细菌毒素的受体和信号核转导
作者：吴其夏
单位：中国协和医科大学基础医学研究所(北京 100005)
关键词：
中国病理生理杂志990840 已知内毒素脂多糖(LPS)与细胞膜相互作用的信号转导中有5个受体蛋白和3种可溶性蛋白起作用。哺乳动物细胞存在2种CD14，即膜CD14(mCD14)和可溶性CD14(sCD14)。在单核/巨噬细胞和中性粒细胞等髓样细胞表达的为mCD14，即GPI-CD14，连接于细胞外侧膜。血管内皮细胞和上皮细胞等非髓样细胞不表达CD14。LPS诱导的细胞活化需要血清中sCD14的参与，其C端缺乏GPI尾。研究发现一种能与LPS类脂体A结合的60 kD糖蛋白LBP，有结合区和调节区。
mCD14作为LPS的受体有3种模式：模式I“信号受体型”认为LPS或LPS-LBP复合物能认别mCD14的GPI锚定跨膜蛋白，与mCD14结合而将信号转导到细胞内。模式Ⅱ和Ⅲ认为LPS受体为两种以上蛋白分子的“多构件受体”。CD14有两个独立的功能区：一个能与LPS结合，另一个介导LPS-CD14复合物与多分子受体复合物相互作用，CD14另一功能是介导细胞快速摄入LPS。
, http://www.100md.com
LBP通过类脂体A与革兰(-)菌的LPS结合，在增强LPS与mCD14或sCD14结合中起关键作用。LBP另一功能类似调理素，使携带LPS的颗粒容易与髓样细胞接触。发现另一种能与LPS结合的蛋白即细菌性通透性升高蛋白(BPI)它与LPS结合活性比LBP高，但不能促进LPS与CD14相互作用。
sCD14存在于血清和尿中，其结构尚未确定，可能由mCD14派生而来，功能是使缺乏mCD14的细胞发生变化而被低剂量LPS激活。LPS与sCD14结合，通过与TPK有关的一种受体蛋白(跨膜信号转导分子)激活细胞。LBP能催化LPS-sCD14复合物的形成。sCD14对内皮细胞和上皮细胞的有效激活是必需的，显示为LPS受体。sCD14的另一功能是通过抑制作用调节单核细胞对LPS的反应。
MAPK家族在LPS诱导的细胞反应中起重要作用。其活化需要丝氨酸和酪氨酸双重磷酸化。LPS通过MAPK通路激活细胞是有选择性的。
, http://www.100md.com
此外，髓样细胞存在两种清道夫受体，可从循环血液中清除内毒素或完整的革兰(-)菌。白细胞整合素CD11-CD18是与LPS结合的另一类细胞表面受体，促使细菌被吞噬而不引起细胞因子分泌，补体受体CR3和CR4也属整合素β2家族，介导LPS对细胞的激活。CD14和CR3在介导LPS信号转导之间可能存在两受体之间交互对话。
转录因子的活化是内毒素诱导的许多细胞内反应的最后共同通路。LPS诱导的TNFα、IL-1β和IL-6的基因具有核转录因子(NF-κΒ)增强子元件。LPS激活某种蛋白激酶和蛋白分解酶，使I-κΒ磷酸化而与NF-κB脱离，游离的NF-κB移位核内，与靶基因启动子区域的κB位点(顺式调控元件)结合，启动细胞因子的基因转录、调节靶基因表达。NF-κB进入核后，不同的NF-κB/Rel蛋白的组合表现出不同的基因κΒ位点的结合特异性，引起不同的作用效果。
反复给与人或动物或细胞LPS，产生对LPS耐受。耐受细胞转录水平低而CD14上调。LPS刺激耐受细胞诱导核转位的NF-κB主要是没有功能活性的p50同源二聚体而不是p50/p65异源二聚体，故转录活性弱。
, http://www.100md.com
