Toll樣受體對病原寄生蟲的天然免疫識別

何小兵，賈懷杰，景志忠

中國農業(yè)科學院蘭州獸醫(yī)研究所 家畜疫病病原生物學國家重點實驗室 農業(yè)部獸醫(yī)公共衛(wèi)生重點實驗室，甘肅 蘭州 730046

Toll樣受體對病原寄生蟲的天然免疫識別

何小兵，賈懷杰，景志忠

中國農業(yè)科學院蘭州獸醫(yī)研究所 家畜疫病病原生物學國家重點實驗室 農業(yè)部獸醫(yī)公共衛(wèi)生重點實驗室，甘肅 蘭州 730046

何小兵, 賈懷杰, 景志忠. Toll樣受體對病原寄生蟲的天然免疫識別. 生物工程學報, 2012, 28(12): 1401?1413.

He XB, Jia HJ, Jing ZZ. Innate immune recognition of the pathogenic parasites by Toll-like receptors. Chin J Biotech, 2012,28(12): 1401?1413.

Toll樣受體是機體天然免疫系統(tǒng)最重要的模式識別受體之一，通過識別病原寄生蟲的病原相關分子模式，活化依賴和非依賴于髓樣分化因子88的信號轉導通路，誘導干擾素、炎癥因子、趨化因子等的表達以及樹突狀細胞的成熟，抵御病原寄生蟲的感染。因此，以下綜述了 Toll樣受體對原病寄生蟲，尤其對動物寄生性原蟲與蠕蟲感染的模式識別與天然免疫應答機制，以進一步理解病原寄生蟲與宿主相互作用的復雜性，為寄生蟲病的有效防治提供理論參考。

天然免疫，模式識別受體，病原相關分子模式，Toll樣受體，病原寄生蟲

Toll樣受體 (Toll-like receptors, TLRs) 作為一類古老的天然免疫受體家族，是機體天然免疫系統(tǒng)最重要的模式識別受體 (Pattern recognition receptors, PRRs) 之一，通過識別病原 (病毒、細菌、真菌和寄生蟲) 在漫長進化過程中遺留下來的保守的結構成分，即病原相關分子模式(Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)，啟動細胞內依賴于髓樣分化因子 88 (Myeloid differentiation factor 88, MyD88) 或Toll/白介素-1受體銜接蛋白 (Toll/IL-1 receptor domain containing adaptor protein, TRIF) 的信號轉導通路，誘導I型干擾素 (Interferons, IFNs)、炎癥因子 (Inflammatory cytokines)、趨化因子(Chemokines) 和共刺激分子 (Co-stimulatory molecules) 的釋放和表達，以及樹突狀細胞(Dendritic cells, DCs) 的成熟，并誘導獲得性免疫的建立，從而發(fā)揮免疫防御作用[1-3]。

病原寄生蟲是無脊椎單細胞或多細胞的真核生物，生活史復雜，抗原成分多，能在廣泛的動物宿主和人群中建立穩(wěn)定的宿主與寄生關系。以瘧原蟲和弓形蟲等感染為代表的寄生蟲病，是世界性的公共衛(wèi)生問題，其發(fā)病率、致殘率和死亡率高，嚴重影響社會、經濟發(fā)展和人類健康，尤其在發(fā)展中國家尤為猖獗。在長期的進化及與宿主的相互作用過程中，一方面病原寄生蟲為了長期存活于宿主體內，適應性地進化了一系列的手段來干擾宿主的天然和獲得性免疫；另一方面，宿主通過各種防御策略，尤其是通過TLRs以及其他PRRs構成的“三位一體”的模式識別系統(tǒng)，識別病原寄生蟲的各種 PAMPs，啟動機體的抗寄生蟲的天然免疫防御效應，防止病原寄生蟲的入侵、感染和致病，維持機體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)。

