模式識(shí)別受體在腸炎中的功能及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

潘　娜，王　開，齊　宇，伊淑帥，胡桂學(xué)（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長春130118）

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模式識(shí)別受體在腸炎中的功能及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

潘娜，王開，齊宇，伊淑帥，胡桂學(xué)
（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長春130118）

模式識(shí)別受體（pattern recognition receptor，PRR）是一種種系編碼受體，是抵御可能感染的第一道防線。其通過識(shí)別病原微生物保守分子結(jié)構(gòu)，活化一系列信號(hào)通路，引發(fā)天然免疫反應(yīng)，維持腸道動(dòng)態(tài)平衡，成為固有免疫應(yīng)答的樞紐［1］。炎癥性腸?。↖nflammatory bowel disease，IBD）的主要表現(xiàn)形式是潰瘍性結(jié)腸炎（Ulcerative colitis，UC）和克羅恩氏?。–rohn′s disease，CD），這兩種疾病導(dǎo)致的慢性和復(fù)發(fā)性炎癥在全球的發(fā)病呈上升趨勢(shì)［2-3］。IBD時(shí)產(chǎn)生過量促炎細(xì)胞因子如IL-1、IL-6、IL-8、IL-12和TNF-α等，腸黏膜NF-κB表達(dá)水平升高，促進(jìn)炎性因子和炎性基因的轉(zhuǎn)錄。而抗炎

1　Toll樣受體（toll- like receptors，TLRs）

目前，已經(jīng)確定的TLRs人類有13種，鼠有10種，魚有20余種。PRR由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)3個(gè)部分組成，屬于I型跨膜蛋白。TLR1、TLR2、TLR4，TLR5、TLR6和TLR10分布在細(xì)胞表面；TLR3、TLR7、TLR8、TLR9和TLR13分布在胞內(nèi)囊泡上，其配體結(jié)構(gòu)各不相同，涉及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路分為兩種類型：一類為MyD88非依賴型：TLR3、TLR4，通過干擾素調(diào)節(jié)因子3/7（IRF-3/-7）信號(hào)傳導(dǎo)途徑；另一類為MyD88依賴型：TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、TLR9等，介導(dǎo)NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）、AP-1（activator protein-1）信號(hào)通路。

機(jī)體在生理情況下，腸上皮細(xì)胞很少表達(dá)TLR2和TLR4。在炎癥腸道TLR2表達(dá)則明顯升高，Bin Zheng等［5］研究表明，TLR2能維持腸道上皮屏障的完整性，結(jié)腸炎時(shí)，TLR2表達(dá)升高可能有助于修復(fù)屏障功能。

TLR4是識(shí)別腸道先天免疫的關(guān)鍵受體，在結(jié)腸發(fā)炎時(shí)過表達(dá)，革蘭陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）在CD14的幫助下與細(xì)胞膜上TLR4相互識(shí)別并結(jié)合，在輔助受體MD-2的作用下，TLR4通過酪氨酸蛋白激酶（tyrosine protein kinase，TPK）激活下游信號(hào)分子，將胞外信號(hào)傳遞到胞內(nèi)［6］，胞內(nèi)TIR區(qū)域通過與MyD88的羧基端結(jié)合，導(dǎo)致NF-κB活化、轉(zhuǎn)入細(xì)胞核中，參與免疫和炎癥反應(yīng)多效基因的表達(dá)，分泌大量炎癥細(xì)胞因子（圖1）。TLR4是炎癥性腸病的治療關(guān)鍵，因此，建議可以把阻斷TLR4信號(hào)通路作為消除腸道炎癥的治療靶點(diǎn)。

TLR5識(shí)別并結(jié)合細(xì)菌的鞭毛蛋白，通過MAPK 和NF-κB途徑介導(dǎo)機(jī)體先天性免疫反應(yīng)及炎癥反應(yīng)。沙素梅等［7］利用E.coli LF82感染小鼠檢測表明TLR5表達(dá)明顯升高，并伴有下游炎癥因子的轉(zhuǎn)錄，分泌大量炎性因子，加重了炎癥程度。而Frederic等［8］研究發(fā)現(xiàn)，TLR5缺陷小鼠斷奶后更容易出現(xiàn)腸炎癥狀，腸道菌群波動(dòng)加大，對(duì)大腸桿菌LF82易感性增加。可見，TLR5與腸炎嚴(yán)重程度、炎癥指標(biāo)具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

