張曉音，吳 旻，李雨萌，洪 盼，尹 劍，吉昱斌，劉海艷，鄭 鑫

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130118）

脂多糖是革蘭陰性菌細(xì)胞壁外膜中的主要成分，因只有當(dāng)細(xì)菌死亡溶解或用人工的方法破壞細(xì)菌后才能被釋放出來(lái)，又稱內(nèi)毒素［1］，能夠激發(fā)機(jī)體的炎癥反應(yīng)，是臨床上內(nèi)毒素血癥的主要誘因［2］，由O－特異性多糖、核心多糖和類脂A 三部分構(gòu)成。位于LPS外層的O－特異性多糖具有親水性，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，決定LPS的抗原性。類脂A 位于內(nèi)層，是LPS的毒性中心和主要生物活性部分，高度保守，無(wú)種屬特異性，所以不同的革蘭陰性菌感染，產(chǎn)生的LPS的毒性作用大致相同。核心多糖位于兩者中間，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，起到連接兩者的作用。LPS在體內(nèi)可以通過(guò)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)激活單核巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞等，合成和釋放多種細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)，進(jìn)而引起機(jī)體一系列的反應(yīng)。

1 與LPS作用有關(guān)的受體

1.1 脂多糖結(jié)合蛋白

脂多糖結(jié)合蛋白（lipopolysaccharide－binding protein，LBP）是一種Ⅰ型急性期反應(yīng)蛋白，先由肝臟和腸上皮細(xì)胞合成分泌成單鏈多肽，再經(jīng)糖基化后形成糖蛋白。主要存在于人和動(dòng)物的血清中，對(duì)類脂A 有高度的親和性，有磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)作用。LBP不耐熱，56℃處理30min即可使其生物活性喪失70%以上，另外，在不同的動(dòng)物種屬之間，LBP具有高度的同源性。LBP的生物學(xué)功能具有濃度依賴的雙重效應(yīng)，低濃度時(shí)，啟動(dòng)致炎位點(diǎn)，引起增敏促炎效應(yīng)；高濃度時(shí)，則啟動(dòng)抗炎位點(diǎn)，有抑制炎癥，保護(hù)機(jī)體的作用。

1.1.1 LBP的促炎作用 在LPS 介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)中，LBP的N 段與LPS結(jié)合，C 段與CD14分子結(jié)合，形成LPS－LBP－CD14復(fù)合物，是LPS發(fā)揮其生物學(xué)功能的重要載體。正常生理?xiàng)l件下，LPS的濃度很低，即使在LPS所致的膿毒癥中，其在血漿中的濃度也只有0.01ng／mL～1.00ng／mL，當(dāng)LBP存在時(shí)，LBP可以識(shí)別微量的LPS，通過(guò)LBP／CD14增敏效應(yīng)發(fā)揮其炎癥效應(yīng)，引起敗血癥或急性呼吸窘迫綜合征［3］。研究表明［4］，在LBP的作用下，0.1μg／L 的LPS 即可刺激兔腹腔中的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF－α，使其增敏1 000 倍，且在一定范圍內(nèi)，其增敏效應(yīng)隨著LBP濃度的增加而增加。

LPS一般以多聚體的形式存在，但LPS的有效激 活 形 式 是LPS 單 體［5］，LBP 可 以 加 劇LPS 解 離成單體，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)暴露出來(lái)以利于LBP 與CD14、Toll樣受體4（TLR4）的結(jié)合。對(duì)于髓源性細(xì)胞，LBP可以加速LPS與膜CD14（mCD14）分子的結(jié)合，在細(xì)胞對(duì)LPS的應(yīng)答途徑中，增強(qiáng)其對(duì)髓源性細(xì)胞的刺激作用。對(duì)于非髓源性細(xì)胞，LBP可以增強(qiáng)水溶性CD14（sCD14）分子與細(xì)胞的結(jié)合，從而加劇細(xì)胞對(duì)低濃度LPS的反應(yīng)性以及相應(yīng)炎性介質(zhì)的釋放。

LBP實(shí)際上是一種催化劑，在形成LPS－LBPCD14三聯(lián)復(fù)合物，完成轉(zhuǎn)運(yùn)作用后，會(huì)從復(fù)合物中脫落出來(lái)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。LBP 如此反復(fù)作用，會(huì)使LPS的活性增高百倍至千倍，使炎癥反應(yīng)呈級(jí)聯(lián)放大，最終形成惡性循環(huán)。