在宿主嚴陣以待的模式識別和天然免疫體系中，TLRs及其信號轉導通路在機體抵抗病原寄生蟲的感染中扮演了關鍵而復雜的角色。在已發(fā)現(xiàn)的哺乳動物的13個TLRs中，TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR6、TLR7、TLR9、TLR11、TLR12與病原寄生蟲 (主要包括原蟲和蠕蟲) 的識別有關。其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR6、TLR11、TLR12主要識別病原寄生蟲的蟲體結構成分及其分泌成分，TLR3、TLR7和TLR9主要識別病原寄生蟲的核酸成分 (圖1)[1-5]。因此，作者擬通過概述TLRs對病原寄生蟲感染的模式識別與天然免疫應答機制，理解病原寄生蟲感染和宿主抗感染的分子機制，探討寄生蟲與宿主相互作用的復雜性，為寄生蟲病的防治提供理論依據。

圖1 TLRs對病原寄生蟲PAMPs的天然免疫識別[3]Fig. 1 Innate immune recognition of pathogenic parasites PAMPs by TLRs[3]. P. falciparum: Plasmodium falciparum;T. cruzi: Trypanosoma cruzi; T. gondii: Toxoplasma gondii; TLRs: Toll-like receptors; GPI:glycosylphosphatidylinositol; GIPL: glycoinositolphospholipid; PFTG: profilin-like protein; NF-κB: nuclear factor-κB;MAPK: mitogen-activated protein kinase; IκB: inhibitor of NF-κB; IL: interleukin; IFN-γ: interferon-γ; TGF-β:transforming growth factor-β; TNF: tumor-necrosis factor.

1 TLRs的基本特征

1.1 TLRs的分子特征

TLRs是一類進化上高度保守的胚系編碼的I型跨膜受體蛋白，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內區(qū)組成。其中胞外區(qū)由18～31個富含亮氨酸的重復序列 (Leucine rich repeats, LRRs) 組成，與PAMPs的識別有關；跨膜區(qū)是富含半胱氨酸的區(qū)域，與TLRs的亞細胞定位有關；胞內區(qū)由約200個氨基酸殘基組成的 Toll/IL-1R(TIR) 結構域，與下游信號轉導有關[1-3]。TIR是與其下游蛋白激酶相互作用的關鍵部位，也是TLRs信號轉導的核心元件，這一區(qū)域關鍵位點的突變或序列缺失將阻斷信號向下游傳遞[1-3]。從進化角度看，LRRs具有長度的多樣性，是為了適應 PAMPs的變化而進行相應的進化，而 TIR結構域在不同動物/宿主之間相當保守，使其在不同動物中能介導相似的信號轉導通路[1-3]。

1.2 TLRs的信號轉導通路及其相關分子

TLRs的信號轉導通路主要包括依賴于MyD88和TRIF的信號轉導通路。其中TLR1、2、5、6、7、8、9依賴于MyD88的信號通路，TLR3依賴于TRIF的信號轉導通路，而TLR4依賴于以上兩種信號轉導通路。TLRs的信號通路涉及多種信號分子的參與，主要包括 MyD88、TIRAP/TRIF、IL-1受體相關激酶 (IL-1 receptor associated kinases, IRAKs)、腫瘤壞死因子受體相關因子 6 (TNF receptor associated factor 6，TRAF6)、絲裂原活化蛋白激酶 (Mitogen activated protein kinases, MAPKs) 以及核轉錄因子-κB (Nuclear factor-κB, NF-κB)、活化蛋白-l (Activating protein, AP-l)、干擾素調節(jié)因子 (Interferon regulatory factors，IRFs) (表 1)[6]。

1.3 TLRs的組織細胞分布

根據細胞內定位的不同，可將TLRs分為2個亞家族，即位于細胞膜表面的TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、TLR10和 TLR11，以及位于胞內細胞器膜 (如細胞內體膜、溶酶體膜或內質網膜) 的 TLR3、TLR7、TLR8、TLR9和TLR13 (表1)[1-3,6]。此外，依據TLRs的表達特性，可將其分為廣泛性表達、局限性表達和特異性表達 (表1)[1-3,6]。因此，TLRs在組織、細胞中的廣泛表達與某一或某幾類TLRs在特定細胞上的表達及其精細的結構構成可能是其發(fā)揮生物學作用的必要條件。由于TLRs細胞定位的不同以及自身結構的差異，不同的TLRs可識別病原的不同PAMPs (表2)[1-3,6-9]。

表1 TLRs的差異表達及其介導的信號轉導通路Table 1 Differential expression and signalling pathways of TLRs

