小鼠TLR家族对内毒素的生物学作用（一）

20 世纪60年代中期研究者就发现，C3H/HeJ小鼠品系对内毒素具有天然耐受性，对G-菌具有易患性。1978年，LPS反应基因被命名为Lps基因，强调了其在内毒素致病方面的重要性，并确定Lps基因在位于4号染色体上Mup-1和Ps基因座之间。1997年，Poltorak 等将Lps基因缩小到两个新的微卫星标记点B和83.3之间， DNA跨度为3.2Mb长度。1999年，Qureshi等将Lps 基因缩小到0.9厘摩尔根间隔区内，跨度为1.7Mb。随后研究已经鉴定Lps 基因编码三个转录单位，其中包括TLR4[LPS的生理作用是通过存在于宿主细胞的细胞膜表面的Toll样受体（Toll-like Receptor、TRL）4（TRL4）而体现的]。

在C3H/HeJ和C57BL/ScCr小鼠，Tlr4基因均存在突变，在C3H/HeJ品系中TLR4 DNA中2342位C被A所取代，结果其编码的712位氨基酸链由脯氨酸取代组氨酸，使其胞质区结构域的拓扑结构发生改变，在内毒素刺激时突变的TLR4受体也发生受体二聚化及内化反应，但P712H的变异体已破坏其全蛋白（holoprotein）的功能，不能诱导酶学级联反应及激活细胞因子表达，表现为内毒素耐受；C3H/HeJ小鼠的Tlr4Lps-d与C3H/HeN小鼠的Tlr4Lps-d为等位基因，呈共显性（co-dominant）表达，F1代小鼠杂合子对内毒素反应表现为中度敏感，证实了TLR4参与内毒素信号转导反应。通过对C3H/HeJ和C3H/HeN同源系小鼠的研究，否认了既往认为LPS是通过插入宿主细胞膜上诱发宿主细胞膜的通透性升高的这一致病假说。

另外，C57BL/ScCr 为Tlr4基因区DNA片段发生缺失，因不表达TLR4受体，故表现为内毒素耐受。

TLR4在膜上表达量较低，每个单核-巨噬细胞约有1000个TLR4分子，而每个中性粒细胞的细胞膜上有7000个CD14受体分子，每个单核-巨噬细胞中CD14超过4.0×104~4.5×104个，如受体达2.79×104个，CD14可以浓集内毒素分子作用，加速内毒素信号转导给TLR并引起内毒素内化反应。

研究表明，TLR4对LPS反应非常重要。Lps基因突变能够阻止大肠菌属如鼠伤寒杆菌、大肠杆菌LPS所诱发的反应。Lps基因突变的B细胞不能对LPS发生增殖反应。Lps基因突变影响最-显-著的是巨噬细胞，突变的巨噬细胞被内毒素攻击时细胞因子分泌显著降低，不能吞噬经过调理的颗粒，不能产生反应性氧和NO，巨噬细胞内化反应缺损。

LPS主要通过CD14依赖性巨胞饮途径（macropinocytic pathway）以聚集体发生内化（internalization）进入内体（endosome）细胞器后，再转移到溶酶体内，由酰基羧基水解酶（acyloxyacyl hydrolase）水解脂肪链，形成脱酰基脂质A，然后脂质A可以进一步在磷酸酶作用下去磷酸化，水解1位磷酸基形成单磷酸基脂质ⅣA。部分学者认为LPS单体需要内化到高尔基体才可以发生信号转导作用，引发激活效应，这种观点未得到一致认可。Tlr4 基因突变小鼠有内化功能障碍，不能及时清除内毒素分子，所以对内毒素反应减弱，但易发生反复革兰阴性杆菌感染，而对革兰阳性杆菌反应正常，后者可能由TLR2进行识别。

另外，在高浓度LPS情况下，即使Tlr4基因突变也可诱发细胞因子表达；牙龈叶啉单胞菌的LPS 也能诱发正常的生物学效应，与TIr4基因突变无关，说明有其他蛋白取代了TLR4的功能。Ran也在Lps基因范围内，其在上述两种低内毒素反应的小鼠品系中均存在突变。运用基因转染技术将野生型Ran基因转染给Ran基因缺陷的小鼠巨噬细胞内，可以恢复其对内毒素的反应，转染缺陷的Ran可以使巨噬细胞对LPS产生耐受。Ran具有多种生物学功能，如参与核物质的转运、细胞分裂、纺锤体的形成等，所以 Ran可能参与内毒素信号转导反应中的某个环节。至于Ran与TLR的关系有待进一步研究。

另外，LPS也可以通过膜组织性外突蛋白（简称膜外突蛋白）发生生物学作用，并可作为CD14的协同受体，介导内毒素的反应，其作用类似于TLR。用抗膜外突蛋白抗体可完-全阻止内毒素的反应。膜外突蛋白和TLR4之间的关系还有待阐明。