张晓音，吴 旻，李雨萌，洪 盼，尹 剑，吉昱斌，刘海艳，郑 鑫

（吉林农业大学 动物科学技术学院，吉林长春130118）

脂多糖是革兰阴性菌细胞壁外膜中的主要成分，因只有当细菌死亡溶解或用人工的方法破坏细菌后才能被释放出来，又称内毒素［1］，能够激发机体的炎症反应，是临床上内毒素血症的主要诱因［2］，由O－特异性多糖、核心多糖和类脂A 三部分构成。位于LPS外层的O－特异性多糖具有亲水性，结构不稳定，决定LPS的抗原性。类脂A 位于内层，是LPS的毒性中心和主要生物活性部分，高度保守，无种属特异性，所以不同的革兰阴性菌感染，产生的LPS的毒性作用大致相同。核心多糖位于两者中间，结构比较稳定，起到连接两者的作用。LPS在体内可以通过细胞信号转导系统激活单核巨噬细胞、内皮细胞、上皮细胞等，合成和释放多种细胞因子和炎性介质，进而引起机体一系列的反应。

1 与LPS作用有关的受体

1.1 脂多糖结合蛋白

脂多糖结合蛋白（lipopolysaccharide－binding protein，LBP）是一种Ⅰ型急性期反应蛋白，先由肝脏和肠上皮细胞合成分泌成单链多肽，再经糖基化后形成糖蛋白。主要存在于人和动物的血清中，对类脂A 有高度的亲和性，有磷脂转运作用。LBP不耐热，56℃处理30min即可使其生物活性丧失70%以上，另外，在不同的动物种属之间，LBP具有高度的同源性。LBP的生物学功能具有浓度依赖的双重效应，低浓度时，启动致炎位点，引起增敏促炎效应；高浓度时，则启动抗炎位点，有抑制炎症，保护机体的作用。

1.1.1 LBP的促炎作用 在LPS 介导的跨膜信号转转导中，LBP的N 段与LPS结合，C 段与CD14分子结合，形成LPS－LBP－CD14复合物，是LPS发挥其生物学功能的重要载体。正常生理条件下，LPS的浓度很低，即使在LPS所致的脓毒症中，其在血浆中的浓度也只有0.01ng／mL～1.00ng／mL，当LBP存在时，LBP可以识别微量的LPS，通过LBP／CD14增敏效应发挥其炎症效应，引起败血症或急性呼吸窘迫综合征［3］。研究表明［4］，在LBP的作用下，0.1μg／L 的LPS 即可刺激兔腹腔中的巨噬细胞产生TNF－α，使其增敏1 000 倍，且在一定范围内，其增敏效应随着LBP浓度的增加而增加。

LPS一般以多聚体的形式存在，但LPS的有效激 活 形 式 是LPS 单 体［5］，LBP 可 以 加 剧LPS 解 离成单体，使其内部结构暴露出来以利于LBP 与CD14、Toll样受体4（TLR4）的结合。对于髓源性细胞，LBP可以加速LPS与膜CD14（mCD14）分子的结合，在细胞对LPS的应答途径中，增强其对髓源性细胞的刺激作用。对于非髓源性细胞，LBP可以增强水溶性CD14（sCD14）分子与细胞的结合，从而加剧细胞对低浓度LPS的反应性以及相应炎性介质的释放。

LBP实际上是一种催化剂，在形成LPS－LBPCD14三联复合物，完成转运作用后，会从复合物中脱落出来，进入下一个循环。LBP 如此反复作用，会使LPS的活性增高百倍至千倍，使炎症反应呈级联放大，最终形成恶性循环。

1.1.2 LBP 的保护作用 在炎症急性期，血浆中的LBP会急剧升高，最高达到200μg／mL，而高浓度的LBP可以抑制LPS介导的炎性细胞因子的释放，从而抑制细胞信号转导的激活，这被认为是一种机体防止过度免疫而产生的自身调节机制［6］。

在机体中，生理水平的高密度脂蛋白（HDL）具有中和LPS的作用，在一定范围内，增加HDL的浓度可以增强LPS损伤的保护作用，而高浓度的LBP可以介导LPS 与HDL 的结合。LBP 是一种脂转运分子，当LPS／LBP达到一定的比例时，LBP会解聚LPS多聚体，催化LPS单体向HDL 转运并组成复合体，该复合体会在循环中被清除，然后通过肝脏排出体外，从而降低LPS 的毒性。但是，LPS 与HDL分子结合的速率远低于LPS 与mCD14分子结合的速率，所以，当高浓度的LPS 刺激时，HDL在中和LPS引起的刺激效应之前已发生严重的炎症反应。Klein R D 等［7］发现，LBP 还可以增加巨噬细胞与大肠埃希菌的结合及吞噬作用，并且存在剂量和时间的依赖型。另外，高浓度的LBP会将一部分LPS转移给sCD14分子，通过sCD14途径中和LPS；LBP还可以促进磷脂与mCD14分子结合，进而抑制LPS与mCD14分子结合，最终抑制LPS诱导的单核细胞反应。

