(lài)于TLR5，但目前對(duì)于IPAF是否直接識(shí)別鞭毛蛋白還不明確[26-28]。NAIP5(Neuronal apoptosis inhibitory protein 5)與IPAF結(jié)構(gòu)相似，同屬于NLRs家族。進(jìn)入胞質(zhì)的軍團(tuán)菌的鞭毛蛋白也能夠激活NAIP5[29，30]。但其他的胞內(nèi)菌如志賀菌屬是否也能活化這些NLRs，以及IPAF和NAIP5炎性復(fù)合體介導(dǎo)的細(xì)胞死亡的具體機(jī)制均有待進(jìn)一步深入研究[31]。

呼吸道合胞病毒的融合蛋白和小鼠乳房腫瘤病毒的衣殼蛋白均能激活 TLR4[32，33]。來(lái)自于弓形蟲(chóng)的穿孔素樣分子對(duì) TLR11具有激活能力[34，35]。此外，機(jī)體本身的纖維蛋白原、熱休克蛋白70、熱休克蛋白60和纖連蛋白等均能激活TLR4產(chǎn)生炎性反應(yīng)，顯示在機(jī)體受到損傷或應(yīng)激狀態(tài)，會(huì)激活固有免疫系統(tǒng)產(chǎn)生損傷和抗損傷反應(yīng)[36，37]。

在李斯特菌等細(xì)菌上清液中存在一種甲?；嚯摹猣MLP(甲酰甲硫氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸三肽)，可與吞噬細(xì)胞表面甲酰肽受體(N-formyl peptide receptor，F(xiàn)PR)結(jié)合，引發(fā)一系列G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)，繼而誘發(fā)細(xì)胞黏附、趨化、釋放活性氧產(chǎn)物、吞噬及殺傷細(xì)菌[38]。研究人員曾用破壞了FPR的小鼠做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)fMLP刺激不能引起中性粒細(xì)胞的趨化反應(yīng)，這些小鼠對(duì)李斯特菌的易感性也增強(qiáng);用細(xì)菌注射這些小鼠，2天后發(fā)現(xiàn)其脾臟有細(xì)菌生長(zhǎng)，這恰恰發(fā)生在特異性細(xì)胞免疫產(chǎn)生之前，因此推測(cè)FPR的缺乏可能抑制天然免疫應(yīng)答[39]。FPR除了表達(dá)于單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞表面，其在非吞噬細(xì)胞如造血干細(xì)胞、表皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等也有表達(dá)。有理由推測(cè)FPR不僅參與機(jī)體對(duì)細(xì)菌感染的抵御，還可能參與了新陳代謝、造血、內(nèi)分泌等活動(dòng)[40]。

4 核糖核酸RNA

病毒感染是威脅動(dòng)物健康的重要危險(xiǎn)因素之一。病毒感染機(jī)體后通過(guò)大量復(fù)制寄生于宿主，在與宿主的免疫系統(tǒng)抗衡的過(guò)程中能夠通過(guò)各種方式麻痹宿主免疫系統(tǒng)，逃避監(jiān)視。有些病毒甚至能夠利用宿主的某些蛋白成分為自身的生存復(fù)制所用，因此，相對(duì)于細(xì)菌來(lái)說(shuō)，病毒更為“狡猾”與“隱蔽”，對(duì)于動(dòng)物和人體健康的威脅也更大。

目前發(fā)現(xiàn)能夠識(shí)別RNA病毒的模式識(shí)別受體包括 TLR 家族的 TLR3、TLR7 和 TLR8[41];NLR 家族的 NALP3[42];維甲酸誘導(dǎo)基因 I樣受體家族(RLRs)的RIG-Ⅰ、黑色素瘤分化相關(guān)抗原5(Melanoma differentiation-associated gene 5，MDA)和遺傳學(xué)和生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室蛋白2(Laboratory of genetics and physiology 2，LGP2)[43];RNA 活化蛋白激酶(RNA-activated protein kinase，PKR)[44]。RNA 病毒分為雙鏈RNA病毒(dsRNA)和單鏈RNA病毒(ssRNA)，它們?cè)隗w內(nèi)被不同的PRRs所識(shí)別。

