肥大细胞Toll样受体的研究进展

　　　　 作者：杨海伟， 魏继福， 何韶衡

【关键词】 Toll样受体; 肥大细胞; 哮喘

　　肥大细胞是重要的效应和调节性免疫细胞， 广泛分布于皮肤、 淋巴组织、 子宫、 膀胱以及呼吸道和消化道黏膜和黏膜下毛细血管、 淋巴管周围的结缔组织中。肥大细胞被激活， 可以通过合成和释放相应介质导致支气管痉挛， 血管的通透性增加以及其他的炎症预激反应。肥大细胞同时还释放一些细胞因子， 进一步促进炎症的发生， 从而在变态反应性疾病中起重要作用。

　　Toll 样受体（Tolllike receptors， TLRs）是一类识别病原相关分子模式的模式识别受体， 在天然免疫防御中起重要作用［1］。同时 Toll 样受体还参与天然免疫向获得性免疫的转变。近来研究发现肥大细胞上也表达Toll 样受体， 在肥大细胞所介导的免疫应答中发挥重要作用， 参与哮喘和其他过敏性疾病中的病理生理过程［2］。我们主要从肥大细胞上TLR的表达、 识别、 调控及与哮喘的关系等方面作一综述。

　　1 肥大细胞上TLR的表达

　　人原代培养的肥大细胞表达TLR1、 2、 3、 4、 5、 7、 9。鼠肥大细胞系（MCP5/L）表达TLR1、 2、 4、 5、 8［3］。在对小鼠原代培养的肥大细胞研究中发现皮肤来源的原代肥大细胞（FSMC）TLR1、 2、 3、 4、 6、 7、 9的表达强于骨髓来源的肥大细胞（BMMC）， 进一步研究发现TLR3、 7、 9的激活剂能刺激FSMC释放细胞因子（如TNFα、 IL6）和趋化因子（如MIP2， MIP1α、 RANTES）， 但不能刺激BMMC释放上述因子， TLR2和TLR9的激活剂可以刺激上述两种肥大细胞释放IL13， 说明不同来源的肥大细胞上TLRs的表达和功能存在着差异［4］。

　　2 肥大细胞TLRs的激活效应

　　2.1 TLR2与肥大细胞 TLR2的激活剂PGN可以激活人肥大细胞上的TLR2， 从而增加IL4、 IL5的分泌， 调节肥大细胞对G+细菌感染的防御反应， 这在加重过敏反应方面有重要意义［5］。肥大细胞释放的组胺可以通过上调血管内皮细胞上TLR2和TLR4的表达， 增强内皮细胞对G+和G-菌的反应［6］ 。此外， 对TLR2激活剂作用后促炎因子IL1β分泌和肥大细胞脱颗粒情况， 目前存在争议。有人发现PGN刺激1 h后可以通过上调细胞内Ca2+水平引起肥大细胞脱颗粒［7］， 但是另一些研究小组使用PGN或P3C刺激20 min没有发现肥大细胞脱颗粒的现象［8］， 这种差异可能是因为刺激时间不同引起的［9］。

　　2.2 TLR4与肥大细胞 肥大细胞发挥最佳的防御病原效果需要依赖TLR4的功能， 并通过释放促炎因子， 尤其是TNFα来介导。脂多糖（LPS）通过TLR4刺激鼠肥大细胞产生一些与病原菌防御反应有关的炎症细胞因子， 如IL1β、 TNFα、 IL6 、 IL13和病毒感染时的基因表达， 而不伴有肥大细胞脱颗粒和IL4、 IL5这两个促炎细胞因子的分泌增加［10］， 这说明感染时TLR的激活对加重过敏反应有重要作用。LPS刺激与IgE的作用相结合， 使与Th3细胞因子IL5、 IL10和IL13的分泌增加［11］， 而这些细胞因子的表达又与MAPK信号通路有关。LPS刺激后肥大细胞分泌细胞因子的差异， 可能与LPS的来源和纯度或者与刺激的方式和时间有关系。用低剂量LPS短时间刺激肥大细胞， 主要释放促炎因子（IL1β、 IL6）［4］， 而选用强LPS刺激（高剂量、 长时间）时发现肥大细胞释放Th3细胞因子［12］， 这可能与TLR4激活后启动不同的信号通路有关。在最近的一项关于小鼠肥大细胞对TLR2和TLR4激活剂产生应答的工作中， 发现到PGN和LPS均可诱导肥大细胞以非脱颗粒的形式产生细胞因子。同时， LPS和PGN也可诱导基质中金属蛋白酶9的表达， 这种蛋白酶在细胞的募集和血管生成过程中都有重要作用。某些情况下LPS和变应原同时出现可以引起过敏性炎症［13］ 。这些研究提示: 肥大细胞对LPS的应答是细菌感染时， 过敏性疾病加重的一个重要机制。

