sTLR4的研究進(jìn)展范本

1、 sTLR4的研究進(jìn)展 sTLR4的研究進(jìn)展本文關(guān)鍵詞：研究進(jìn)展，sTLR4 sTLR4的研究進(jìn)展本文簡介：摘要：TLR4是第一個被發(fā)現(xiàn)的哺乳動物的Toll樣受體（TLRs）,廣泛表達(dá)于哺乳動物細(xì)胞表面，能識別病原體的入侵，通過識別配體，激活核轉(zhuǎn)錄因子kappaB（NF-κB）,進(jìn)而觸發(fā)炎癥反應(yīng)。近年來，在體液中發(fā)現(xiàn)了一種可溶性形式TLR4（sTLR4）.sTLR4來自TLR4mRNA的可變剪 sTLR4的研究進(jìn)展本文內(nèi)容： 摘要：TLR4是第一個被發(fā)現(xiàn)的哺乳動物的Toll樣受體（TLRs）,廣泛表達(dá)于哺乳動物細(xì)胞表面，能識別病原體的入侵，通過識別配體，激活核轉(zhuǎn)錄因子kappaB（

2、NF-κB）,進(jìn)而觸發(fā)炎癥反應(yīng)。近年來，在體液中發(fā)現(xiàn)了一種可溶性形式TLR4（sTLR4）.sTLR4來自TLR4mRNA的可變剪切，廣泛存在于各種體液中。sTLR4主要通過與MD-2形成復(fù)合體，抑制LPS信號通路，從而抑制LPS引起的炎癥反應(yīng)。sTLR4作為炎癥的診斷工具；作為某些炎癥的拮抗劑，抑制炎癥反應(yīng)；替代細(xì)胞膜上TLR4受體的胞外域，用于研究信號分子與TLR4的相互作用；作為某些癌癥的預(yù)后指標(biāo)。 關(guān)鍵詞：sTLR4;可變剪切；炎癥反應(yīng)；癌癥； 1sTLR4的概述 1.1sTLR4的來源 TLR4受體屬于型跨膜糖蛋白，結(jié)構(gòu)上主要由胞外域、跨膜域和胞內(nèi)域構(gòu)成。其胞外域由富含亮

3、氨酸的重復(fù)序列組成，能結(jié)合相關(guān)配體。跨膜域是介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要結(jié)構(gòu)。胞內(nèi)域進(jìn)化保守，因其結(jié)構(gòu)類似于IL-1受體，故稱為TIR（Toll/IL-1receptor）區(qū)。TLR4的固有配體主要有細(xì)菌脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）、熱休克蛋白（Heatshockprotein,HSP）60、軟脂酸等1. 一個基因的不同外顯子和內(nèi)含子可以組合并一起被剪切下來，從而產(chǎn)生出不同的mRNA.一個外顯子或內(nèi)含子是否被剪切保留在成熟的mRNA中也是可以變化的，故稱之為可變剪切。Pre-mRNA可變剪切過程在真核生物中極為普遍，尤其是脊椎動物。TLR4的mRNA前體在成熟過程中會進(jìn)行選擇性

4、剪切，產(chǎn)生TLR4mRNA亞型。Iwami等2在研究中發(fā)現(xiàn)，用DNA印跡技術(shù)可檢測到多種TLR4mRNA亞型。其中一種亞型與成熟TLR4mRNA大致相同，區(qū)別在于第二和第三個外顯子之間有額外的144bp的插入序列，此144bp插入序列可在TLR4mRNA的基因組文庫中發(fā)現(xiàn)，且符合堿基互補(bǔ)配對規(guī)則，是TLR4mRNA選擇性剪切產(chǎn)物。此段插入序列在110bp處有一個框內(nèi)終止密碼子，可編碼一種穩(wěn)定存在的可溶性的蛋白質(zhì)，即sTLR4.杜金苓等3發(fā)現(xiàn)綿羊TLR4基因存在3種剪接體形式，除正常TLR4外將兩種新型剪接體分別命名為Var2-TLR4和Var3-TLR4.Var2-TLR4在第2外顯子與第3外

5、顯子之間有222bp堿基的插入，但在插入序列中提前出現(xiàn)終止密碼子，導(dǎo)致Var2-TLR4可能出現(xiàn)一個由86個氨基酸構(gòu)成的蛋白，這種情況與鼠sTLR4非常相似。 1.2sTLR4的作用機(jī)制 研究中發(fā)現(xiàn)，額外的144bp插入序列編碼122aa的蛋白質(zhì)，開始的86aa與TLR4胞外域相同，只有87122aa不同2.由于sTLR4與TLR4胞外域結(jié)構(gòu)上極為相似，Hyakushima等4人工制備一種可溶形式的缺少胞質(zhì)域和跨膜域的TLR4,包含推測的胞外域（Met1-Lys631）.結(jié)合試驗證明了sTLR4能與髓樣分化蛋白2（Myeloiddifferentiationprotein-2,MD-2）結(jié)合，