T L R 7 E n d o s o m e p D C s, g r a n u l o c y t e s,B c e l l s(續(xù)表 1)N F-κ B I n f l a m m a t o r y c y t o k i n e s M y D 8 8 T L R 8 E n d o s o m e M o n o c y t e s/m a c r o p h a g e s,m D C s, C D 4+C D 2 5 High T r e g s I R F 7(T N F-a, I L-6 e t c.), t y p e I I F N s N F-κ B I n f l a m m a t o r y c y t o k i n e s M y D 8 8 T L R 9 E n d o s o m e p D C s, B c e l l s I R F 7(T N F-a, I L-6 e t c.), t y p e I I F N s I n f l a m m a t o r y c y t o k i n e s M y D 8 8 M a c r o p h a g e s, m D C s,T L R 1 0 C e l l s u r f a c e p D C s, B c e l l s, C D 4+C D 2 5+N F-κ B I R F 7(T N F-a, I L-6 e t c.), t y p e I I F N s M y D 8 8 U n k n o w n U n k n o w n T r e g s T L R 1 1 C e l l s u r f a c e D C s M y D 8 8 T L R 1 2 U n k n o w n p D C s, m a c r o p h a g e s,D C s N F-κ B I n f l a m m a t o r y c y t o k i n e s(T N F-a, I L-6 e t c.)I n f l a m m a t o r y c y t o k i n e s U n k n o w n T L R 1 3 E n d o s o m e M a c r o p h a g e s, D C s U n k n o w n (I L-1 2)M y D 8 8 N F-κ B I R F 7 T y p e I I F N s

表2 TLRs對病原寄生蟲PAMPs的識別Table 2 Recognition of the parasites pathogen-associated PAMPs by TLRs

2 TLRs對病原寄生蟲的識別

如前所述，在已發(fā)現(xiàn)的哺乳動物的 13個TLRs中，TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR6、TLR7、TLR9、TLR11、TLR12均與識別病原寄生蟲有關。其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR6、TLR11、TLR12主要識別病原寄生蟲的蟲體成分和分泌成分，如惡性瘧原蟲、剛地弓形蟲、利什曼原蟲以及克氏錐蟲的糖基磷脂酰肌醇(Glycosylphosphatidylinositol, GPI) 錨定蛋白、糖基肌醇磷脂 (Glycoinositolphospholipids, GIPLs)錨定蛋白和鼠剛地弓形蟲的肌動蛋白抑制蛋白Profilin (Profilin-like protein, PFTG) 等；TLR3主要識別病原寄生蟲的 dsRNA，如曼氏血吸蟲(S. mansoni) 蟲卵的 dsRNA；TLR7識別克氏錐蟲的ssRNA；TLR9主要識別病原寄生蟲的DNA，如克氏錐蟲、牛巴貝斯蟲和布氏錐蟲基因組的非甲基化的CpG DNA等 (表1)[1-2,4-5]。因此，當病原寄生蟲感染時，TLRs通過識別的PAMPs，活化依賴于MyD88和TRIF的信號轉導通路，募集、激活單核/巨噬細胞、自然殺傷細胞、中性粒細胞以及誘導IFNs、炎癥因子、趨化因子等的表達和DCs的成熟，發(fā)揮天然抗寄生蟲免疫作用。

