lrs信號通路與益生菌的免疫作用

lrs信號通路與益生菌的免疫作用

自然免疫反應(yīng)是通過抗原呈遞細(xì)胞（apc）確定吞咽病原體的分解，并通過賦予t細(xì)胞啟動接收免疫響應(yīng)。同時，它通過合成炎癥因子和細(xì)胞因子引起炎癥反應(yīng)。在天然免疫的識別過程中,免疫細(xì)胞表面模式識別受體(patternrecognitionreceptors,PRRs)特異地識別病原微生物進(jìn)化中保守的抗原分子,即病原相關(guān)分子模式(pathogen-associatedmolecularpatterns,PAMP),從而有效地監(jiān)測病原微生物的入侵以及誘導(dǎo)機體免疫應(yīng)答反應(yīng)。Toll樣受體(Toll-likereceptors,TLRs)是PRRs中重要的一種,它能識別抗原引發(fā)天然免疫,使免疫細(xì)胞釋放細(xì)胞因子,從而介導(dǎo)獲得性免疫,是連接天然免疫和獲得性免疫的橋梁。1trs結(jié)構(gòu)、類型、配置和信號跟蹤路徑1.1tlr1基因融合TLRs是識別病原體PAMP的一種Ⅰ型跨膜蛋白,由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)組成。胞外區(qū)為含有亮氨酸重復(fù)的序列(LRR),參與識別各種病原體;跨膜區(qū)為富含半胱氨酸的區(qū)域;胞內(nèi)區(qū)含有Toll樣同源結(jié)構(gòu)域和分子羧基端長短不同的短尾肽組成。Toll樣同源結(jié)構(gòu)域與白介素1受體(IL-1R)胞漿結(jié)構(gòu)域有高度同源性。Medzhitov等鑒定并克隆了一種人的果蠅Toll同源體——TLR4。迄今為止,已經(jīng)至少發(fā)現(xiàn)11種人的TLRs(TLR1~TLR11)和13種鼠的TLRs(TLR1~TLR13)。鼠體內(nèi)TLR10沒有功能,而TLR11有功能;人的TLR11基因由于存在終止密碼子,因此不能翻譯表達(dá),所以沒有功能。據(jù)報道,家禽中雞的TLRs有10種,分別為chTLR1LA、chTLR1LB、chTLR2A、chTLR2B、chTLR3、chTLR4、chTLR5、chTLR7、chTLR15和chTLR21。其中chTLR1LA、chTLR1LB和chTLR15是禽類特有的。另外,研究還表明chTLR1、chTLR2、chTLR7存在基因倍增的現(xiàn)象。據(jù)于高水等報道TLR14和TLR15也相繼在小鼠和雞體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。1.2tlr3b與chtalr2a的相互作用TLRs通過識別病原體表面的PAMP來引發(fā)免疫反應(yīng)。不同的TLRs識別不同的配體。其中,TLR1主要識別細(xì)菌的三酰基肽;TLR2主要識別細(xì)菌肽聚糖(PGN)和脂多糖(LPS);TLR3主要識別病毒雙鏈RNA;TLR4主要識別LPS;TLR5主要識別細(xì)菌鞭毛蛋白;TLR7和TLR8可以識別單鏈RNA。對雞的TLRs配體研究還不甚成熟,最近有一些研究報道表明,chTLR1與chTLR2之間存在相互作用;chTLR1LB與chTLR2A協(xié)同識別肽聚糖;chTLR1LB和chTLR2A的重組體可以識別細(xì)胞膜上的脂蛋白Mapl-2并活化巨噬細(xì)胞;chTLR2A和chTLR1LA重組體可以識別三酰脂蛋白Pam3。細(xì)胞中的chTLR2B與chTLR1LA重組體可以識別三酰多肽Pam3CSK4和二酰多肽FSL-1,產(chǎn)生應(yīng)答并活化細(xì)胞的核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB);chTLR2B與CD14或淋巴細(xì)胞抗原96(MD2)結(jié)合后亦能夠識別LPS;因此chTLR2具有TLR2和TLR4二者的功能,chTLR2受體單體都不能誘導(dǎo)NF-κB的活化;chTLR15與鼠傷寒沙門氏菌有關(guān),并且與易感染雞品系有關(guān),未找到其配體。此外,chTLR21可以識別CpG島以及未甲基化的寡聚核苷(ODN)。1.3國內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑TLRs一旦識別并結(jié)合PAMP就會導(dǎo)致下游信號事件和轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)調(diào)激活,從而誘導(dǎo)抗微生物分子、化學(xué)趨化因子、細(xì)胞因子和共刺激分子的基因表達(dá),從而激活天然免疫和獲得性免疫。經(jīng)研究表明,TLRs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑包括2種:一種是髓樣分化因子88(MyD88)依賴途徑,主要介導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生;另一種是非MyD88依賴途徑,介導(dǎo)調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞(DC)的成熟以及其他免疫調(diào)節(jié)分子(如MHC、CD80等)的基因表達(dá)。