6、而且sTLR4/MD-2復(fù)合體能結(jié)合LPS,單獨的sTLR4則不能結(jié)合LPS,且sTLR4/LPS復(fù)合體能抑制LPS誘導(dǎo)的TLR4/NF-κB信號通路激活4-6.因此，sTLR4能與MD-2形成復(fù)合體，與細(xì)胞膜上的TLR4信號復(fù)合體競爭性結(jié)合LPS等配體，阻斷TLR4信號通路，從而抑制LPS等配體引起的炎癥反應(yīng)。 1.3sTLR4的分布 編碼sTLR4的TLR4mRNA亞型廣泛存在于多種組織中，包括腦、心、腎、胸腺、脾、小腸和睪丸。sTLR4也在多種體液中存在，包括唾液、血清、關(guān)節(jié)液、腦脊液、羊水和胸腹水。Zunt等7在健康人的靜息唾液中發(fā)現(xiàn)了sTLR4,并且有4種不同大小的sTL

7、R4,分子質(zhì)量分別為90、78、54和44kD,但只有90kD的sTLR4有生理活性。在健康人的血清中也可檢測到sTLR4,但是濃度極低。有文獻(xiàn)報道，在LPS直接刺激后，血液中會釋放大量的細(xì)胞因子、趨化因子以及sTLR48.用酶聯(lián)免疫吸附試驗（Enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA）可檢測到關(guān)節(jié)液中的sTLR4,并且不同部位關(guān)節(jié)液中sTLR4含量不同，掌腕關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)液中sTLR4含量高于膝蓋關(guān)節(jié)液9.健康人腦脊液中也可檢測到sTLR4,腦脊液中sTLR4水平明顯高于血清中sTLR4水平，并且在人類免疫缺陷病毒感染且患有認(rèn)知障礙的患者腦脊液中sTLR4水平顯著高

8、于正常人10.妊娠期婦女體內(nèi)羊水也能檢測到sTLR4,羊水中sTLR4水平隨著羊膜腔微生物入侵而升高11. 2sTLR4的應(yīng)用 2.1作為炎癥的拮抗劑，抑制炎癥反應(yīng) sTLR4與TLR4胞外域在結(jié)構(gòu)上極為相似，能與細(xì)胞膜上的TLR4競爭性結(jié)合配體，阻斷TLR4信號通路，抑制配體引起的炎癥反應(yīng)。Mitsuzawa等研究證明sTLR4與MD-2結(jié)合，sTLR4/MD-2復(fù)合體能與細(xì)胞表面TLR4受體復(fù)合物競爭性結(jié)合LPS,顯著降低LPS誘導(dǎo)的NF-κB活化和IL-8的分泌4,5.在小鼠氣管輸注LPS能引起小鼠肺部炎癥。在LPS輸注后氣管輸注sTLR4/MD-2復(fù)合體后支氣管肺泡灌洗液中

9、的中性粒細(xì)胞浸潤和TNF-α的水平顯著降低，有效抑制LPS誘導(dǎo)的小鼠肺部炎癥5.Katharina等了一種LPS陷阱,將MD-2融合到sTLR4的羧基末端，發(fā)現(xiàn)其在體外能結(jié)合LPS,抑制LPS誘導(dǎo)的TNF-α的產(chǎn)生12.Goncalo等13發(fā)現(xiàn)在條件培養(yǎng)基中加入不含MD-2的sTLR4能顯著減少Co2+或Ni2+誘導(dǎo)的IL-8的產(chǎn)生量，而LPS誘導(dǎo)的IL-8的表達(dá)未受影響。 2.2研究信號分子與TLR4的相互作用 sTLR4與TLR4胞外域結(jié)構(gòu)極為相似，能與TLR4配體結(jié)合，可以利用sTLR4代替TLR4胞外域，研究信號分子與細(xì)胞膜上TLR4受體的相互作用。 在研究中草

