Toll样受体4与病毒感染的研究进展

Toll样受体4（TLR4）是固有免疫系统中能够识别病原相关分子模式的受体家族成员,可识别革兰氏阴性菌的脂多糖（LPS）而在细菌感染性疾病的发生中起重要作用。近年来越来越多的研究发现,TLR4还广泛参与病毒感染性疾病的发生和病毒的免疫逃逸,由于其信号转导通路的独特性和细胞定位的可变性,再次引起人们极大的研究兴趣。该文将介绍TLR4的生物学特性、信号转导通路及TLR4与病毒感染的最新研究进展。     

选择性剪接在Toll样受体4信号转导通路中的作用

Toll样受体4(Toll-likereceptor4,TLR4)属于模式识别受体,可识别来自G-细菌细胞壁的脂多糖(lipopoly-saccharides,LPS),并通过MyD88依赖途径或MyD88非依赖途径进行信号转导,引发核因子-κB(NF-κB)和其他转录因子的表达,从而诱导细胞因子、化学趋化因子的产生,引起系统性炎症反应。选择性剪接是真核生物控制基因表达的一种重要机制,在TLR4通路中很多信号分子都存在着选择性剪接产生的异构体,且这些剪接异构体分子大都可负性调控TLR4信号转导通路。本文针对这方面的研究进展作一综述。     

野猪Toll 样受体基因的结构和功能鉴定

Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)是介导天然免疫和获得性免疫的病原模式识别受体(Pattern recognition receptor,PRRs),能识别表达在病原微生物上高度保守的病原相关分子模式(Pathogen associated molecular patterns,PAMPs),并通过一定的信号转导途径引起核内相关基因的表达,启动和调节机体的免疫反应。     

巴马香猪Toll样受体4基因cDNA的克隆及生物信息学分析

目的研究TLR4在猪自然免疫中的作用及机制,为抗病育种及免疫佐剂的开发提供依据。方法利用NCBI公布的TLR4基因序列设计引物,RT-PCR技术克隆巴马香猪TLR4基因。结果所得基因序列提交GenBank,登录号：GQ304754。经序列分析,发现巴马香猪TLR4基因开放阅读框长2526 bp,编码785个氨基酸,该蛋白等电点为6.58,分子量为96.4×103;与普通猪比对发现巴马香猪TLR4基因有5个碱基发生突变;与小鼠、狗、鸡、牛、羊和人的同源性分别为71.9%、81.5%、54.2%、86.4%、85.5%和81.9%;TLR4膜外区蛋白为背侧多个α螺旋和内侧多个β折叠平行交替排列构成一个弯曲状螺旋结构;N末端存在信号肽,且可能在23～24位氨基酸处存在裂解位点;胞外区有13个明显的LRR,分别位于第53～74、77～100、101～124、149～173、174～192、201～225、372～393、398～429、446～469、470～494、495～518、519～541、543～566位氨基酸区;膜外区含8个N连接的糖基化位点。结论本研究成功克隆巴马香猪TLR4基因,为进一步研究该基因的功能和蛋白质的特性奠定了基础。     

Toll样受体与脑缺血

脑缺血是临床上的常见病,目前已成为导致人类死亡的主要原因之一,脑缺血后存在一个十分复杂的病理生理过程,涉及很多机制。包括离子稳态的破坏,自由基的损伤作用,兴奋性氨基酸的毒性作用,免疫炎症作用和细凋亡等机制。TOLL样受体即TLR（Toll-like receptor TLR）,是一类介导天然免疫的跨膜信号传递受体家族,在细胞活化信号传导中发挥着重要作用,已成为联系天然免疫和后天性免疫的桥梁。现在共发现了13中TOLL样体,最近发现Toll样受体能诱发机体的固有免疫应答,介导炎症因子细胞因子的释放,与全身多种重要器官的缺血再灌注损伤有关,研究表明部分TOLL样受体在脑缺血损伤中发挥十分重要的作用。本文就TLR的结构、分布、配体、信号转导通路及其脑缺血中的作用综述如下。     

