何邵平 賀建華 陳佳億 陳 福 歐淑琦

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

固有免疫相關(guān)模式識(shí)別受體研究進(jìn)展

何邵平 賀建華*陳佳億 陳 福 歐淑琦

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

固有免疫是機(jī)體免疫系統(tǒng)防御微生物感染的第1道防線。模式識(shí)別受體(PRRs)中的Toll樣受體(TLRs)、核苷酸寡聚結(jié)合域樣受體(NLRs)和視黃酸誘導(dǎo)基因1樣受體(RLRs)等識(shí)別不同或重疊的微生物組成成分，形成相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生免疫應(yīng)答。近些年對(duì)于固有免疫相關(guān)PRRs的研究也取得了較大的進(jìn)展，為免疫相關(guān)疾病的治療提供了思路。本文對(duì)固有免疫相關(guān)PRRs的特征及不同PRRs的信號(hào)傳導(dǎo)途徑之間相互作用進(jìn)行綜述。

固有免疫；模式識(shí)別受體；信號(hào)通路

固有免疫(innate immunity)是指機(jī)體出生就具有的非特異性天然免疫防御功能，也稱為非特異性免疫(nonspecific immunity)。固有免疫是機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別自身和異己物質(zhì)抵抗微生物感染的第1道防線。宿主機(jī)體對(duì)侵襲微生物感染做出了廣泛的免疫應(yīng)答反應(yīng)來(lái)阻擋、限制它的感染與復(fù)制，甚至從體內(nèi)清除，而這種應(yīng)答的前提是固有免疫系統(tǒng)的模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor，PRRs)對(duì)病原相關(guān)分子模式(pathogen associated molecule patterns，PAMPs)進(jìn)行識(shí)別，發(fā)生受體配體反應(yīng)，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生白細(xì)胞介素(interleukin,IL)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)和干擾素(interferon,IFN)等一系列相關(guān)的細(xì)胞因子來(lái)介導(dǎo)機(jī)體的抗病原效應(yīng)。Janeway[1]首先提出了PPRs的模式識(shí)別作用，并明確指出了固有免疫的重要生物學(xué)意義。PPRs表達(dá)于抗原遞呈細(xì)胞上，特別是樹突狀細(xì)胞(DCs)，導(dǎo)致相關(guān)效應(yīng)信號(hào)激活適應(yīng)性免疫反應(yīng)。目前，一些PRRs的類別已經(jīng)能夠被確定并有相應(yīng)的特征，包括Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)、核苷酸寡聚結(jié)合域樣受體(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors,NLRs)、視黃酸誘導(dǎo)基因1樣受體(RIG-1-like receptors,RLRs)、C型凝集素受體(C-type lectin receptors,CLRs)和黑素瘤缺乏因子-2樣受體(absent in melanoma-2-like receptors,ALRs)。

1 PRRs

PPRs識(shí)別靶點(diǎn)微生物的結(jié)構(gòu)種類復(fù)雜，主要包括多糖、糖脂、脂蛋白、核苷酸和核酸等。PPRs通過(guò)特異的配體識(shí)別域——富含亮氨酸重復(fù)單元、C型凝集素域和多種核酸綁定域，來(lái)探測(cè)微生物靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)(表1)[2]。除了具有自身的結(jié)構(gòu)和特異性之外，PPRs具有組織特異性表達(dá)和定位于不同的細(xì)胞區(qū)室，如漿膜、核內(nèi)小體、溶酶體和細(xì)胞質(zhì)[3]。這些模式表達(dá)的差異與固有免疫系統(tǒng)和免疫應(yīng)答2種常規(guī)的識(shí)別模式有關(guān)：細(xì)胞內(nèi)識(shí)別由感染細(xì)胞胞質(zhì)感應(yīng)器介導(dǎo)起作用，并且所有類型的細(xì)胞在給定的一類病原體侵染下能夠表達(dá)相應(yīng)的感應(yīng)器，如病毒核酸感受器。細(xì)胞外識(shí)別不需要感染細(xì)胞表達(dá)PPRs，而是表達(dá)于特定的病原監(jiān)測(cè)細(xì)胞表面，如上皮細(xì)胞和髓樣細(xì)胞[4]。

