Toll樣受體4在機(jī)體免疫中的作用機(jī)制及一些營養(yǎng)因子對其的影響

秦 龍 姜 寧 張愛忠 馬 迪

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，大慶163319)

Toll樣受體4在機(jī)體免疫中的作用機(jī)制及一些營養(yǎng)因子對其的影響

秦 龍 姜 寧*張愛忠 馬 迪

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，大慶163319)

Toll樣受體4(TLR4)在機(jī)體抵御外源和內(nèi)源抗原干擾方面具有重要貢獻(xiàn)，在連接固有免疫和獲得性免疫中起到橋梁作用，TLR4引導(dǎo)的信號通路是近年來生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。通過研究TLR4信號通路，可深入闡明機(jī)體免疫機(jī)制。本文就近幾年國內(nèi)外對TLR4的研究進(jìn)行分析，對其結(jié)構(gòu)、分布、配體及作用機(jī)制進(jìn)行綜述，并對未來發(fā)展方向進(jìn)行展望，以期為未來科研及醫(yī)療提供理論參考。

TLR4；信號通路；機(jī)制；免疫

Toll樣受體4(Toll like receptor 4,TLR4)是Toll樣受體家族(Toll like receptors,TLRs)中發(fā)現(xiàn)最早、研究最多、應(yīng)用最廣的一種免疫受體，其具有連接固有免疫和獲得性免疫的橋梁作用，為機(jī)體最初免疫系統(tǒng)的形成和完善做出了很大的貢獻(xiàn)。TLR4獨(dú)特的跨膜結(jié)構(gòu)成為細(xì)胞接收外界信號，并做出相應(yīng)應(yīng)答反應(yīng)的基礎(chǔ)，同時(shí)，TLR4與細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)分子的相互呈遞作用，將外界信號級聯(lián)放大，激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)通路，刺激核酸表達(dá)分泌細(xì)胞因子進(jìn)行免疫反應(yīng)，保護(hù)機(jī)體免受外源病原體干擾。但是，免疫反應(yīng)也會帶來損傷機(jī)體的炎癥反應(yīng)，這種有害的炎癥反應(yīng)是由于TLR4/NF-κB信號通路中的信號傳導(dǎo)分子過度活化引起的，若能通過靶向識別上游病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)和損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)[1]，操控信號通路中不受控制的活化，削弱炎癥進(jìn)程，將成為免疫療法中引人注目的手段。到目前為止，國內(nèi)外對TLR4作用機(jī)制的研究已經(jīng)相當(dāng)深入，其主要方向?yàn)槊庖弑O(jiān)視、引導(dǎo)通路及檢測手段等，但對其基因方面的研究和應(yīng)用鮮有報(bào)道。本文就近幾年國內(nèi)外對TLR4的研究及其作用機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為未來科研方向提供新的思路和理論參考。

1 TLR4的結(jié)構(gòu)、分布和配體

TLR4基因定位于9q32～9q33，cDNA長度有3 811 bp，是由879個(gè)氨基酸組成的Ⅰ型跨膜蛋白質(zhì)，屬模式識別受體。其結(jié)構(gòu)可分為3個(gè)結(jié)構(gòu)域：胞膜外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)。胞膜外區(qū)由富含亮氨酸的氨基酸重復(fù)序列(leucine-rich repeat,LRR)構(gòu)成，包含2段保守模塊，呈馬蹄狀結(jié)構(gòu)域，還包含1個(gè)配體結(jié)合區(qū)域(ligand binding region,LBR)，可直接識別PAMPs，該區(qū)域在進(jìn)化過程中具有較大的變異性，從而可以識別不同的配體分子[2]?？缒^(qū)由21個(gè)氨基酸(主要是半胱氨酸)螺旋連接而成，與細(xì)胞膜結(jié)合，有助于TLR4在細(xì)胞膜上的定位。胞內(nèi)區(qū)是由大約200個(gè)氨基酸殘基組成的高度保守的Toll/白細(xì)胞介素-1受體(Toll/interleukin-1 receptor,TIR)結(jié)構(gòu)域是TLR4/NF-κB信號通路活化和傳導(dǎo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。TLR4中的TIR結(jié)構(gòu)域特異性募集接頭分子髓樣分化因子88(myeloid differentiation primary response protein 88,MyD88)和β干擾素TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白(TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β,TRIF)，與接頭分子TIR結(jié)構(gòu)域發(fā)生二聚化是活化后TLR4向下游進(jìn)行信號傳遞的起始。 TLR4在動物體內(nèi)分布較為廣泛，是巨噬細(xì)胞[3]和單核細(xì)胞發(fā)揮作用的主要分子，在血管平滑肌細(xì)胞[4]、中性粒細(xì)胞[5]、樹突狀細(xì)胞[6]、小腸上皮細(xì)胞、齒齦纖維母細(xì)胞[7]、子宮頸平滑肌細(xì)胞、呼吸道上皮細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞[8]、脾臟和心肌細(xì)胞等細(xì)胞中都存在表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，TLR4基因沉默衰弱了過氧化物還原酶Ⅰ(peroxiredoxinⅠ,Prx Ⅰ)誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞的增殖、分化和遷移[4]，影響機(jī)體抗氧化應(yīng)激能力。

脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)是TLR4的主要配體，是TLR4免疫監(jiān)視的主要對象，直接與TLR4發(fā)生特異性結(jié)合，激活TLR4/NF-κB信號通路。除此之外，TLR4還有類脂A、熱休克蛋白60(heat shock protein 60，HSP60)[9]、紫杉醇(taxol)[10]等多種病原相關(guān)分子模式。其中損傷相關(guān)分子模式是TLR4的主要配體，在機(jī)體組織或細(xì)胞受到損傷、缺氧、應(yīng)激等因素刺激后釋放到細(xì)胞間隙或血液循環(huán)中，從而誘導(dǎo)自身免疫或免疫耐受，在關(guān)節(jié)炎、動脈粥樣硬化、腫瘤、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等疾病發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。在葡萄球菌敗血癥發(fā)生過程中，TLR4基因變異與機(jī)體對外源金黃色葡萄球菌免疫應(yīng)答產(chǎn)生的細(xì)胞因子和血漿細(xì)胞因子水平有關(guān)，雖然金黃色葡萄球菌不直接表達(dá)LPS或者激活TLR4，但機(jī)體先天免疫抵抗金黃色葡萄球菌卻顯示出受TLR4調(diào)控，而且與革蘭陰性菌和LPS具有顯著的共性[11]。

2 LPS/TLR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路過程

2.1TLR4膜外接收信號

LPS也被稱為細(xì)菌內(nèi)毒素(endotoxin)，是由類脂A和多糖構(gòu)成的生物大分子，與蛋白質(zhì)、磷脂等共同構(gòu)成革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁外膜。類脂A是LPS的毒性和生物活性中心，具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，無種屬特異性，所以由不同的革蘭氏陰性細(xì)菌所引起的毒性作用大致相同。當(dāng)革蘭氏陰性細(xì)菌侵入機(jī)體后，細(xì)菌外膜上的LPS在細(xì)菌周圍形成一層保護(hù)屏障逃避抗生素，LPS與脂多糖結(jié)合蛋白(lipolysaccharide binding protein，LBP)特異性結(jié)合，被轉(zhuǎn)運(yùn)至免疫細(xì)胞的膜表面，與膜表面的蛋白質(zhì)CD-14結(jié)合，然后LPS被轉(zhuǎn)運(yùn)到LRR和髓樣分化蛋白2(myeloid differentiation-2，MD-2)上形成蛋白質(zhì)復(fù)合物。鐘田雨等[12]利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)研究活細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，TLR4的Glu24～Met41區(qū)域是與MD-2結(jié)合的區(qū)域。LPS與TLR4結(jié)合后，TLR4被激活，發(fā)生構(gòu)象的改變和二聚化。此過程持續(xù)時(shí)間很短，一般持續(xù)4 min左右。

2.2TLR4膜內(nèi)信號傳導(dǎo)