為確定 dsRNA 受體，Kulka等[45]將 TLR1-6和TLR9分別與NF-κB報(bào)告基因共轉(zhuǎn)染293細(xì)胞，觀察轉(zhuǎn)染細(xì)胞對(duì)polyI∶C的反應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)僅表達(dá)TLR3的293細(xì)胞對(duì)其起反應(yīng)，而其他的TLR均不起作用，表明TLR3有結(jié)合polyI∶C的功能。

Lee等[46]發(fā)現(xiàn)幾種鳥(niǎo)苷酸類(lèi)似物能夠通過(guò)TLR7介導(dǎo)細(xì)胞的激活，此后，Heil等也發(fā)現(xiàn)HIV基因組中富含鳥(niǎo)苷酸和尿嘧啶的ssRNA寡聚核苷酸能夠刺激DCs和巨噬細(xì)胞分泌IFN-α和一些炎性細(xì)胞因子，并通過(guò)Toll樣受體基因缺失小鼠和遺傳互補(bǔ)技術(shù)證明了鼠的TLR7和人的TLR8介導(dǎo)了樹(shù)突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對(duì)ssRNA的識(shí)別[47]。非病毒源ssRNA(如poly U)也能通過(guò)與TLR7相互作用而誘導(dǎo)一些炎性因子的產(chǎn)生。由此，科學(xué)家們都普遍認(rèn)為T(mén)LR7和TLR8是識(shí)別病毒相關(guān)ssRNA這一病原相關(guān)分子模式的識(shí)別受體[48]。

病毒RNA的結(jié)構(gòu)修飾對(duì)受體識(shí)別也有重要影響。最初，學(xué)者們研究發(fā)現(xiàn)病毒在宿主體內(nèi)產(chǎn)生的dsRNA或結(jié)合一些人工合成的dsRNA，如poly I∶C和poly A∶U等能夠被RIG-Ⅰ受體的C端RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合。但這些dsRNA都不能使RIG-Ⅰ活化，這說(shuō)明dsRNA與RIG-Ⅰ的結(jié)合對(duì)于其活化是不充分的。直到 2006 年，Hornung[49]和 Pichlmair[50]同時(shí)報(bào)道證明dsRNA刺激RIG-Ⅰ活化的關(guān)鍵決定因素是dsRNA的兩條鏈或一條鏈的5’-端存在游離的三磷酸基團(tuán)。這在一定程度上解釋了RIG-Ⅰ病毒識(shí)別的特異性問(wèn)題，如流感病毒、狂犬病病毒及水皰性口炎病毒的單鏈RNA基因組都具有5’-三磷酸基團(tuán)，故它們能夠與RIG-Ⅰ結(jié)合并活化RIG-Ⅰ。RIG-Ⅰ活化對(duì)于dsRNA 5’-磷酸基團(tuán)的需求性也解釋了微RNA病毒 (Picornavirus)不能介導(dǎo)RIG-Ⅰ反應(yīng)的現(xiàn)象，因?yàn)槲NA病毒基 組RNA的5’-端與病毒的末端結(jié)合蛋白VPg(Viral protein genomelinked)結(jié)合從而缺乏5’-三磷酸基團(tuán)[51]。

細(xì)菌在合成其蛋白質(zhì)的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生mRNA，有研究報(bào)道其可以被 NLR家族的 NALP3 (NACHT，LRR and PYD domains-containing protein 3)受體所識(shí)別[52]。

5 脫氧核糖核酸DNA

早在1908年，諾貝爾獎(jiǎng)得主，固有免疫的發(fā)現(xiàn)者M(jìn)echnikov就曾提出核酸能夠招募吞噬細(xì)胞，但一百多年后，我們對(duì)DNA引起的固有免疫反應(yīng)的具體機(jī)制仍不是十分了解。