2.1 TLR2對病原寄生蟲的識別

一般而言，TLR2單獨或與TLR6以異源二聚體的形式識別病原寄生蟲的 PAMPs。研究發(fā)現(xiàn)，MyD88-/-小鼠對鼠伯氏瘧原蟲、布氏錐蟲、鼠剛地弓形蟲和利什曼原蟲高度易感，表現(xiàn)為Th1型細胞因子IFN-γ和IL-12分泌的減少、寄生蟲血癥的增加和死亡率的升高等[10]；同時MyD88-/-小鼠的 DCs感染鼠剛地弓形蟲時也表現(xiàn)為IL-12分泌的減少與Th1細胞的缺陷[11]。這說明DCs的TLRs介導的天然免疫反應的激活以及 Th1型細胞的活化對機體抵御原蟲的感染至關重要。TLR2與DC相關性C型植物血凝素-1(Dendritic cell associated C-type lectin-1,Dectin-1) 通過協(xié)同識別卡氏肺孢子蟲胞壁的 β-葡聚糖，活化 NF-κB，誘導肺泡巨噬細胞分泌MIP-2、TNF-α、IL-12[12]，而卡氏肺孢子蟲的β-葡聚糖也能刺激TLR4-/-巨噬細胞產生TNF-α[13]。因此，TLR2在對卡氏肺孢子蟲的天然免疫中發(fā)揮重要作用。溶組織內阿米巴蟲的脂肽磷酸多糖(Lipopeptidophosphoglycan, LPPG) 作為TLR2和TLR4的PAMPs而被識別。溶組織內阿米巴蟲的LPPG通過激活單核細胞，上調TLR2、TLR4的表達、活化NF-κB導致IL-10、TNF-α和IL-8的分泌[14]。利什曼原蟲的毒力因子，即脂磷聚糖(Lipophosphoglycan，LPG) 可介導宿主單核巨噬細胞的內吞作用，并通過TLR2激活自然殺傷細胞和巨噬細胞[15]。利什曼原蟲的另一個蛋白，即沉默信息調節(jié)因子 2相關蛋白 1 (Silent information regulator 2 related protein 1，SIR2RP1) 能以依賴于TLR2的方式刺激B細胞的增殖、MHCⅡ分子、共刺激分子CD40和CD86的上調以及促進獲得性免疫的建立，也能通過TLR2刺激DCs導致TNF-α、IL-12的分泌以及CD40和CD86的上調，而TLR2-/-小鼠對其無任何反應[16-17]。這說明TLR2在抵御利什曼原蟲的感染中發(fā)揮了重要作用。不僅如此，兔腦炎微孢子蟲 (Encephalitozoon cuniculi,E. cuniculi)、腸道微孢子蟲 (E. intestinalis) 也以依賴于 TLR2的方式激活巨噬細胞，活化NF-κB，誘導炎癥因子TNF-α和IL-8的分泌，激活機體的炎癥反應[18]。

克氏錐蟲的GPI作為TLR2的配體，能刺激巨噬細胞分泌炎癥因子來引發(fā)宿主的抗錐蟲免疫反應。相對于野生型小鼠，克氏錐蟲的 GPI刺激TLR2-/-小鼠時，IL-12、TNF-α和 NO的釋放減少[19]；同時，TLR6-/-的巨噬細胞對克氏錐蟲的感染無反應[20]，這說明 TLR2/TLR6/CD14復合體可能參與對克氏錐蟲GPI的識別。除了克氏錐蟲的GPI可被TLR2識別外，克氏錐蟲的另一個分子量為 52 kDa的克氏錐蟲的釋放蛋白(T. cruzi-released protein with a molecular mass of 52 kDa, Tc52) 也是TLR2識別的PAMPs。Tc52通過TLR2激活人和小鼠的DCs，誘導炎癥因子的分泌[21]。由于磷脂基是最接近作為原生動物的PAMPs，因此類似于克氏錐蟲GPI的識別，TLR2也識別來源于惡性瘧原蟲、鼠剛地弓形蟲和利什曼原蟲的 GPI[10]。Debierre-Grockiego等研究顯示，鼠剛地弓形蟲以 TLR2-MyD88依賴的方式誘導宿主的IL-12和中性粒細胞趨化因子CCL2的釋放[22]，這說明 TLR2-MyD88信號轉導通路在宿主抗鼠剛地弓形蟲感染中起重要作用。

