巨噬細胞、庫普弗細胞、中性粒細胞等對內(nèi)毒素的識別機制介紹
一、巨噬細胞
巨噬細胞除了能夠在細胞表面表達CD14、TLRs以及清道夫受體等內(nèi)毒素相關(guān)受體外，胞漿內(nèi)也能表達蛋白質(zhì)Nod1。CD14、TLRs是介導(dǎo)內(nèi)毒素激活巨噬細胞的重要受體；清道夫受體與巨噬細胞清除、滅活內(nèi)毒素有關(guān)；Nod1是胞漿內(nèi)識別內(nèi)毒素的分子。
二、庫普弗細胞
庫普弗細胞是肝臟吞噬、清除內(nèi)毒素的主要細胞。在生理條件下，雖然仍有少量細菌及內(nèi)毒素經(jīng)門靜脈進入肝內(nèi)，但庫普弗細胞都將之清除。庫普弗細胞是肝內(nèi)定居的巨噬細胞，是數(shù)量最多的定居組織內(nèi)的巨噬細胞。理論上推測，如果庫普弗細胞和其他巨噬細胞一樣對內(nèi)毒素十分敏感，細胞將會處于持續(xù)活化狀態(tài)，但事實上庫普弗細胞吞噬、清除內(nèi)毒素時，其本身并未被內(nèi)毒素所活化。說明在處理內(nèi)毒素時，庫普弗細胞與其他巨噬細胞有著不同的機制：庫普弗細胞處理內(nèi)毒素主要依靠其吞噬作用。在無血清存在時，庫普弗細胞吞噬內(nèi)毒素的作用也能正常發(fā)揮；而且隨著內(nèi)毒素濃度的適當(dāng)增加，庫普弗細胞的吞噬活性增強，該效應(yīng)與分子量分別為11.8萬和8.3萬的兩種蛋白質(zhì)酪氨酸殘基磷酸化事件有關(guān)。
CD14是介導(dǎo)內(nèi)毒素激活庫普弗細胞的主要受體，清道夫受體是庫普弗細胞重要的防御性受體，介導(dǎo)庫普弗細胞清除和滅活內(nèi)毒素。
庫普弗細胞激活共分四個階段，其中CD14是細胞活化及功能變化的特征性標志。①靜止期：表現(xiàn)為庫普弗細胞數(shù)量少，形態(tài)小，多位于肝竇內(nèi)，CD14染色多為陰性；②反應(yīng)期：表現(xiàn)為局部庫普弗細胞刺激性增生及全身單核-巨噬細胞肝內(nèi)聚集﹔③預(yù)激期：即庫普弗細胞表型發(fā)生轉(zhuǎn)化期，表現(xiàn)為CD14等細胞膜受體出現(xiàn)，庫普弗細胞功能發(fā)生改變；④激活期；表現(xiàn)為核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB活化，細胞分泌各種細胞因子。
通常庫普弗細胞表達CD14水平較低、CD14陽性細胞僅占3.3%，而且CD14散在表達于這些細胞表面；與此相反，庫普弗細胞普遍表達清道夫受體，且細胞表面清道夫受體呈彌漫性分布。有趣的是，隨著內(nèi)毒素濃度的不斷提高，表達CD14的庫普弗細胞明顯增多，甚至高達96.1%。且細胞表面CD14表達呈彌漫性分布；與之相反，清道夫受體表達則明顯下調(diào)，且與CD14表達上調(diào)呈顯著負相關(guān)。與此同時，血漿ALT、總膽紅素和肝組織內(nèi)丙二醛水平均明顯升高，以上三指標的變化與CD14表達水平呈顯著正相關(guān)，而與清道夫受體表達水平呈顯著負相關(guān)，說明隨著內(nèi)毒素水平的提高，庫普弗細胞防御功能減弱，而引起肝功能損害的致炎作用增強，提示庫普弗細胞由防御性細胞逐步轉(zhuǎn)化為效應(yīng)性細胞，而CD14表達上調(diào)、清道夫受體表達下調(diào)則是庫普弗細胞功能轉(zhuǎn)變的重要機制。
三、中性粒細胞