來(lái)自包括細(xì)菌和真菌等不同生物的DNA，含有在哺乳動(dòng)物中少見(jiàn)的CpG-DNA模序，它們?cè)谶@類(lèi)動(dòng)物中被視為“異己”并誘發(fā)宿主防御系統(tǒng)應(yīng)答。CpG-DNA是一些具有免疫激活功能的以未甲基化的CpG基序?yàn)楹诵牡腄NA序列，它包括含CpG基序的人工合成的寡聚脫氧核苷酸(Oligodeoxynucleotides，ODN)和自然界中細(xì)菌、病毒、無(wú)脊椎動(dòng)物等低等生物的基因組DNA[53]。CpG基序(CpG motifs)是指一類(lèi)以非甲基化的胞嘧啶和鳥(niǎo)嘌呤核苷酸為核心的寡聚脫氧核糖核苷酸，其堿基排列大多遵循以下規(guī)律:5′端為2個(gè)嘌呤，3′端為2個(gè)嘧啶。研究表明[54]，這種序列可激活多種免疫效應(yīng)細(xì)胞，其特征結(jié)構(gòu)如CpG核心、側(cè)翼序列、骨架長(zhǎng)度等都對(duì)其免疫刺激特性有重要影響。原核生物細(xì)菌DNA含有高頻率的CpG雙核苷，約為1/16，細(xì)菌DNA和某些含非甲基化CpG雙核苷的多聚核苷酸能夠刺激鼠和人淋巴細(xì)胞。高等脊椎動(dòng)物出現(xiàn)CpG雙核苷頻率為1/50，且多為甲基化，真核細(xì)胞和甲基化的多聚核苷酸則不能刺激鼠和人淋巴細(xì)胞。CpG結(jié)構(gòu)與細(xì)菌DNA同源性要高于脊椎動(dòng)物細(xì)胞。CpG DNA可直接刺激B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞分泌細(xì)胞因子[55]。特別是TH1樣細(xì)胞因子如IL-12和IL-18;細(xì)胞表達(dá)協(xié)同刺激因子分子，顯示增強(qiáng)抗原遞呈作用。

最近證實(shí)TLR9對(duì)應(yīng)答外源DNA(無(wú)論在體內(nèi)還是在體外)都是必需的[56]。Akira和他的同事們[57]從具有CpG DNA的TLR9缺陷鼠中提出巨噬細(xì)胞、DC細(xì)胞及B細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)它們不能進(jìn)行免疫應(yīng)答，而且TLR9缺陷動(dòng)物本身能夠抵抗由CpG DNA引起的毒素性休克。這些結(jié)果都清楚地提示對(duì)CpG寡聚核苷酸酶應(yīng)答時(shí)需要TLR9，進(jìn)一步的研究將會(huì)得知TLR9對(duì)宿主防御感染或歸因于CpG DNA的不同的免疫調(diào)節(jié)活動(dòng)(包括其作為佐劑引發(fā)偏向抗體產(chǎn)生和Th1型細(xì)胞因子的適應(yīng)性免疫應(yīng)答的能力)有多大程度的影響。

最近的研究結(jié)果顯示，除了TLR9外，還有三類(lèi)新被發(fā)現(xiàn)的識(shí)別病毒DNA的模式識(shí)別受體家族，即DNA依賴(lài)的干擾素調(diào)節(jié)因子激活物(DNA dependent activator of IFN-regulatory factors，DAI)，黑色素瘤缺失因子2(Absent in melanoma 2，Aim)，DNA依賴(lài)性RNA聚合酶Ⅲ(DNA-dependent RNA polymeraseⅢ，PolⅢ)[58]。其中 DAI受體識(shí)別 dsDNA 后能誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素(Interferon，IFN)的分泌產(chǎn)生免疫效應(yīng)，但其具體信號(hào)通路目前還不清楚。且有研究顯示DAI基因缺失小鼠在病毒感染后產(chǎn)生Ⅰ型干擾素的能力幾乎不受影響[59]，因此對(duì)于DAI在病毒DNA識(shí)別中的確切作用受到懷疑，這也反映出了機(jī)體抗御病毒感染機(jī)制的復(fù)雜性。AIM2并不直接誘導(dǎo)IFN的產(chǎn)生，在結(jié)合DNA后，其與含有CARD的凋亡相關(guān)微粒樣蛋白(ASC)結(jié)合，形成炎性復(fù)合體，繼而引起NF-κB和caspase-1的活化，誘導(dǎo)促炎因子的分泌。

