小鼠TLR家族對(duì)內(nèi)毒素的生物學(xué)作用（一）

20 世紀(jì)60年代中期研究者就發(fā)現(xiàn)，C3H/HeJ小鼠品系對(duì)內(nèi)毒素具有天然耐受性，對(duì)G-菌具有易患性。1978年，LPS反應(yīng)基因被命名為L(zhǎng)ps基因，強(qiáng)調(diào)了其在內(nèi)毒素致病方面的重要性，并確定Lps基因在位于4號(hào)染色體上Mup-1和Ps基因座之間。1997年，Poltorak 等將Lps基因縮小到兩個(gè)新的微衛(wèi)星標(biāo)記點(diǎn)B和83.3之間， DNA跨度為3.2Mb長(zhǎng)度。1999年，Qureshi等將Lps 基因縮小到0.9厘摩爾根間隔區(qū)內(nèi)，跨度為1.7Mb。隨后研究已經(jīng)鑒定Lps 基因編碼三個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，其中包括TLR4[LPS的生理作用是通過(guò)存在于宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的Toll樣受體（Toll-like Receptor、TRL）4（TRL4）而體現(xiàn)的]。

在C3H/HeJ和C57BL/ScCr小鼠，Tlr4基因均存在突變，在C3H/HeJ品系中TLR4 DNA中2342位C被A所取代，結(jié)果其編碼的712位氨基酸鏈由脯氨酸取代組氨酸，使其胞質(zhì)區(qū)結(jié)構(gòu)域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，在內(nèi)毒素刺激時(shí)突變的TLR4受體也發(fā)生受體二聚化及內(nèi)化反應(yīng)，但P712H的變異體已破壞其全蛋白（holoprotein）的功能，不能誘導(dǎo)酶學(xué)級(jí)聯(lián)反應(yīng)及激活細(xì)胞因子表達(dá)，表現(xiàn)為內(nèi)毒素耐受；C3H/HeJ小鼠的Tlr4Lps-d與C3H/HeN小鼠的Tlr4Lps-d為等位基因，呈共顯性（co-dominant）表達(dá)，F1代小鼠雜合子對(duì)內(nèi)毒素反應(yīng)表現(xiàn)為中度敏感，證實(shí)了TLR4參與內(nèi)毒素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)反應(yīng)。通過(guò)對(duì)C3H/HeJ和C3H/HeN同源系小鼠的研究，否認(rèn)了既往認(rèn)為LPS是通過(guò)插入宿主細(xì)胞膜上誘發(fā)宿主細(xì)胞膜的通透性升高的這一致病假說(shuō)。

另外，C57BL/ScCr 為Tlr4基因區(qū)DNA片段發(fā)生缺失，因不表達(dá)TLR4受體，故表現(xiàn)為內(nèi)毒素耐受。

TLR4在膜上表達(dá)量較低，每個(gè)單核-巨噬細(xì)胞約有1000個(gè)TLR4分子，而每個(gè)中性粒細(xì)胞的細(xì)胞膜上有7000個(gè)CD14受體分子，每個(gè)單核-巨噬細(xì)胞中CD14超過(guò)4.0×104~4.5×104個(gè)，如受體達(dá)2.79×104個(gè)，CD14可以濃集內(nèi)毒素分子作用，加速內(nèi)毒素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)給TLR并引起內(nèi)毒素內(nèi)化反應(yīng)。

研究表明，TLR4對(duì)LPS反應(yīng)非常重要。Lps基因突變能夠阻止大腸菌屬如鼠傷寒桿菌、大腸桿菌LPS所誘發(fā)的反應(yīng)。Lps基因突變的B細(xì)胞不能對(duì)LPS發(fā)生增殖反應(yīng)。Lps基因突變影響最-顯-著的是巨噬細(xì)胞，突變的巨噬細(xì)胞被內(nèi)毒素攻擊時(shí)細(xì)胞因子分泌顯著降低，不能吞噬經(jīng)過(guò)調(diào)理的顆粒，不能產(chǎn)生反應(yīng)性氧和NO，巨噬細(xì)胞內(nèi)化反應(yīng)缺損。

LPS主要通過(guò)CD14依賴性巨胞飲途徑（macropinocytic pathway）以聚集體發(fā)生內(nèi)化（internalization）進(jìn)入內(nèi)體（endosome）細(xì)胞器后，再轉(zhuǎn)移到溶酶體內(nèi)，由?；然饷?/span>（acyloxyacyl hydrolase）水解脂肪鏈，形成脫酰基脂質(zhì)A，然后脂質(zhì)A可以進(jìn)一步在磷酸酶作用下去磷酸化，水解1位磷酸基形成單磷酸基脂質(zhì)ⅣA。部分學(xué)者認(rèn)為LPS單體需要內(nèi)化到高爾基體才可以發(fā)生信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用，引發(fā)激活效應(yīng)，這種觀點(diǎn)未得到一致認(rèn)可。Tlr4 基因突變小鼠有內(nèi)化功能障礙，不能及時(shí)清除內(nèi)毒素分子，所以對(duì)內(nèi)毒素反應(yīng)減弱，但易發(fā)生反復(fù)革蘭陰性桿菌感染，而對(duì)革蘭陽(yáng)性桿菌反應(yīng)正常，后者可能由TLR2進(jìn)行識(shí)別。

另外，在高濃度LPS情況下，即使Tlr4基因突變也可誘發(fā)細(xì)胞因子表達(dá)；牙齦葉啉單胞菌的LPS 也能誘發(fā)正常的生物學(xué)效應(yīng)，與TIr4基因突變無(wú)關(guān)，說(shuō)明有其他蛋白取代了TLR4的功能。Ran也在Lps基因范圍內(nèi)，其在上述兩種低內(nèi)毒素反應(yīng)的小鼠品系中均存在突變。運(yùn)用基因轉(zhuǎn)染技術(shù)將野生型Ran基因轉(zhuǎn)染給Ran基因缺陷的小鼠巨噬細(xì)胞內(nèi)，可以恢復(fù)其對(duì)內(nèi)毒素的反應(yīng)，轉(zhuǎn)染缺陷的Ran可以使巨噬細(xì)胞對(duì)LPS產(chǎn)生耐受。Ran具有多種生物學(xué)功能，如參與核物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞分裂、紡錘體的形成等，所以 Ran可能參與內(nèi)毒素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)反應(yīng)中的某個(gè)環(huán)節(jié)。至于Ran與TLR的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

另外，LPS也可以通過(guò)膜組織性外突蛋白（簡(jiǎn)稱膜外突蛋白）發(fā)生生物學(xué)作用，并可作為CD14的協(xié)同受體，介導(dǎo)內(nèi)毒素的反應(yīng)，其作用類似于TLR。用抗膜外突蛋白抗體可完-全阻止內(nèi)毒素的反應(yīng)。膜外突蛋白和TLR4之間的關(guān)系還有待闡明。