Toll样受体与细胞自噬

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《生命的化学》２０１０年３０卷６期ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２０１０，３０（６）

●　Ｍｉｎｉ　Ｒｅｖｉｅｗ

文章编号： １０００－１３３６（２０１０）06－0902-03

Ｔｏｌｌ样受体与细胞自噬

熊励晶 童　煜 毛　萌

四川大学华西第二医院儿科，成都　６１００４１

摘要：Ｔｏｌｌ样受体（Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ，　ＴＬＲ）是存在于一线防御细胞上的一种识别病原体相关分子模式（ｐａｔｈｏｇｅｎ－ａｓｓｏ－ｃｉａｔｅｄ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｐａｔｔｅｒｎ，　ＰＡＭＰ）的受体，在免疫反应中发挥重要作用。自噬是一种进化过程中保留的细胞反应机制，不仅是细胞适应各种代谢压力的生存机制，还被认为参与了天然免疫和获得性免疫过程。本文将ＴＬＲ与自噬在免疫反应中的研究进展进行综述。关键词：Ｔｏｌｌ样受体；自噬；天然免疫中图分类号：Ｒ３９２．１２

收稿日期：２０１０－０６－２５

作者简介：熊励晶（１９８５－），女，硕士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｊｘｉｏｎｇ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ；童煜（１９７８－），女，博士，助理研究员，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｉｓｕ＿ｙｕ＠１６３．ｃｏｍ；毛萌（１９５６－），女，博士，教授，博士生导师，主任医师，通讯作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｆｆｍｍａｏ＠１２６．ｃｏｍ

病原微生物在和宿主相互作用的过程中保留了一些相对保守的结构，即病原体相关分子模式（ｐａｔｈｏｇｅｎ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｐａｔｔｅｒｎ，　ＰＡＭＰ），人体内的模式识别受体（ｐａｔｔｅｒｎ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ，　ＰＲＲ）通过对ＰＡＭＰ的识别发现病原体的存在，触发不同的信号级联反应从而清除病原体、诱发获得性免疫。Ｔｏｌｌ样受体（Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ，　ＴＬＲ）家族即是体内一种重要的ＰＲＲ。自噬是维持细胞内容物质和量平衡的重要机制，是细胞面对生存压力的抵抗机制。近来发现自噬反应能够清除入侵细胞的病原微生物，在免疫反应中发挥作用。现将Ｔｏｌｌ样受体与细胞自噬在免疫反应中相关性研究进展进行综述。１．　Ｔｏｌｌ样受体１．１　ＴＬＲ结构

　ＴＬＲ是一种跨膜受体，由富含亮氨酸重复序列（ｌｅｕｃｉｎｅ－ｒｉｃｈ　ｒｅｐｅａｔ，　ＬＲＲ）的胞外区、富含半胱氨酸的跨膜区以及具有核心元件的胞内区组成。胞内区与白介素－１型受体胞内结构域具有高度同源性，故称Ｔｏｌｌ／白介素－１受体域（Ｔｏｌｌ／ＩＬ－１　ｒｅｃｅｐｔｏｒ　ｄｏｍａｉｎ，　ＴＩＲ），确定了ＴＬＲ在细胞内的定位以及激活下游信号分子。ＴＩＲ结构域氨基酸序列和空间结构高度保守，使

其保持稳定的空间结构，并直接与下游的信号分子形成复合体参与信号转导［１］。１．２　ＴＬＲ的信号传递

ＴＬＲ通过结构各异的胞外结合域识别不同的ＰＡＭＰ后激活下游信号反应。根据募集配体分子的不同，总体分为ＭｙＤ８８依赖性和ＭｙＤ８８非依赖性两大途径依。

ＭｙＤ８８在ＴＬＲ信号传导中起重要作用，不仅可通过一系列信号转导激活核因子－κB （ｎｕｃｌｅａｒ　ｆａｃｔｏｒｋａｐｐａ　Ｂ，　ＮＦ－κB ）使其转位进入核内调节相关基因的表达（图１），还可通过ｐ３８、ＪＮＫ