10、藥小青龍湯對于過敏炎癥反應(yīng)的抑制作用時發(fā)現(xiàn)，小青龍湯能降低屋塵螨引起的細(xì)胞TLR4表達(dá)，加入sTLR4或粗糙型沙門菌LPS能減弱小青龍湯對于神經(jīng)生長因子和胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素的抑制效果，小青龍湯能抑制人類肺泡上皮細(xì)胞的p75神經(jīng)營養(yǎng)因子受體和NF-κB的Ser536磷酸化，而sTLR4能削弱此抑制效應(yīng)，證明小青龍湯可能通過有細(xì)胞膜上TLR4參加的信號通路抑制過敏炎癥反應(yīng)14. 在研究MBL對白色念珠菌誘導(dǎo)的細(xì)胞反應(yīng)的影響時，發(fā)現(xiàn)MBL能減低白色念珠菌誘導(dǎo)的TLR4表達(dá)，用抗TLR4抗體能抑制MBL與白色念珠菌誘導(dǎo)的細(xì)胞結(jié)合，提示TLR4是MBL作用位點。免疫共沉淀試驗顯示MBL能

11、與sTLR4共沉淀，進(jìn)一步驗證了MBL與TLR4的相互作用15. 在研究人類β防御素（Humanβ-defensin3,HBD-3）調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的機(jī)制時，用sTLR4代替TLR4胞外域，發(fā)現(xiàn)sTLR4能與HBD-3結(jié)合，且sTLR4能競爭性抑制HBD-3與imDC結(jié)合，證明HBD-3與imDC的結(jié)合位點與TLR4有關(guān)16. 在研究代謝標(biāo)記的脂低聚糖（Lipooligosaccharide,LOS）和MD-2的純化復(fù)合物3HLOS-MD-2與放射性碘化標(biāo)記內(nèi)毒素-MD-2復(fù)合體LOS-MD-2125I,這兩種復(fù)合物與TLR4的結(jié)合性能，用sTLR4直接比較兩種標(biāo)記LOS-MD

12、-2的與細(xì)胞膜上TLR4受體結(jié)合性能17. 2.3作為炎癥診斷工具 TLR4作為先天性免疫應(yīng)答的重要受體，能識別病原體相關(guān)分子模式（Pathogenassociatedmolecularpatterns,PAMPs）和危險相關(guān)分子模式（Danger-associatedmolecularpatterns,DAMPs）,偶聯(lián)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，誘導(dǎo)NF-κB的活化，產(chǎn)生大量的炎癥因子。TLR4基因敲除可使機(jī)體尤其是內(nèi)臟脂肪組織處于低度炎癥狀態(tài)，免疫細(xì)胞的數(shù)量和比例失調(diào)18.sTLR4被認(rèn)為是TLR4的負(fù)調(diào)節(jié)機(jī)制之一，在炎癥時水平會升高，可作為炎癥診斷的生物標(biāo)志物。 在口腔扁平苔蘚患者的靜息

13、唾液中，檢測到sTLR4水平顯著升高7.Ten等深入探究各種炎癥疾病中sTLR4的水平，發(fā)現(xiàn)感染性炎癥患者的血清sTLR4水平顯著高于非感染性炎癥患者；對比病毒感染患者，細(xì)菌感染患者的超敏C反應(yīng)蛋白和sTLR4濃度更高8.在患骨關(guān)節(jié)炎的患者的掌腕關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)液中sTLR4水平顯著高于正常人9.在動脈瘤蛛網(wǎng)膜下腔出血患者的腦脊液中，sTLR4水平隨時間推移顯著上升，但是有一定的延遲19.在非酒精性脂肪肝和肝纖維化患者中，血清sTLR4水平顯著高于正常人20,sTLR4水平隨肝纖維化程度加深而升高，在一定程度上能預(yù)測非酒精性脂肪肝和肝纖維化以及疾病的進(jìn)展。在乙型肝炎病毒e抗原（HBeAg）陰

14、性的慢性病毒性乙型肝炎患者的血清sTLR4水平顯著高于正常人21,且與HBVDNA及丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶水平成正相關(guān)。 2.4sTLR4在癌癥中的作用 研究證明在結(jié)腸癌、乳腺癌22、胃癌等不同的腫瘤組織中，TLR4的表達(dá)較正常組織均有所升高。TLR4的活化能引起促炎因子和其他介質(zhì)的產(chǎn)生來抵抗病原微生物，而TLR4的過度表達(dá)則會促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、免疫逃避23.而sTLR4作為TLR4的負(fù)調(diào)節(jié)機(jī)制之一，在癌癥患者的血清中水平顯著升高，與癌癥患者的預(yù)后有密切關(guān)系。 在研究非小細(xì)胞型肺癌（NSCLC）患者的預(yù)后時發(fā)現(xiàn)NSCLC患者血清中sTLR4水平顯著高于正常人，期或期NSCLC患者的血清sTLR4