　　2.3 TLR3与肥大细胞 TLR3的激活剂poly（I∶C）可以激活并调节肥大细胞上TLR3功能。FSMC上TLR3激活后， 释放促炎因子（如TNFα、 IL6）和趋化因子（如MIP2、 MIP1α、 RANTES）， 但无脱颗粒现象。另有研究发现poly（I∶C）通过TLR3刺激促使BMMC释放MIP1β， REANTES， 并调节IFNβ， IP10和ISG15基因表达。同时发现， TLR3激活后上调MHCII、 CD80、 CD 28和补体受体（CD21/35）， 并趋化CD8+ T细胞［14］， 表明肥大细胞在获得性免疫中起重要作用， 并通过与TLR的联系调控着天然免疫和获得性免疫。

　　2.4 TLR9与肥大细胞 TLR9可以介导CpG ODN刺激肥大细胞分泌细胞因子TNFα、 IL6、 MIP1α、 MIP2、 RANTES和IL13， 从而诱导并参与肥大细胞对细菌和病毒的免疫反应［4］。目前提出TLR9可以作为过敏性疾病免疫治疗的新靶点。小鼠用CpG免疫后， 其气道的免疫应答更倾向于Th1 型， 甚至可以使Th3优势的气道免疫异常发生逆转。另有报道CpG结合短豚草乳剂， 其治疗效应明显强于单用CpG， 进而提出TLR可以作为疫苗佐剂或DNA 疫苗用于抗感染及用于肿瘤的免疫治疗。因此， 用CpG DNA 激活TLR9 信号通路可能是多种疾病新的预防与治疗策略; 而且通过联合使用免疫原性增强剂或减弱其反应原性的免疫治疗可能比一般治疗更安全、 有效。

　　3 肥大细胞TLRs的调节途径

　　目前研究最清楚的是LPS激活肥大细胞上TLR4的调节通路［8， 12］。TLR4介导的LPS的识别引起细胞信号传导的级联反应， 这个级联反应的启动需要TLR4与接头蛋白MyD88相互作用， 而激活IL1R相关激酶（IRAK）家族成员， 引起IRAK磷酸化， 后者然后激活TNFα受体相关因子6（TRAF6）激活。通过TRAF6使有丝分裂原激活蛋白激酶激活， 进而导致抑制性κB ( IκB) N端两个丝氨酸位点发生磷酸化和降解， NFIκB（p50/p65）二聚体被释放后进入细胞核中， 激活靶基因转录， 如TNFα、 IL1β、 IL6 和IL8 等。TRAF6同时激活氨基末端激酶， 诱导上述炎症基因的转录。MyD88 依赖通路是所有TLR共用的， 是包括细胞因子产物在内的一系列核心反应。研究发现， 除了MyD88 依赖通路的核心反应外， 尚有依赖于微生物产物的性质而诱导的另一种信号传导通路。TLR信号转导证明由不同TLR所诱导的基因表达存在差异。分析MyD88 基因敲除小鼠细胞后显示， TLR3和TLR4 能够诱导某些不依赖于MyD88的信号通路［15］。最近， 研究发现两个新的TIR: 即含接头蛋白的TIR域（TIRAP）和含诱导IFNβ接头蛋白的TIR域（TRIF）。TIRAP在TLR1、 2、 4、 6下游起作用， 但不参与其他TLR信号。TRIF似乎作用于TLR3 或TLR4的下游， 通过IFN 调节因子3（IRF3）诱导IFNβ表达， 后者是一种负责诱导IFN基因的关键性转录因子［16］。作为信号传导的激活分子， TLR4 作为同源二聚体发挥其功能， 而TLR1和TLR2形成异源二聚体来识别细菌脂蛋白。TLR异源二聚体的形成和信号传导中连接不同的衔接分子而导致的不同信号传导机制表明， 先天性免疫系统具有对各种类微生物特异、 有效反应的能力。