中性粒細胞表面能夠表達膜CD14（membrane-bound CD14，mCD14）和TLR4，內(nèi)毒素通過與該類受體結(jié)合而激活中性粒細胞。中性粒細胞表面除了表達高親和力內(nèi)毒素受體CD14外，還表達低親和力內(nèi)毒素受體L-選擇素，并經(jīng)過該受體介導(dǎo)細胞活化。此外，整合素CD11b/CD18也被認為是中性粒細胞表面的一種低親和力內(nèi)毒素受體。
在低濃度內(nèi)毒素刺激時，由mCD14介導(dǎo)中性粒細胞活化；而高濃度內(nèi)毒素刺激時，則由低親和力內(nèi)毒素受體介導(dǎo)中性粒細胞活化。游離內(nèi)毒素激活中性粒細胞及與中性粒細胞結(jié)合均由CD14介導(dǎo)；而與紅細胞等顆粒結(jié)合的內(nèi)毒素，激活中性粒細胞由CD14介導(dǎo)，但后續(xù)的與中性粒細胞結(jié)合則由cD11b/CD18介導(dǎo)；完整的革蘭陰性桿菌表面的內(nèi)毒素與中性粒細胞結(jié)合，既非由CD14介導(dǎo)，也非由CD11b/CD18介導(dǎo)。
四、內(nèi)皮細胞
一般認為，內(nèi)皮細胞表面無mCD14表達，血清中的可溶性CD14（soluble CD14，sCD14）是介導(dǎo)內(nèi)皮細胞識別內(nèi)毒素的分子，同時TLR4參與內(nèi)毒素誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞激活。內(nèi)毒素結(jié)合蛋白（Lipopolysaccharide—binding protein，LBP）將內(nèi)毒素轉(zhuǎn)運給sCD14，LPS/ sCD14復(fù)合物與內(nèi)皮細胞膜上的TLR4結(jié)合并激活內(nèi)皮細胞。sCD14除了能夠介導(dǎo)內(nèi)皮細胞活化外，還能介導(dǎo)內(nèi)皮細胞清除內(nèi)毒素，LPS/ sCD14/LBP形成三聚體并結(jié)合至內(nèi)皮細胞上，繼之LPS/sCD14發(fā)生內(nèi)源化，從而將內(nèi)毒素清除。
最近，Jersmann等研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細胞表面也有mCD14表達，但其含量僅約為單核細胞表面的1/20。在無血清（無sCD14）存在的情況下，mCD14能夠介導(dǎo)內(nèi)毒素所致的內(nèi)皮細胞活化，而且該過程是mCD14依賴性的；在此基礎(chǔ)上加入血清，能使內(nèi)皮細胞對內(nèi)毒素的應(yīng)答增強。先前已有研究發(fā)現(xiàn)，sCD14能夠快速，高效地將內(nèi)毒素轉(zhuǎn)運給巨噬細胞、中性粒細胞表面的mCD14，從而使巨噬細胞、中性粒細胞對內(nèi)毒素的應(yīng)答增強。根據(jù)以上結(jié)果，Jersmann等認為，在內(nèi)毒素激活內(nèi)皮細胞的過程中，mCD14是必不可少的，sCD14在該過程只是起著將內(nèi)毒素加速轉(zhuǎn)運給mCD14的作用。
五、腸黏膜上皮細胞
腸黏膜上皮細胞始終與細菌及其產(chǎn)物發(fā)生持續(xù)性接觸，這些細菌及其產(chǎn)物能夠刺激其他類型的細胞并誘發(fā)炎癥反應(yīng)，但并不誘導(dǎo)腸上皮細胞產(chǎn)生防御反應(yīng)，這一特點對于結(jié)腸上皮細胞來說顯得尤為重要，因為如果結(jié)腸上皮細胞能夠?qū)δc道正常菌群產(chǎn)生反應(yīng)，則會對機體造成不良影響。