膜內(nèi)信號傳導(dǎo)分為MyD88依賴型和非依賴型，MyD88是由1個(gè)短的氨基酸序列連接氨基末端的死亡結(jié)構(gòu)域(DD)和1個(gè)羧基端的TIR結(jié)構(gòu)域構(gòu)成[13]。TLR4與PAMPs結(jié)合后，受體發(fā)生二聚化，MyD88羧基末端在胞質(zhì)中與TLR結(jié)構(gòu)相互作用。氨基末端的DD募集下游具有死亡作用域的絲/蘇氨酸蛋白激酶(serine/threotine protein kinases)白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶(interleukin-1 receptor-associated kinase，IRAK)1和IRAK2，使其自身磷酸化。IRAK經(jīng)磷酸化脫離MyD88，結(jié)合并激活腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6)，此時(shí)出現(xiàn)2條不同路徑的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：一條包括p38[絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)家族]、激酶[c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)]和干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor，IRF)轉(zhuǎn)錄因子家族，直接誘導(dǎo)表達(dá)促炎癥細(xì)胞因子；另一條激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB抑制物激酶(inhibitor of nuclear factor-κB kinase，IKK)復(fù)合體，磷酸化并激活I(lǐng)KK，與NF-κB結(jié)合，由此誘導(dǎo)核酸，導(dǎo)致一系列特定基因表達(dá)促炎癥細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、白細(xì)胞介素-1(interleukin-1，IL-1)、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)等，完成信號通路的傳導(dǎo)(圖1)。MyD88依賴型信號通路在許多炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用，該信號通路在香煙煙霧誘導(dǎo)的肺部炎癥中扮演了重要的角色[14]。TLR4的胞內(nèi)區(qū)TIR結(jié)構(gòu)域與Toll樣受體相關(guān)分子(TRIF-related adaptor molecule，TRAM)相連，作用于TRIF，使其活化并與TRAF6結(jié)合，然后將信號傳導(dǎo)至IRF-3，將其磷酸化后形成同源二聚體，轉(zhuǎn)位入核，誘導(dǎo)干擾素(interferon，IFN)基因表達(dá)。TLR4的信號傳導(dǎo)活性受細(xì)胞膜中膽固醇水平的調(diào)節(jié)，進(jìn)而受到雙磷脂[bis (monoacylglycero) phosphate,BMP]的影響。Ciesielska等[15]發(fā)現(xiàn)將外源BMP異構(gòu)體摻入到巨噬細(xì)胞的質(zhì)膜和胞內(nèi)囊泡中能顯著降低LPS刺激的趨化因子的產(chǎn)生，其與控制趨化因子表達(dá)的IRF-3的抑制有關(guān)。相比MyD88依賴型通路，MyD88非依賴性通路更為簡單一些，然而卻具有重要的作用，其誘導(dǎo)產(chǎn)生的IFN是一種廣譜抗病毒劑，其發(fā)揮作用并不是直接殺死或抑制病毒，而是與細(xì)胞表面受體結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞表面產(chǎn)生抗病毒蛋白，提高細(xì)胞自身免疫力。

TRAF6：腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6 tumor necrosis factor receptor-associated factor 6；MAPK：絲裂原活化蛋白激酶 mitogen-activated protein kinase；JNK：c-Jun氨基末端激酶c-Jun N-terminal kinase；IRF：干擾素調(diào)節(jié)因子 interferon regulatory factor；IFN：干擾素 interferon；IKK：核轉(zhuǎn)錄因子-κB抑制物激酶 inhibitor of nuclear factor-κB kinase；IκB：核轉(zhuǎn)錄因子-κB抑制蛋白 inhibitor of nuclear factor-κB；NF-κB：核轉(zhuǎn)錄因子-κB nuclear factor-κB；TNF：腫瘤壞死因子 tumor necrosis factor；IL-1：白細(xì)胞介素-1 interleukin-1；MMP：基質(zhì)金屬蛋白酶 matrix metalloproteinase；TIR：Toll/白細(xì)胞介素-1受體 Toll/interleukin-1 receptor；TRAM：Toll樣受體相關(guān)分子 TRIF-related adaptor molecule；MyD88：髓樣分化因子88 myeloid differentiation primary response protein 88；TRIF：β干擾素TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白 TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β；IRF-3：干擾素調(diào)節(jié)因子-3 interferon regulatory factor-3；P：磷酸化 phosphorylation；LPS：脂多糖 lipopolysaccharides；LBP：脂多糖結(jié)合蛋白 lipolysaccharide binding protein；LRR：富含亮氨酸的氨基酸重復(fù)序列 leucine-rich repeat；MD-2：髓樣分化蛋白2 myeloid differentiation-2。

