第三军医大学学报1999年第21卷第11期

陈建（综述）罗向东杨宗城（审校）

关键词：内毒素效应细胞

内毒素是G^-细菌细胞壁中的脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS），由亲水性的多糖（O-特异性多糖、核心多糖）及疏水性的类脂Lipid a构成。其中Lipid A 是LPS结构中最保守的部分，无种属特异性，是LPS的主要生物活性成分。LPS在细菌生长繁殖、死亡破裂或人工方法裂解后释放，一旦进入人或其它敏感动物体内，将对宿主各系统、器官产生广泛的影响。由于其作用机制广泛而复杂，在过去近20年里尽管针对性抗生素不断问世，G^-细菌败血症的死亡率仍持续在30%左右居高不下。目前，关于LPS作用机制的研究尚在进行中，大多数学者均已肯定CD14、LBP在介导LPS的细胞反应中起重要作用，除此之外，其它膜结构、体液成分也被认为与LPS的作用机制有关。

1LPS与效应细胞

小鼠B淋巴细胞在LPS的作用下可产生强烈的多克隆反应，包括增生和抗体的产生，这种抗LPS的反应不依赖辅助性T细胞的参与。巨噬细胞在LPS的刺激下可增强吞噬功能、活化细胞膜表面的酶及补体包被的红细胞、产生杀肿瘤的细胞毒性、促进细胞的增殖与分化、刺激TF、IL-1a/β(LAF)、IL-6、8、12、interferonα/β 、TNF-α、 NO、IL-6 、GSF、PAF的合成及释放,通过对脂加氧酶和环氧化酶的激活，影响花生四烯酸代谢产生白三烯、前列腺素、血栓素^［1］等。LPS还可刺激中性粒细胞产生活性氧自由基、与纤维蛋白原（Fibrinogen）粘附（由CD11b/CD18介导）。PMN也可在LPS下产生氧自由基、分泌蛋白酶、增强细胞的粘附等。

人类外周血树突状细胞DC（Dendritic cell）为CD14阴性细胞，是专职的抗原递呈细胞，在免疫反应中起重要作用，成熟的DC存在于非淋巴组织中，通过它们强大的吞噬和抗原处理能力捕获抗原，然后移入淋巴结、脾脏等T细胞区而失去处理抗原的能力，成为具有潜在免疫刺激能力的细胞。DC对病原体相关分子结构的识别和活化是它发挥抗原递呈功能的关键。LPS可作用于DC，促其成熟并移出非淋巴器官，产生高水平的TNF、IL-6、IL-8、IL-12，上调HDL-DR、B7-1、B7-2、CD40的表达^［2］。

LPS作用于内皮细胞（有血清情况下），可产生ICAM-1、VCAM-1、ELAM-1、TF及Thrombomodulin等生物活性因子^［3］，在介导白细胞与血管内皮粘附所致的血管损伤、血管内凝血的发生发展中起到了关键的作用。

2CD14

1985年，Maliszewski用单克隆抗体发现了单核细胞表面、髓样细胞(Myeloidcell)的培养上清及正常人血浆中一种55KD的蛋白质My23，后来这种蛋白质在International workshops on Leukocyte Antigens 上被命名为CD14，成为髓样细胞表面分化抗原中的一员。1986年，Bazil等测定了正常人血浆中sCD14的浓度是2～6μg/ml。1988年前后，人们已对人、小鼠的CD14基因进行了克隆测序，推测CD14的蛋白结构中有富含亮氨酸片段的重复序列，由375个氨基酸组成。人CD14的基因定位于5号染色体q23-q31，小鼠CD14基因定位于18号染色体^［4］。1988年Haziot等证实mCD14由糖酰磷脂酰肌醇链（Glycosylphosphatidyl-inositol linkage，GPI）锚着于细胞表面^［5］，是一个非跨膜的蛋白质,并提出了sCD14产生的可能机制--由细胞表面脱落，失去GPI锚进入血液。

1990年， Samuel D. Wright发现CD14单抗可极大的下调LBP-LPS复合物与巨噬细胞的结合并减少TNF-α的分泌^［6］，这一发现使CD14成为第一个被公认的LPS在单核、巨噬细胞上的受体。Wurfel^［7］提出了CD14是介导LPS反应中心的依据：①LPS可与CD14有比例的结合；②抗CD14的抗体可抑制LPS刺激吞噬细胞的能力；③sCD14可介导mCD14阴性细胞的反应；④mCD14阴性细胞转染CD14基因后可使其对LPS的反应增强1000倍，而CD14阴性小鼠（CD14 knock-out mice）对LPS的敏感性下降10000倍。

现已知道,mCD14在人和多种动物的单核细胞上有大量表达，粒细胞上有少量表达，在大多数组织巨噬细胞中也有表达，这些能在细胞膜表面表达CD14的细胞,被称为CD14阳性细胞^［7］。mCD14的表达与细胞的功能状态有关，当单核细胞的吞噬活性增强时，mCD14数目增加。无细胞情况下，LPS可与CD14直接结合，LBP的加入可加速LPS的结合，LPS与CD14的具体结合部位尚不清楚，Ulevitch、Netea认为Lipid a是LPS与CD14的结合部位；Todd S C Juan则发现CD14 N末端的152个氨基酸具有结合LPS、刺激细胞活化的能力。