研究還表明現(xiàn)有TLRs中除了TLR3不是通過MyD88依賴途徑以外,其他受體均可通過MyD88途徑進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[1,2,3,7,9,10,11,12,13]。以下是MyD88信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑:當(dāng)TLRs的胞外區(qū)域與配體結(jié)合后,其胞內(nèi)區(qū)與MyD88分子結(jié)合,緊接著MyD88分子與IL-1R相關(guān)蛋白激酶(IRAK)結(jié)合,然后腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)通過與IRAK-1結(jié)合而被激活,同時與泛素結(jié)合酶13(Ubc13)和泛素結(jié)合酶樣蛋白1A(Uev1A)異二聚體形成復(fù)合物,催化K63泛素合成,K63泛素與聯(lián)合轉(zhuǎn)化生長因子激活的蛋白激酶1(TAK1)和TAK1結(jié)合蛋白復(fù)合物結(jié)合,直接激活TAK1;IκB激酶[IKK,包括催化亞基IKKα、IKKβ以及調(diào)節(jié)亞基IKKγ(NEMO)]被募集到達(dá)TAK1,從而使NF-κB從IκB與NF-κB復(fù)合物中釋放,從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到胞核,啟動炎癥應(yīng)答、細(xì)胞增殖或細(xì)胞分化。TAK1亦能磷酸化絲裂原活化蛋白激酶激酶(MKK)家族,從而活化c-Jun氨基末端激酶(JNK)/活化蛋白1(AP-1)途徑。同時,在漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC)、TLR7、TLR8、TLR9活化后還存在一條pDC特異性通路,這條通路是MyD88依賴的,涉及干擾素調(diào)節(jié)因子7(IRF-7)的活化和核轉(zhuǎn)位。MyD88的非依賴途徑:此途徑主要是指TLR受體不通過MyD88分子而產(chǎn)生免疫反應(yīng)。這條途徑僅僅被TLR3、TLR4[含干擾素β的TIR結(jié)構(gòu)域(TRIF)]及TLR5利用。TRIF活化已結(jié)合IKKi的TBK1,調(diào)節(jié)干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF-3)的活化和核轉(zhuǎn)位,最終使干擾素β基因表達(dá);經(jīng)由MyD88非依賴途徑的TLR4信號要求一個橋梁接頭分子TRAM,經(jīng)由TRIF活化受體交互作用蛋白(RIP1)或TRAF6導(dǎo)致NF-κB活化;而TLR5則直接募集TRIF,經(jīng)TRAF6活化NF-κB接頭分子。2益生菌對雞的影響益生菌是指可以直接飼喂動物,并對宿主消化道內(nèi)微生物平衡起有益作用的活的微生物。能夠增強動物對腸道內(nèi)有害微生物群落的抑制作用,或者通過增強非特異性免疫功能來預(yù)防疾病,從而間接起到促進(jìn)動物生長和提高飼料轉(zhuǎn)化率的作用。近年來的研究表明,益生菌可以調(diào)節(jié)宿主腸道內(nèi)菌群平衡;刺激機體特異性或非特異性免疫機制,提高機體抗病能力和免疫力等作用。益生菌對機體的免疫作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1)益生菌可以促進(jìn)免疫器官的發(fā)育。李亞杰研究表明,乳酸桿菌、芽孢桿菌可以顯著提高雞脾臟、法氏囊和胸腺等的器官指數(shù)。馬春全研究表明,雛雞服用乳酸桿菌和乳酸鏈球菌復(fù)合菌制劑,其胸腺、脾臟指數(shù)于服用4~10d、法氏囊指數(shù)于服用7d明顯高于相應(yīng)對照雛雞。2)益生菌可以增強機體非特異性免疫和特異性免疫。益生菌可以增加B細(xì)胞的數(shù)量并且能提高抗體免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白A(IgA)、分泌型IgA(SIgA)的水平,抑制免疫球蛋白E(IgE)水平升高;同時益生菌提高白介素7(IL-7)、白介素2(IL-2)、白介素6(IL-6)等細(xì)胞因子的水平。錢程研究表明,青春雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌對血清溶菌酶的產(chǎn)生具有刺激作用,并且能提高巨噬細(xì)胞的功能。Haller等研究表明,乳酸桿菌能促進(jìn)人外周血腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白介素12(IL-12)、白介素18(IL-18)等免疫細(xì)胞因子的生成。益生菌可以增加T細(xì)胞的數(shù)量并且促進(jìn)T細(xì)胞的增殖;劉婷婷等研究表明,丁酸梭菌可以提高溶菌酶活性及補體3(C3)水平。3)益生菌可以作為免疫佐劑。邵悅和李琰研究表明,益生菌能增強免疫器官對雞新城疫(ND)疫苗的細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答,分泌細(xì)胞因子和大量特異性抗體,增強ND疫苗的免疫效果。