圖1TLR4引導(dǎo)信號通路

Fig.1 TLR4 lead the signaling pathway

2.3TLR4阻斷劑對信號通路的抑制

TLR4阻斷劑根據(jù)作用位點(diǎn)分為2種：一種為阻斷LPS與TLR4的特異性結(jié)合，使TLR4無法被激活，信號通路中的信號蛋白處于被抑制狀態(tài)。利用過氧化磷脂阻斷LPS與LBP和CD14的結(jié)合，在LPS誘導(dǎo)的組織損傷過程中起到保護(hù)作用[16]。已發(fā)現(xiàn)小鼠腹水中純化的TLR4單克隆抗體MTS510能夠識別并阻斷TLR4與CD14的復(fù)合，抑制NF-κB的轉(zhuǎn)位誘導(dǎo)產(chǎn)生促炎癥細(xì)胞因子[17]。另一種為阻斷促炎癥信號的傳導(dǎo)，對信號通路中的信號蛋白進(jìn)行抑制而達(dá)到阻斷目的，主要包括MyD88抑制劑[18]、IRAK抑制劑[19]、IKK阻斷劑[20]、NF-κB抑制劑[21]等，對信號通路進(jìn)行抑制和負(fù)反饋調(diào)節(jié)，抑制了TLR4過度活化引起的自身免疫疾病。TLR4介導(dǎo)的信號通路在各種炎癥性發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，針對相應(yīng)位點(diǎn)進(jìn)行可調(diào)控的抑制或阻斷將有助于今后炎癥性疾病的治療。

2.4TLR4連接先天性免疫和獲得性免疫

在先天性免疫反應(yīng)中，TLR4參與識別首次入侵機(jī)體的革蘭陰性菌，通過TLR4信號通路，將信號傳遞至下游，激活NF-κB，轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，啟動細(xì)胞核內(nèi)工作，細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄翻譯出殺菌物質(zhì)和促炎癥細(xì)胞因子。TLR4作為先天性免疫反應(yīng)中最主要的感受器之一，在病理如炎癥性腸病等狀態(tài)下，對先天性免疫反應(yīng)產(chǎn)生重要的作用，它在很大程度上決定著先天性免疫反應(yīng)的啟動、強(qiáng)度、范圍和發(fā)展，在先天性免疫反應(yīng)中有著無可替代的地位[22]。先天性免疫反應(yīng)的效應(yīng)因子以一些抗微生物肽為主，其中研究較多的是防御素(defensin)，防御素是一種廣譜抗菌肽，通過破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜起殺菌作用[23]。先天性免疫需要經(jīng)過一系列的生理生化反應(yīng)后才能起到免疫作用，往往時(shí)間過長，同時(shí)伴隨著機(jī)體的炎癥反應(yīng)而造成機(jī)體損傷。之后機(jī)體需要一種快速準(zhǔn)確的免疫方式來抵御同種抗原的再次入侵，在先天性免疫反應(yīng)過程中，TLR4被LPS激活后，通過信號通路釋放細(xì)胞因子，刺激獲得性免疫的完善，未成熟的CD4+輔助T細(xì)胞可分化為2種功能完全不同的亞群Th1和Th2。Th1的細(xì)胞因子IFN-γ能促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞中TLR4/MD 2信號通路，提高LPS誘導(dǎo)的促炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-8(interleukin-8，IL-8)的分泌[24]。先天性免疫通過TLR4調(diào)節(jié)獲得性免疫，說明TLR4在機(jī)體免疫系統(tǒng)中具有重要作用。巨噬細(xì)胞構(gòu)成抵抗結(jié)核分歧桿菌的第1道防線，并在連接先天性免疫和獲得性免疫中起到重要作用。新型巨噬細(xì)胞激活蛋白(Rv2882c)能夠使TLR4/NF-κB通路激活，分泌促炎細(xì)胞因子，Rv2882c處理巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)效應(yīng)或記憶T細(xì)胞群和Th1免疫應(yīng)答的擴(kuò)增[25]。研究發(fā)現(xiàn)，在LPS誘導(dǎo)小鼠時(shí)，PrxⅠ提供了保護(hù)作用，同時(shí)TLR4/NF-κB信號通路產(chǎn)生的細(xì)胞因子水平也有顯著變化，表明TLR4在機(jī)體抗氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡、增殖、分化、遷移過程發(fā)揮了積極作用[26]。

