一、模式识别受体

一、模式识别受体

机体固有免疫系统可以通过一类模式识别受体(pattern-recognition receptor,PRR)识别病原体相关分子模式(pathogen associated molecule pattern,PAMP),进而启动固有免疫实现细胞吞噬、炎症细胞因子及趋化因子的合成和分泌,上调抗原提呈细胞表面共刺激分子的表达,诱导T淋巴细胞或B淋巴细胞向效应T细胞或B细胞分化,最终激活适应性免疫。

作为固有免疫最主要的组成成分,单核/巨噬细胞的作用长期一直被认为是非识别性的,直至20世纪90年代伴随多种天然免疫识别分子的发现和研究,提出了“分子模式识别作用”这一概念。从而确立了固有免疫应答也具有识别性分子这样一个事实,揭示了固有免疫识别的分子基础。分子模式(molecular pattern)在早期是指细胞在病理因素作用下,于细胞膜上形成的特定分子结构。随后逐渐引申为由病原体或病变细胞上可供识别的一种固定的病理性分子,即病原体相关分子模式(PAMP)与损伤相关分子模式(damage-associated molecular pattern,DAMP)。模式识别受体(PRR)主要指免疫细胞膜上识别分子模式的相应受体,除此而外还包括分泌型和胞浆型两类。

感染免疫起始于固有免疫对病原体的识别,病原体相关分子模式的提出,意味着在病原体上存在着某些与宿主进化差异较大、组成相对单一、可被共同识别的保守性分子结构。就大多数病原体而言,这样的结构通常是:①糖类,如细菌的肽聚糖、甘露糖、阿拉伯甘露聚糖等;②脂类,如细菌的脂多糖、糖脂、类脂、脂磷壁酸等;③核酸,如细菌与病毒的非甲基化寡核苷酸DNA、单链RNA、双链RNA等。

(一)重要的膜型PRR

1.Toll样受体(Toll-like receptor,TLR) TLR是因其胞外段与果蝇蛋白Toll同源而得名,为一类跨膜受体,通过识别并结合相应PAMP,可启动激活信号转导途径,并诱导某些免疫效应分子(包括炎性细胞因子)表达。其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、TLR10、TLR11、TLR12表达于细胞膜上,主要识别胞外PAMP,其余TLR3、TLR7、TLR8、TLR9、TLR13表达于胞质内体膜,识别胞质PAMP。

2.C型凝集素受体(C-type lectin receptors,CLR) CLR种类很多,如DC-SIGN、甘露糖受体(mannose receptor,MR)等。主要表达于树突状细胞、巨噬细胞表面,能识别结核分枝杆菌、克雷伯菌、酵母菌和卡氏肺孢菌等病原体细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基,介导树突状细胞、巨噬细胞对病原体的识别和抗原提呈作用。

3.清道夫受体(scavenger receptor,SR) 可识别乙酰化低密度脂蛋白、G-菌脂多糖(LPS)及G+菌磷壁酸等阴离子聚合体的受体,还可识别由细胞膜内侧面翻转到胞膜外侧面的磷脂酰丝氨酸(凋亡细胞重要表面标志),可有效地清除循环中的细菌和受损细胞。

(二)重要的胞浆型PRR

1.NLRs(NOD-like receptors) 此类受体共同特点是具有3个特征性结构域:①LRR:位于C-末端富含亮氨酸的重复结构域(leucine-rich repeat,LRR),与配体识别相关;②NACHT结构域:位于NLR分子中央,对于NLR的寡聚体化和活化非常重要;③效应结构域:位于NLR分子的N 端,并以此将NLR分为5个亚家族。分别是NLRA、NLRB、NLRC、NLRP和带有其他NLR效应结构域(X)的MLRX亚家族。5种N端结构域分别将NLR分子的NACHT和下游衔接蛋白与效应分子连接起来以执行功能。其中带有CARD效应结构域的NLRC亚家族和带有PYD效应结构域的NLRP亚家族研究得较多。目前已发现的NLR家族成员有23种之多。静息状态下,LRR折叠靠近NACHT结构域处于自身抑制状态,当LRR识别相应的PAMP时其构象发生改变,暴露NACHT结构域,致效应结构域CARD或PYD通过同型募集并活化,激活下游caspase-1,剪切pro-IL-1β、pro-IL-18,释放IL-1β、IL-18。

2.RLR(RIG-I like receptor) 包括3个结构域,位于N端的2个重复caspase活化和募集结构域负责下游信号传递,中间部分为解螺旋酶结构域Ⅰ至Ⅵ,C端的RNA 结合结构域可识别单链或双链RNA。RLR是识别胞浆中病毒RNA 的主要受体,在抗病毒固有免疫反应中起着非常重要的作用。(https://www.daowen.com)

3.ALRs(AIM2-like receptors) 能够感受DNA 病毒或细菌感染时释放到胞浆的双链DNA。黑素瘤缺乏因子2(absent in melanoma2,AIM2)属PYHIN 蛋白家族成员,分子结构中包含1个HIN200结构域和1个Pyrin结构域,HIN200结构域能够识别dsDNA,促使AIM2寡聚化,激活Pyrin结构域则介导招募ASC,进而激活caspase1,活化的caspase1在IL-1β和IL-18的成熟中具有重要作用。人IFI16蛋白及小鼠的同源蛋白p204同属于PYHIN蛋白家族成员,故AIM2、IFI16和p204共同组成ALR家族,通过HIN结构域结合ds DNA。ALR家族的识别不需要DNA的序列特异性,仅通过静电作用和DNA骨架相互作用。

(三)重要的分泌型PRR

1.甘露聚糖结合凝集素(MBL) 主要在肝脏中合成,作为急性期反应成分分泌入血清,可识别并结合革兰阳性菌/阴性菌、酵母菌及某些病毒、寄生虫表面的甘露糖组分,通过MBL途径激活补体或通过调理作用促进巨噬细胞的吞噬作用,使病原体最终被清除。

2.C反应蛋白 也是肝脏合成的急性期蛋白,可识别并结合细菌细胞壁磷脂酰胆碱,发挥激活补体、调理作用、并参与急性期炎症反应。

表15-1 主要模式识别受体与其相应的病原相关分子模式

图示

(续表)

图示

模式识别受体作为免疫治疗新靶点的探索也不断在尝试,如TLRs抑制剂和激动剂已进入研发之列,NLR、NOD激动剂对抗生素无反应的感染动物模型有效,有望解决临床难治性感染。