表1 模式識(shí)別受體與病原相關(guān)分子模式

NOD：核苷酸寡聚結(jié)合域；RIG-1：視黃酸誘導(dǎo)基因1；MDA5：蛋白黑色素瘤分化相關(guān)分子-5；LGP2：遺傳學(xué)和生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室蛋白2；Dectin-1：樹突狀細(xì)胞相關(guān)性C-型凝集素-1；MyD88：髓樣分化因子；TIRAP：含TIR域配體蛋白；TRIF：含TIR域配體分子；TRAM：Toll樣受體相關(guān)分子； RICK：Clarp激酶；CARD：半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域；ASC：凋亡相關(guān)的斑點(diǎn)樣蛋白；IPS-1：β-干擾素啟動(dòng)子刺激物1；Cardinal：一種接頭蛋白；LPS：脂多糖；CpGDNA；胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤基序；poly IC：聚肌胞苷酸。

1.1參與固有免疫識(shí)別的TLRs

開展TLRs研究最初涉及到的分子是白介素1受體(IL-1R)。IL-1是一種多效性的促炎癥因子，在20世紀(jì)80年代也被報(bào)道其參與T細(xì)胞的活化、產(chǎn)熱原性、促進(jìn)軟骨組織的分解和激活急性期反應(yīng)[5]。1988年，基因編輯IL-1R克隆，由于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)區(qū)域沒(méi)有可識(shí)別基序并沒(méi)有找到信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。1991年，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)域與黑腹果蠅胞漿域蛋白Toll同源[6]。Toll決定著黑腹果蠅胚胎背腹側(cè)軸線的發(fā)育。隨后研究發(fā)現(xiàn)，高度相似的Toll和IL-1R共享核轉(zhuǎn)錄因子-κΒ(NF-κΒ)信號(hào)所必需的氨基酸序列，并與抗菌肽的生成相關(guān)，從而Toll樣受體作為固有免疫受體研究揭開序幕[7]。

脂多糖(LPS)作為內(nèi)毒素的重要組成部分而被廣泛研究，這種物質(zhì)被認(rèn)為是革蘭氏陰性病原體成分并引起細(xì)菌性膿毒癥。Poltorak等[8]研究克隆了LPSd基因，這項(xiàng)工作也獲得了其后的諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)，Qureshi等[9]也證實(shí)了LPSd實(shí)際上就是TLR4。Hoshino等[10]研究發(fā)現(xiàn)，TLR4基因被敲除小鼠對(duì)LPS沒(méi)有應(yīng)答，進(jìn)一步證實(shí)了TLR4是LPS刺激信號(hào)受體。隨著TLR4參與LPS的識(shí)別，一些其他的微生物成分也被用于測(cè)試TLRs可能的配體。研究中發(fā)現(xiàn)了人的10個(gè)TLRs基因和小鼠的12個(gè)TLRs基因，并且利用基因敲除小鼠模型確定了多種TLRs所對(duì)應(yīng)識(shí)別的特定配體分子[11]。TLR2能夠識(shí)別細(xì)菌的脂肽結(jié)構(gòu)，與TLR1或者TLR6形成異質(zhì)二聚體分別識(shí)別三酰脂肽和二酰脂肽[12]。TLR5能夠識(shí)別鞭毛蟲的鞭毛蛋白[13]，進(jìn)一步的研究表明了TLR5能夠調(diào)節(jié)細(xì)菌引起的腸道固有免疫反應(yīng)和適應(yīng)性免疫反應(yīng)[14]。小鼠TLR11被發(fā)現(xiàn)能夠檢測(cè)到一種尿路感染菌的成分[15]，并且與TLR12共同作用綁定鼠弓形蟲鞭毛蛋白[16]。TLR13也被發(fā)現(xiàn)能夠識(shí)別細(xì)菌rRNA[17]。TLRs識(shí)別配體具有多樣性，可以來(lái)源于細(xì)菌和寄生蟲，也可以來(lái)源于病毒。TLR3能夠識(shí)別病毒雙鏈RNA，介導(dǎo)激活NF-κΒ和Ⅰ型IFN信號(hào)途徑[18]。TLR9被發(fā)現(xiàn)能夠作為非甲基化的胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤基序(CpGDNA)的受體，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)血漿樹突狀細(xì)胞TLR9也能夠識(shí)別孢疹病毒DNA[19]。TLR7能夠感受激發(fā)抗病毒化學(xué)合成咪喹莫特，與TLR8均能識(shí)別病毒單鏈RNA[20]。因此，TLRs受體家族在感知危險(xiǎn)信號(hào)如微生物侵染或組織損傷，能夠啟動(dòng)固有免疫和炎癥反應(yīng)做出相應(yīng)的抵抗。

