內(nèi)毒素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑為:G-菌在崩解或繁殖時(shí)釋放出脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),進(jìn)入宿主血液或細(xì)胞培養(yǎng)基中,并與血漿脂蛋白結(jié)合(HDL,乳鐵蛋白等)或與脂多糖結(jié)合蛋白(LBP)結(jié)合。LBP的主要功能是使LPS聚集體解離為LPS單體,形成LBP-LPS復(fù)合物,然后將LPS 轉(zhuǎn)遞給單核-巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等細(xì)胞膜上的mCD14(membrane-bound CD14)受體,并與之結(jié)合形成LBP-LPS-mCD14復(fù)合物,或者與游離的sCD14(soluble CD14)形成LBP-LPS-sCD14復(fù)合物,后者再將LPS轉(zhuǎn)遞給mCD14受體,或轉(zhuǎn)遞給無mCD14的細(xì)胞,如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞。
mCD14是以糖化磷酸肌醇(glycosylphosphatidylinositol,GPI)錨定在膜上的糖蛋白,其在單核-巨噬細(xì)胞中的表達(dá)極為豐富,每個(gè)細(xì)胞表面的分子數(shù)約為106~109個(gè),其主要功能是結(jié)合和濃集各種LPS分子,但缺乏配體結(jié)合的特異性。
跨膜型Toll樣受體4(TLR4)在單核-巨噬細(xì)胞中約分布有103個(gè)分子,mCD14能催化LPS與TLR4的胞外亮氨酸富集重復(fù)體(leucine-rich repeats,LRR)結(jié)構(gòu)發(fā)生物理接觸,形成CD14-LPS-TLR4三元復(fù)合物,并誘導(dǎo)TLR4的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域發(fā)生空間構(gòu)象改變,使TLR4受體二聚化。TLR4胞質(zhì)區(qū)的TIR結(jié)構(gòu)域可募集胞內(nèi)銜接蛋白(adaptor)髓樣分化因子88(MyD88)和白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶(interleukin-1 receptor-associatedkinase,IRAK),并錨定到TLR4的TIR結(jié)構(gòu)上。
MyD88的N端為一個(gè)死亡結(jié)構(gòu)域(D-D),C端為一個(gè)TIR結(jié)構(gòu)域,后者能與TLR4的TIR發(fā)生蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用,同時(shí)其D-D結(jié)構(gòu)則與IRAK的D-D結(jié)構(gòu)發(fā)生蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用,使IRAK發(fā)生自身磷酸化并因而具有酶學(xué)活性。后者作用于其下游銜接蛋白TNF受體相關(guān)因子6(TNF receptor-associated factor 6,TRAF6),出現(xiàn)信號(hào)分流,既可通過TGF-β激活激酶(TGF-β-activated kinase 1,TAK1),也可通過ECSIT,分別引發(fā)酶學(xué)級(jí)聯(lián)反應(yīng),激活NF-κB、AP-1、Jun等多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子,并促使相關(guān)基因表達(dá)。
在低內(nèi)毒素濃度時(shí),MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)效應(yīng)對(duì)CD14具有依賴性;而在高濃度時(shí),則不依賴CD14,此時(shí)內(nèi)毒素能通過CD11/CD18、衰變加速因子,膜外突蛋白(moesin)等受體進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。TLR4受體突變可導(dǎo)致內(nèi)毒素耐受,使整個(gè)機(jī)體的細(xì)胞對(duì)內(nèi)毒素的反應(yīng)均顯著低下,并只能誘導(dǎo)出微量細(xì)胞因子的表達(dá)。TLR4是內(nèi)毒素進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵性受體,由于TLR4的胞外結(jié)構(gòu)域在進(jìn)化上具有多態(tài)性,故理論上能夠區(qū)別不同的LPS 分子,從而對(duì)不同的LPS分子產(chǎn)生不同的效應(yīng)。
另外,當(dāng)吞噬細(xì)胞吞噬G-菌或LPS聚集體時(shí),可以在胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行降解并釋放少量LPS,也能與胞質(zhì)內(nèi)受體Nod1中的LRR結(jié)合,誘導(dǎo)其構(gòu)象改變,也能引發(fā)酶學(xué)級(jí)聯(lián)反應(yīng),激活NF-κB,使細(xì)胞因子表達(dá)。后者的途徑為:LPS→Nod1→RICK-→IKK→NF -κB→基因表達(dá)。在小鼠Lps 基因的位點(diǎn)上,目前已鑒定出四個(gè)結(jié)構(gòu)基因,包括TLR4和Ran(Ras-likenuclear G protein),Ran也可能涉及內(nèi)毒素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)效應(yīng)。其他受體如嘌呤受體P2X7以及G蛋白,K+通道蛋白、天然耐受相關(guān)巨噬細(xì)胞蛋白1(natural resistance-associated macrophage protein 1,Nramp1)等均以不同形式參與內(nèi)毒素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),如此才使細(xì)胞因子的分泌達(dá)到最-大-化。