1.1.2 LBP 的保護(hù)作用 在炎癥急性期，血漿中的LBP會(huì)急劇升高，最高達(dá)到200μg／mL，而高濃度的LBP可以抑制LPS介導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子的釋放，從而抑制細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的激活，這被認(rèn)為是一種機(jī)體防止過(guò)度免疫而產(chǎn)生的自身調(diào)節(jié)機(jī)制［6］。

在機(jī)體中，生理水平的高密度脂蛋白（HDL）具有中和LPS的作用，在一定范圍內(nèi)，增加HDL的濃度可以增強(qiáng)LPS損傷的保護(hù)作用，而高濃度的LBP可以介導(dǎo)LPS 與HDL 的結(jié)合。LBP 是一種脂轉(zhuǎn)運(yùn)分子，當(dāng)LPS／LBP達(dá)到一定的比例時(shí)，LBP會(huì)解聚LPS多聚體，催化LPS單體向HDL 轉(zhuǎn)運(yùn)并組成復(fù)合體，該復(fù)合體會(huì)在循環(huán)中被清除，然后通過(guò)肝臟排出體外，從而降低LPS 的毒性。但是，LPS 與HDL分子結(jié)合的速率遠(yuǎn)低于LPS 與mCD14分子結(jié)合的速率，所以，當(dāng)高濃度的LPS 刺激時(shí)，HDL在中和LPS引起的刺激效應(yīng)之前已發(fā)生嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。Klein R D 等［7］發(fā)現(xiàn)，LBP 還可以增加巨噬細(xì)胞與大腸埃希菌的結(jié)合及吞噬作用，并且存在劑量和時(shí)間的依賴型。另外，高濃度的LBP會(huì)將一部分LPS轉(zhuǎn)移給sCD14分子，通過(guò)sCD14途徑中和LPS；LBP還可以促進(jìn)磷脂與mCD14分子結(jié)合，進(jìn)而抑制LPS與mCD14分子結(jié)合，最終抑制LPS誘導(dǎo)的單核細(xì)胞反應(yīng)。

LPS的化學(xué)型有光滑型和粗糙型之分，有研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的LBP抑制細(xì)胞激活的作用機(jī)制與其化學(xué)型選擇模式有關(guān)［8］。光滑型的LPS 主要被轉(zhuǎn)運(yùn)至HDL，形成復(fù)合物；粗糙型的LPS 主要通過(guò)mCD14分子依賴型和非依賴型通路被細(xì)胞攝取。

1.2 CD14分子

CD14分子是LPS的關(guān)鍵受體之一，它的N 段富含亮氨酸重復(fù)單位，有識(shí)別LPS 的作用，且對(duì)LPS具有高親和性。CD14分子是細(xì)胞表面糖蛋白家族成員，主要功能是在LBP分子的幫助下與LPS結(jié)合，活化LPS，介導(dǎo)細(xì)胞對(duì)LPS的反應(yīng)，在相應(yīng)細(xì)胞的應(yīng)答中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

CD14分子有兩種存在方式，mCD14和sCD14，mCD14分子主要存在于單核巨噬細(xì)胞表面，少部分存在于中性粒細(xì)胞表面，另外，在不同的組織中的單核巨噬細(xì)胞表面，其表達(dá)水平不一樣。sCD14分子主要存在于人和動(dòng)物的血清中，呈游離狀態(tài)［9］。因它們存在的部位不同，在LPS引起的細(xì)胞反應(yīng)中，其介導(dǎo)的細(xì)胞也略有不同。mCD14分子主要介導(dǎo)髓源性細(xì)胞，如單核巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等，可以使其對(duì)LPS 的反應(yīng)增強(qiáng)，且可使極低水平的LPS誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)；sCD14分子主要介導(dǎo)那些不表達(dá)mCD14 的細(xì)胞，如內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等，對(duì)機(jī)體有雙重作用。

1.2.1 sCD14分子的促炎作用 sCD14是分子質(zhì)量為48ku～50ku的單鏈糖蛋白，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與mCD14分子基本相似。在正常人血清中sCD14分子濃度為2μg／mL～6μg／mL，且隨著炎癥的發(fā)展，含量逐漸升高，體內(nèi)的CD14分子主要以sCD14形式存在，約占體內(nèi)總CD14分子含量的99%。另外，sCD14 分子可由mCD14 分子在內(nèi)源性酶或磷脂酶的作用下直接脫落形成，也可由單核巨噬細(xì)胞直接分泌產(chǎn)生。在血漿中，sCD14可以轉(zhuǎn)運(yùn)從LPSLBP復(fù)合物中解離出的LPS與非髓源性細(xì)胞表面的其他受體結(jié)合，然后通過(guò)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑活化細(xì)胞，釋放一系列炎性因子；也可以介導(dǎo)巨噬細(xì)胞，促進(jìn)LPS 單體向mCD14 受體轉(zhuǎn)運(yùn)，通過(guò)增強(qiáng)mCD14介導(dǎo)的細(xì)胞反應(yīng)，誘導(dǎo)機(jī)體的炎癥反應(yīng)。