6 微生物小分子代謝物

隨著對(duì)固有免疫識(shí)別機(jī)制研究的深入，更多的病原體相關(guān)分子模式正在被不斷發(fā)現(xiàn)。在最近的《自然》雜志上，來(lái)自澳大利亞的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)維生素B的細(xì)菌代謝產(chǎn)物可以激活一類(lèi)稱(chēng)作黏膜相關(guān)恒定T細(xì)胞(Mucosa-associated invariant T cells MAITs)的免疫T細(xì)胞，首次表明了維生素可以充當(dāng)抗原[60]。Kjer-Nielsen等通過(guò)確定 MHC相關(guān)蛋白MR1(MHC-related protein 1)結(jié)合一種葉酸代謝產(chǎn)物6-formyl pterin(6-FP)的晶體結(jié)構(gòu)鑒別了MR1遞呈的抗原。目前對(duì)于這一抗原遞呈過(guò)程與免疫、微生物的關(guān)聯(lián)機(jī)制還不完全清楚。不過(guò)之前有研究發(fā)現(xiàn):生成6-FP的代謝信號(hào)通路似乎只存在于之前發(fā)現(xiàn)的可激活MAIT細(xì)胞的微生物中。

近期山東大學(xué)的研究人員也在這方面獲得了重要成果，他們揭示了人體先天免疫相關(guān)蛋白STING (Stimulator of interferon genes，STING)與細(xì)菌信號(hào)分子環(huán)化雙鳥(niǎo)苷酸(c-di-GMP)的相互作用關(guān)系，為理解固有免疫系統(tǒng)如何感應(yīng)及防御微生物的感染提供了重要信息[61]。研究人員發(fā)現(xiàn)一種叫STING的跨膜蛋白能夠直接感應(yīng)一種叫c-di-GMP的信號(hào)分子，這種信號(hào)分子廣泛存在于細(xì)菌中，是調(diào)控細(xì)菌浮游狀態(tài)與定植狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的第二信使分子。這種信號(hào)系統(tǒng)是細(xì)菌所特有的，在高等真核生物中卻沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，因此，它可以作為高等生物識(shí)別“自我”和“非我”的重要靶點(diǎn)。

從現(xiàn)有的研究成果來(lái)看，可以作為病原體相關(guān)分子模式的化合物包括了脂類(lèi)、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、多肽、RNA、DNA以及小分子代謝產(chǎn)物幾乎所有類(lèi)別的生物活性物質(zhì)，但獲得較多關(guān)注的也只是細(xì)菌的脂多糖、肽聚糖、膜蛋白和核酸成分這些含量較高的大分子化合物，而對(duì)細(xì)菌中存在的大量小分子代謝產(chǎn)物是否可作為PAMPs被機(jī)體識(shí)別的研究只有極少的報(bào)道。細(xì)菌在生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程中，其合成和代謝途徑的中間和終產(chǎn)物數(shù)量龐大，而且在分子結(jié)構(gòu)上與真核生物存在顯著差異，前述兩項(xiàng)研究已經(jīng)證實(shí)了這些小分子化合物作為PAMPs的可能?？股匾彩羌?xì)菌的代謝產(chǎn)物，目前尚不明確其機(jī)制的抗生素后效應(yīng)是否也與固有免疫受體的激活有關(guān)，這些都需要進(jìn)行深入的研究。

雖然模式識(shí)別受體的研究一直是近年來(lái)免疫學(xué)的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域，但是天然免疫反應(yīng)中這些PRRs識(shí)別病原體的種類(lèi)、方式以及精確調(diào)控機(jī)制在宿主防御、炎癥和疾病中的作用尚有許多懸而未決的問(wèn)題需要進(jìn)一步深入研究與探討。如前所述，目前對(duì)PRRs的研究主要集中于TLRs家族，其多數(shù)家族成員的配體均已清楚。但從現(xiàn)有研究結(jié)果看，TLRs家族只有11(人)～13(小鼠)個(gè)成員，而NLRs家族已有至少23(人)～34(鼠)個(gè)成員，除NALP3被發(fā)現(xiàn)具有多種配體識(shí)別功能，其他如 NOD1、NOD2和NAIP5等的配體均為胞內(nèi)感染細(xì)菌。NLRs作為一類(lèi)重要的胞質(zhì)型PRRs，在固有免疫中應(yīng)具備更為廣泛的生理和病理作用，但目前已知配體的僅有少數(shù)幾個(gè)成員。

[1]Janeway CA Jr.Approaching the asymptote?Evolution and revolution in immunology[J].Cold Spring Harb Symp Quant Biol，1989，54(Pt1):1-13.

[2]Hoffmann JA，Reichhart JM，Hetru C.Innate immunity in higher insects[J].Curr Opin Immunol，1996，8(1):8-13.