等丝裂原活化蛋白

图１　Ｔｏｌｌ样受体ＭｙＤ８８依赖途径［２］

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《生命的化学》２０１０年３０卷６期ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　ＯＦ　ＬＩＦＥ　２０１０，３０（６）

●　小综述

激酶（ｍｉｔｏｇｅｎ－ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｋｉｎａｓｅ，　ＭＡＰＫ）途经活化激活蛋白－１（ａｃｔｉｖａｔｏｒ　ｐｒｏｔｅｉｎ，　ＡＰ－１）。ＮＦ－κB 和ＡＰ－１可以相互协调诱导多种炎症细胞因子和粘附分子的表达［２］。２．　ＴＬＲ与自噬２．１　自噬

自噬是一种进化保留的细胞机制，包括巨自噬（ｍａｃｒｏａｕｔｏｐｈａｇｙ）、微自噬（ｍｉｃｒｏａｕｔｏｐｈａｇｙ）和分子伴侣介导的自噬（ｃｈａｐｅｒｏｎｅ　ｍｅｄｉａｔｅｄ　ａｕｔｏｐｈａｇｙ，ＣＭＡ）三种类型，参与细胞器的代谢、胞质内容物的循环以及对细胞生物能量的补充。随着自噬研究的深入，发现自噬在多种疾病的发生发展中扮演了一定角色［３］。

自噬的发生在形态学上：胞质中首先出现大量游离的自噬前体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ　ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ），这是一种包绕靶内容物的半月形独立膜结构，其延展融合形成特征性双层膜结构，即自噬体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ），溶酶体与之融合后逐渐变为单层膜的自噬溶酶体（ａｕｔｏｌｙｓｏｓｍｅ），同时利用溶酶体内多种消化酶降解靶内容物（图２）。自噬发生的核心蛋白是自噬蛋白微管相关蛋白１轻链３（ａｕｔｏｐｈａｇｙ　ｐｒｏｔｅｉｎ－ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　１　ｌｉｇｈｔ　ｃｈａｉｎ　３，　ＬＣ３），ＬＣ３－Ｉ通过类泛素化酶反应和磷脂乙醇胺（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ，ＰＥ）偶联形成ＬＣ－３ＩＩ（ＬＣ３－ＰＥ），存在于自噬体膜内外，ＬＣ３－Ｉ到ＬＣ３－ＩＩ的转变过程被认为是检测自噬发生的重要标志［４］。除此之外，多种蛋白质复合体的形成也是关键［５］。

自噬过程主要受相对保守的自噬相关基因（ａｕｔｏｐｈａｇｙ－ｒｅｌａｔｅｄ　ｇｅｎｅ，　ＡＴＧ）调控。哺乳细胞雷帕霉素靶（ｍａｍｍａｌｉａｎ　ｔａｒｇｅｔ　ｏｆ　ｒａｐａｍｙｃｉｎ，　ｍＴＯＲ）已明确在自噬的调控中扮演关键角色，负性调控自噬。ＡＭＰ激活蛋白激酶（ＡＭＰ－ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｋｉｎａｓｅ，　ＡＭＰＫ），ｐ５３，　Ｂｃｌ－２蛋白家族等在自噬过程中通过不同机制发

挥作用［５］。

自噬不仅是细胞在适应各种生存压力下的重要反应，同时能够通过快速而相对简单的过程清除胞内微生物而参与免疫反应［６］：作为一种免疫效应反应，自噬是ＴＬＲ对ＰＡＭＰ做出反应后对胞内病原体抵抗以及感受Ｔｈ１－Ｔｈ２免疫极化的过程；同时自噬在天然免疫和获得性免疫中参与ＭＨＣＩＩ的形成过程和ＴＬＲ对胞质中ＰＡＭＰ的过程识别，发挥免疫调节功能。除此之外，在免疫耐受、免疫细胞平衡以及炎症反应中均有作用。２．２　ＴＬＲ与细胞自噬