但是這并不意味著腸上皮細胞是免疫缺陷細胞，當(dāng)遭受致病菌及其產(chǎn)物侵襲時，腸上皮細胞能夠產(chǎn)生正常的應(yīng)答反應(yīng)，說明：
①腸上皮細胞具有天然區(qū)分正常菌群和致病菌的能力，這與其識別系統(tǒng)的亞細胞定位有關(guān)。一些病原體識別分子定位于胞漿內(nèi)（如Nod1）或基底側(cè)細胞膜（如TLR5），只有當(dāng)病原體及其內(nèi)毒素、鞭毛蛋白等成分進人細胞內(nèi)或到達細胞基底側(cè)時，才能被識別并導(dǎo)致細胞活化；正常菌群不但不引起腸上皮細胞活化，反面能夠通過與上皮細胞相互作用，抑制IκB降解，從面阻止NF-κB活化，表現(xiàn)出抗炎效應(yīng)。
②腸上皮細胞存在著與髓系細胞不同的內(nèi)毒素識別機制。在正常人腸組織活檢標本中，TLR2、TLR4的表達水平幾乎測不出來；Caco-2、T84及HT29等腸上皮細胞系雖有TLR4表達，但無CD14及共受體MD-2表達，這也很好地解釋了腸上皮細胞為什么對正常細菌及其產(chǎn)物無反應(yīng)性。
但也有研究發(fā)現(xiàn)，即使無CD14表達，TLR4表達陽性的腸上皮細胞也能識別內(nèi)毒素并對之做出反應(yīng)，前提是必須有別的細菌毒力因子存在。尿路致病性大腸桿菌（uropathogenic Escherichia Coli）的Ⅰ型菌毛是該菌的毒力因子之一，單獨作用可引起腸上皮細胞產(chǎn)生細胞因子，此外Ⅰ型菌毛還能將內(nèi)毒素呈遞給腸上皮細胞，誘導(dǎo)腸上皮細胞釋放細胞因子，該效應(yīng)的實現(xiàn)有賴于腸細胞膜上TLR4的表達。
巨噬細胞除了能夠在細胞表面表達CD14、TLRs以及清道夫受體等內(nèi)毒素相關(guān)受體外，胞漿內(nèi)也能表達蛋白質(zhì)Nod1。CD14、TLRs是介導(dǎo)內(nèi)毒素激活巨噬細胞的重要受體；清道夫受體與巨噬細胞清除、滅活內(nèi)毒素有關(guān)；Nod1是胞漿內(nèi)識別內(nèi)毒素的分子。
二、庫普弗細胞
庫普弗細胞是肝臟吞噬、清除內(nèi)毒素的主要細胞。在生理條件下，雖然仍有少量細菌及內(nèi)毒素經(jīng)門靜脈進入肝內(nèi)，但庫普弗細胞都將之清除。庫普弗細胞是肝內(nèi)定居的巨噬細胞，是數(shù)量最多的定居組織內(nèi)的巨噬細胞。理論上推測，如果庫普弗細胞和其他巨噬細胞一樣對內(nèi)毒素十分敏感，細胞將會處于持續(xù)活化狀態(tài)，但事實上庫普弗細胞吞噬、清除內(nèi)毒素時，其本身并未被內(nèi)毒素所活化。說明在處理內(nèi)毒素時，庫普弗細胞與其他巨噬細胞有著不同的機制：庫普弗細胞處理內(nèi)毒素主要依靠其吞噬作用。在無血清存在時，庫普弗細胞吞噬內(nèi)毒素的作用也能正常發(fā)揮；而且隨著內(nèi)毒素濃度的適當(dāng)增加，庫普弗細胞的吞噬活性增強，該效應(yīng)與分子量分別為11.8萬和8.3萬的兩種蛋白質(zhì)酪氨酸殘基磷酸化事件有關(guān)。
CD14是介導(dǎo)內(nèi)毒素激活庫普弗細胞的主要受體，清道夫受體是庫普弗細胞重要的防御性受體，介導(dǎo)庫普弗細胞清除和滅活內(nèi)毒素。