LPS的化学型有光滑型和粗糙型之分，有研究发现，高浓度的LBP抑制细胞激活的作用机制与其化学型选择模式有关［8］。光滑型的LPS 主要被转运至HDL，形成复合物；粗糙型的LPS 主要通过mCD14分子依赖型和非依赖型通路被细胞摄取。

1.2 CD14分子

CD14分子是LPS的关键受体之一，它的N 段富含亮氨酸重复单位，有识别LPS 的作用，且对LPS具有高亲和性。CD14分子是细胞表面糖蛋白家族成员，主要功能是在LBP分子的帮助下与LPS结合，活化LPS，介导细胞对LPS的反应，在相应细胞的应答中发挥关键作用。

CD14分子有两种存在方式，mCD14和sCD14，mCD14分子主要存在于单核巨噬细胞表面，少部分存在于中性粒细胞表面，另外，在不同的组织中的单核巨噬细胞表面，其表达水平不一样。sCD14分子主要存在于人和动物的血清中，呈游离状态［9］。因它们存在的部位不同，在LPS引起的细胞反应中，其介导的细胞也略有不同。mCD14分子主要介导髓源性细胞，如单核巨噬细胞、中性粒细胞等，可以使其对LPS 的反应增强，且可使极低水平的LPS诱导细胞产生强烈的反应；sCD14分子主要介导那些不表达mCD14 的细胞，如内皮细胞、上皮细胞、树突状细胞等，对机体有双重作用。

1.2.1 sCD14分子的促炎作用 sCD14是分子质量为48ku～50ku的单链糖蛋白，蛋白质的结构与mCD14分子基本相似。在正常人血清中sCD14分子浓度为2μg／mL～6μg／mL，且随着炎症的发展，含量逐渐升高，体内的CD14分子主要以sCD14形式存在，约占体内总CD14分子含量的99%。另外，sCD14 分子可由mCD14 分子在内源性酶或磷脂酶的作用下直接脱落形成，也可由单核巨噬细胞直接分泌产生。在血浆中，sCD14可以转运从LPSLBP复合物中解离出的LPS与非髓源性细胞表面的其他受体结合，然后通过胞内信号转导途径活化细胞，释放一系列炎性因子；也可以介导巨噬细胞，促进LPS 单体向mCD14 受体转运，通过增强mCD14介导的细胞反应，诱导机体的炎症反应。

1.2.2 sCD14 分子的保护作用 急性炎症时，sCD14分子的浓度会显著升高，抑制过度的全身性反应，从而对机体产生一种保护机制，与LBP相似。对于单核巨噬细胞，高浓度的sCD14可以促使髓源性细胞表面上与mCD14结合的LPS解离入血，然后与LPS结合，减弱LPS对细胞的激活反应；也可以通过LBP 的作用，加速LPS 向HDL 的转运过程，从而中和LPS，经肝脏排出体外。另外，高浓度的sCD14还可以以LPS－LBP－sCD14三联复合体的形式与非髓源性细胞膜上的受体结合，产生内化而被清除。

1.3 其他相关受体

1.3.1 髓样分化蛋白－2 髓样分化蛋白－2（myeloid differentiation protein－2，MD－2）是一种可溶性的分泌蛋白，主要存在于单核巨噬细胞和淋巴细胞表面，在LPS介导的细胞反应中发挥重要作用。它没有跨膜区，主要与TLR4 的胞外区结合，形成TLR4－MD－2 复 合 体 来 帮 助TLR4 与LPS－LBPCD14三联体的结合。在此过程中，MD－2 提高了TLR4对LPS的敏感性并增强了TLR4 受体分子的稳定性，最终增强LPS 介导的NF－kB 通路和MAPK 通路［10］。

MD－2分子在细胞膜上一般以单体的形式与TLR4结合，但分泌在细胞外的一般以二聚体的形式存在，且与LPS 有亲和作用。在细胞应答过程中，二聚体MD－2分子会与LBP 竞争性结合LPS，形成复合物，该复合物与TLR4 的结合作用较弱，所以会减弱LPS通过TLR4对细胞的激活作用，从而抑制LPS的转导。