ＴＬＲ和自噬是细胞应对病原体入侵的不同途径，因此有学者提出它们之间能否相互协同，自噬是否可以根除不被ＴＬＲ识别的病原体等值得探讨的问题。Ｈｅｕｎｇ等［７］发现浆细胞样树突状细胞（ｐｌａｓ－ｍａｃｙｔｏｉｄ　ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ　ｃｅｌｌ，ｐＤＣ）在活病毒感染后对某些单链ＲＮＡ做出反应，病毒的胞质复制中间体作为ＰＡＭＰ被ＴＬＲ７识别，通过自噬过程将其运输到溶酶体，说明ＴＬＲ７介导的某些病毒的识别及清除过程是一种自噬反应。因此认为ＴＬＲ与配体识别后可以激活自噬反应作为一种直接清除胞内病原体的防御机制。

２００７年，Ｙｉ等［８］运用脂多糖刺激小鼠单核巨噬细胞ＲＡＷ２６４．７和人巨噬细胞后发现大量自噬体形成，在将ＴＬＲ４抑制后自噬体形成明显减少，说明ＴＬＲ４在识别ＬＰＳ后能够触发自噬反应。进一步的研究发现ＴＬＲ４诱导的自噬反应通过ＴＲＩＦ，其下游的信号分子包括ＲＩＰ１（ｒｅｃｅｐｔｏｒ－ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｉｎ　１，　ＲＩＰ１）和ｐ３８丝裂原活化蛋白激酶。观察到的自噬反应不影响细胞活性，提示清除病原体的自噬途径不同于细胞自噬性死亡途径。Ｄｅｌｇａｄｏ等［９］应用一系列ＴＬＲ配体刺激ＲＡＷ２６４．７发现ＴＬＲ３、ＴＬＲ４、ＴＬＲ７能够上调自噬，其中ＴＬＲ７上调自噬的作用最明显，并且推测ＭｙＤ８８在触发自噬过程中发挥重要作用，人类免疫缺陷病毒（ｈｕｍａｎ　ｉｍｍｕｎｏｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｖｉｒｕｓ，ＨＩＶ）也可以通过ＴＬＲ８诱导细胞出现自噬反应。

因此，自噬可能是ＴＬＲ信号通路的一种效应，但是具体机制有待阐明，得到的看似矛盾的实验结果也难以解释，如大多数ＴＬＲ信号通路能够激活ＮＦ－κB ，但ＮＦ－κB 被认为是一种自噬的负性调节因

子［１０］，所以仅分析ＴＬＲ募集的下游接头分子并不能

图２　细胞巨自噬过程示意图［５］

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完美的解释ＴＬＲ诱导自噬的机制。自噬最终发生取决于其激活与抑制之间的平衡，研究ＴＬＲ活化后信号通路与自噬关键分子之间的相互作用，成为又一研究重点。ＴＬＲ信号通路可以加强ＭｙＤ８８或ＴＲＩＦ与自噬相关蛋白Ｂｅｃｌｉｎ－１的相互作用，抑制Ｂｅｃｌｉｎ－１和Ｂｃｌ－２结合，Ｂｃｌ－２通过干扰Ｂｅｃｌｉｎ－１／Ｖｐｓ３４复合体的形成，抑制自噬［１１］。ＴＬＲ的活化导致ｍＴＯＲ的激活，能够和ＭｙＤ８８和ＩＲＦ５、ＩＲＦ７相互作用，控制ＴＮＦ－α、ＩＬ－１０、ＩＬ－１２、Ｉ型干扰素的基因转录，从而影响自噬［１２］。