Toll样受体与脑缺血

脑缺血是临床上的常见病,目前已成为导致人类死亡的主要原因之一,脑缺血后存在一个十分复杂的病理生理过程,涉及很多机制。包括离子稳态的破坏,自由基的损伤作用,兴奋性氨基酸的毒性作用,免疫炎症作用和细凋亡等机制。TOLL样受体即TLR(Toll-like receptor TLR),是一类介导天然免疫的跨膜信号传递受体家族,在细胞活化信号传导中发挥着重要作用,已成为联系天然免疫和后天性免疫的桥梁。现在共发现了13中TOLL样体,最近发现Toll样受体能诱发机体的固有免疫应答,介导炎症因子细胞因子的释放,与全身多种重要器官的缺血再灌注损伤有关,研究表明部分TOLL样受体在脑缺血损伤中发挥十分重要的作用。本文就TLR的结构、分布、配体、信号转导通路及其脑缺血中的作用综述如下。     

Toll样受体4(TLR4)基因剔除小鼠构建及初步表型分析

目的 利用CRISPR/Cas9技术构建Toll样受体4(TLR4)基因敲除小鼠模型,并观察突变小鼠对革兰氏阴性细菌脂多糖(LPS)刺激响应的变化。方法 针对TLR4基因外显子2设计并合成1对sgRNA片段,与编码Cas9的mRNA混合后通过受精卵显微注射方法,建立TLR4基因敲除小鼠,通过繁育获得基因敲除纯合子小鼠(TLR4^-/-小鼠);通过LPS刺激,分析TLR4^-/-小鼠对炎症应激的反应情况,并在分子和病理水平上和野生型对照(WT)进行比较。结果 PCR及测序检测表明TLR4基因外显子2在小鼠基因中被成功敲除;给予LPS刺激后,IL1β、IL6、MyD88、iNOS及TNFa等炎症因子的表达在野生型小鼠的心、肝和肺组织中显著上调,而在TLR4^-/-小鼠中则几乎没有变化;血生化指标显示LPS刺激后WT小鼠血清中的尿素(Urea)和肌酐(Cre)水平显著升高,而TLR4^-/-小鼠刺激前后无显著变化,病理分析同样发现TLR4^-/-小鼠能够抵抗LPS对肾组织的损伤。结论 利用CRISPR/Cas9技术成功构建了TLR4基因剔除小鼠模型,TLR4的缺失能够降低IL1β、IL6、MyD88、iNOS及TNFa炎症因子对LPS刺激的响应,抑制LPS引起的炎症反应及对组织的损伤。     

胰岛素在巨噬细胞泡沫化过程中对Toll样受体4表达的影响及其机制

目的:观察胰岛素对巨噬细胞破泡沫化过程中Toll样受体4(TLR4)表达及IL-6、TNF-α分泌的影响.方法:采用体外培养小鼠巨噬细胞系RAW264.7,氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导建立泡沫细胞模型,分为对照组、ox-LDL组、用胰岛素组、PI3K-AKT抑制剂组.油红O染色观察泡沫细胞模型的建立,取细胞上清用ELISA法检测白介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的水平;流式细胞术检测膜蛋白TLR4表达量,Western-blot检测TLR4、核因子-κB (NF-κB)的表达水平.结果:与对照组相比,ox-LDL处理过的巨噬细胞可向泡沫细胞转换,同时TLR4、NF-κB蛋白表达水平以及IL-6、TNF-α水平显著增加(P＜0.05);而使用胰岛素干预后ox-LDL的作用显著减弱,TLR4、NF-κB蛋白表达水平以及IL-6、TNF-α水平显著降低(P ＜0.05 vs ox-LDLgroup);而使用PI3K-AKT抑制剂干预后,抑制剂显著降低胰岛素的作用,TLR4、NF-κB蛋白表达水平以及IL-6、TNF-α水平显著升高(P ＜0.05 vs ox-LDL+ insulin).结论:ox-LDL可诱导巨噬细胞向泡沫细胞转化,同时上调TLR4及NF-κB蛋白表达,增加炎性因子分泌,促进了AS进程,而胰岛素可使ox-LDL的作用显减弱,减少TLR4、NF-κB蛋白表达及炎性因子分泌,从而减轻AS进程,其机制可能与胰岛素通过PI3K-AKT抑制TLR4-NF-κB通路有关.     