不僅TLR2識別原蟲的PAMPs分子，也識別蠕蟲的PAMPs分子。Reyes等發(fā)現(xiàn)，牛帶絳蟲囊尾蚴 (Taenia crassiceps,T. crassiceps) 感染TLR2-/-小鼠及其脾細胞后，在血清和細胞上清中均未檢測到炎癥因子，而且TLR2-/-小鼠及其脾細胞對牛帶絳蟲囊尾蚴更加易感[23]。此外，TLR2-/-小鼠趨向于Th2型免疫反應，而野生型小鼠趨向于Th1型免疫反應[23]。這說明TLR2及其介導的信號通路參與對牛帶絳蟲囊尾蚴的天然免疫識別，介導Th1型炎癥因子的分泌以及限制牛帶絳蟲囊尾蚴的感染。曼氏血吸蟲蟲卵通過TLR2上調小鼠mDCs的共刺激分子CD40和CD86以及細胞因子 IFN-β、TNF-α、IL-12等的表達[24]。此外，曼氏血吸蟲成蟲和蟲卵的溶血性磷酸甘油酯(Lysophosphatidylserine, lyso-PS) 與 TLR2 相互作用，可誘導DCs的分化，促進T細胞分泌IL-4和 IL-10[25]；成蟲及其蟲卵分泌的可溶性蟲卵抗原SEA也可上調多發(fā)性硬化患者 DCs和 B細胞的TLR2的表達，增強TGF-β和IL-10的產生[25-26]。因此，曼氏血吸蟲的蟲體分子通過TLR2介導的信號途徑對DCs和B細胞進行了有效調節(jié)，導致IL-10的分泌，抑制機體的免疫狀態(tài)，從而逃避機體的免疫識別。值得注意的是，曼氏血吸蟲蟲卵的 dsRNA 能以依賴和非依賴TLR3-MyD88的信號途徑激活 DCs，導致 I型IFNs和干擾素刺激基因 (IFN stimulated genes,ISGs) 的表達[27]。

2.2 TLR4對病原寄生蟲的識別

不僅TLR2識別溶組織內阿米巴蟲的LPPG，TLR4也識別溶組織內阿米巴蟲的 LPPG。溶組織內阿米巴蟲的LPPG通過刺激單核細胞，上調TLR4/MD2的表達，活化NF-κB的核轉移，導致炎癥因子 IL-10、TNF-α和 IL-8的分泌[14]。TLR4不僅通過識別鼠剛地弓形蟲的 GIPLs激活鼠巨噬細胞，活化NF-κB，誘導TNF-α和趨化因子的表達，而且也識別來源于惡性瘧原蟲、鼠剛地弓形蟲和利什曼原蟲的 GPI[1,10]。有趣的是，利什曼原蟲的LPG可激活TLR4，誘導IFN-α/β的分泌，增強一氧化氮合成酶 (NOS) 早期表達并合成NO，從而促進利什曼原蟲的死亡[17-18]。這證明了TLR4介導機體對原蟲的天然免疫反應。感染陰道毛滴蟲的婦女，其陰道分泌物通過 TLR4刺激細胞產生TNF-α[28]?？耸襄F蟲的GIPLs作為TLR4和CD1d復合受體的配體，引發(fā)宿主的抗錐蟲的炎癥反應[18-19]。曼氏血吸蟲不同成熟期的活幼蟲或其可溶性制備物中的多糖，以TLR4/CD14-MyD88信號途徑刺激巨噬細胞分泌IL-6、IL-12p40和IL-10等細胞因子[29]。

2.3 TLR9對病原寄生蟲的識別

TLR9不僅識別細菌、病毒和真菌非甲基化的CpG DNA，也識別病原寄生蟲的非甲基化的CpG DNA。利什曼原蟲以依賴于TLR9的方式誘導IFN-α/β和IL-12的產生。TLR9不僅對于mDCs分泌 IL-12必不可少，對于自然殺傷細胞產生IFN-γ及其殺傷作用也必不可少[30]。來源于利什曼原蟲、牛巴貝斯蟲、克氏錐蟲和布氏錐蟲的DNA以依賴于 TLR9的方式激活巨噬細胞與DCs，誘導機體的抗寄生蟲炎癥反應；同時來源于克氏錐蟲的富含CpG基序的基因組DNA作為TLR9的配體，以依賴TLR9的方式激活抗原遞呈細胞分泌細胞因子，而感染克氏錐蟲的TLR9-/-小鼠則表現(xiàn)出寄生蟲血癥和死亡率升高[31-35]。這說明TLR9在機體抵御克氏錐蟲感染中扮演了重要的角色。