Toll/IL-1受體同源區(qū)(Toll/IL-1-receptor homologous region，TIR)是TLRs信號(hào)傳導(dǎo)的起始點(diǎn)，能夠綁定結(jié)合IL-1R一起活化NF-κΒ信號(hào)途徑。髓樣分化因子(myeloid differentiation factor 88,MyD88)是最早發(fā)現(xiàn)含有TIR結(jié)構(gòu)域的TLRs街頭分子，TIR結(jié)構(gòu)域與含有TIR同源域受體相互作用參與MyD88信號(hào)傳導(dǎo)。此外，MyD88含有一個(gè)死亡結(jié)構(gòu)域(death domain,DD)，經(jīng)噬同作用募集含有DD的IL-1相關(guān)蛋白激酶(interleukin-1 receptor-associated kinases，IRAKs)。IRAKs與腫瘤壞死因子受體關(guān)聯(lián)因子6(TNF receptor-associated factor,TRAF)6相互作用，與TAB-3、TAB-2和TAK-1結(jié)合形成復(fù)合物，激活絲裂原活化蛋白激酶激酶(MKK)或κB抑制蛋白激酶(IKK)α/IKKβ/IKKγ，引起絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的c-jun氨基末端激酶(JUN)和p38絲裂原激活蛋白激酶(p38)途徑以及NF-κΒ途徑，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生促炎癥因子，另外在胞內(nèi)體主要產(chǎn)生干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon-regulatory factors,IRFs)，誘導(dǎo)產(chǎn)生Ⅰ型IFN[21]。其次發(fā)現(xiàn)的TIR銜接蛋白是MyD88樣銜接蛋白(MAL，即TIRAP)。Kawai等[22]利用LPS刺激MyD88基因敲除小鼠發(fā)現(xiàn)通過(guò)IRF3誘發(fā)了Ⅰ型IFN產(chǎn)生，并且延遲了TLR4下游信號(hào)NF-κΒ激活，表明非依賴型MyD88信號(hào)能夠激活TLRs下游信號(hào)。然而，研究表明MAL并不能獨(dú)立完成非依賴型MyD88信號(hào)傳導(dǎo)，而是作為連接MyD88與TLR4或者TLR2的橋梁存在[23]。Oshiumi等[24]研究表明，TIR銜接蛋白誘導(dǎo)IFNβ(TRIF或TICAM1)能夠引起MyD88基因敲出小鼠產(chǎn)生TLR3通路，也說(shuō)明了非依賴型MyD88信號(hào)通路的存在，以及TRIF作為第3類TIR銜接蛋白分子的作用。另外，研究發(fā)現(xiàn)在TLR4途徑中存在TRIF與TLR4的連接分子Toll樣受體相關(guān)分子(TRAM或TICAM2)，在膜吞噬體TLR4信號(hào)通路中，TRAM連接TRIF與TLR4形成復(fù)合體將信號(hào)傳遞至TRAF3或TRAF6前體信號(hào)體產(chǎn)生IRF3或NF-κΒ，進(jìn)而調(diào)控轉(zhuǎn)錄表達(dá)。隨著研究的不斷深入，目前TLRs也廣泛應(yīng)用于相關(guān)疾病治療中，如TLR7的配體治療生殖器疣，通過(guò)TLR2與TLR4通路疫苗制劑治療肺結(jié)核，TLR7和TLR9抑制劑潛在治療全身性紅斑狼瘡以及TLR2抑制抗體有效限制缺血再灌注損傷等。