[3]Lemaitre B，Nicolas E，Michaut L，et al.The dorsoventral regulatory gene cassette sp?tzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in Drosophila adults[J].Cell，1996，86(6):973-983

[4] 曹雪濤.免疫學(xué)前沿進(jìn)展[M].北京:人民衛(wèi)生出版社，2009: 136-146.

[5]Vasselon T，Detmers PA.Toll receptors:a central element in innate immune responses[J].Infect Immun，2002，70(3): 1033-1041.

[6]Kengatharan KM，De Kimpe S，Robson C，et al.Mechanism of gram-positive shock:identification of peptidoglycan and lipoteichoic acid moieties essential in the induction of nitric oxide synthase，shock，and multiple organ failure[J].J Exp Med，1998，188: 305-315.

[7]Morath S，Geyer A，Hartung T.Structure-function relationship of cytokine induction by lipoteichoic acid from Staphylococcus aureus[J].J Exp Med，2001，193:393-397.

[8]Takada H，Kawabata Y，Arakaki R，et al.Molecular and structural requirements of a lipoteichoic acid from Enterococcus hirae ATCC 9790 for cytokine-inducing，antitumor，and antigenic activities[J].Infect Immun，1995，63:57-65.

[9]Kirschning CJ，Bauer S.Toll-like receptors:cellular signal transducers for exogenous molecular patterns causing immune responses[J].Int J Med Microbiol，2001，291(4):251-260.

[10]Pietrocola G，Arciola CR，Rindi S，et al.Toll-like receptors (TLRs)in innate immune defense against Staphylococcus aureus[J].Int J Artif Organs，2011，34(9):799-810.

[11]Areschoug T，Gordon S.Scavenger receptors:role in innate immmunity and microbial pathogenesis[J]. Cell Microbiol，2009，11:1160-1169.

[12]Nicolaou G，Erridge C.Toll-like receptor-dependent lipid body formation in macrophage foam cell formation[J].Curr Opin Lipidol，2010，21(5):427-433.

[13]Balogh S，Kiss I，Csaszar A.Toll-like receptors:link between“danger”ligands and plaque instability[J].Curr Drug Targets，2009，10(6):513-518.

[14]耿紅蓮，王愛(ài)華，屠小卿.TLR4介導(dǎo)氧化型低密度脂蛋白致動(dòng)脈粥樣硬化作用的研究[J].中華微生物學(xué)和免疫學(xué)雜志，2007，26(12):1092-1095.

[15]Lee JY，Zhao L，Hwang DH.Modulation of pattern recognition receptor-mediated inflammation and risk of chronic diseases by dietary fatty acids[J].Nutr Rev，2010，68(1):38-61.

[16]Um SH，Rhee DK，Pyo S.Involvement of protein kinase C and tyrosin kinase in tumoricidal activation of macrophage induced by Streptococcus pneumoniae type II capsular polysaccharide[J].Int Immunopharmacol，2002，2(1):129-137.

[17]Sato T，Shikama Y，Shimauchi H，et al.Analgesic effects of chemically synthesized NOD1 and NOD2 agonists in mice[J].Innate Immun，2011，17(1):54-59.

[18]Uehara A，Sugawara Y，Kurata S，et al.Chemically synthesized pathogen-associated molecular patterns increase the expression of peptidoglycan recognition proteins via toll-like receptors，NOD1 and NOD2 in human oral epithelial cells[J].Cell Microbiol，2005，7(5):675-686.

[19]Jeon DI，Park SR，Ahn MY，et al.NOD1 and NOD2 stimulation triggers innate immune responses of human periodontal ligament cells[J].Int J Mol Med，2012，29(4):699-703.

[20]Robinson MJ，Sancho D，Slack Ec，et al.Myeloid C-type lectins in innate immunity[J]. Nat Immunol，2006，7(12): 1258-1265.

[21]Tohyama Y，Yamamura H.Protein tyrosine kinase sky:a key player in phagocytic cells[J].J Biochem，2009，145:267-273.

[22]Underhill DM.Macrophage recognition of zymosan particles[J].J Endotoxin Res，2003，9(3):176-180.

[23]Zhang Y，Luo F，Cai Y，et al.TLR1/TLR2 agonist induces tumor regression by reciprocal modulation of effector and regulatory T cells[J].J Immunol，2011，186(4):1963-1969.

