模式识别受体在肠炎中的功能及信号转导

潘　娜，王　开，齐　宇，伊淑帅，胡桂学（吉林农业大学动物科学技术学院，吉林长春130118）



模式识别受体在肠炎中的功能及信号转导

潘娜，王开，齐宇，伊淑帅，胡桂学
（吉林农业大学动物科学技术学院，吉林长春130118）

模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）是一种种系编码受体，是抵御可能感染的第一道防线。其通过识别病原微生物保守分子结构，活化一系列信号通路，引发天然免疫反应，维持肠道动态平衡，成为固有免疫应答的枢纽［1］。炎症性肠病（Inflammatory bowel disease，IBD）的主要表现形式是溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis，UC）和克罗恩氏病（Crohn′s disease，CD），这两种疾病导致的慢性和复发性炎症在全球的发病呈上升趋势［2-3］。IBD时产生过量促炎细胞因子如IL-1、IL-6、IL-8、IL-12和TNF-α等，肠黏膜NF-κB表达水平升高，促进炎性因子和炎性基因的转录。而抗炎

1　Toll样受体（toll- like receptors，TLRs）

目前，已经确定的TLRs人类有13种，鼠有10种，鱼有20余种。PRR由胞外区、跨膜区和胞内区3个部分组成，属于I型跨膜蛋白。TLR1、TLR2、TLR4，TLR5、TLR6和TLR10分布在细胞表面；TLR3、TLR7、TLR8、TLR9和TLR13分布在胞内囊泡上，其配体结构各不相同，涉及的信号转导通路分为两种类型：一类为MyD88非依赖型：TLR3、TLR4，通过干扰素调节因子3/7（IRF-3/-7）信号传导途径；另一类为MyD88依赖型：TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、TLR9等，介导NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）、AP-1（activator protein-1）信号通路。

机体在生理情况下，肠上皮细胞很少表达TLR2和TLR4。在炎症肠道TLR2表达则明显升高，Bin Zheng等［5］研究表明，TLR2能维持肠道上皮屏障的完整性，结肠炎时，TLR2表达升高可能有助于修复屏障功能。

TLR4是识别肠道先天免疫的关键受体，在结肠发炎时过表达，革兰阴性菌细胞壁的脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）在CD14的帮助下与细胞膜上TLR4相互识别并结合，在辅助受体MD-2的作用下，TLR4通过酪氨酸蛋白激酶（tyrosine protein kinase，TPK）激活下游信号分子，将胞外信号传递到胞内［6］，胞内TIR区域通过与MyD88的羧基端结合，导致NF-κB活化、转入细胞核中，参与免疫和炎症反应多效基因的表达，分泌大量炎症细胞因子（图1）。TLR4是炎症性肠病的治疗关键，因此，建议可以把阻断TLR4信号通路作为消除肠道炎症的治疗靶点。

TLR5识别并结合细菌的鞭毛蛋白，通过MAPK 和NF-κB途径介导机体先天性免疫反应及炎症反应。沙素梅等［7］利用E.coli LF82感染小鼠检测表明TLR5表达明显升高，并伴有下游炎症因子的转录，分泌大量炎性因子，加重了炎症程度。而Frederic等［8］研究发现，TLR5缺陷小鼠断奶后更容易出现肠炎症状，肠道菌群波动加大，对大肠杆菌LF82易感性增加。可见，TLR5与肠炎严重程度、炎症指标具有很强的相关性。

在肠炎时，TLR9表达量升高，通过识别细菌非甲基化CpG DNA（见中插彩版图1），产生I型干扰素保护小鼠实验性结肠炎。Drora Berkowitz［9］等发现，IBD患者外周B细胞TLR9表达量显著高于健康对照，与IBD疾病严重程度呈正相关。敲除TLR9基因的小鼠，其肠上皮细胞NF-κB活化的阈值降低，对结肠炎和坏死性小肠结肠炎高度易感［10］。此外，TLR9与益生菌结合，使Hsp70的表达增加，具有较强的抗炎治疗效果，减弱葡聚糖硫酸钠（dextran sodium sulphate，DSS）诱导的炎症反应［11］，因此，该受体对肠炎具有负调控作用。

2 NOD样受体（NOD like receptors，NLRs）

NLRs在人类至少已有23种，鼠有34种，被称为先天免疫系统的细胞质哨兵［12］，NLR家族包括凋亡抑制蛋白（neuronal apoptosis inhibitory protein，NAIP）、NLRX1和II类主要组织相容性复合式激活。

当LRRs结合触发炎症的病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP）后，NLR分子的构象发生改变，募集分子接头蛋白ASC、caspase-1或激酶，形成炎性体，通过炎性体信号应答介导细胞凋亡、限制胞内菌的复制，并激活caspase-1，使pro-IL-lβ和pro-IL-18成熟分泌IL-1β和IL-18［13］，对清除细菌，保护肠道黏膜，抵御致病菌胞内定殖起重要作用。