庫普弗細胞激活共分四個階段，其中CD14是細胞活化及功能變化的特征性標志。①靜止期：表現(xiàn)為庫普弗細胞數(shù)量少，形態(tài)小，多位于肝竇內(nèi)，CD14染色多為陰性；②反應(yīng)期：表現(xiàn)為局部庫普弗細胞刺激性增生及全身單核-巨噬細胞肝內(nèi)聚集﹔③預(yù)激期：即庫普弗細胞表型發(fā)生轉(zhuǎn)化期，表現(xiàn)為CD14等細胞膜受體出現(xiàn)，庫普弗細胞功能發(fā)生改變；④激活期；表現(xiàn)為核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB活化，細胞分泌各種細胞因子。
通常庫普弗細胞表達CD14水平較低、CD14陽性細胞僅占3.3%，而且CD14散在表達于這些細胞表面；與此相反，庫普弗細胞普遍表達清道夫受體，且細胞表面清道夫受體呈彌漫性分布。有趣的是，隨著內(nèi)毒素濃度的不斷提高，表達CD14的庫普弗細胞明顯增多，甚至高達96.1%。且細胞表面CD14表達呈彌漫性分布；與之相反，清道夫受體表達則明顯下調(diào)，且與CD14表達上調(diào)呈顯著負相關(guān)。與此同時，血漿ALT、總膽紅素和肝組織內(nèi)丙二醛水平均明顯升高，以上三指標的變化與CD14表達水平呈顯著正相關(guān)，而與清道夫受體表達水平呈顯著負相關(guān)，說明隨著內(nèi)毒素水平的提高，庫普弗細胞防御功能減弱，而引起肝功能損害的致炎作用增強，提示庫普弗細胞由防御性細胞逐步轉(zhuǎn)化為效應(yīng)性細胞，而CD14表達上調(diào)、清道夫受體表達下調(diào)則是庫普弗細胞功能轉(zhuǎn)變的重要機制。
三、中性粒細胞
中性粒細胞表面能夠表達膜CD14（membrane-bound CD14，mCD14）和TLR4，內(nèi)毒素通過與該類受體結(jié)合而激活中性粒細胞。中性粒細胞表面除了表達高親和力內(nèi)毒素受體CD14外，還表達低親和力內(nèi)毒素受體L-選擇素，并經(jīng)過該受體介導(dǎo)細胞活化。此外，整合素CD11b/CD18也被認為是中性粒細胞表面的一種低親和力內(nèi)毒素受體。
在低濃度內(nèi)毒素刺激時，由mCD14介導(dǎo)中性粒細胞活化；而高濃度內(nèi)毒素刺激時，則由低親和力內(nèi)毒素受體介導(dǎo)中性粒細胞活化。游離內(nèi)毒素激活中性粒細胞及與中性粒細胞結(jié)合均由CD14介導(dǎo)；而與紅細胞等顆粒結(jié)合的內(nèi)毒素，激活中性粒細胞由CD14介導(dǎo)，但后續(xù)的與中性粒細胞結(jié)合則由cD11b/CD18介導(dǎo)；完整的革蘭陰性桿菌表面的內(nèi)毒素與中性粒細胞結(jié)合，既非由CD14介導(dǎo)，也非由CD11b/CD18介導(dǎo)。
四、內(nèi)皮細胞
一般認為，內(nèi)皮細胞表面無mCD14表達，血清中的可溶性CD14（soluble CD14，sCD14）是介導(dǎo)內(nèi)皮細胞識別內(nèi)毒素的分子，同時TLR4參與內(nèi)毒素誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞激活。內(nèi)毒素結(jié)合蛋白（Lipopolysaccharide—binding protein，LBP）將內(nèi)毒素轉(zhuǎn)運給sCD14，LPS/ sCD14復(fù)合物與內(nèi)皮細胞膜上的TLR4結(jié)合并激活內(nèi)皮細胞。sCD14除了能夠介導(dǎo)內(nèi)皮細胞活化外，還能介導(dǎo)內(nèi)皮細胞清除內(nèi)毒素，LPS/ sCD14/LBP形成三聚體并結(jié)合至內(nèi)皮細胞上，繼之LPS/sCD14發(fā)生內(nèi)源化，從而將內(nèi)毒素清除。