15、水平明顯高于期NSCLC患者，而期NSCLC患者血清sTLR4明顯低于期NSCLC患者，即在局限性NSCLC中血清sTLR4水平隨TMN分期增加而增加，而在轉(zhuǎn)移性NSCLC患者中，sTLR4水平顯著降低24.此外，TNM分期期和期的癌癥組織中TLR4表達(dá)水平與血清sTLR4水平呈負(fù)相關(guān)，而在全階段患者和期患者中TLR4表達(dá)與血清sTLR4水平無明顯相關(guān)性25.血清sTLR4水平與NSCLC的病理類型也有關(guān)系，鱗癌患者血清sTLR4水平顯著高于腺癌患者。在血清sTLR4水平高組的NSCLC患者的平均總存活數(shù)顯著高于sTLR4低組，證明血清sTLR4高預(yù)示癌癥預(yù)后良好。 探究結(jié)直腸癌的新型治療方法

16、時，發(fā)現(xiàn)sTLR4/MD-2復(fù)合物可在體外和體內(nèi)試驗中通過下調(diào)長鏈非編碼RNA（IncRNA）H19表達(dá)來抑制結(jié)直腸癌的遷移和侵襲26.此外，研究人員發(fā)現(xiàn)在多發(fā)性骨髓瘤患者的血清中，sTLR4的濃度顯著高于正常人，而且多發(fā)性骨髓瘤不同時期的血清sTLR4濃度也有差異，期組血清sTLR4濃度顯著高于期組，期組血清sTLR4濃度顯著高于期組，表明血清sTLR4濃度檢測可用于多發(fā)性骨髓瘤的早期診斷27. 3 sTLR4作為TLR4的負(fù)調(diào)節(jié)機(jī)制之一，在炎癥反應(yīng)中水平顯著升高，因而能作為炎癥反應(yīng)的生物標(biāo)志物。然而，sTLR4在鑒別感染性炎癥與非感染性炎癥以及細(xì)菌性感染與病毒性感染時的準(zhǔn)確性并不能超過超敏

17、C反應(yīng)蛋白8,因而只能作為鑒別炎癥類型的輔助診斷手段。而且，腦脊液中的sTLR4釋放延遲，會對炎癥的及時診斷產(chǎn)生影響。在研究羅素伐他汀對于未治療的HIV患者的免疫活化標(biāo)志物的作用時發(fā)現(xiàn)，HIV患者血清sTLR4與正常人相比無顯著差異28,這與其他研究有很大差異，sTLR4作為炎癥標(biāo)志物的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步驗證。 sTLR4在結(jié)構(gòu)上與TLR4胞外域極為相似，可競爭性抑制細(xì)胞膜上TLR4與其配體結(jié)合，因而能阻斷TLR4信號通路，從而抑制相關(guān)配體引起的炎癥反應(yīng)。但是sTLR4單獨并不能結(jié)合LPS等配體，必須要與單體MD-2形成復(fù)合物才能與細(xì)胞膜表面TLR4競爭性結(jié)合配體，大劑量的MD-2很難制備，狀態(tài)

18、不穩(wěn)定，易沉積形成大量無活性的二硫化低聚體，為sTLR4的應(yīng)用帶來了困難。此外，這些試驗只是驗證在體外和小鼠體內(nèi)，在其他動物甚至人類體內(nèi)sTLR4/MD-2能否抑制炎癥反應(yīng)還有待進(jìn)一步驗證。 總之，盡管存在種種限制和未知，sTLR4的發(fā)現(xiàn)意義重大，不僅能作為TLR4的一種負(fù)調(diào)節(jié)機(jī)制，還能作為炎癥的拮抗劑，抑制炎癥；作為炎癥的生物標(biāo)志物，預(yù)示體內(nèi)出現(xiàn)炎癥反應(yīng)；作為某些腫瘤的標(biāo)志物，反映腫瘤預(yù)后；代替TLR4胞外域，驗證各種信號分子與TLR4的相互作用。 參考文獻(xiàn) 1NicholasDA,ZhangK,HungC,etal.Palmiticacidisatoll-likereceptor4liga

19、ndthatinduceshumandendriticcellsecretionofIL-1βJ.PLoSOne,20_,12（5）:e0*. 2IwamiKI,MatsuguchiT,MasudaA,etal.Cuttingedge:naturallyoccurringsolubleformofmouseToll-likereceptor4inhibitslipopolysaccharidesignalingJ.Immunology,2000,165（12）:6682-6686. 3杜金苓，韓紅兵，張寶路，等。綿羊sTLR4基因的克隆表達(dá)及定位J.中國畜牧雜志，20_,47（9）:28-30.DuJL,HanHD,ZhangBL,etal.Cloninge_pressionandlocalizationofsTLR4geneinsheepJ.ChineseJournalofAnimalScience,20_,47（09）:28-30. 4HyakushimaN,MitsuzawaH,NishitaniC,etal.Interactionofsolubleformofrecombinante_tracellularTLR4domainwithMD-2enablesl