模式识别受体在先天免疫中的作用：Toll样受体最新研究进展 Toll样受体作为识别病原保守结构的成分，其发现大大促进了我们对机体是如何感知病原入侵、引起先天免疫反应并启始针对特定病原的适应性免疫反应的认识。尽管TLRs对宿主防御是很关键的，但已经越来越明确，TLR信号传递负性调节的缺失，以及TLRs对宿主自身分子的识别，都与炎症反应和自身免疫疾病的发病机理有密切的关系。而且，现在已经清楚的知道，TLRs和最近证实的胞浆先天免疫感受器的相互作用，对发动有效的免疫反应是至关重要的。本文将阐述TLR在宿主防御和疾病中的生物学作用的最新研究进展。 在过去的十年中，人们对先天性免疫识别细菌成分以及它在宿主抵抗感染中的关键作用的认识，已经取得了极大的进步。早期的观点认为先天性免疫反应非特异性识别细菌;然而，在19世纪90年代中期，TLRs的发现表明：先天性免疫对病原的识别实际上是特异的，它依赖由生殖细胞编码的PRRs，PRRs已经进化为识别涉及病原相关分子模式（PRRs）的外源病原成分。TLRs是I型跨膜蛋白，包括富含亮氨酸重复区的胞外区、跨膜区和胞内区。胞外区介导PAMPs的识别；胞内区的TIR结构域是信号向下游转导所必需的。截至目前，已经分别在人和小鼠身上发现了10种和12种可以发挥功能的TLRs，其中的TLR1-TLR9是二 者共有的。由于一种逆转录病毒的插入，小鼠的TLR10并不发挥作用，而TLR11、TLR12和TLR13已经在人的基因组中丢失。对每一种TLR缺陷型小鼠的研究表明，它们各自在PAMPs识别和免疫反应中发挥不同的作用。几种TLR胞外区晶体结构的说明为证实一些PAMPs可以充当TLRs的配体提供了结构上的认识。TLRs可以识别来自于细菌、病毒、真菌和寄生虫等微生物的包括脂质、脂蛋白、蛋白和核酸等成分。PAMPs可在细胞的不同部位被TLRs识别，这些部位包括胞浆膜、内噬体、溶酶体和内噬溶酶体。TLRs在细胞上的合适定位，对于配体结合的难易、对诸如核酸之类的自身分子耐受的维持以及下游信号转导都是至关重要的。 自从包含TIR结构域的接头分子My88被发现后，TIR信号转导通路得到了大量的研究。随后其它包含TIR结构域的接头分子的发现表明，不同的TLRs选择性的招募不同的接头分子，针对感染的细菌做出特异性免疫反应。研究表明，特定类型细胞的信号通路决定他们的免疫性能。例如，浆细胞样DC和炎性单核细胞有特定的信号通路控制抗病毒反应，可能其它的细胞就没有。最近，TLR信号传导领域的科学家投入了大量的注意力在转录后修饰、信号分子空间结构调整以及TLR靶基因的特性描述的研究。
TLRs发现后，包括RLRs和NLRs在内的几类细胞浆模式识别受体也先后被发现。RLR家族主要包括3个成员，RIG-1、Mda5和LGP2，它们主要识别RNA病毒。NLR家族包括超过20个成员，其中的一些可对多种PAMPs、非PAMP粒子和细胞应激做出反应，并引发包括分泌IL-1β的炎性反应。另外，还有一些细胞表达自今未能鉴定的PRRs，它们识别双链DNA，并诱导产生Ⅰ型干扰素。这些PRRs可由包括非免疫细胞在内的许多种细胞表达，并且，有时识别与TLRs相同的PAMPs。这些PRRs和TLRs一起在先天和获得性免疫反应中发挥重要作用。