1.2.2 sCD14 分子的保護(hù)作用 急性炎癥時(shí)，sCD14分子的濃度會(huì)顯著升高，抑制過(guò)度的全身性反應(yīng)，從而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生一種保護(hù)機(jī)制，與LBP相似。對(duì)于單核巨噬細(xì)胞，高濃度的sCD14可以促使髓源性細(xì)胞表面上與mCD14結(jié)合的LPS解離入血，然后與LPS結(jié)合，減弱LPS對(duì)細(xì)胞的激活反應(yīng)；也可以通過(guò)LBP 的作用，加速LPS 向HDL 的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，從而中和LPS，經(jīng)肝臟排出體外。另外，高濃度的sCD14還可以以LPS－LBP－sCD14三聯(lián)復(fù)合體的形式與非髓源性細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，產(chǎn)生內(nèi)化而被清除。

1.3 其他相關(guān)受體

1.3.1 髓樣分化蛋白－2 髓樣分化蛋白－2（myeloid differentiation protein－2，MD－2）是一種可溶性的分泌蛋白，主要存在于單核巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞表面，在LPS介導(dǎo)的細(xì)胞反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。它沒(méi)有跨膜區(qū)，主要與TLR4 的胞外區(qū)結(jié)合，形成TLR4－MD－2 復(fù) 合 體 來(lái) 幫 助TLR4 與LPS－LBPCD14三聯(lián)體的結(jié)合。在此過(guò)程中，MD－2 提高了TLR4對(duì)LPS的敏感性并增強(qiáng)了TLR4 受體分子的穩(wěn)定性，最終增強(qiáng)LPS 介導(dǎo)的NF－kB 通路和MAPK 通路［10］。

MD－2分子在細(xì)胞膜上一般以單體的形式與TLR4結(jié)合，但分泌在細(xì)胞外的一般以二聚體的形式存在，且與LPS 有親和作用。在細(xì)胞應(yīng)答過(guò)程中，二聚體MD－2分子會(huì)與LBP 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合LPS，形成復(fù)合物，該復(fù)合物與TLR4 的結(jié)合作用較弱，所以會(huì)減弱LPS通過(guò)TLR4對(duì)細(xì)胞的激活作用，從而抑制LPS的轉(zhuǎn)導(dǎo)。

1.3.2 清道夫受體 清道夫受體（scavenger receptor，SR）是細(xì)胞表面的一種糖蛋白，主要分布于巨噬細(xì)胞的表面，屬于受體超家族。根據(jù)其功能域結(jié)構(gòu)的不同，分為A、B、C、D、E 和F 6個(gè)亞家族，其中SR－A 是一種跨膜蛋白，在清除LPS中發(fā)揮重要作用。與其他LPS受體不同的是，SR 主要介導(dǎo)細(xì)胞從血循環(huán)中清除，與LPS激活細(xì)胞無(wú)直接關(guān)系。SR－A 可以與LPS結(jié)合，介導(dǎo)巨噬細(xì)胞結(jié)合、內(nèi)化和降解LPS，從而阻斷CD14－TLR4信號(hào)通路，減少炎性因子的產(chǎn)生，起到抗炎作用。

2 LPS的作用機(jī)制

2.1 LPS介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

LPS多以多聚體的形式存在于水溶液中，可以自然解聚成單體，但速度很低。當(dāng)LPS進(jìn)入機(jī)體入血后，LBP可以識(shí)別LPS，加快LPS多聚體的解聚，并與LPS單體結(jié)合運(yùn)送至髓源性細(xì)胞表面。髓源性細(xì)胞表面的mCD14 與之結(jié)合，形成LPS－LBPCD14三聯(lián)復(fù)合體［11］，隨后將其轉(zhuǎn)運(yùn)至TLR4－MD－2蛋白復(fù)合體處，三聯(lián)復(fù)合體在MD－2 的幫助下與TLR4結(jié)合，激活TLR4，使之二聚化。TLR4 是一種跨膜蛋白，其胞內(nèi)區(qū)有一段保守的高度同源序列，可以介導(dǎo)與下游蛋白激酶的相互作用［12］。TLR4被激活后，胞內(nèi)的集團(tuán)構(gòu)象發(fā)生變化，將信號(hào)傳入胞內(nèi)，從而活化胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