肝纤维化过程中Toll样受体4在肝脏的表达分布及意义

目的动态观察大鼠肝纤维化过程中Toll样受体4（Toll-like receptor4,TLR4）蛋白在肝脏的表达,探讨TLR4与肝纤维化发生发展的关系。方法以四氯化碳皮下注射复制大鼠肝纤维化模型,设立正常对照组和模型1周组、2周组、4周组、6周组。常规HE染色和天狼猩红胶原染色观察肝脏病变;检测肝组织羟脯氨酸和血浆内毒素含量;免疫组化和Western blot检测TLR4在肝组织中的表达,检测α-SMA观察活化的肝星状细胞（HSCs）。结果与正常对照组比较,CCl4作用2周时,肝组织羟脯氨酸含量开始明显增多（P〈0.01）;模型组各组血浆内毒素含量呈梯度上升（P〈0.01）,且与肝组织羟脯氨酸含量呈显著正相关关系（P〈0.01）;CCl4作用1周后肝组织TLR4的表达即明显增强（P〈0.01）,4周时和6周时有所下降（与2周组相比,P〈0.05）,但仍高于正常对照组（P〈0.01）。TLR4阳性细胞包括枯否细胞、活化的HSCs及少量的肝细胞和内皮细胞。结论内毒素及其受体TLR4的改变可能在肝纤维化中起重要作用。     

Toll样受体及其信号转导

Toll样受体(TLR)介导着绝大部分哺乳动物、昆虫及植物的宿主防御. TLR4与配体结合涉及膜抗原CD14和分泌蛋白MD-2的调节并一起形成受体复合物, 然后与接头分子MyD88结合, 使IRAK磷酸化, 再使TRAF6寡聚化, 随后激活控制着各种效应基因表达的转录因子NF-κB.     

Biased distribution of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in porcine Toll-like receptor 1 (TLR1), TLR2, TLR4, TLR5, and TLR6 genes

Toll-like receptors (TLRs) recognize various microbial components and induce immune responses. Polymorphisms in TLRs may influence their recognition of pathogen-derived molecules; swine TLRs are predicted to be associated with responses to infectious diseases such as pneumonia. In this study, we searched for single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the coding sequences of porcine TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, and TLR6 genes in 96 pigs from 11 breeds and elucidated 21, 11, 7, 13, and 11 SNPs, respectively, which caused amino acid substitutions in the respective TLRs. Distribution of these nonsynonymous SNPs was biased; many were located in the leucine-rich repeats, particularly in TLR1. These data demonstrated that the heterogeneity of TLR genes was preserved in various porcine breeds despite intensive breeding that was carried out for livestock improvement. It suggests that the heterogeneity in TLR genes is advantageous in increasing the possibility of survival in porcine populations.Electronic SupplementaryMaterial Supplementary material is available for this article at     

猪ATF4基因多态性与生产性状的关联及基因表达分析

为进一步了解和认识ATF4基因的功能,揭示ATF4对猪脂肪代谢的影响,寻找与肉质性状相关联的分子标记,文章采用PCR方法扩增了ATF4基因部分序列,通过序列比对发现在翻译起始密码子ATG下游159 bp处存在A159G转换,通过PCR-AluⅠ-RFLP对大白猪、长白猪、梅山猪和通城猪进行酶切分型,发现在大白猪和长白猪中均为AA基因型,在梅山猪和通城猪中均为GG基因型。进一步对大白猪×梅山F2群体资源家系进行了酶切分型,并分析该位点的多态性与生产性状的关系。结果表明,ATF4的多态性与臀部平均膘厚存在极显著相关(P<0.01),与胸腰椎间膘厚、平均膘厚、眼肌高、眼肌面积存在显著相关(P<0.05)。采用Real-time PCR分析了ATF4基因在大白猪与梅山猪背最长肌不同发育阶段的表达模式。结果表明,ATF4基因在大白猪和梅山猪胚胎期65 d和出生后3 d中的表达水平相对都比较低,且在两品种间无明显差异;而在出生后60 d和120 d,ATF4基因在大白猪中与梅山猪均出现了上调表达,并且在梅山猪中的相对表达水平要显著高于大白猪。研究结果为进一步深入研究猪ATF4基因在脂肪代谢中的分子机理奠定了基础。     

TLR2, TLR3, and TLR4 activation specifically alters the oxidative status of intestinal epithelial cells

Intestinal inflammatory diseases are the result of multiple processes, including mucosal oxidative stress and perturbed homeostasis between commensal bacteria and mucosal immunity. Toll-like receptors (TLRs) recognize molecular-associated microorganisms' patterns and trigger innate immunity responses contributing to intestinal homeostasis and inflammatory responses. However, TLRs effects on redox balance in intestinal mucosa remain unknown. Therefore, the present study analyzes the effect of TLR2, TLR3, and TLR4 on both oxidative damage of lipids and proteins, and the activity of antioxidant enzymes in enterocyte-like Caco-2 cells. The results show that the activation of these TLRs increased lipid and protein oxidation levels; however, the effect on the antioxidant enzymes activity is different depending on the TLR activated. These results suggest that the activation of TLR2, TLR3, and TLR4 might affect intestinal inflammation by not only their inherent innate immunity responses, but also their pro-oxidative effects on intestinal epithelial cells.     