1.2參與固有免疫識(shí)別的NLRs

NLRs家族蛋白是胞漿型PRRs，能夠在胞質(zhì)內(nèi)探測(cè)到PAMPs以及一些內(nèi)源性分子，在機(jī)體固有免疫發(fā)揮重要的功能。NLRs結(jié)構(gòu)上由3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，N端蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域如半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域(caspase activation and recruitment domain,CARD)、熱蛋白結(jié)構(gòu)域(pyrin domain,PYD)或BIR域(baculovirus IAP repeats domain)，中間核苷酸寡聚結(jié)合域(NOD)核酸綁定和低聚化結(jié)構(gòu)域以及C端富含亮氨酸重復(fù)單元結(jié)構(gòu)域(LRR)。NLRs按照N端結(jié)構(gòu)可以分為5個(gè)亞科單元，包括NLRA、NLRB、NLRC、NLRP和NLRX。目前報(bào)道已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類NLRs基因23個(gè)和鼠科NLRs基因34個(gè)，但是大多數(shù)的NLRs生理學(xué)功能有待深入研究[25]。NLRs家族蛋白中最具代表性的是NOD1和NOD2，能夠識(shí)別肽聚糖(PGN)的相關(guān)結(jié)構(gòu)。其中，NOD1存在于革蘭氏陰性菌和少數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌中，識(shí)別PGN的產(chǎn)物內(nèi)消旋二氨基庚二酸(g-D-glutamyl-meso-diaminopimelic acid,iE-DAP)；NOD2存在于所有革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌中，能夠識(shí)別PGN的組成元件胞壁酰二肽(muramyl dipeptide,MDP)。

NOD1參與胞內(nèi)多種病原體微生物的識(shí)別，如埃希氏菌屬大腸桿菌、痢疾福氏桿菌、假單胞桿菌、衣原體類、流感嗜血桿菌和幽門螺桿菌等；NOD2參與肺炎鏈球桿菌和結(jié)核分歧桿菌的識(shí)別[26]；單核細(xì)胞增生利斯特菌能夠激活NOD1和NOD2識(shí)別。當(dāng)NLRs的C端LRR識(shí)別PAMPs或者危險(xiǎn)相關(guān)模式分子，通過(guò)構(gòu)象重組引發(fā)NOD低聚化，使NLRs暴露N端效應(yīng)結(jié)構(gòu)域，通過(guò)同型相互作用，效應(yīng)結(jié)構(gòu)域CARD或PYD分別募集其相應(yīng)效應(yīng)分子，使分子之間相互接近而使其活化，從而參與激活多種信號(hào)通路。例如，NLR家族蛋白NOD1和NOD2與受體相互作用蛋白激酶(receptor interacting protein kinase,RIPK)2相互作用誘導(dǎo)NF-κΒ和MAPK信號(hào)。此外，NOD1和NOD2能夠通過(guò)募集ATG16L1自噬相關(guān)蛋白到漿膜控制誘發(fā)自噬作用[27]。病毒侵染時(shí)，NOD2可以結(jié)合線粒體抗病毒信號(hào)蛋白(mitochondrial antiviral signalling protein,MAVS)誘導(dǎo)產(chǎn)生Ⅰ型IFNs[28]。NLR家族成員NLRP1、NLRP3和NLRC4可以組裝大量蛋白復(fù)合物形成炎性小體，激活炎癥性細(xì)胞凋亡蛋白酶(caspase-1)產(chǎn)生白介素-1β(IL-1β)和IL-18。如NLRP3通過(guò)同型PYD作用募集配體蛋白凋亡相關(guān)的斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD,ASC)，ASC通過(guò)同型CARD作用綁定促凋亡蛋白酶caspase-1，導(dǎo)致caspase-1的激活并引起促炎癥細(xì)胞因子IL-1β和IL-18產(chǎn)生，放大抗病毒固有免疫反應(yīng)。為了維持NLRs家族信號(hào)介導(dǎo)的自我平衡，NLRX1和NLRC5蛋白起到了重要的調(diào)控作用，研究表明NLRX1和NLRC5可以抑制NF-κΒ和Ⅰ型IFNs介導(dǎo)的信號(hào)通路[29]。NLRs家族主要的生物學(xué)功能是增強(qiáng)機(jī)體免疫系統(tǒng)探測(cè)微生物感染的能力，介導(dǎo)產(chǎn)生IL-1β等促炎細(xì)胞因子，以此調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)。