[24]Divanovic S，Trompette A，Petiniot LK，et al.Regulation of TLR4 signaling and the host interface with pathogens and danger:the role of RP105[J].J Leukoc Biol，2007，82(2): 265-271.

[25]Akashi-Takamura S，Miyake K.TLR accessory molecules[J].Curr Opin Immunol，2008，20(4):420-425.

[26]Hayashi F，Smith KD，Ozinsky A，et al.The innate immune response to bacterial flagellin is mediated by Toll-like receptor 5[J].Nature，2001，410(6832):1099-1103.

[27]Franchi L，Amer A，Body-Malapel M，et al.Cytosolic flagellin requires Ipaf for activation of caspase-1 and interleukin1 beta in salmonella-infected macrophages[J].Nat Immunol，2006，7 (6):576-582.

[28]Zhao Y，Yang J，Shi J，et al.The NLRC4 inflammasome receptors for bacterial flagellin and type III secretion apparatus[J].Nature，2011，477(7366):596-600.

[29]Lamkanfi M，Amer A，Kanneganti TD，et al.The Nod-like receptor family member Naip5/Birc1e restricts Legionella pneumophila growth independently of caspase-1 activation[J].J Immunol，2007，178(12):8022-8027.

[30]Fortier A，Doiron K，Saleh M，et al.Restriction of Legionella pneumophila replication in macrophages requires concerted action of the transcriptional regulators Irf1 and Irf8 and nod-like receptors Naip5 and Nlrc4[J].Infect Immun，2009，77(11): 4794-4805.

[31]Medzhitov R.Recognition of microorganisms and activation of the immune response[J].Nature，2007，449:819-826.

[32]Rallabhandi P，Phillips RL，Boukhvalova MS，et al.Respiratory syncytialvirus fusion protein-induced toll-like receptor4 (TLR4)signalingisinhibited bytheTLR4 antagonists Rhodobacter sphaeroides lipopolysaccharide and eritoran (E5564)and requires direct interaction with MD-2[J].Mbio，2012，3(4):156-162.

[33]Otten LA，F(xiàn)inke D，Acha-Orbea H.Can MMTV exploit TLR4?[J].Trends Microbiol，2002，10(7):303-305.

[34]Yarovinsky F，Hieny S，Sher A.Recognition of Toxoplasma gondii by TLR11 prevents parasite-induced immunopathology[J].J Immunol，2008，181(12):8478-8484.

[35]Yarovinsky F，Zhang D，Andersen JF，et al.TLR11 activation of dendritic cells by a protozoan profilin-like protein[J].Science，2005，308(5728):1626-1629.

[36]Smiley ST，King JA，Hancock WW.Fibrinogen stimulates macrophage chemokine secretion through toll-like receptor 4[J].J Immunol，2001，167(5):2887-2894.

[37]Tsan MF，Gao B.Heat shock proteins and immune system[J].J Leukoc Biol，2009，85(6):905-910.

[38]Yang KH，F(xiàn)ang H，Ye JS，et al.The main functions and structural modifications of tripeptide N-formyl-methionyl-leucyl-phenylalanine(fMLP)as a chemotactic factor[J].Pharmazie，2008，63(11):779-783.

[39]Gao JL，lee EJ，Murphy PM，et al.Impaired antibacterial host defense in mice lacking the N-formyl peptide receptor[J].J Exo Med，1999，189:1557-1559.

[40]Liu M，Chen K，Yoshimura T，et al.Formylpeptide receptors are critical for rapid neutrophil mobilization in host defense against Listeria monocytogenes[J].Sci Rep，2012，2:786.

[41]Oshiumi H，Matsumoto M，Seya T.Innate immune response to RNA virus infection[J].Uirusu，2011，61(2):153-161.

[42]Kanneganti TD，Body-Malapel M，Amer A，et al.Critical role for Cryopyrin/Nalp3 in activation of caspase-1 in response to viral infection and double-stranded RNA[J].J Biol Chem，2006，281(48):36560-36568.

[43]Kawai T，Akira S.Toll-like receptor and RIG-I-like receptor signaling[J].Ann N Y Acad Sci，2008，1143:1-20.