2.5靶向TLR4的疾病治療

TLR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中進(jìn)行抑制和阻斷是一治療方法，主要是通過抑制和競爭TLR4信號通路達(dá)到目的。目前，已經(jīng)有許多相關(guān)產(chǎn)品投入到實(shí)際應(yīng)用中。沈圓圓等[27]報(bào)道，TLR4小分子抑制劑(TK242)可以減輕腎缺血再灌注損傷而起保護(hù)作用，其作用與TLR4/NF-κB信號通路介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)相關(guān)。TLR4信號通路參與了益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群這一過程。劉翔等[28]發(fā)現(xiàn)，TLR4信號通路參與了幽門螺桿菌感染(Hp)的致病機(jī)制和益生菌治療Hp的機(jī)制。TLR4的表達(dá)水平與胃黏膜的炎癥病理評分無關(guān)，提示TLR4可能并未參與炎癥反應(yīng)的維持，TLR4完成其信號傳遞的功能后并不參與炎癥級聯(lián)放大的過程，而是由下游其他炎癥因子[如白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)]來完成級聯(lián)放大。吞噬細(xì)胞感染人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)病毒后，將其暴露于革蘭氏陰性菌，則降低了病毒在細(xì)胞中的復(fù)制，然而，當(dāng)移除革蘭氏陰性菌后，則恢復(fù)了病毒的復(fù)制，說明TLR4在吞噬細(xì)胞抑菌方面具有重要作用[29]。此外，TLR4配體被廣泛應(yīng)用于疫苗佐劑，佐劑和疫苗抗原結(jié)合可以增強(qiáng)和修飾免疫應(yīng)答，引入TLR4配體形成了新一代的佐劑[30]。

3 TLR4的作用

3.1在抗菌肽抑菌機(jī)制中的作用

現(xiàn)代分子生物學(xué)和基因工程等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對抗菌肽的定性設(shè)計(jì)，并在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。抗菌肽通常為2級結(jié)構(gòu)，主要作用目標(biāo)是細(xì)菌細(xì)胞膜，通過引發(fā)細(xì)胞膜兩側(cè)不可逆的去極化破壞細(xì)胞膜，充分發(fā)揮抗菌活性。抗菌肽破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，使細(xì)菌裂解死亡，細(xì)菌內(nèi)毒素被釋放出來，內(nèi)毒素在體內(nèi)能夠刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)源性熱原質(zhì)INF、IL-1、白細(xì)胞介素-2(interleukin-2，IL-2)等，引起機(jī)體的強(qiáng)烈發(fā)熱反應(yīng)。巨噬細(xì)胞膜上的TLR4起到了識別內(nèi)毒素，并進(jìn)行信號傳導(dǎo)的功能，經(jīng)信號通路傳導(dǎo)，引起多種細(xì)胞因子被釋放，上調(diào)了病原提呈細(xì)胞表面共刺激分子，引起機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫，對內(nèi)毒素進(jìn)行吞噬和降解。但是，TLR4的過度激活會引起細(xì)胞因子的表達(dá)上調(diào)，超出機(jī)體免疫系統(tǒng)的控制，產(chǎn)生自身性免疫疾病，這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)于幼齡動物，其免疫系統(tǒng)發(fā)育尚不完善，特異性免疫尚未成熟，對于各種應(yīng)激引起的細(xì)胞因子釋放過多，經(jīng)常會導(dǎo)致全身性免疫疾病。

3.2在腸道免疫屏障形成中的作用

腸道免疫屏障是由腸道相關(guān)淋巴組織、彌散性免疫細(xì)胞和免疫活性物質(zhì)如分泌型免疫球蛋白A(secletory immunoglobutin A,slgA)等組成，是機(jī)體免疫系統(tǒng)中最為重要和復(fù)雜的部分，主要表現(xiàn)在腸道處于機(jī)體內(nèi)部與外界接觸最密切的部位，其營養(yǎng)成分的吸收、多種生化反應(yīng)的進(jìn)行、各種細(xì)菌的共生和不同抗原的入侵等匯集于此。而且，腸道與其他免疫組織的協(xié)同作用和自身免疫作用，腸道黏膜免疫與神經(jīng)免疫、內(nèi)分泌免疫形成機(jī)體的免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)[31]，共同保護(hù)機(jī)體健康。