瘧原蟲基因組中富含AT的DNA，其中也包含少量的 CpG基序，具有免疫刺激活性。富含AT 的 DNA，如 5′-TATAATTTTTACCAACTA GC-3′，能激活 TLR9信號通路[35]。因此認為，來源于瘧原蟲基因組的具有這兩種特征 (富含AT和少量的CpG基序) 的DNA序列就能激活TLR9。有趣的是，除DNA外，惡性瘧原蟲的消化宿主血紅蛋白的代謝產物瘧原蟲色素(Hemozoin, HZ)，能通過TLR9激活巨噬細胞和DCs分泌I型IFNs、炎癥因子和表達趨化因子。純化的天然惡性瘧原蟲的HZ能激活野生型小鼠的脾細胞、巨噬細胞和BMDCs高水平表達炎癥因子、趨化因子以及NO，并上調CD40和CD86和促進 mDCs的成熟[36-37]。同時抗瘧藥物氯喹能阻斷HZ引發(fā)的炎癥反應，并且HZ也不能刺激 TLR9-/-或 MyD88-/-小鼠的細胞表達提高TNF-α和MCP-1等細胞因子以及協(xié)同刺激分子的表達[36-37]。應用ELISA和圓二色譜測定顯示，HZ能阻斷重組的 TLR9蛋白與惡性瘧原蟲粗提物的結合，并且當重組TLR9中加入HZ后，TLR9的構象發(fā)生變化，表明TLR9與瘧原蟲色素發(fā)生了結合，并具有結構特異性[36-37]。

盡管如此，一些學者對這一結論表示質疑。Parroche和 Griffith等用 HZ體外刺激骨髓源DCs，培養(yǎng)上清中IL-6和 TNF-α的表達量并未增加[38-39]。由于瘧原蟲色素有很強的非特異性結合其他物質的能力，因此認為HZ可能結合了瘧原蟲染色體DNA，DNA酶處理不能使DNA完全降解，是 HZ結合的 DNA刺激了 TLR9，而HZ如同陽性脂質體僅作為載體將瘧原蟲 DNA運輸到內體，然后被內體的TLR9所識別[38-39]。因此，后續(xù)的研究應闡明TLR9在識別瘧原蟲組分的具體作用。有趣的是，TLR9-/-小鼠在一定程度上能夠抵抗致死量的約氏瘧原蟲的感染[40]，這說明 TLR9可能是瘧原蟲逃避機體免疫反應的靶點。

2.4 TLR11對病原寄生蟲的識別

人的 TLR11基因存在一個終止區(qū)而無任何生物學功能，鼠的 TLR11不僅識別感染泌尿系統(tǒng)的大腸桿菌 8NU菌株，也識別病原寄生蟲。目前發(fā)現(xiàn)鼠TLR11識別鼠剛地弓形蟲的Profilin。因此，弓形蟲的 PFTG是目前唯一被認定作為TLR11的配體分子。PFTG不僅是TLR11的配體，也是CD4+T細胞的免疫優(yōu)勢抗原，其免疫原性完全依賴于 TLR11-MyD88信號通路。宿主的DCs通過TLR11和MHCⅡ分子協(xié)同識別PFTG，然后遞呈給CD4+T細胞，從而誘導了機體的天然與獲得性免疫[41]。