最近，Jersmann等研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細胞表面也有mCD14表達，但其含量僅約為單核細胞表面的1/20。在無血清（無sCD14）存在的情況下，mCD14能夠介導(dǎo)內(nèi)毒素所致的內(nèi)皮細胞活化，而且該過程是mCD14依賴性的；在此基礎(chǔ)上加入血清，能使內(nèi)皮細胞對內(nèi)毒素的應(yīng)答增強。先前已有研究發(fā)現(xiàn)，sCD14能夠快速，高效地將內(nèi)毒素轉(zhuǎn)運給巨噬細胞、中性粒細胞表面的mCD14，從而使巨噬細胞、中性粒細胞對內(nèi)毒素的應(yīng)答增強。根據(jù)以上結(jié)果，Jersmann等認為，在內(nèi)毒素激活內(nèi)皮細胞的過程中，mCD14是必不可少的，sCD14在該過程只是起著將內(nèi)毒素加速轉(zhuǎn)運給mCD14的作用。
五、腸黏膜上皮細胞
腸黏膜上皮細胞始終與細菌及其產(chǎn)物發(fā)生持續(xù)性接觸，這些細菌及其產(chǎn)物能夠刺激其他類型的細胞并誘發(fā)炎癥反應(yīng)，但并不誘導(dǎo)腸上皮細胞產(chǎn)生防御反應(yīng)，這一特點對于結(jié)腸上皮細胞來說顯得尤為重要，因為如果結(jié)腸上皮細胞能夠?qū)δc道正常菌群產(chǎn)生反應(yīng)，則會對機體造成不良影響。
但是這并不意味著腸上皮細胞是免疫缺陷細胞，當(dāng)遭受致病菌及其產(chǎn)物侵襲時，腸上皮細胞能夠產(chǎn)生正常的應(yīng)答反應(yīng)，說明：
①腸上皮細胞具有天然區(qū)分正常菌群和致病菌的能力，這與其識別系統(tǒng)的亞細胞定位有關(guān)。一些病原體識別分子定位于胞漿內(nèi)（如Nod1）或基底側(cè)細胞膜（如TLR5），只有當(dāng)病原體及其內(nèi)毒素、鞭毛蛋白等成分進人細胞內(nèi)或到達細胞基底側(cè)時，才能被識別并導(dǎo)致細胞活化；正常菌群不但不引起腸上皮細胞活化，反面能夠通過與上皮細胞相互作用，抑制IκB降解，從面阻止NF-κB活化，表現(xiàn)出抗炎效應(yīng)。
②腸上皮細胞存在著與髓系細胞不同的內(nèi)毒素識別機制。在正常人腸組織活檢標本中，TLR2、TLR4的表達水平幾乎測不出來；Caco-2、T84及HT29等腸上皮細胞系雖有TLR4表達，但無CD14及共受體MD-2表達，這也很好地解釋了腸上皮細胞為什么對正常細菌及其產(chǎn)物無反應(yīng)性。
但也有研究發(fā)現(xiàn)，即使無CD14表達，TLR4表達陽性的腸上皮細胞也能識別內(nèi)毒素并對之做出反應(yīng)，前提是必須有別的細菌毒力因子存在。尿路致病性大腸桿菌（uropathogenic Escherichia Coli）的Ⅰ型菌毛是該菌的毒力因子之一，單獨作用可引起腸上皮細胞產(chǎn)生細胞因子，此外Ⅰ型菌毛還能將內(nèi)毒素呈遞給腸上皮細胞，誘導(dǎo)腸上皮細胞釋放細胞因子，該效應(yīng)的實現(xiàn)有賴于腸細胞膜上TLR4的表達。
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