腸黏膜中的腸上皮淋巴細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和M細(xì)胞等都表達(dá)TLR4，TLR4對有害抗原與無害物質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，對腸道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，識別并結(jié)合有害抗原(主要為LPS)，通過信號通路傳導(dǎo)使效應(yīng)細(xì)胞產(chǎn)生免疫活性物質(zhì)，對其進(jìn)行處理。獲得性免疫逐漸形成并發(fā)揮主要的免疫作用，當(dāng)抗原再次入侵，獲得性免疫會第一時(shí)間釋放抗體，對抗原進(jìn)行準(zhǔn)確快速地特異性排除，為幼齡動物斷乳提供了保證。提前完善幼齡動物的獲得性免疫，有助于早期斷乳，具有降低飼養(yǎng)成本、提高生產(chǎn)性能的意義。

3.3在腦-腸軸模型中的作用

腦-腸軸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)與腸道神經(jīng)系統(tǒng)互相聯(lián)系的一條紐帶，其突出表現(xiàn)于化療治療，通過神經(jīng)給藥治療，引起內(nèi)源性危險(xiǎn)信號的過量表達(dá)，顯著引起腸道中毒[32]。除此之外，最近有研究表明，在化療過程中，TLR4在腸上皮細(xì)胞的表達(dá)與引發(fā)腸道毒性密切相關(guān)，激活了通路下游的NF-κB，并產(chǎn)生免疫應(yīng)答[33]。與此同時(shí)，腸道炎癥通過TLR4對中樞神經(jīng)系統(tǒng)也具有調(diào)節(jié)作用 (圖2)。

GIT：胃腸道gastrointestinal tract；CNS：中樞神經(jīng)系統(tǒng) central nervous system；IL-1：白細(xì)胞介素-1 interleukin-1；TNF：腫瘤壞死因子 tumor necrosis factor；MMP-2：基質(zhì)金屬蛋白酶-2 matrix metalloproteinase-2；白細(xì)胞介素-6 interleukin-6；MMP-9：基質(zhì)金屬蛋白酶-9 matrix metalloproteinase-9；Blood brain barrier：血腦屏障；Caveolae；小窩；Tight junction；緊密連接；Glial cell (microglia/astrocyte)：膠質(zhì)細(xì)胞(小膠質(zhì)細(xì)胞/星形膠質(zhì)細(xì)胞)；Neuronal terminal；神經(jīng)末梢；TLR4；Toll樣受體4 Toll like receptor 4；ROS：活性氧簇 reactive oxygen species；Chemokines：趨化因子；Pain：疼痛。

圖2腸道通過TLR4對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)

Fig.2 Intestine regulates the central nervous system through TLR4[34]

腦-腸軸模型是近些年研究的熱門之一，其機(jī)制還在進(jìn)一步研究中，腸道菌群和腸道免疫將是其機(jī)制研究中不可忽略的重點(diǎn)。

3.4在營養(yǎng)因子調(diào)控機(jī)制中的作用

TLR4在許多營養(yǎng)因子的調(diào)控機(jī)制中發(fā)揮作用，因此，可以用TLR4表達(dá)水平來衡量營養(yǎng)因子在動物飼糧中的添加量。研究報(bào)道，抗菌肽降低了空腸組織中TLR4信號通路上游調(diào)控關(guān)鍵蛋白TLR4、MyD88的表達(dá)及炎癥相關(guān)蛋白NF-κB和核轉(zhuǎn)錄因子-κB抑制蛋白-α(inhibitor-α of nuclear factor-κB，IκB-α)的磷酸化水平，緩解腸道炎癥的發(fā)生[35]。但抗菌肽的過量添加勢必會導(dǎo)致TLR4對PAMP敏感性下降，甚至不發(fā)揮識別作用，引起機(jī)體中毒反應(yīng)。維生素可增強(qiáng)動物機(jī)體的先天性免疫，維生素D通過調(diào)節(jié)TLR4的表達(dá)增強(qiáng)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的抗微生物能力，1,25二羥維生素D3是維生素D的活性成分，體外培養(yǎng)人單核細(xì)胞時(shí)，加入1,25二羥維生素D3下調(diào)了TLR4的表達(dá)，使其處于對PAMP低反應(yīng)狀態(tài)，阻止TLR4的過度活化和炎癥反應(yīng)[36]。TLR4參與了脂肪酸對N38細(xì)胞表達(dá)和分泌刺鼠基因相關(guān)蛋白(agouti gene-related protein,AgRP)的調(diào)節(jié)，影響動物采食行為，并控制能量平衡，但脂肪酸調(diào)節(jié)動物食欲的作用機(jī)制還未研究清楚。研究指出，TLR4不僅在病理狀態(tài)下通過炎癥反應(yīng)，使動物機(jī)體產(chǎn)生胰島素抑制和代謝紊亂，在饑餓生理狀態(tài)下，對糖脂代謝也具有重要的調(diào)控作用[37]，可直接與營養(yǎng)因子相互作用，調(diào)節(jié)機(jī)體營養(yǎng)平衡。