1.3.2 清道夫受体 清道夫受体（scavenger receptor，SR）是细胞表面的一种糖蛋白，主要分布于巨噬细胞的表面，属于受体超家族。根据其功能域结构的不同，分为A、B、C、D、E 和F 6个亚家族，其中SR－A 是一种跨膜蛋白，在清除LPS中发挥重要作用。与其他LPS受体不同的是，SR 主要介导细胞从血循环中清除，与LPS激活细胞无直接关系。SR－A 可以与LPS结合，介导巨噬细胞结合、内化和降解LPS，从而阻断CD14－TLR4信号通路，减少炎性因子的产生，起到抗炎作用。

2 LPS的作用机制

2.1 LPS介导的跨膜信号转导

LPS多以多聚体的形式存在于水溶液中，可以自然解聚成单体，但速度很低。当LPS进入机体入血后，LBP可以识别LPS，加快LPS多聚体的解聚，并与LPS单体结合运送至髓源性细胞表面。髓源性细胞表面的mCD14 与之结合，形成LPS－LBPCD14三联复合体［11］，随后将其转运至TLR4－MD－2蛋白复合体处，三联复合体在MD－2 的帮助下与TLR4结合，激活TLR4，使之二聚化。TLR4 是一种跨膜蛋白，其胞内区有一段保守的高度同源序列，可以介导与下游蛋白激酶的相互作用［12］。TLR4被激活后，胞内的集团构象发生变化，将信号传入胞内，从而活化胞内信号转导通路。

2.2 LPS介导的胞内信号转导

信号传至胞内后，激活转接分子髓样分化因子（MyD88），IL－1R 相 关 蛋 白 激 酶－1（IRAK－1）、IRAK－4通过MyD88和MyD88转接蛋白类似物聚集到受体复合物中，使IRAK－1 磷酸化。随后IRAK－1从复合物中解离，把信号传给肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF－6），使之活化。活化的TRAF－6通过激活核因子－kB 诱导激酶（NIK）和转化生长因子β活化的激酶（TAK1）进行信号转导，激活相应的NF－kB 和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）两条通路［13］。

NIK 激 活NF－kB 抑 制 蛋 白 激 酶（IKK），诱 导IKK 磷酸化，从而解除NF－kB的抑制，从胞浆中释放NF－kB至细胞核内，启动相关细胞因子基因的转录，完成NF－kB 通路。MAPK 通路是通过TAK1激活C－Jun氨基端激酶（JNK）、p38、胞外信号调节激酶（ERK）等最后激活转录因子AP－1，诱导相关细胞因子基因的表达［14］。通过这两条通路，最终引起IL－1、IL－6、TNF－α、NO 等的释放［15－16］，导致脓毒症、炎症等疾病的发生。另外，有一些研究发现，非髓源性细胞表面的sCD14与LPS结合所产生的细胞信号传导途径，与MAPK 家族，特别是p38 和ERK1亚族的酪氨酸磷酸化密切相关［17］，具体的特性和作用机制还不是十分清楚，需要进一步的研究。

胞内信号转导途径除了上述的MyD88依赖型途径，还有MyD88非依赖型途径［18］。在MyD88非依赖型途径中，有一种接头分子TRAM，与MyD88转接蛋白类似物在结构上相似，有连接诱导IFN－β且含TIR 的转接蛋白（TRIF）和TLR4 的作用，而TRIF 可 以 活 化 干 扰 素 调 节 因 子3（IRF－3），启 动IFN－β基因的转录，从而影响IFN 诱导基因的表达。LPS通过MyD88非依赖型途径，引起IFN 诱导基因的大量表达，产生一系列的炎性细胞因子，最终导致机体的炎性反应。

CD11／CD18受体又称β2 整合素，是存在于白细胞表面的一种糖蛋白受体，有CD11a／CD18、CD11b／CD18和CD11c／CD18三种异质性二聚体。其中，CD11c／CD18可以参与单核－巨噬细胞等的黏附、迁移、趋化和吞噬，是LPS跨膜信号转导的又一种受体。当高浓度的LPS刺激机体时，CD11／CD18受体可代替CD14分子使LPS集中于靶细胞表面，发挥生物学作用［19］。