猪TLR4基因外显子1新等位基因的分离及遗传变异分析

文章采用PCR-SSCP方法对亚洲野猪、3个引进的商业化品种和10个中国地方猪品种共893个个体TLR4基因外显子1的遗传变异进行了检测,旨在系统分析国内外猪种TLR4基因的多态性,为探讨该基因在免疫和防御系统中发挥的作用提供依据。结果,在猪TLR4基因外显子1中分离到新的等位基因,共检测到3个等位基因,6种基因型。其中杜洛克检测到AA、BB、CC、AB、AC、BC基因型,有杜洛克血统的苏太猪中检测到BB、CC、BC基因型,长白猪、约克夏中检测到CC、BC基因型,野猪及所有10个中国地方猪品种TLR4基因外显子1高度保守,只检测到CC基因型,中国地方猪品种和引进品种TLR4基因外显子1多态性存在极显著的差异。3种基因型中CC型与GenBank中的序列一致,BB和AA基因型分别存在G93C同义突变位点和G194A无义突变位点,这2个变异位点与抗逆性和一般抗病力的关系值得进一步深入研究。     

基于CRISPR/Cas9技术的HaCaT的TLR4基因定向敲除及其功能初步研究

[目的]构建敲除Toll Like Receptor 4(TLR4)基因的Ha Ca T细胞株,为后续利用该细胞株进行过敏原性研究提供材料。[方法]利用CRISPR/Cas9系统,根据靶向原理设计并合成4条特异性识别TLR4基因的向导RNA(single-molecule guide RNAs,sgRNAs),构建p X459-sgRNAh TLR4重组质粒,并转入Ha Ca T中,用嘌呤霉素筛选出单克隆阳性细胞。测序确认突变位点,然后利用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激对TLR4进行功能验证来进一步确认敲除效果。[结果]测序结果表明#26单克隆细胞株在靶点附近缺失1 bp,造成TLR4编码基因的移码突变,蛋白翻译提前终止。功能性验证结果表明,在LPS的刺激下,IL-8和CCL20的mRNA水平分别下降约85%和90%,且IL-8的蛋白分泌水平也显著性下调(87%)。[结论]成功构建了敲除TLR4的稳定细胞株,并且验证TLR4的功能缺损。     

TLR4 and TLR9 polymorphism: Probable role in susceptibility among the population of Bihar for Indian visceral leishmaniasis

Genetic variations in the host TLRs genes play an important role in susceptibility and/or resistance to visceral leishmaniasis by altering the host-pathogen interaction. In this study, we investigated the association between polymorphisms of TLR4 (Asp299Gly, Thr399Ile) and TLR-9 (T-1237C), with susceptibility to visceral leishmaniasis. A bi-directional PCR amplification of specific alleles technique was used to characterize the distribution of TLR4 (Asp299Gly and Thr399Ile) and TLR9 (T-1237C) polymorphisms. A total of 60 samples were randomly selected from confirmed visceral leishmaniasis patients and 24 endemic healthy volunteers. The samples were genotyped and allele frequencies were determined. We observed that TLR4 Asp299Gly and Thr399Ile genotypes were more frequent in visceral leishmaniasis patients (10% and 15% respectively) compared to controls (4.2% and 8.3% respectively). However, the differences were not significant in TLR4 Asp299Gly and Thr399Ile alleles and genotypes. In the case of TLR9, we observed the frequency of T1237C genotype was higher in visceral leishmaniasis patients (43.3%) than in healthy controls (33.3%). Statistically significant differences were observed in TLR9 T1237C alleles and genotypes. We concluded that TLR9 T1237C, but not TLR4, gene polymorphisms can be regarded as contributors to visceral leishmaniasis susceptibility among the Indian population of Bihar state.     

Toll-like receptors and fungal infections: the role of TLR2, TLR4 and MyD88 in paracoccidioidomycosis

The aim of this minireview is to present a concise view of the most important pattern recognition receptors used by the innate immune system to sense and control pathogen growth into host tissues. A brief review of the role of Toll-like receptors (TLRs) in fungal infections followed by some recent results on the function of TLR4, TLR2 and the MyD88 adaptor molecule in the pathogenesis of paracoccidioidomycosis are presented.