3益生菌對血清tlrs基因表達(dá)的影響研究顯示,益生菌對免疫功能的影響與TLRs信號通路密切相關(guān),TLRs一旦識別并結(jié)合PAMP就會導(dǎo)致下游信號事件和轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)調(diào)激活,從而誘導(dǎo)抗微生物分子、化學(xué)趨化因子、細(xì)胞因子和共刺激分子的基因表達(dá),從而引發(fā)天然免疫和獲得性免疫。益生菌可以通過影響TLRs信號通路而調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。益生菌可以降低患病機體內(nèi)TLRs基因的表達(dá),同時降低促炎性因子水平,提高抗炎性因子的水平,從而通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng),維持機體平衡與健康。Liu等研究表明,在試驗性壞死小腸結(jié)腸炎中,乳酸菌可以下調(diào)IL-6、TNF-α、TLR4和NF-κBmRNA水平,顯著提高前抗炎因子IL-10的水平。劉翔研究發(fā)現(xiàn),雙歧桿菌CMS005治療幽門螺旋桿菌感染小鼠時顯著降低了胃黏膜內(nèi)TLR4、白介素1β(IL-1β)、TNF-α和IL-12基因的表達(dá),并且TLR4基因表達(dá)量與IL-1β、TNF-α和IL-12基因表達(dá)量呈正相關(guān)。同時劉翔等研究表明,在幽門螺旋桿菌感染的小鼠中益生菌治療組中TLR4、MyD88和IL-1β基因表達(dá)量均顯著低于感染組,同時TLR4與MyD88基因表達(dá)量呈正相關(guān)。劉偉研究表明,雙歧三聯(lián)活菌可明顯降低三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎大鼠結(jié)腸上模式識別受體TLR2、TLR4及p65NF-κB基因的表達(dá);并且Peyer氏淋巴(PP)結(jié)免疫細(xì)胞產(chǎn)生的促炎癥性細(xì)胞因子TNF-α、干擾素γ(IFN-γ)和IL-12水平降低,抗炎性細(xì)胞因子白介素10(IL-10)水平增加。王學(xué)紅研究表明,益生菌CMS-H006菌株下調(diào)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸黏膜TLR2,TLR4的基因過量表達(dá),同時抑制IL-1β基因的表達(dá),阻止白介素4(IL-4)基因表達(dá)量的下降。Weiss等研究顯示,乳酸菌可以通過TLR受體機制誘導(dǎo)病毒免疫防御基因,乳酸菌可以誘導(dǎo)TLR3、IL-12、IL-10、IFN-β基因的表達(dá),但在TLR2基因缺失的DC細(xì)胞中,IFN-β產(chǎn)生的量大量減少,該作者提出某些乳酸菌通過依賴IFN-β的TLR2途徑,在DC細(xì)胞中引起病毒防御基因的表達(dá)。綜上可以看出,益生菌可以通過調(diào)節(jié)促炎因子和抗炎因子平衡,下調(diào)TLRs基因的表達(dá)來調(diào)節(jié)機體免疫。益生菌可以通過正常機體內(nèi)TLRs與細(xì)胞因子來增強免疫反應(yīng)。Castillo等研究表明,益生菌可以提高健康小鼠體內(nèi)TLR2、TLR4、TLR9基因的表達(dá),同時可以提高TNF-α、IFN-γ和IL-10的水平。王艷麗等研究表明,干酪乳酸桿菌可以明顯提高TLR2和甘露醇受體(CD206)陽性細(xì)胞數(shù)。鄒明明研究表明,乳酸桿菌DM9811肽聚糖可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞表面表達(dá)TLR2、TLR4,同時可以促進(jìn)免疫細(xì)胞的增殖分裂,增強某些細(xì)胞因子的表達(dá),主要表現(xiàn)為上調(diào)IL-12和TNF-α基因的表達(dá)來對先天性免疫反應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。張琳等研究表明,乳酸桿菌制劑可減輕應(yīng)用抗生素大鼠體內(nèi)TLRsmRNA轉(zhuǎn)錄受抑程度。Gao等研究發(fā)現(xiàn),丁酸梭菌激活HT-29細(xì)胞中TLR2-My88不依賴信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,用RNA干擾MyD88分子,對NF-κB、白介素8(IL-8)、IL-6和TNF-α基因的表達(dá)無顯著影響,但是敲除TLR2基因后NF-κB基因的表達(dá)量下降,丁酸梭菌可以提高TLR2mRNA水平,但是MyD88分子水平并未上調(diào),說明丁酸梭菌通過TLR2基因誘導(dǎo)細(xì)胞反應(yīng)。另外,益生菌及其相關(guān)物質(zhì)可以通過影響免疫細(xì)胞來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),Gomez-Llorente等研究表明,益生菌可以調(diào)節(jié)自身免疫耐受反應(yīng),而DC細(xì)胞通過TLR受體來對微生物信號進(jìn)行應(yīng)答,同時TLR調(diào)節(jié)信號可以通過誘導(dǎo)CD80、CD83、CD8