ＴＬＲ不仅能识别入侵的病原体，还能被一些自身成分激活而诱导自噬。肾内死亡细胞释放的危险相关分子出现在自噬溶酶体中递呈给ＴＬＲ作为自身抗原，因此提出自身蛋白质的自噬相关过程可作为免疫刺激分子和自身抗原的来源，在自身免疫性肾脏损伤中的发挥作用［１３］。在系统性自身免疫性疾病中，Ｂ细胞受体（Ｂ　ｃｅｌｌ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ，　ＢＣＲ）和ＴＬＲ９的协同参与对包含ＤＮＡ抗原产生自身抗体的反应。抗原一旦结合，ＢＣＲ信号从胞膜启动，激活ＭＡＰＫ传递给类自噬体。如此内化的ＢＣＲ信号以磷脂酶Ｄ依赖通路通过微管网络募集包含有ＴＬＲ９的内涵体到自噬体。这个过程对于ＭＡＰＫ的高反应性是必须的，并且可以作为自身免疫性疾病治疗的新靶点［１４］。３．　结语

综上，ＴＬＲ诱导自噬在免疫反应中可能具有重要作用，这是一个复杂巧妙的机制，不仅跟募集的不同配体分子相互作用有关，还跟这些配体分子与自噬通路上重要蛋白质之间的作用相关，下游产生的各种效应也有待解释和探讨。自噬作为一种能有效杀灭胞内微生物的细胞防御机制，研究ＴＬＲ和自噬间的相互作用，可能为清除定植于细胞内的病原微生物、解决细菌耐药问题提供新的思路。

参　考　文　献

［１］Ｊｉｎ　ＭＳ　ｅｔ　ａｌ．　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｏｌｌ－１ｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ　ｆａｍｉｌｙ　ａｎｄＩｔｓ　ｌｉｇａｎｄ　ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ．　Ｉｍｍｕｎｉｔｙ，　２００８，　２９：　１８２－１９１

［２］Ｍｉｌｌｅｒ　ＳＩ　ｅｔ　ａｌ．　ＬＰＳ，　ＴＬＲ４　ａｎｄ　ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ　ｄｉｓｅａｓｅ　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ．　ＮａｔＲｅｖ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，　２００５，　３：　３６－４６

［３］Ｔｏｄｄｅ　Ｖ　ｅｔ　ａｌ．　Ａｕｔｏｐｈａｇｙ：　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｓｉｇｎｆｉｃａｎｃｅ　ｉｎ　ｈｅａｌｔｈａｎｄ　ｄｉｓｅａｓｅ．　Ｂｉｏｃｈｉｍ　Ｂｉｏｐｈｙｓ　Ａｃｔａ，　２００９，　１７９２：　３－１３［４］Ｍｉｚｕｓｈｉｍａ　Ｎ　ｅｔ　ａｌ．　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｍａｍｍａｌｉａｎ　ａｕｔｏｐｈａｇｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｃｅｌｌ，　２０１０：　３１３－３２６

［５］Ｚｈｉｆｅｎ　Ｙ　ｅｔ　ａｌ．　Ｍａｍｍａｌｉａｎ　ａｕｔｏｐｈａｇｙ：　ｏｒｅ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　ｓｉｇｎａｌｉｎｇ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ．　Ｃｕｒｒ　Ｏｐｉｎ　Ｃｅｌｌ　Ｂｉｏｌ，　２００９，２２：　１－９

［６］Ｄｅｒｅｔｉｃ　Ｖ．　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｒｏｌｅｓ　ｏｆ　ａｕｔｏｐｈａｇｙｉｎ　ｉｍｍｕｎｉｔｙ．　Ｃｕｒｒ　Ｏｐｉｎ　Ｉｍｍｕｎｏｌ，　２００９，　２１：　５３－６２

