當(dāng)前位置:科德角國際生物醫(yī)學(xué)科技(北京)有限公司>>技術(shù)文章>>幾種重要細(xì)胞對內(nèi)毒素的識別
一、巨噬細(xì)胞
巨噬細(xì)胞除了能夠在細(xì)胞表面表達(dá)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(dá)蛋白質(zhì)Nod1。CD14、TLRs是介導(dǎo)內(nèi)毒素激活巨噬細(xì)胞的重要受體;清道夫受體與巨噬細(xì)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。
庫普弗細(xì)胞是肝臟吞噬、清除內(nèi)毒素的主要細(xì)胞。在生理條件下,雖然仍有少量細(xì)菌及內(nèi)毒素經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝內(nèi),但庫普弗細(xì)胞都將之清除。庫普弗細(xì)胞是肝內(nèi)定居的巨噬細(xì)胞,是數(shù)量最多的定居組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞。理論上推測,如果庫普弗細(xì)胞和其他巨噬細(xì)胞一樣對內(nèi)毒素十分敏感,細(xì)胞將會處于持續(xù)活化狀態(tài),但事實上庫普弗細(xì)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(xì)胞與其他巨噬細(xì)胞有著不同的機制:庫普弗細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞的主要受體,清道夫受體是庫普弗細(xì)胞重要的防御性受體,介導(dǎo)庫普弗細(xì)胞清除和滅活內(nèi)毒素。
庫普弗細(xì)胞激活共分四個階段,其中CD14是細(xì)胞活化及功能變化的特征性標(biāo)志。①靜止期:表現(xiàn)為庫普弗細(xì)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(xì)胞刺激性增生及全身單核-巨噬細(xì)胞肝內(nèi)聚集﹔③預(yù)激期:即庫普弗細(xì)胞表型發(fā)生轉(zhuǎn)化期,表現(xiàn)為CD14等細(xì)胞膜受體出現(xiàn),庫普弗細(xì)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(xì)胞分泌各種細(xì)胞因子。
通常庫普弗細(xì)胞表達(dá)CD14水平較低、CD14陽性細(xì)胞僅占3.3%,而且CD14散在表達(dá)于這些細(xì)胞表面;與此相反,庫普弗細(xì)胞普遍表達(dá)清道夫受體,且細(xì)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(dá)CD14的庫普弗細(xì)胞明顯增多,甚至高達(dá)96.1%。且細(xì)胞表面CD14表達(dá)呈彌漫性分布;與之相反,清道夫受體表達(dá)則明顯下調(diào),且與CD14表達(dá)上調(diào)呈顯著負(fù)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(biāo)的變化與CD14表達(dá)水平呈顯著正相關(guān),而與清道夫受體表達(dá)水平呈顯著負(fù)相關(guān),說明隨著內(nèi)毒素水平的提高,庫普弗細(xì)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(xì)胞由防御性細(xì)胞逐步轉(zhuǎn)化為效應(yīng)性細(xì)胞,而CD14表達(dá)上調(diào)、清道夫受體表達(dá)下調(diào)則是庫普弗細(xì)胞功能轉(zhuǎn)變的重要機制。
中性粒細(xì)胞表面能夠表達(dá)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(xì)胞。中性粒細(xì)胞表面除了表達(dá)高親和力內(nèi)毒素受體CD14外,還表達(dá)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(xì)胞活化。此外,整合素CD11b/CD18也被認(rèn)為是中性粒細(xì)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(xì)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(xì)胞活化。游離內(nèi)毒素激活中性粒細(xì)胞及與中性粒細(xì)胞結(jié)合均由CD14介導(dǎo);而與紅細(xì)胞等顆粒結(jié)合的內(nèi)毒素,激活中性粒細(xì)胞由CD14介導(dǎo),但后續(xù)的與中性粒細(xì)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(xì)胞結(jié)合,既非由CD14介導(dǎo),也非由CD11b/CD18介導(dǎo)。
一般認(rèn)為,內(nèi)皮細(xì)胞表面無mCD14表達(dá),血清中的可溶性CD14(soluble CD14,sCD14)是介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)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(xì)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(xì)胞膜上的TLR4結(jié)合并激活內(nèi)皮細(xì)胞。sCD14除了能夠介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞活化外,還能介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞清除內(nèi)毒素,LPS/ sCD14/LBP形成三聚體并結(jié)合至內(nèi)皮細(xì)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(xì)胞表面也有mCD14表達(dá),但其含量僅約為單核細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞、中性粒細(xì)胞表面的mCD14,從而使巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞對內(nèi)毒素的應(yīng)答增強。根據(jù)以上結(jié)果,Jersmann等認(rèn)為,在內(nèi)毒素激活內(nèi)皮細(xì)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。
腸黏膜上皮細(xì)胞始終與細(xì)菌及其產(chǎn)物發(fā)生持續(xù)性接觸,這些細(xì)菌及其產(chǎn)物能夠刺激其他類型的細(xì)胞并誘發(fā)炎癥反應(yīng),但并不誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生防御反應(yīng),這一特點對于結(jié)腸上皮細(xì)胞來說顯得尤為重要,因為如果結(jié)腸上皮細(xì)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(xì)胞是免疫缺陷細(xì)胞,當(dāng)遭受致病菌及其產(chǎn)物侵襲時,腸上皮細(xì)胞能夠產(chǎn)生正常的應(yīng)答反應(yīng),說明:
①腸上皮細(xì)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(xì)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(xì)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(jìn)人細(xì)胞內(nèi)或到達(dá)細(xì)胞基底側(cè)時,才能被識別并導(dǎo)致細(xì)胞活化;正常菌群不但不引起腸上皮細(xì)胞活化,反面能夠通過與上皮細(xì)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(xì)胞存在著與髓系細(xì)胞不同的內(nèi)毒素識別機制。在正常人腸組織活檢標(biāo)本中,TLR2、TLR4的表達(dá)水平幾乎測不出來;Caco-2、T84及HT29等腸上皮細(xì)胞系雖有TLR4表達(dá),但無CD14及共受體MD-2表達(dá),這也很好地解釋了腸上皮細(xì)胞為什么對正常細(xì)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(dá),TLR4表達(dá)陽性的腸上皮細(xì)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(xì)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(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子,此外Ⅰ型菌毛還能將內(nèi)毒素呈遞給腸上皮細(xì)胞,誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞釋放細(xì)胞因子,該效應(yīng)的實現(xiàn)有賴于腸細(xì)胞膜上TLR4的表達(dá)。
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