早期的研究發(fā)現(xiàn)，用低毒力的弓形蟲ME49蟲株腹腔注射感染小鼠模型中，導致 MyD88-/-小鼠快速死亡。死亡率與高負荷寄生蟲量以及低水平的IL-12和IFN-γ密切相關[4,10]。MyD88不僅在宿主抵抗腹腔注射弓形蟲的感染中，而且在口腔感染引發(fā)的抗感染免疫中也起著重要作用。Egan等發(fā)現(xiàn)，MyD88-/-小鼠在口腔感染弓形蟲2周內死亡，在感染早期，IFN-γ的產生、中性粒細胞的誘導和腸黏膜p47 GTP酶即IFN-γ誘導的鳥苷三磷酸酶 (Interferon gamma induced GTPase, IGTP) 的誘導均依賴于MyD88[10,42]。雖然 TLR2/4-MyD88信號通路在宿主抗鼠剛地弓形蟲感染的保護機制中起重要作用，然而證據表明控制弓形蟲免疫反應的并非 TLR2/4。Yarovinsky等發(fā)現(xiàn)，通過超聲裂解并高速離心后獲得的鼠剛地弓形蟲速殖子可溶性裂解液(STAg) 能夠以依賴MyD88的方式刺激DCs分泌IL-12[43]。然后通過生化分析，是存在于STAg中的一個相對分子質量為 18 000 的普遍存在的、小分子的肌動蛋白連接蛋白，即PFTG以劑量依賴的方式激活 TLR11-NF-κB信號通路，誘導了IL-12 和IFN-γ的分泌，而TLR11-/-小鼠的DCs和 MyD88-/-的 DCs并不對 STAg和重組的PFTG發(fā)生免疫反應，并且對鼠剛地弓形蟲感染高度易感。這說明鼠的 TLR11識別鼠剛地弓形蟲的PFTG，發(fā)揮抗弓形蟲感染的免疫反應[42-44]。除了通過 TLR11誘導宿主細胞分泌 IL-12和IFN-γ外，PFTG在弓形蟲的入侵過程中也發(fā)揮了重要功能，這揭示了PFTG在弓形蟲與宿主相互作用中的雙重作用[10]。有趣的是，雖然在小球隱孢子蟲和艾美耳球蟲的PFTG也能誘導IL-12的分泌，然而惡性瘧原蟲的PFTG卻有很微弱的誘導產生IL-12的能力[43-44]。

最近發(fā)現(xiàn)，感染鼠剛地弓形蟲的pDCs通過TLR11誘導了IL-12的分泌，以及將抗原遞呈給初始化的幼稚CD4+T細胞[45-46]。這一重要發(fā)現(xiàn)揭示了pDCs在機體對非病毒病原的獲得性免疫反應中的重要角色。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，TLR3-/-、TLR7-/-或TLR9-/-的小鼠或DCs未表現(xiàn)出對鼠剛地弓形蟲易感性增加，但分別用TLR3、TLR7、TLR9相應的激活劑刺激秀麗隱桿線蟲的Unc-93同源基因 B1 (Unc-93 homolog B1，UNC93B1) 缺失小鼠的DCs時，IL-12的分泌減少，以及對鼠剛地弓形蟲高度易感[45-46]。這說明核酸識別TLRs (包括 TLR3、TLR7、TLR8、TLR9) 可能在抵抗鼠剛地弓形蟲的感染中也扮演了重要的角色。雖然 TLR11表達于細胞表面，但研究發(fā)現(xiàn)其與UNC93B1相偶聯(lián)，并定位于內體，這說明UNC93B1不僅調節(jié)TLR3、TLR7、TLR8、TLR9的轉運，也通過對TLR11轉運的調節(jié)，使TLR11感知鼠剛地弓形蟲的PFTG，以便使機體建立抗病原寄生蟲感染的天然免疫狀態(tài)。

3 討論與展望

在機體的免疫防御體系中，天然免疫系統(tǒng)的PRRs，尤其是TLRs在識別病原寄生蟲的感染中扮演了重要角色。在與病原寄生蟲的長期的相互作用過程中，宿主通過天然PRRs形成了機體從細胞外到細胞內以及不同區(qū)室的“三位一體”的模式識別系統(tǒng)，實時監(jiān)測、識別和清除病原寄生蟲及其代謝產物。一旦病原寄生蟲感染，宿主通過天然 PRRs，尤其是 TLRs識別病原寄生蟲的各種 PAMPs，啟動抗寄生蟲的天然免疫效應，以防止病原寄生蟲的感染和致病，維持機體內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。目前，對病原寄生蟲與TLRs的相互作用研究僅限于TLRs對寄生蟲蟲體、某些抗原和核酸的識別，如TLR1、TLR2、TLR4、TLR6、TLR11、TLR12分別識別惡性瘧原蟲、剛地弓形蟲、利什曼原蟲以及克氏錐蟲的 GPI、GIPLs、鼠剛地弓形蟲的 PFTG以及其他病原寄生蟲的PAMPs，TLR3識別曼氏血吸蟲蟲卵的dsRNA，TLR7識別克氏錐蟲的 ssRNA，TLR9主要識別克氏錐蟲、牛巴貝斯蟲和布氏錐蟲的非甲基化的CpG DNA以及瘧原蟲的富含AT的DNA。