2.2 LPS介導(dǎo)的胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

信號(hào)傳至胞內(nèi)后，激活轉(zhuǎn)接分子髓樣分化因子（MyD88），IL－1R 相 關(guān) 蛋 白 激 酶－1（IRAK－1）、IRAK－4通過(guò)MyD88和MyD88轉(zhuǎn)接蛋白類似物聚集到受體復(fù)合物中，使IRAK－1 磷酸化。隨后IRAK－1從復(fù)合物中解離，把信號(hào)傳給腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TRAF－6），使之活化。活化的TRAF－6通過(guò)激活核因子－kB 誘導(dǎo)激酶（NIK）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β活化的激酶（TAK1）進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活相應(yīng)的NF－kB 和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）兩條通路［13］。

NIK 激 活NF－kB 抑 制 蛋 白 激 酶（IKK），誘 導(dǎo)IKK 磷酸化，從而解除NF－kB的抑制，從胞漿中釋放NF－kB至細(xì)胞核內(nèi)，啟動(dòng)相關(guān)細(xì)胞因子基因的轉(zhuǎn)錄，完成NF－kB 通路。MAPK 通路是通過(guò)TAK1激活C－Jun氨基端激酶（JNK）、p38、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）等最后激活轉(zhuǎn)錄因子AP－1，誘導(dǎo)相關(guān)細(xì)胞因子基因的表達(dá)［14］。通過(guò)這兩條通路，最終引起IL－1、IL－6、TNF－α、NO 等的釋放［15－16］，導(dǎo)致膿毒癥、炎癥等疾病的發(fā)生。另外，有一些研究發(fā)現(xiàn)，非髓源性細(xì)胞表面的sCD14與LPS結(jié)合所產(chǎn)生的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑，與MAPK 家族，特別是p38 和ERK1亞族的酪氨酸磷酸化密切相關(guān)［17］，具體的特性和作用機(jī)制還不是十分清楚，需要進(jìn)一步的研究。

胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑除了上述的MyD88依賴型途徑，還有MyD88非依賴型途徑［18］。在MyD88非依賴型途徑中，有一種接頭分子TRAM，與MyD88轉(zhuǎn)接蛋白類似物在結(jié)構(gòu)上相似，有連接誘導(dǎo)IFN－β且含TIR 的轉(zhuǎn)接蛋白（TRIF）和TLR4 的作用，而TRIF 可 以 活 化 干 擾 素 調(diào) 節(jié) 因 子3（IRF－3），啟 動(dòng)IFN－β基因的轉(zhuǎn)錄，從而影響IFN 誘導(dǎo)基因的表達(dá)。LPS通過(guò)MyD88非依賴型途徑，引起IFN 誘導(dǎo)基因的大量表達(dá)，產(chǎn)生一系列的炎性細(xì)胞因子，最終導(dǎo)致機(jī)體的炎性反應(yīng)。

CD11／CD18受體又稱β2 整合素，是存在于白細(xì)胞表面的一種糖蛋白受體，有CD11a／CD18、CD11b／CD18和CD11c／CD18三種異質(zhì)性二聚體。其中，CD11c／CD18可以參與單核－巨噬細(xì)胞等的黏附、遷移、趨化和吞噬，是LPS跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的又一種受體。當(dāng)高濃度的LPS刺激機(jī)體時(shí)，CD11／CD18受體可代替CD14分子使LPS集中于靶細(xì)胞表面，發(fā)揮生物學(xué)作用［19］。

3 小結(jié)

近年來(lái)，對(duì)LPS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、相關(guān)受體以及作用機(jī)制研究取得了很大進(jìn)展，但LPS介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑是一個(gè)龐大而復(fù)雜的過(guò)程，特別是LPS介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程位于整個(gè)信號(hào)通路的最上游，涉及多個(gè)雙重作用的受體，對(duì)其后所介導(dǎo)的通路有決定作用。本文對(duì)LPS通路中有雙重作用的受體及其機(jī)制進(jìn)行綜述，根據(jù)LBP、CD14這些受體的雙重作用，對(duì)LPS介導(dǎo)的上游通路進(jìn)行早期控制或阻斷，發(fā)揮受體保護(hù)機(jī)體的部分，為治療LPS引起的炎癥等疾病提供新的思路和依據(jù)。LBP、CD14等受體雖然有雙重作用，但具體與LPS對(duì)機(jī)體的分子機(jī)制還不是很清楚，有待進(jìn)一步深入的研究。

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