1.3參與固有免疫識(shí)別的RLRs

病毒入侵細(xì)胞質(zhì)在產(chǎn)生dsRNA的過(guò)程中被機(jī)體感應(yīng)激活抗病毒信號(hào)通路。這種模式應(yīng)答存在于所有免疫和非免疫細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，除了上述某些TLRs家族蛋白而言，就是RLRs蛋白家族。RLRs具有3個(gè)成員存在于細(xì)胞質(zhì)中識(shí)別病毒RNA，即視黃酸誘導(dǎo)基因1(retinoic acid inducible gene 1,RIG-1)、蛋白黑色素瘤分化相關(guān)分子-5(melanoma differentiation-associated gene-5,MDA5)及遺傳學(xué)和生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室蛋白2(laboratory of genetics and physiology-2,LGP2)[30]。RIG-1作為RLRs典型的代表，N端為CARD，可以與其他同型CARD相互作用，中間為結(jié)合RNA解旋酶結(jié)構(gòu)域以及C端抑制結(jié)構(gòu)域(RD)綁定RNA。在細(xì)胞靜息時(shí)，RIG-1處于自我抑制狀態(tài)，當(dāng)病毒侵染時(shí)，RNA綁定引發(fā)構(gòu)象改變激活RIG-1配體解除自我抑制，促進(jìn)CARD募集作用下游信號(hào)分子。MDA5同樣包含1個(gè)CARD和解旋酶結(jié)構(gòu)域，但是并不確定C端是否有RD功能。LGP2包含解旋酶結(jié)構(gòu)域和RD，但是缺乏CARD。研究表明，LGP2能夠負(fù)向調(diào)控病毒誘導(dǎo)的反應(yīng)，LGP2通過(guò)RD綁定RIG-1干擾其構(gòu)象締結(jié)從而抑制免疫信號(hào)應(yīng)答[31]。