在腸炎時(shí)，TLR9表達(dá)量升高，通過識(shí)別細(xì)菌非甲基化CpG DNA（見中插彩版圖1），產(chǎn)生I型干擾素保護(hù)小鼠實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎。Drora Berkowitz［9］等發(fā)現(xiàn)，IBD患者外周B細(xì)胞TLR9表達(dá)量顯著高于健康對(duì)照，與IBD疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。敲除TLR9基因的小鼠，其腸上皮細(xì)胞NF-κB活化的閾值降低，對(duì)結(jié)腸炎和壞死性小腸結(jié)腸炎高度易感［10］。此外，TLR9與益生菌結(jié)合，使Hsp70的表達(dá)增加，具有較強(qiáng)的抗炎治療效果，減弱葡聚糖硫酸鈉（dextran sodium sulphate，DSS）誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)［11］，因此，該受體對(duì)腸炎具有負(fù)調(diào)控作用。

2 NOD樣受體（NOD like receptors，NLRs）

NLRs在人類至少已有23種，鼠有34種，被稱為先天免疫系統(tǒng)的細(xì)胞質(zhì)哨兵［12］，NLR家族包括凋亡抑制蛋白（neuronal apoptosis inhibitory protein，NAIP）、NLRX1和II類主要組織相容性復(fù)合式激活。

當(dāng)LRRs結(jié)合觸發(fā)炎癥的病原相關(guān)分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP）后，NLR分子的構(gòu)象發(fā)生改變，募集分子接頭蛋白ASC、caspase-1或激酶，形成炎性體，通過炎性體信號(hào)應(yīng)答介導(dǎo)細(xì)胞凋亡、限制胞內(nèi)菌的復(fù)制，并激活caspase-1，使pro-IL-lβ和pro-IL-18成熟分泌IL-1β和IL-18［13］，對(duì)清除細(xì)菌，保護(hù)腸道黏膜，抵御致病菌胞內(nèi)定殖起重要作用。

NOD1識(shí)別革蘭陰性菌γ-D-谷氨?；?內(nèi)消旋-二氨基庚二酸（IE-DAP）；NOD2識(shí)別胞壁酰二肽。細(xì)菌PG的不同組成部分刺激時(shí)，能夠?qū)е缕渥陨順?gòu)象改變，激活p38、c-JUN N-末端激酶、ERK MAPK通路活化，募集RIP2。NOD1由TRAF2和TRAF5信號(hào)；NOD2由RIPK2信號(hào)導(dǎo)致NF-κB活化（見前插彩版圖1）。陶志云［14］等研究證實(shí)，腸炎沙門菌感染后能引起小腸中NOD1基因持續(xù)高表達(dá)；Aaron等［15］發(fā)現(xiàn)，病菌PG進(jìn)入宿主上皮細(xì)胞，遷移到早期內(nèi)涵體與NOD1受體蛋白R(shí)IP-2相互作用時(shí)，能誘導(dǎo)NOD1依賴性自噬和IL-8的分泌，促進(jìn)該部位的炎癥反應(yīng)的發(fā)生；Hiemstra等［16］發(fā)現(xiàn)IEC NOD2功能喪失，增加細(xì)菌易位的機(jī)會(huì)，促進(jìn)了CD的發(fā)展；NOD1、NOD2雙缺陷小鼠對(duì)結(jié)腸炎易感性增加［17］。說明NOD1、NOD2在維護(hù)IEC功能的重要性。

NLR蛋白家族成員NLRP2、NLRP6、NLRP7、NLRP10、NLRP12、NLRC5能負(fù)調(diào)控炎性信號(hào)傳導(dǎo)。如Elinav等［18］發(fā)現(xiàn)，非激活的NLRP6能調(diào)節(jié)多種細(xì)胞在正常狀態(tài)和炎癥時(shí)的功能，缺乏這種炎癥體可導(dǎo)致腸內(nèi)微生物環(huán)境變化，提高IBD發(fā)生率；NPRP10缺失后，成熟的樹突狀細(xì)胞不能從炎癥組織滲出，因此，不能提呈抗原，獲得性免疫應(yīng)答啟動(dòng)受到限制；NLRC5能激活炎性體應(yīng)答，與IKKa/β互作，負(fù)調(diào)控NF-kB信號(hào)通路。但是，NLRC5的缺失不影響感染過程時(shí)IFN-β、IL-6和TNF-α等的產(chǎn)生。