图Ⅰ：PAMP被细胞表面的TLRs识别，TLR4和MD2一起与LPS结合形成复合物。LPS六条链中的5条与MD2结合，剩下的一条与TLR4结合。受体多聚体的结构是由两个拷贝的TLR4-MD2-LPS复合物组成，通过招募包含TIR结构域的接头分子TIRAP（mal）和MyD88（MyD88依赖通路）来启动NF-κB早期活化的信号传递。继而，TLR4-MD2-LPS复合体被内在化并保留在内噬体中，在内噬体中它通过招募TRAM和TRIF来引发导致IFR3和晚期NF-κB活化的信号转导，进而诱导Ⅰ型干扰素的生成（TRIF依赖通路）。早期和晚期NF-κB的活化对于炎性细胞因子的诱发都是必要的。TLR2-TLR1和TLR2-TLR6异二聚体分别识别三酰脂肽和二酰脂肽。三酰脂肽的三条链中的两条与TLR2结合，另一条与TLR-1（没有TLR-6）的疏水通道结合。TLR2-TLR1和TLR2-TLR6通过招募TIRAP和MyD88来诱导NF-κB的活化。TLR5识别鞭毛蛋白，并通过MyD88活化NF-κB。
尽管TLRs是抗感染的必不可少的保护性免疫，但不合适的TLR反应会导致严重的慢性炎症反应和全身性自身免疫疾病。确实，TLR介导的反应的负反馈调节缺失的小鼠会患这些疾病。更重要的是，越来越多的证据表明，死亡细胞产生的内源分子或是某些病理状态会刺激TLRs，并导致炎性反应和自身免疫疾病的发展或加速。
在这篇文章中，我们研究了结构生物学、细胞生物学以及TLRs信号转导的现有认识，然后，我们会描述TLRs和胞浆PRRs在适应性免疫反应中的作用，最后，探讨TLR介导的内源分子的识别，以及它们在免疫系统中的作用的最新研究进展。
细胞表面TLRs的结构和配体
根据TLRs在细胞的结合位置和各自的PAMP配体，主要将其分成两个亚家族。一个由TLR21、TLR2、TLR24、TLR5、TLR6和TLR11组成，它们在细胞表面表达，并识别细菌表面的成分，如脂、脂蛋白和蛋白；另一家族有TLR3、TLR7、TLR8和TLR9构成，它们仅在胞内小泡中表达，如内质网、内噬体、溶酶体和内噬溶酶体，它们识别微生物核酸。克氏锥虫
TLR4，作为TLR家族最早发现的成员之一，被确认正是长期探求的对LPS做出反应的受体，LPS是革兰氏阴性菌外膜的成分，可以引起脓毒性休克。TLR4与MD2在细胞表面形成复合物，它们共同充当LPS的主要结合构件。对TLR4-MD2和LPS形成的复合物的结构的研究表明：LPS六条脂肪酸链中的五条结合在MD2的疏水袋上，而剩下的一条链被暴露在MD2的表面与TLR4结合。磷酸基团也与带正电的TLR4残基相互作用。受体多聚体的最终构造是由两个TLR4-MD2-LPS复合物组成的， 它通过招募胞内接头分子来启动信号转导。
其它的一些蛋白，如LBP和CD14等，也参与了LPS的结合。LBP是可结合LPS的胞浆可溶蛋白，CD14是一个由糖基磷脂酰肌醇连接的，包含富含亮氨酸重复的蛋白，该蛋白可结合LBP，并传递LPS-LBP给TLR4-MD2复合物。除了结合LPS，TLR4还参与呼吸道合胞病毒融合蛋白、小鼠乳房肿瘤病毒封装蛋白、肺炎链球菌溶血素和植物源的抑制细胞生长的药物紫杉醇的识别，尽管TLR4和这些配体相互作用的在结构上的认识还没有得到证明。
TLR2广泛参与来自细菌、真菌、寄生虫和病毒的PAMPs的识别，包括细菌表面的脂肽、革兰氏阳性菌的肽聚糖和磷壁酸、分支杆菌的阿拉伯木聚糖脂、真菌的酵母聚糖、克氏锥虫的tGP2粘蛋白以及来自麻疹病毒的红血球凝集素蛋白。TLR2通常与TLR1或TLR6形成异二聚体。TLR2-TLR1异二聚体特异识别革兰氏阴性菌的三酰脂肽和支原体，而TLR2-TLR6异二聚体识别革兰氏阳性菌的二酰脂肽和支原体。有研究从结构认识上证实了这些异二聚体区分脂肽结构的机制。TLR2-TLR1和TLR2-TLR6共享一个m样结构（图1）异二聚体在TLR2-TLR1-配体复合物上，pam3CSK4的三条链中的两条与TLR2结合，而第三条链与TLR1的疏水通道结合。这样三酰脂肽的识别就实现了。然而，因为TLR6没有疏水通道，所以TLR2-TLR6异二聚体就不能够识别三酰脂肽。同时，TLR1和TLR6不同的脂质结合袋都负责脂蛋白的区分。而且，TLR2能够与细胞表面协助PAMP识别的共受体一同起作用。