3 小结

近年来，对LPS的结构特点、相关受体以及作用机制研究取得了很大进展，但LPS介导的细胞信号传导途径是一个庞大而复杂的过程，特别是LPS介导的跨膜信号转导过程位于整个信号通路的最上游，涉及多个双重作用的受体，对其后所介导的通路有决定作用。本文对LPS通路中有双重作用的受体及其机制进行综述，根据LBP、CD14这些受体的双重作用，对LPS介导的上游通路进行早期控制或阻断，发挥受体保护机体的部分，为治疗LPS引起的炎症等疾病提供新的思路和依据。LBP、CD14等受体虽然有双重作用，但具体与LPS对机体的分子机制还不是很清楚，有待进一步深入的研究。

［1］ 于耕红，范 昕，冯咏梅.溃疡性结肠炎患者CA125及内毒素检测价值的探讨［J］.临床和实验医学杂志，2011，10（11）：827－829.

［2］ Morris M，Li L.Molecular mechanisms and pathological consequencesof endotoxin tolerance and priming［J］.Arch Immunol Ther Exp，2012，60（1）：13－18.

［3］ Scicluna B P，van＇t Veer C，Nieuwdorp M，et al.Role of tumor necrosis factor－αin the human systemic endotoxin－induced transcriptome［J］.PLoS One，2013，8（11）：e79051.

［4］ 张 颖，舒旷怡，王金文，等.LBP、sCD14与LPS相互作用对巨噬细胞释放TNF－α的影响［J］.医学研究杂志，2011，40（2）：26－30.

［5］ 冯起甲.脂多糖结合蛋白与CD14结合位点模拟肽的筛选及模拟肽对大鼠内毒素性急性肺损伤保护作用的实验研究［D］.重庆：第三军医大学新桥医院全军呼吸内科研究所，2008.

［6］ 孙 家，夏海鸣.脂多糖相关受体及其介导的信号转导通路［J］.医学综述，2010，16（3）：324－327.

［7］ Klein R D，SU G L，Schmide C，et al.Lipopolysaccharidebinding protein accelerates and augment E.coli phagocytosis is by alveolar macrophages［J］.J Sung Res，2000，94（2）：159－166.

［8］ Hamanm L，Alexander C，Stamme C，et al.Acute－phase concern trations of lipopolysaccharide（LPS）－binding protein inhibit innate immune cell activation by different LPS chenotypes via different mechanism［J］.Infect Immun，2005，73（1）：193－200.

［9］ 王艳萍，祁克宗.内毒素增敏系统LBP／CD14在动物疾病中的研究现状［J］.动物医学进展，2005，26（7）：19－22.

［10］ 张雪梅，熊焕章.LPS诱导的炎症反应信号传导通路研究进展［J］.中国兽医杂志，2010，46（7）：45－47.

［11］ 赵利利，戎 浩，孙芳云.内毒素致急性肺损伤的发病机制研究进展［J］.实用药物与临床，2015，18（4）：466－469.

［12］ Botos I，Segal D M，Davies D R.The structural biology of Toll－like receptors［J］.Structure，2011，19（4）：447－459.

［13］ 邹玉莲，杨 勇，李娴静，等.内毒素耐受的机制研究［J］.现代生物医学进展，2014，14（34）：6778－6781.

［14］ Wang HW，Wu T，Qi JY，et al.Salidroside attenuates LPSstimulated activation of THP－1 cell－derived macrophages through downregulation of MAPK／NF－kB signaling pathways［J］.J Huazhong Univ Sci Technol Med Sci，2013，33（4）：463－469.

［15］ 赵国军，汤石林，田国平，等.肝X 受体激动剂T0901317对脂多糖诱导的THP－1巨噬细胞炎性因子释放的影响及其机制［J］.中国动脉硬化杂志，2013，21（7）：594－598.

［16］ Martel G，Rousseau S.TPL2signalling：From Toll－like receptors－mediated ERK1／ERK2 activation to cystic fibrosis lung disease［J］.Int J Biochem Cell Biol，2014，52：146－151.

［17］ Xiao L，Hu C，Feng C，et al.Switching of N－methyl－D－aspartate（NMDA）receptor－favorite intracellular signal pathways from ERK1／2protein to p38 mitogen－activated protein kinase leads to developmental changes in NMDA neurotoxicity［J］.J Biol Chem，2011，286（23）：20175－20193.

［18］ 杨 虎，李运璧.内毒素耐受及相关机制探讨［J］.实用医院临床杂志，2013，10（5）：261－264.

［19］ 陈莉琴.LPS受体及作用机制研究进展［J］.中国水电医学，2006（3）：186－190.