在細(xì)胞質(zhì)中，RIG-1主要識(shí)別多種ssRNA病毒，包括副黏病毒、甲型流感病毒、水皰性口炎病毒以及乙型腦炎病毒；MDA5參與其他RNA病毒的識(shí)別，如小核糖核酸病毒腦心肌炎病毒，同樣也參與多聚肌苷酸(poly 1:C)的識(shí)別。病毒侵襲時(shí)，最初RIG-1和MDA5與MAVS相互作用，通過(guò)刺激干擾素基因刺激物(STING)和TANK結(jié)合激酶1(TBK1)激活信號(hào)級(jí)聯(lián)，導(dǎo)致Ⅰ型IFNs的表達(dá)；此外MAVS信號(hào)可以通過(guò)RIPK1激活活化蛋白轉(zhuǎn)錄因子1(AP-1)，產(chǎn)生固有免疫應(yīng)答發(fā)揮免疫作用[31]。由于這種對(duì)應(yīng)的識(shí)別，可以研究通過(guò)小鼠RIG-1或MDA5基因敲除或雙敲后特定病毒侵染來(lái)確定被識(shí)別的病毒RNA對(duì)應(yīng)的配體結(jié)構(gòu)[32]。RIG-1被體外轉(zhuǎn)錄的RNA激活，而MDA5通過(guò)合成的poly l:C激活，試驗(yàn)證實(shí)了RIG-1可以識(shí)別ssRNA的5-三磷酸部分。此外，RIG-1能夠識(shí)別21～27個(gè)核苷酸dsRNA，MDA5則可以識(shí)別長(zhǎng)鏈dsRNA。盡管LGP2作為負(fù)向調(diào)控者，但是LGP2基因敲除小鼠在不同類型的RNA病毒侵染時(shí)顯現(xiàn)出不同的反應(yīng)水平，poly l:C和水皰性口炎病毒侵染后提高了Ⅰ型IFN水平，腦心肌炎病毒侵染后降低了Ⅰ型IFN水平[33]。

1.4參與固有免疫的其他受體

目前CLRs是研究比較熱門的一類PRRs，CLRs蛋白群能夠識(shí)別許多不同的微生物。所有CLR都含有1個(gè)C型凝集素樣結(jié)構(gòu)域(CTLD)，最初CTLD被認(rèn)定為是一個(gè)雙環(huán)結(jié)構(gòu)域，能夠綁定鈣和糖類，后來(lái)才發(fā)現(xiàn)CTLD連接的蛋白能夠綁定其他類型的配體，基于不同的結(jié)構(gòu)CLRs蛋白家族可以被分為17個(gè)不同的亞群[34]，樹突狀細(xì)胞相關(guān)性C-型凝集素(dendritic cell-associated C-type lectin,Dectin)-1和Dectin-2就是CLRs典型的代表。Dectin-1表達(dá)于DCs細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及單核細(xì)胞，屬于跨膜蛋白包含1個(gè)細(xì)胞外不規(guī)則的CTLD結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)修飾的免疫受體酪氨酸激活基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM)。Dectin-1識(shí)別的配體大多數(shù)是真菌β-1,3-葡聚糖，一經(jīng)配體綁定，Dectin-1通過(guò)吞噬作用促進(jìn)配體攝取，并啟動(dòng)調(diào)節(jié)基因表達(dá)和細(xì)胞因子產(chǎn)生的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，參與真菌侵染防御。此外，Dectin-1還可以識(shí)別分泌型免疫球蛋白A、黏蛋白以及其他微生物β-1,3-葡聚糖[35]。另外Dectin-2連接ITAM軸承分子Fc受體γ(FcRγ)傳導(dǎo)信號(hào)，含有的胞內(nèi)部分沒(méi)有信號(hào)傳導(dǎo)功能。這也是Dectin-1與Dectin-2信號(hào)傳導(dǎo)時(shí)ITAM用法的區(qū)別，下游信號(hào)傳遞基本一致。Dectin-2主要識(shí)別真菌細(xì)胞壁的α-甘露聚糖[36]，以及一些曼氏血吸蟲和結(jié)核分歧桿菌[35]。