目前，TLRs對病原寄生蟲的天然識別研究已取得了一定進展，但還有一些爭論和很多疑問有待解決和澄清。TLRs-MyD88通路在小鼠抵抗病原寄生蟲感染中發(fā)揮了重要作用，但這一途徑在人類宿主防御的作用尚不明確[4,10,43,47]。小鼠的 TLR11識別弓形蟲的 PFTG，但人的 TLR11基因存在一個終止區(qū)而無任何生物學功能，那么人類的哪個 TLR分子修正這種缺陷尚不清楚。此外，TLR9對 HZ識別存在的爭論，因為一方面是TLR9均識別瘧原蟲的DNA和HZ，另一方面是瘧原蟲色素具有很強的非特異性結合 DNA的能力，DNA酶處理不能使DNA完全降解。因此，HZ的純化是解決爭議的關鍵。TLR3和TLR9分別識別病原寄生蟲的dsRNA和DNA，以及也肯定了pDCs在機體對病原寄生蟲的天然免疫反應中的重要角色，最近的研究也證實了TLR7參與對克氏錐蟲的ssRNA的識別[48-49]。有趣的是，日本血吸蟲S. japonicum的HZ并不能誘導小鼠骨髓來源的未成熟DCs的成熟與活化。這說明瘧原蟲與日本血吸蟲的HZ的結構與組分可能存在差異，導致相應的激活機體免疫細胞的途徑也不同[50]。因此，研究TLRs或其他PRRs對瘧原蟲的識別，不僅要了解HZ的免疫識別網絡，更為重要的是發(fā)現(xiàn)更多的瘧原蟲致病因子，通過這類研究去闡明瘧疾致病的分子機制，這將有助于瘧疾的治療和相關治療藥物的開發(fā)，以降低惡性瘧疾的死亡率。

目前，對病原寄生蟲與TLRs的相互作用研究僅限于蟲體、某些抗原和核酸對免疫細胞的調節(jié)，而對病原寄生蟲的新 PAMPs的鑒定、純化以及誘導TLRs的信號轉導通路的研究較少；同時開發(fā)基于TLRs或PRRs的新型藥物、疫苗或疫苗佐劑也迫在眉睫。因此，病原寄生蟲與TLRs相互作用的分子機制以及不同TLRs間的相互調節(jié)與影響研究，對機體 TLRs識別和抵抗病原寄生蟲的入侵、寄生和致病機制研究具有重要意義。

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May 29, 2012; Accepted: August 28, 2012

Zhizhong Jing. Tel: +86-931-8341979; E-mail: zhizhongj@yahoo.com.cn

國家自然科學基金 (No. 30871884)，國家高技術研究發(fā)展計劃 (863計劃) (No. 2011AA10A211) 資助。

Innate immune recognition of the pathogenic parasites by Toll-like receptors

Xiaobing He, Huaijie Jia, and Zhizhong Jing

State Key Laboratory of Veterinary Etiological Biology,Key Laboratory of Veterinary Public Health of Ministry of Agriculture,Lanzhou Veterinary Research Institute,CAAS,Lanzhou730046,Gansu,China

Toll-like receptors (TLRs) have emerged as major receptor components of pattern-recognition receptors(PRRs), which are responsible for the recognition of pathogen-associated molecular patterns (PAMPs)-derived pathogenic parasites. This recognition triggers the secretion of a large amount of type I interferons (IFNs), inflammatory cytokines, and chemokines and maturation of immune cells, for effective host defense by eradicating infectious parasites. Both the myeloid differentiation factor 88 (MyD88) and the TIR domain containing the adaptor molecule (TRIF) are involved in these signaling pathways. Here, we review the latest fi ndings on the recognition of the pathogenic parasites and activation of corresponding signaling pathways through TLRs, with special emphasis on the recognition of pathogenic protozoan and helminthes. By highlighting recent progress in these areas, we hope to provide references in future studies not only for the complexity of host-parasite interactions but also for the prevention of the pathogenic parasite infections.

innate immunity, pattern-recognition receptors, pathogen-associated molecular patterns, Toll-like receptors,pathogenic parasites

Supported by: National Natural Science Foundation of China (No. 30871884), National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (No. 2011AA10A211).