此外，在LPS诱导的基因cDNA的启动子区存在另一个增强子元件(顺式调控元件)为转录因子AP-1的结合位点；LPS刺激巨噬细胞上调c-fos和c-jun的核水平，这与AP-1位点结合并增强转录有关；在LPS刺激反应中可观察到转录活化蛋白octomer转录因子2(OTF-2)的表达，这与PKC活化有关。
革兰(+)菌具有对人类作用很强的毒素，作用机制不同。第二类蛋白的毒素能在生物膜上打孔，从而杀死其它细菌，但主要是杀死真核细胞。致热原性外毒素是由一群功能相关的小分子蛋白组成的家族。
革兰(+)菌的膜多糖是最重要的毒性因子，其效力取决于夹膜的化学组成而不是数量，夹膜是维持菌血症所必需的。革兰(+)菌壁由磷壁酸和聚糖肽组成，前者修饰后者增强其活性。细菌繁殖时释放聚糖肽，溶解时最丰富。革兰(+)菌壁可与人类各种细胞结合，其受体或结合蛋白为CD14、PAF受体、甘露糖结合蛋白、巨噬细胞清道夫受体、表面蛋白D。
, http://www.100md.com
蛋白质锚定在革兰(+)菌壁或膜上有共价结合或非共价结合两种方式。已发现的决定毒性蛋白质包括：IgA蛋白酶、碳氢化物修饰酶，与纤维连接蛋白以及与其他细胞外基质成分结合蛋白，透明质酸酶，溶血素、DNA酶等。这种定位毒性的蛋白表达往往由单一的调控元件活化转录决定的。
给动物纯化的革兰(+)菌壁可复制感染的全部症状和体征，表现为急性炎症级联反应，这与内毒素诱导的通路一致，CD14在二者启动细胞活化中起关键作用。但革兰(+)菌壁也可通过CD14以外的途径激活细胞，“替代性受体”之一是PAF受体。无论那一种受体启动信号转导级联反应，皆有NF-κB向核转位，诱导大量急性相反应蛋白基因的转录，产生细胞因子。革兰(-)菌的内毒素和革兰(+)菌壁的作用差别可能在转录因子的敏感性上。菌辟激活细胞NF-κB上游和下游的酶切部位有待确定。, 百拇医药
单位：中国协和医科大学基础医学研究所(北京 100005)
关键词：
中国病理生理杂志990840 已知内毒素脂多糖(LPS)与细胞膜相互作用的信号转导中有5个受体蛋白和3种可溶性蛋白起作用。哺乳动物细胞存在2种CD14，即膜CD14(mCD14)和可溶性CD14(sCD14)。在单核/巨噬细胞和中性粒细胞等髓样细胞表达的为mCD14，即GPI-CD14，连接于细胞外侧膜。血管内皮细胞和上皮细胞等非髓样细胞不表达CD14。LPS诱导的细胞活化需要血清中sCD14的参与，其C端缺乏GPI尾。研究发现一种能与LPS类脂体A结合的60 kD糖蛋白LBP，有结合区和调节区。
mCD14作为LPS的受体有3种模式：模式I“信号受体型”认为LPS或LPS-LBP复合物能认别mCD14的GPI锚定跨膜蛋白，与mCD14结合而将信号转导到细胞内。模式Ⅱ和Ⅲ认为LPS受体为两种以上蛋白分子的“多构件受体”。CD14有两个独立的功能区：一个能与LPS结合，另一个介导LPS-CD14复合物与多分子受体复合物相互作用，CD14另一功能是介导细胞快速摄入LPS。
, http://www.100md.com
LBP通过类脂体A与革兰(-)菌的LPS结合，在增强LPS与mCD14或sCD14结合中起关键作用。LBP另一功能类似调理素，使携带LPS的颗粒容易与髓样细胞接触。发现另一种能与LPS结合的蛋白即细菌性通透性升高蛋白(BPI)它与LPS结合活性比LBP高，但不能促进LPS与CD14相互作用。