ALRs是一類能夠識(shí)別細(xì)胞內(nèi)DNA的PRRs，含有1個(gè)蛋白相互作用的結(jié)構(gòu)域包含熱蛋白和HIN結(jié)構(gòu)域蛋白(pyrin and HIN domain-containing protein,PYHIN)和1個(gè)DNA綁定結(jié)構(gòu)域HIN200。機(jī)體探測(cè)到細(xì)胞內(nèi)DNA侵染時(shí)，受體黑素瘤缺乏因子2(AIM2)與配體ASC相互作用促進(jìn)炎性小體的形成，啟動(dòng)固有免疫反應(yīng)分泌促炎性細(xì)胞因子IL-1β和IL-18，快速誘發(fā)細(xì)胞凋亡顯現(xiàn)發(fā)炎癥狀[37]。干擾素誘導(dǎo)蛋白16(IFI16)作為ALRs蛋白家族的另一成員，能夠識(shí)別單純孢疹病毒(HSV)、巨細(xì)胞病毒、卡波氏肉瘤病毒(KSHV)和人類免疫缺陷病毒(HIV)。IFI16作為細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的感受器，與其他DNA受體一樣可以激活STING或者炎性小體。由于病毒DNA的復(fù)制循環(huán)出現(xiàn)在細(xì)胞核，因此受體的識(shí)別也會(huì)出現(xiàn)在細(xì)胞核。如HSV和KSHV的識(shí)別發(fā)生在細(xì)胞核，但是信號(hào)最終通過(guò)細(xì)胞質(zhì)的炎性小體或STING激活，因此，啟動(dòng)孢疹病毒防御需要配體誘導(dǎo)的IFI16運(yùn)動(dòng)至細(xì)胞質(zhì)信號(hào)場(chǎng)所[38]。IFI16作為胞質(zhì)和核內(nèi)外源DNA識(shí)別有著重要的作用。然而，IFI16在細(xì)胞核內(nèi)如何區(qū)別自身與外源DNA的感應(yīng)有待科學(xué)進(jìn)一步探討。

2 不同PRRs信號(hào)途徑的相互影響

TLRs、NLRs和RLRs在激活固有免疫防御侵染病原體的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中存在著緊密的相互作用(圖1)。在產(chǎn)生炎癥的過(guò)程中，PRRs在不同的物種、組織、細(xì)胞和細(xì)胞器中對(duì)PAMPs的識(shí)別有部分重疊和相互補(bǔ)償發(fā)生。革蘭氏陰性菌LPS對(duì)TLR4的激活至關(guān)重要，但是研究也發(fā)現(xiàn)胞質(zhì)caspase-4/5/11能夠識(shí)別LPS并引發(fā)固有免疫信號(hào)[39]。RLRs和TLRs途徑存在著抑制的現(xiàn)象，經(jīng)病毒刺激RLRs誘發(fā)的IRF3信號(hào)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性占有IL-12b啟動(dòng)子后會(huì)抑制經(jīng)細(xì)菌刺激TLRs誘發(fā)的IRF5信號(hào)，這也在分子機(jī)制上解釋了機(jī)體在病毒感染后的細(xì)菌性雙重感染的原理[40]。TLR7小分子激動(dòng)劑通過(guò)抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和激活轉(zhuǎn)錄因子(p-STAT1/2)和IRF9復(fù)合物的磷酸化達(dá)到抑制核酸介導(dǎo)的TLR3、TLR9和RIG-1依賴型Ⅰ型IFN信號(hào)的目的[41]。此外，RIG-1在炎性小體的形成和IL-1β的分泌過(guò)程中起積極的作用，一經(jīng)RNA病毒刺激，RIG-1與配體ASC相互作用引發(fā)caspase-1依賴型炎性小體的活化和IL-1β的成熟[42]。與之相反的是，NLRs在調(diào)節(jié)RLRs介導(dǎo)的Ⅰ型IFN反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)NLRC5靶向作用于RIG-1和MDA5而抑制信號(hào)分子或者通過(guò)NLRX1與MAVS作用破壞RLR-MAVS的連接，NLRC3可以妨礙STING與TBK1的相互作用以及NLRP4引起TBK1的降解[31]。TLRs和NOD蛋白對(duì)于機(jī)體防御細(xì)菌感染非常重要，也存在著相互作用。一方面，NOD1和NOD2激動(dòng)劑可以與TLR2、TLR3、TLR4和TLR9激動(dòng)劑協(xié)同作用從而促進(jìn)樹突狀細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的成熟；另一方面，NLRs抑制TLRs信號(hào)的調(diào)控，NLRX1和NLRC3通過(guò)干擾TRAF6-NF-κΒ途徑，NLRC5破壞IKKα和IKKβ的磷酸化以及NLRP6和NLRP12靶向攻擊MAPK和NF-κΒ的活化[43]。這些PRRs的相互協(xié)同與拮抗作用使得PRRs信號(hào)通路交叉復(fù)雜，也使PRRs對(duì)PAMPs微生物侵襲做出更精準(zhǔn)和迅速的反應(yīng)。