这些共受体包括CD 36和dectin-1，CD36可与TLR2-TLR6异二聚体共同介导部分TLR2激动剂的感知，而dectin-1是一种C型凝集素，可以结合真菌β葡聚糖，并诱导其内在化。尽管确信，TLR2激动剂主要诱导产生炎性细胞因子、巨噬细胞的非Ⅰ型干扰素及DCs，它还可以响应牛痘病毒感染并诱使炎性单核细胞产生Ⅰ型干扰素，这表明，TLR2在抗病毒反应中具有针对特定类型细胞的作用。看起来，通常是诱使Ⅰ型干扰素产生因素的核酸，并不参与TLR2的活化。
TLR5识别细菌鞭毛的鞭毛蛋白成分（图1）。小肠的CD11c+CD11b+固有层DCs对TLR5有高表达量。固有层DCs在促进产生IL-17的TH17细胞和TH1细胞的分化有非常特殊的作用，同时，对初始B细胞分化成产生IgA的浆细胞以应对鞭毛蛋白也有促进作用。而且，固有层DCs可以产生视黄酸，这使得体液免疫和细胞免疫都能够实现。小鼠的肾脏和膀胱相对于TLR5而言对TLR11有高表达量。TLR11被认为是用来识别导致肾盂肾炎细菌的成分的 ，因为TLR11缺失的小鼠容易感染这种细菌。TLR11还可以识别来自兔弓形虫的肌动蛋白样分子。
核酸感应TLRs的结构和配体
TLR3最初被认为是用来识别模拟合成的双链RNA（dsRNA）、聚肌胞苷酸（poly（I:C））的，它模拟病毒感染，并通过促进Ⅰ型干扰素和炎性细胞因子的产生来引发抗病毒免疫反应。识别的机制是通过对人的TLR3胞外区结合dsRNA的结构分析来阐明的（图2）。TLR3胞外区有一个大的马蹄样结构，它可能是为了增加表面积并帮助识别dsRNA.在TLR3胞外区凸出表面的侧面，dsRNA结合在N端和C端两个不同的位置，这为TLR3通过C端区域形成同二聚体提供了足够的稳定性。除了识别poly（I:C），TLR3还识别呼吸道肠道病毒的基因组RNA、单链RNA复制过程中产生的双链RNA、病毒（包括呼吸道合胞病毒、脑心肌炎病毒和西尼罗河病毒）以及某些小分子干扰RNA。TLR3通过产生Ⅰ型干扰素和炎性细胞因子来触发抗病毒免疫反应，这表明在抗病毒感染中发挥关键作用。TLR3缺陷的小鼠易于遭受小鼠巨细胞病毒的致命感染，而TLR3缺陷的人更易感染HSV-1。
TLR7最初被确认识别咪唑喹啉衍生物，如咪喹莫特和瑞喹莫德（R-848）和鸟嘌呤类似物，如罗唑利宾（有抗病毒和抗肿瘤的特点），识别来自RNA病毒的单链RNA，如水泡性口膜炎病毒、A型流感病毒和人免疫缺陷综合症病毒（图2）。TLR7还识别合成的多聚尿嘧啶RNA和某些小分子干扰RNA。TLR7在pDCs有高表达量，pDCS在感染病毒后可以产生大量的Ⅰ型干扰素，而pDCs应答RNA病毒诱导产生的细胞因子完全依赖TLR7，这表明TLR
7充当单链RNA病毒的感受器。而且，cDCs上表达的TLR7感应细菌RNA类型包括B型链球菌并诱导产生Ⅰ型干扰素。pDCs的TLR7介导的RNA病毒的识别以复制独立的方式发生。病毒被内在化并被招募到内噬溶酶体上，继而触发TLR7介导的对ssRNA的识别并起始抗病毒反应。而且，TLR7还可以识别复制的水疱性口炎病毒，它通过自噬的方式进入胞浆，自噬是溶酶体降解胞内蛋白的过程，这涉及到称为自噬体的具有双层膜的小泡的形成（图2）。在感染水泡性口膜炎病毒后，缺失可诱导自噬体形成的自噬相关蛋白Atg5的pDCs表现出产生α型干扰素缺陷。pDCs表现出基本的自噬体形成。这些发现表明，pDC对于递呈胞质病毒复制中间体给溶酶体是至关重要的，在溶酶体中，TLR7参与它们的识别和随后的抗病毒反应的起始。
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