4 小 結(jié)

以上對TLR4信號通路的傳導(dǎo)和調(diào)控進(jìn)行了分析，并對TLR4在先天性免疫和獲得性免疫中的橋梁作用進(jìn)行了介紹，列舉了以TLR4信號通路為靶點(diǎn)進(jìn)行的疾病治療，就TLR4在抗菌肽抑菌機(jī)制、腸道黏膜免疫機(jī)制和腦-腸軸模型中的作用進(jìn)行了介紹。TLR4信號通路對幼齡動物斷乳前獲得性免疫的完善至關(guān)重要，未來可對其信號通路進(jìn)行深入研究，可有效保護(hù)早期斷乳幼齡動物的健康，提高生產(chǎn)性能。在此，提出幾點(diǎn)展望：1)TLR4在先天性免疫和獲得性免疫中起到橋梁作用，操縱TLR4的活化來調(diào)控炎癥進(jìn)程和完善免疫系統(tǒng)將成為未來研究的趨勢之一；2)TLR4/NF-κB信號通路作為經(jīng)典促炎性通路被廣泛認(rèn)可，其抑制劑和阻斷劑的研究成果頗為豐富，抑制或阻斷的持續(xù)效果將成為未來研究的重點(diǎn)內(nèi)容；3)抗菌肽以其廣譜抗菌、無殘留等特點(diǎn)被認(rèn)為是抗生素理想替代品，目前研究多為聚陽離子肽，如蛙皮素、天蠶素、家蠅抗菌肽等。與靶點(diǎn)結(jié)合一般為靜電力吸附，在靶向治療方面略顯不足，近些年有人對TLR4胞外段的克隆、表達(dá)及功能活性進(jìn)行研究，對TLR4胞外段基因與抗菌肽基因進(jìn)行串聯(lián)修飾，將提高抗菌肽靶向識別革蘭氏陰性菌的能力，可作為未來的研究方向。

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*Corresponding author, professor, E-mail： jiangng_2008@sohu.com

(責(zé)任編輯 菅景穎)

Mechanism of Toll Like Receptor 4 in Immune Function and Effects of Some Nutritional Factors on It

QIN Long JIANG Ning*ZHANG Aizhong MA Di

(College of Animal Science and Veterinary Medicine, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)

Toll like receptor 4 (TLR4) plays important roles in resisting exogenous and endogenous antigen interference, and it is also as a bridge in the connection between innate immunity and acquired immunity. Recently, TLR4-guided signal paths have been a hotspot in immunology, it could explain the immune mechanism in the body in depth through the study of TLR4 signaling pathway. This paper presented an overview about the newest research results of TLR4 in related to the structure, distribution, ligand, mechanism, nutrition-related factors and proposed the direction for future development nationally and internationally, which will provide some references for future scientific research and medical treatment.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2017,29(9)：3075-3082]

TLR4; signal pathway; mechanism; immunization

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.09.008

2017-02-24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31472120)；黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(C201325)；黑龍江省農(nóng)墾總局科技攻關(guān)項(xiàng)目(HNK125B-12-04)

秦 龍(1991—)，男，黑龍江寶清人，碩士研究生，從事飼料資源開發(fā)與利用的研究。E-mail： byndql@163.com

*通信作者：姜 寧，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail： jiangng_2008@sohu.com

S852.4

：A

：1006-267X(2017)09-3075-08