而NLRP1、NLRP3、NLRC4和NAIP等NLR成員能與相應(yīng)配體結(jié)合，ASC募集caspase-1形成炎癥復(fù)合體，促進(jìn)炎癥的發(fā)生。

3　RIG- I樣受體（RIG- 1 like receptors，RLRs）

RIRs家族成員包括視黃酸誘導(dǎo)基因蛋白1 （RIG-1）、黑素瘤分化相關(guān)基因5（melanoma differentiation-associated gene 5，MDA5）和遺傳學(xué)和生理實(shí)驗(yàn)室蛋白2（laboratory of genetics and physiology 2，LGP2）等。RIG-1和MDA5是識(shí)別PAMPRNA的一種細(xì)胞質(zhì)內(nèi)受體，其通過活化重要接頭分子（mitochondrial antiviral signalping rotein，MAVS），使下游通路IRF3和NF-kB活化，導(dǎo)致I型干擾素和促炎因子的產(chǎn)生。在IBD時(shí)，CD患者腸上皮RIG-1發(fā)生下調(diào)，UC患者中未發(fā)現(xiàn)，70%的RIG-I缺陷鼠自發(fā)的向結(jié)腸炎顯型發(fā)展，增強(qiáng)了DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎的易感性［19］，是抗病毒炎癥反應(yīng)的主要參與者。

4　C型凝集素受體（C- type lectin，CLR）

目前，CLR在人類已有60余種。CLR對(duì)來自細(xì)菌、病毒、寄生蟲和真菌的露聚糖、路易斯抗原、葡萄糖、半乳糖、α或β葡聚糖的識(shí)別具有特異性。CLR在感染和炎性條件下激活，這些受體可能有助于抑制腸道炎癥，其家族包括MgL1、DCSIGN、Dectin-1等［20］。CLRs能誘導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)使IL-10、TGF-β和I型干擾素表達(dá)量增加，對(duì)維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的起重要作用。MgL1缺失小鼠與對(duì)照小鼠相比對(duì)化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎更易感；CD患者回腸樣本中發(fā)現(xiàn)DC-SIGN細(xì)胞數(shù)量增加；Dectin-1缺陷小鼠對(duì)葡聚糖硫酸酯鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎易感性增強(qiáng)，UC患者腸道黏膜活性組織Dectin-1蛋白及mRNA水平均較正常對(duì)照組明顯升高，但在實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎中，Dectin-1的作用但有些爭議。CLR受體通過上皮細(xì)胞的刺激，產(chǎn)生各種各樣的抗菌蛋白，使黏液屏障加固，使上皮再生增強(qiáng)改善了腸道炎癥。

5　展望

PRR激動(dòng)劑可做腸道疾病易感性的重要候選疫苗，合理利用PRR激動(dòng)劑潛在誘導(dǎo)宿主抗炎癥反應(yīng)，對(duì)防御炎癥性腸病具有重要意義。而炎癥性腸病的調(diào)控是復(fù)雜的、多層次的，我們?nèi)孕柽M(jìn)一步明確PRRs在炎癥疾病的作用及其相關(guān)機(jī)制，為炎癥性腸病的診斷和防治、新藥的靶點(diǎn)設(shè)計(jì)以及新型疫苗的研發(fā)提供新的思路。

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中圖分類號(hào)：R 392

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：0529- 6005（2016）03- 0073- 03

收稿日期：2015-05-05

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31372413）

作者簡介：潘娜（1991-），女，碩士生，主要從事動(dòng)物分子病原學(xué)研究，E-mail：751579895@qq.com

通訊作者：胡桂學(xué)，E-mail：guixue1964@126.com因子如IL-10、IL-4、IL-11等表達(dá)水平異常降低［4］。在整個(gè)炎癥過程中PRR起關(guān)鍵作用，因此，本文對(duì)與IBD等腸炎性疾病相關(guān)的PRR做一概述。