典型的CD14阳性细胞对LPS的反应模型是LPS先与LBP形成复合物，然后与mCD14结合，引起细胞内信号转导及细胞效应的产生^［6］。但CD14是非跨膜分子，不直接参与信号转导，GPI锚在CD14阳性细胞的活化中也不是必需的，引起信号转导的部分可能是一个包含跨膜蛋白酪氨酸激酶或受LPS/LPS-CD14刺激的蛋白质，它可活化细胞内蛋白酪氨酸激酶^［8］。

机体内另一类细胞如上皮细胞、内皮细胞、星状细胞、树突状细胞、血管平滑肌细胞等均不能在细胞膜上表达CD14，称为CD14阴性细胞^［9］。目前大多学者认为它们对LPS的反应需sCD14的介导。

sCD14与LPS的结合不论有无LBP均可，但LBP可加速LPS与sCD14的结合^［9］。sCD14与LPS先形成复合物，然后与CD14阴性细胞上一种膜结构结合才能使细胞活化，这种膜结构可能是一种跨膜信号受体，也可能是与信号转导亚单位相连的结构，目前这一模式已为大多数人公认。Natalio vita提出了这一膜结构存在的依据^［9］：① 它可与125I-sCD14特异性、可饱和性的结合；②只有LPS存在时有特异性结合，IL-6的产生也须LPS、sCD14同时存在；③ sCD14-LPS与受体以高亲合力结合；④ 细胞对LPS的快速反应有赖于LPS-sCD14复合物的形成。

3内毒素结合蛋白LBP

1986年，Tobias^［10］等在研究HDL与LPS的关系时成功地从家兔急性期血清中分离出一种可与LPS结合的糖蛋白，分子量分为60.5/58KD，被正式命名为内毒素结合蛋白LBP（Lipopolysaccharide-binding protein），后来证实LBP由肝脏合成，并且与LPS之间存在着直接作用。因为LPS与HDL的结合可改变LPS的生物活性，提示LPS与血浆蛋白的结合可修饰LPS的理化特性及生理功能，故提出LBP可能调节LPS活性的推论。

1990年，Schumann等测定了多种属动物LBP在血清中的含量小于0.5μg/ml ，但各家报道稍有差别。Tobias证实LBP有Lipid A的结合位点，可与多种LPS（R/S型）以高亲合力结合，急性期反应时LBP可在24 h后上升到50 μg/ml，而血浆中0.2～0.5 μg/ml的LBP可完全结合直至5ng/ml的LPS^［6］。

编码人LBP的基因约1.7 kb，定位于20号染色体的q11.23-q12区，成熟LBP蛋白含452个氨基酸，其中有4个半胱氨酸和5个潜在的糖基化位点。兔LBP基因约1.8 kb，蛋白的一级结构由456个氨基酸残基组成，包括2个半胱氨酸和3个糖基化位点。比较人、家兔LBP与BPI发现：人与兔LBP有69%的氨基酸残基、78%核苷酸序列同源；人BPI与人LBP、兔LBP与人BPI分别有44%、40%氨基酸序列同源^［4］。

除此之外，人LBP与人胆固醇脂转运蛋白（Cholesterol ester transport protein）有23%氨基酸残基相同，提示LBP可与脂质结合并将脂质转送至配基起作用，进一步推测 lBP可作为血浆中LPS的载体蛋白并控制LPS依赖的单核细胞反应。S wright等首次对LBP的功能进行了定义：LBP可调理含LPS的颗粒和完整的G^-细菌，介导包被的颗粒与巨噬细胞粘附，诱导TNF等细胞因子的产生和释放。

由于识别LPS在宿主抵抗G^-细菌的感染中占重要地位，推测LBP的主要功能是加强宿主在早期感染时识别LPS的能力，促进细胞释放细胞因子，由此增强宿主抵抗感染的能力。在急性期反应中LBP的含量升高，血管外的LBP随之升高，升高的LBP可依靠其调理活性提供其它防御机制。LBP与LPS在急性期血清（Acute-phase serum，APS）及单纯LBP与LPS在体外混合后可以高亲合力结合^［10］，而 lBP-LPS复合物又可与巨噬细胞结合，因此LBP可能作为一个载体将LPS带到细胞表面，并极大限度的降低LPS刺激单核细胞/巨噬细胞的阈值^［4］。

Wurfel的研究证实在LBP knock-out 小鼠，其全血在体外接受LPS刺激后产生TNF-α的能力下降，需较正常小鼠高1000倍的LPS方可引起相同的反应，而在反应体系中加入LBP后产生TNF-α的能力恢复^［7］。

4其它与LPS结合的细胞膜表面结构

除了CD14是大家公认的LPS细胞表面受体外，因观察到无论CD14阳性还是阴性细胞均可在抗CD14抗体存在情况下对LPS发生反应，推测CD14不是LPS藉以反应的唯一细胞表面结构。许多学者的研究也证实了这些受体存在的可能性，他们在红细胞、血小板和粒细胞、淋巴细胞、肥大细胞、肝细胞等细胞膜上均发现了可与LPS结合的成分。

Schletter用免疫沉淀法在sCD14和LBP存在下，检测到单核细胞和红细胞表面一种可与Lipid a结合的80KD的蛋白质，认为这个80KD的蛋白质与CD59、CD55有关，可能介导LPS-sCD14复合物对CD14阳性及阴性细胞的反应^［11］，相同分子量的蛋白也在其他学<