[44]Onomoto K，Jogi M，Yoo JS，et al.Critical role of an antiviral stress granule containing RIG-I and PKR in viral detection and innate immunity[J].PLoS One，2012，7(8):e43031.

[45]Kulka M，Alexopoulou L，F(xiàn)lavell RA，et al.Activation of mast cells by double-stranded RNA:evidence for activation through Toll-like receptor 3[J].J Allergy Clin Immunol，2004，114 (1):174-182.

[46]Lee J，Chuang TH，Redecke V，et al.Molecular basis for the immunostimulatory activity of guanine nucleoside analogs:activation of Toll-like receptor 7[J].Proc Natl Acad Sci USA，2003，100(11):6646-6651.

[47]Heil F，Hemmi H，Hochrein H，et al.Species-specific recognition of single-stranded RNA via toll-like receptor 7 and 8[J].Science，2004，303(5663):1526-1529.

[48]王景鋒，邵軍軍，?；菔|，等.病毒固有免疫識(shí)別受體研究進(jìn)展[J].細(xì)胞與分子免疫學(xué)雜志，2009，25(12):1217-1220.

[49]Hornung V，Ellegast J，Kim S，et al.5’Triphosphate RNA is the ligand for RIG-I[J].Science，2006，314(5801):994-997.

[50]Pichlmair A，Schulz O，Tan CP，et al.RIG-I-mediated antiviral responses to single-stranded RNA bearing 5 phosphates[J].Science，2006，314(5801):997-1001.

[51]Yoneyama M，F(xiàn)ujita T.Function of RIG-I-like receptors in antiviral innate immunity[J].Biol Chem，2007，282(21): 15315-15318.

[52]Underhill DM.Collaboration between the innate immune receptors dectin-1，TLRs，and Nods[J].Immunol Rev，2007，219: 75-87.

[53]Jain VV，Kline JN.CpG DNA:immunomodulation and remodelling of the asthmatic airway[J].Expert Opin Biol Ther，2004，4(9):1533-1540.

[54]Dittmer U，Olbrich AR.Treatment of infectious diseases with immunostimulatory oligodeoxynucleotides containing CpG motifs[J].Curr Opin Microbiol，2003，6(5):472-477.

[55]Krieg AM.CpG DNA:trigger of sepsis，mediator of protection，or both?[J].Scand J Infect Dis，2003，35(9):653-659.

[56]Kumagai Y，Takeuchi O，Akira S.TLR9 as a key receptor for the recognition of DNA[J].Adv Drug Deliv Rev，2008，60 (7):795-804.

[57]Hemmi H，Takeuchi O，Kawai T，et al.A Toll-like receptor recognizes bacterial DNA[J].Nature，2000，408(6813): 740-745.

[58]O Neill LA.DNA makes RNA makes innate immunity[J].Cell，2009，138(3):428-430.

[59]Takaoka A，Wang Zhi-chao，Choi MK，et al.DAI(DLM-1/ ZBP1)is a cytosolic DNA sensor and an activator of inate immune response[J].Nature，2007，448(7l52):501-505.

[60]Kjer-Nielsen L，Patel O，Corbett AJ，et al.MR1 presents microbial vitamin B metabolites to MAIT cells[J].Nature，2012，491(7426):717-723.

[61]Shang G，Zhu D，Li N，et al.Crystal structures of STING protein reveal basis for recognition of cyclic di-GMP[J].Nat Struct Mol Biol，2012，19(7):725-727.

[收稿2013-05-22 修回2013-06-13]

(編輯 許四平)

R392.11

A

1000-484X(2014)05-0694-06

10.3969/j.issn.1000-484X.2014.05.029

①本文為國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(31101795，31101833)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域863計(jì)劃(2011AA100301)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-42-G03)及江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(CXZZ13-0916)

②江蘇省家禽科學(xué)研究所，揚(yáng)州225125。

陶志云(1979年-)，女，在讀博士，助理研究員，主要從事動(dòng)物免疫學(xué)及動(dòng)物遺傳育種方面的研究，E-mail: zhiyun2@126.com。

及指導(dǎo)教師:秦愛(ài)建(1961年-)，男，博士，教授，主要從事預(yù)防獸醫(yī)學(xué)、病原微生物生物學(xué)特性及其致病與免疫機(jī)理研究等方面的研究，E-mail:aijian@yzu.edu.cn。