sCD14存在于血清和尿中，其结构尚未确定，可能由mCD14派生而来，功能是使缺乏mCD14的细胞发生变化而被低剂量LPS激活。LPS与sCD14结合，通过与TPK有关的一种受体蛋白(跨膜信号转导分子)激活细胞。LBP能催化LPS-sCD14复合物的形成。sCD14对内皮细胞和上皮细胞的有效激活是必需的，显示为LPS受体。sCD14的另一功能是通过抑制作用调节单核细胞对LPS的反应。
MAPK家族在LPS诱导的细胞反应中起重要作用。其活化需要丝氨酸和酪氨酸双重磷酸化。LPS通过MAPK通路激活细胞是有选择性的。
, http://www.100md.com
此外，髓样细胞存在两种清道夫受体，可从循环血液中清除内毒素或完整的革兰(-)菌。白细胞整合素CD11-CD18是与LPS结合的另一类细胞表面受体，促使细菌被吞噬而不引起细胞因子分泌，补体受体CR3和CR4也属整合素β2家族，介导LPS对细胞的激活。CD14和CR3在介导LPS信号转导之间可能存在两受体之间交互对话。
转录因子的活化是内毒素诱导的许多细胞内反应的最后共同通路。LPS诱导的TNFα、IL-1β和IL-6的基因具有核转录因子(NF-κΒ)增强子元件。LPS激活某种蛋白激酶和蛋白分解酶，使I-κΒ磷酸化而与NF-κB脱离，游离的NF-κB移位核内，与靶基因启动子区域的κB位点(顺式调控元件)结合，启动细胞因子的基因转录、调节靶基因表达。NF-κB进入核后，不同的NF-κB/Rel蛋白的组合表现出不同的基因κΒ位点的结合特异性，引起不同的作用效果。
反复给与人或动物或细胞LPS，产生对LPS耐受。耐受细胞转录水平低而CD14上调。LPS刺激耐受细胞诱导核转位的NF-κB主要是没有功能活性的p50同源二聚体而不是p50/p65异源二聚体，故转录活性弱。
, http://www.100md.com
此外，在LPS诱导的基因cDNA的启动子区存在另一个增强子元件(顺式调控元件)为转录因子AP-1的结合位点；LPS刺激巨噬细胞上调c-fos和c-jun的核水平，这与AP-1位点结合并增强转录有关；在LPS刺激反应中可观察到转录活化蛋白octomer转录因子2(OTF-2)的表达，这与PKC活化有关。
革兰(+)菌具有对人类作用很强的毒素，作用机制不同。第二类蛋白的毒素能在生物膜上打孔，从而杀死其它细菌，但主要是杀死真核细胞。致热原性外毒素是由一群功能相关的小分子蛋白组成的家族。
革兰(+)菌的膜多糖是最重要的毒性因子，其效力取决于夹膜的化学组成而不是数量，夹膜是维持菌血症所必需的。革兰(+)菌壁由磷壁酸和聚糖肽组成，前者修饰后者增强其活性。细菌繁殖时释放聚糖肽，溶解时最丰富。革兰(+)菌壁可与人类各种细胞结合，其受体或结合蛋白为CD14、PAF受体、甘露糖结合蛋白、巨噬细胞清道夫受体、表面蛋白D。
, http://www.100md.com
蛋白质锚定在革兰(+)菌壁或膜上有共价结合或非共价结合两种方式。已发现的决定毒性蛋白质包括：IgA蛋白酶、碳氢化物修饰酶，与纤维连接蛋白以及与其他细胞外基质成分结合蛋白，透明质酸酶，溶血素、DNA酶等。这种定位毒性的蛋白表达往往由单一的调控元件活化转录决定的。
给动物纯化的革兰(+)菌壁可复制感染的全部症状和体征，表现为急性炎症级联反应，这与内毒素诱导的通路一致，CD14在二者启动细胞活化中起关键作用。但革兰(+)菌壁也可通过CD14以外的途径激活细胞，“替代性受体”之一是PAF受体。无论那一种受体启动信号转导级联反应，皆有NF-κB向核转位，诱导大量急性相反应蛋白基因的转录，产生细胞因子。革兰(-)菌的内毒素和革兰(+)菌壁的作用差别可能在转录因子的敏感性上。菌辟激活细胞NF-κB上游和下游的酶切部位有待确定。, 百拇医药