　　4 Toll样受体在肥大细胞介导的哮喘中的作用

　　不同的TLR激活剂选择性地激活肥大细胞后， 可产生不同的细胞因子和趋化因子， 这说明肥大细胞在宿主防御中具有多重功能。由于肥大细胞是一种长期定居在组织中的细胞， 所以TLRs介导的细胞激活作用对局部细胞因子环境， 特别是粘膜表面的防御作用发挥着重要作用， 进而影响着慢性感染及对正常菌群的反应等病理生理过程。TLRs在很大程度上可反映肥大细胞的应答特性; 反之， TLR的表达情况也取决于所处的细胞因子环境。

　　过敏性哮喘的主要特点是支气管平滑肌和分泌腺组织的高度应激性， 在哮喘炎症中肥大细胞处于活化状态， 是速发相哮喘反应的主要效应细胞， 并启动迟发相哮喘反应， 从而触发Ⅰ型超敏反应的早期炎症反应。实验证实: 哮喘时肥大细胞积聚在支气管和肺泡组织; 气道腔内肥大细胞增多; 支气管肺泡灌洗液中类胰蛋白酶、 组胺和腺苷增多， 腺苷可增加肥大细胞固有介质的免疫学释放。近期的一些研究提示肥大细胞在哮喘中的作用与TLRs有一定的联系。有研究发现， LPS通过TLR4可激活天然免疫， 从而抑制哮喘模型小鼠的速发和迟发相变态反应［17］。LPS可抑制IgE介导和肥大细胞依赖的被动皮肤变态反应、 肺内炎症、 气道嗜酸细胞募集、 黏液分泌增多及气道高反应性， 这种对哮喘样反应的抑制作用在IL12 (-/-2) 或γ干扰素(-/-)小鼠中也持续存在， 故并非由Th1转变所引起。然而在TLR4或一氧化氮合酶2缺陷小鼠中则不能观察到LPS的类似抑制作用， 提示LPS通过TLR4信号转导可能激活一氧化氮合酶2的活性［18］。

　　呼吸道感染在哮喘发作中的重要地位越来越被人们所重视， 85%的儿童哮喘及44%的成人哮喘为上呼吸道感染诱发。上呼吸道的感染可使哮喘症状明显加重， 细菌、 病毒或其产物可直接或间接激活肥大细胞， 激活的肥大细胞既能释放介质作为宿主防御的效应细胞， 又能成为细菌病毒聚集和逃避免疫的地方。肥大细胞在IFNγ刺激下， TLR4的表达明显增加， 释放大量白三烯和前细胞因子， 在某种程度上模拟了急性病毒感染的状况。因此， 肥大细胞在被“武装”之后， 可对更多的TLR激活剂， 甚至是正常菌群产生应答。因此进一步研究TLR3对双链RNA的介导作用及TLR2和TLR4对病毒蛋白的识别作用， 都是非常有意义的工作。

　　5 结语

　　近些年来， 许多研究都集中在通过增强ThI型反应而抑制Th3型细胞因子反应， 来防治过敏性疾病。由于肥大细胞具有产生细胞因子、 趋化因子、 脱颗粒和产生脂类介质的功能， 所以肥大细胞可作为研究天然免疫早期调节机制的良好模型。肥大细胞上的TLR， 在宿主的防御反应或过敏性疾病时， 无论是对局部细胞因子的产生， 还是对细胞的募集和组织重塑， 均有重要作用。小鼠模型， 特别是来源于胚胎干细胞的肥大细胞为研究重要的信号通路提供了极为重要的工具。

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