NOD1识别革兰阴性菌γ-D-谷氨酰基-内消旋-二氨基庚二酸（IE-DAP）；NOD2识别胞壁酰二肽。细菌PG的不同组成部分刺激时，能够导致其自身构象改变，激活p38、c-JUN N-末端激酶、ERK MAPK通路活化，募集RIP2。NOD1由TRAF2和TRAF5信号；NOD2由RIPK2信号导致NF-κB活化（见前插彩版图1）。陶志云［14］等研究证实，肠炎沙门菌感染后能引起小肠中NOD1基因持续高表达；Aaron等［15］发现，病菌PG进入宿主上皮细胞，迁移到早期内涵体与NOD1受体蛋白RIP-2相互作用时，能诱导NOD1依赖性自噬和IL-8的分泌，促进该部位的炎症反应的发生；Hiemstra等［16］发现IEC NOD2功能丧失，增加细菌易位的机会，促进了CD的发展；NOD1、NOD2双缺陷小鼠对结肠炎易感性增加［17］。说明NOD1、NOD2在维护IEC功能的重要性。

NLR蛋白家族成员NLRP2、NLRP6、NLRP7、NLRP10、NLRP12、NLRC5能负调控炎性信号传导。如Elinav等［18］发现，非激活的NLRP6能调节多种细胞在正常状态和炎症时的功能，缺乏这种炎症体可导致肠内微生物环境变化，提高IBD发生率；NPRP10缺失后，成熟的树突状细胞不能从炎症组织渗出，因此，不能提呈抗原，获得性免疫应答启动受到限制；NLRC5能激活炎性体应答，与IKKa/β互作，负调控NF-kB信号通路。但是，NLRC5的缺失不影响感染过程时IFN-β、IL-6和TNF-α等的产生。

而NLRP1、NLRP3、NLRC4和NAIP等NLR成员能与相应配体结合，ASC募集caspase-1形成炎症复合体，促进炎症的发生。

3　RIG- I样受体（RIG- 1 like receptors，RLRs）

RIRs家族成员包括视黄酸诱导基因蛋白1 （RIG-1）、黑素瘤分化相关基因5（melanoma differentiation-associated gene 5，MDA5）和遗传学和生理实验室蛋白2（laboratory of genetics and physiology 2，LGP2）等。RIG-1和MDA5是识别PAMPRNA的一种细胞质内受体，其通过活化重要接头分子（mitochondrial antiviral signalping rotein，MAVS），使下游通路IRF3和NF-kB活化，导致I型干扰素和促炎因子的产生。在IBD时，CD患者肠上皮RIG-1发生下调，UC患者中未发现，70%的RIG-I缺陷鼠自发的向结肠炎显型发展，增强了DSS诱导结肠炎的易感性［19］，是抗病毒炎症反应的主要参与者。

4　C型凝集素受体（C- type lectin，CLR）

目前，CLR在人类已有60余种。CLR对来自细菌、病毒、寄生虫和真菌的露聚糖、路易斯抗原、葡萄糖、半乳糖、α或β葡聚糖的识别具有特异性。CLR在感染和炎性条件下激活，这些受体可能有助于抑制肠道炎症，其家族包括MgL1、DCSIGN、Dectin-1等［20］。CLRs能诱导细胞信号使IL-10、TGF-β和I型干扰素表达量增加，对维持肠道内环境稳定的起重要作用。MgL1缺失小鼠与对照小鼠相比对化学诱导的结肠炎更易感；CD患者回肠样本中发现DC-SIGN细胞数量增加；Dectin-1缺陷小鼠对葡聚糖硫酸酯钠诱导的结肠炎易感性增强，UC患者肠道黏膜活性组织Dectin-1蛋白及mRNA水平均较正常对照组明显升高，但在实验性结肠炎中，Dectin-1的作用但有些争议。CLR受体通过上皮细胞的刺激，产生各种各样的抗菌蛋白，使黏液屏障加固，使上皮再生增强改善了肠道炎症。

5　展望

PRR激动剂可做肠道疾病易感性的重要候选疫苗，合理利用PRR激动剂潜在诱导宿主抗炎症反应，对防御炎症性肠病具有重要意义。而炎症性肠病的调控是复杂的、多层次的，我们仍需进一步明确PRRs在炎症疾病的作用及其相关机制，为炎症性肠病的诊断和防治、新药的靶点设计以及新型疫苗的研发提供新的思路。

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中图分类号：R 392

文献标志码：A

文章编号：0529- 6005（2016）03- 0073- 03

收稿日期：2015-05-05

基金项目：国家自然科学基金项目（31372413）

作者简介：潘娜（1991-），女，硕士生，主要从事动物分子病原学研究，E-mail：751579895@qq.com

通讯作者：胡桂学，E-mail：guixue1964@126.com因子如IL-10、IL-4、IL-11等表达水平异常降低［4］。在整个炎症过程中PRR起关键作用，因此，本文对与IBD等肠炎性疾病相关的PRR做一概述。