MyD88：髓樣分化因子88；MAPK：絲裂原活化蛋白激酶；LGP2：遺傳學(xué)和生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室蛋白2；RIG-1：視黃酸誘導(dǎo)基因；MDA5：蛋白黑色素瘤分化相關(guān)分子；MAVS：線粒體抗病毒信號(hào)蛋白；STING：干擾素基因刺激物；TBK1：TANK結(jié)合激酶1；TRIF：含TIR域配體分子；TRAF3/6：腫瘤壞死因子受體關(guān)聯(lián)因子3/6；IRF：干擾素效應(yīng)因子；AP-1：活化蛋白轉(zhuǎn)錄因子1；TIRAP：含TIR域配體蛋白；IKK：NF-κΒ激酶抑制分子；RIP2：受體相互作用蛋白；ASC：凋亡相關(guān)的斑點(diǎn)樣蛋白；Caspase-1：半光天冬氨酸特異性蛋白酶1；Cytoplasm：細(xì)胞質(zhì)；Nucleus：細(xì)胞核。

圖1TLRs、RLRs與NLRs信號(hào)途徑交互作用

Fig.1 Interplay across of TLRs, RLRs and NLRs signaling pathways[43]

3 結(jié) 語(yǔ)

固有免疫系統(tǒng)在不同的細(xì)胞類型和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中有多種識(shí)別機(jī)制。機(jī)體出現(xiàn)的每一種PRRs信號(hào)通路在消除病原體和維持免疫耐受起著不可或缺的作用，因?yàn)镻RRs或者其中的信號(hào)分子的變異緊密聯(lián)系著許多炎癥性疾病、免疫缺陷和自身免疫疾病。1種PAMP在某些情況下可以引起多種不同的PRRs的識(shí)別，協(xié)同性的誘發(fā)炎癥反應(yīng)并引起適應(yīng)性免疫反應(yīng)。因此，如何更好地了解復(fù)雜的PRRs之間相互作用以及固有免疫與適應(yīng)性免疫的聯(lián)動(dòng)控制，對(duì)有效和定量治療免疫相關(guān)疾病藥物的開發(fā)顯得尤為重要。這些問(wèn)題也將更好地推動(dòng)免疫學(xué)的發(fā)展和理論體系的完善。

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*Corresponding author, professor, E-mail: jianhuahy@hunau.net

ResearchAdvancementofInnateImmunityandPatternRecognitionReceptors

HE Shaoping HE Jianhua*CHEN Jiayi CHEN Fu OU Shuqi

(CollegeofAnimalScienceandTechnology,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)

Innate immunity is the first defense against the pathogen aggression. Toll-like receptors (TLRs), nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors (NLRs) and RIG-1-like receptors (RLRs) serve as pattern recognition receptors (PRRs) that recognize different but overlapping microbial components, formation of the corresponding signal transduction to generate immune response. The study on innate immunity and PRRs has

grade advancement in recent years that provides a way for the treatment of immune related diseases. This review summarized characteristics of PRRs and the interplay across different PRR signaling pathways.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2017,29(11)：3844-3851]

innate immunity; pattern recognition receptors; signaling pathway

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.11.002

S811.3

A

1006-267X(2017)11-3844-08

2017-05-18

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31672444)

何邵平(1990—)，男，湖南邵陽(yáng)人，博士研究生，從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與免疫調(diào)控相關(guān)研究。E-mail: heshaoping56778@163.com

*通信作者：賀建華，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail: jianhuahy@hunau.net

(責(zé)任編輯 武海龍)