［７］Ｌｅｅ　ＨＫ　ｅｔ　ａｌ．　Ａｕｔｏｐｈａｇｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｖｉｒａｌ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｂｙｐｌａｓｍａｃｙｔｏｉｄ　ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ　ｃｅｌｌｓ．　Ｓｃｉｅｎｃｅ，　２００７，３１５：　１３９８－１４０１［８］Ｘｕ　Ｙ　ｅｔ　ａｌ．　Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ　４　ｉｓ　ａ　ｓｅｎｓｏｒ　ｆｏｒ　ａｕｔｏｐｈａｇｙａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｉｎｎａｔｅ　ｉｍｍｕｎｉｔｙ．　Ｉｍｍｕｎｉｔｙ，　２００７，２７：　１３５－１４４［９］Ｄｅｌｇａｄｏ　ＭＡ　ｅｔ　ａｌ．　Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｕｔｏｐｈａｇｙ．ＥＭＢＯ　Ｊ，　２００８，　２７：　１１１０－１１２１

［１０］Ｄｊａｖａｈｅｒｉ－Ｍｅｒｇｎｙ　Ｍ　ｅｔ　ａｌ．　ＮＦ－ｋＢ　ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｒｅｐｒｅｓｓｅｓ　ｔｕｍｏｒｎｅｃｒｏｓｉｓ　ｆａｃｔｏｒ－ａｌｐｈａ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ａｕｔｏｐｈａｇｙ．　Ｊ　Ｂｉｏｌ　Ｃｈｅｍ，　２００６，２８１：　３０３７３－３０３８２

［１１］Ｓｈｉ　ＣＳ　ｅｔ　ａｌ．　ＭｙＤ８８　ａｎｄ　Ｔｒｉｆ　ｔａｒｇｅｔ　Ｂｅｃｌｉｎ　１　ｔｏ　ｔｒｉｇｇｅｒａｕｔｏｐｈａｇｙ　ｉｎ　ｍａｃｒｏｐｈａｇｅｓ．　Ｊ　Ｂｉｏｌ　Ｃｈｅｍ，　２００８，　２８３：　３３１７５-3３１８２

［１２］Ｓｃｈｍｉｔｚ　Ｆ　ｅｔ　ａｌ．　Ｍａｍｍａｌｉａｎ　ｔａｒｇｅｔ　ｏｆ　ｒａｐａｍｙｃｉｎ　（ｍＴＯＲ）ｏｒｃｈｅｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ｉｎｎａｔｅ　ｉｍｍｕｎｅ　ｃｅｌｌｓ．　ＥｕｒＪ　Ｉｍｍｕｎｏｌ，　２００８，　３８：　２９８１-2９９２

［１３］Ａｎｄｅｒｓ　ＨＪ　ｅｔ　ａｌ．　Ｉｎｎａｔｅ　ｉｍｍｕｎｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ　ａｎｄ　ａｕｔｏｐｈａｇｙ：ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ａｕｔｏｉｍｍｕｎｅ　ｋｉｄｎｅｙ　ｉｎｊｕｒｙ．　Ｋｉｄｎｅｙ　Ｉｎｔ，　２０１０，７８：　２９－３７

［１４］Ｃｈａｔｕｒｖｅｄｉ　Ａ　ｅｔ　ａｌ．　Ｔｈｅ　Ｂ　ｃｅｌｌ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ　ｇｏｖｅｒｎｓ　ｔｈｅ　ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ　９　ｌｅａｄｉｎｇ　ｔｏ　ｈｙｐｅｒｒｅｓｐｏｎｓｅｓ　ｔｏＤＮＡ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ａｎｔｉｇｅｎｓ．　Ｉｍｍｕｎｉｔｙ，　２００８，　２８：　７９９－８０９

Association between Toll-like receptors and autophagy

Li-Jing Xiong, Y u Tong, Meng Mao

West China Second University Hospital, Chengdu 610041, China

Abstract Toll-like receptors are present in the first-line defense cells for recognizing pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), playing significant roles in immunity response. Autophagy is an evolutionary cell mechanism, which not only assists the cell to adapt to a variety of metabolic stress, but also is involved in innate immunity and acquired immunity process. In this paper, we review the recent progress for interactions between Toll-like receptors and autophagy in immunity.

Key words Toll-like receptor; autophagy; innate immunity