CD14—細(xì)菌脂多糖的膜受體

日期：2019-08-29 11:44:35

CD14(cluster of differentiation 14)原稱MY23抗原，是一種表面抗原，屬細(xì)胞表面糖蛋白家族成員之一。CD14基因編碼的蛋白，優(yōu)先表達(dá)于單核/巨噬細(xì)胞。CD14是革蘭陰性菌內(nèi)毒素脂多糖LPS和LPS結(jié)合蛋白(LBP)復(fù)合物的高親和力受體。CD14識別并結(jié)合LPS，引起細(xì)胞酪氨酸磷酸化、核因子NF-κB轉(zhuǎn)位、觸發(fā)細(xì)胞因子釋放和氧自由基產(chǎn)生，在機(jī)體免疫、防御系統(tǒng)引起的一系列反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

1. CD14的發(fā)現(xiàn)

2. CD14的分類

3. CD14的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1. CD14的發(fā)現(xiàn)

1981年，Todd首次從人單核細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)了CD14。1985年，Maliszewski從人血清中發(fā)現(xiàn)了可溶性CD14^[1]，它與之前發(fā)現(xiàn)的單核細(xì)胞表面的CD14結(jié)構(gòu)相似^[2]。1990年，CD14被發(fā)現(xiàn)可作為LPS/LPS結(jié)合蛋白復(fù)合物的受體，介導(dǎo)LPS性細(xì)胞反應(yīng)^[3]。

2. CD14的分類

CD14以兩種形式存在，一種是細(xì)胞膜CD14，通過糖基磷脂酰肌醇尾部(mCD14)固定在膜上，另一種是可溶性形式(sCD14)。

mCD14是一種55 kDa的糖蛋白，不含跨膜區(qū)。

sCD14相比mCD14而言，其分子量較小，因?yàn)槠淙鄙貾I結(jié)構(gòu)^[4]。可溶性CD14分為兩種：sCD14α和sCD14β，它們的分子量分別為49 kDa和55 kDa^[5]。

單核細(xì)胞產(chǎn)生sCD14的方式可能有兩種：

由mCD14在蛋白酶或磷脂酶催化分解作用下(脫去PI成分)脫落而成。
由CD14基因轉(zhuǎn)錄、合成的CD14蛋白，不進(jìn)行PI化或逃脫P(yáng)I化，最后經(jīng)由細(xì)胞內(nèi)囊泡分泌。

3. CD14的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

CD14基因位于人類5號染色體長臂5q23-31區(qū)，約3900 bp。

人CD14的前體蛋白多肽鏈由375個(gè)氨基酸組成，通過將前體多肽的前19位信號肽去除而形成成熟的由356個(gè)氨基酸組成膜型CD14，其分子量為55 kD。

N-末端的第39-44位殘基是人類CD14與LPS結(jié)合位點(diǎn)的最基本部分，第86-329位殘基間包含10個(gè)富含亮氨酸的重復(fù)特征性序列^[6]，可與脂類作用形成親水的β折疊，可能在蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的識別中起重要作用。CD14氨基酸序列羧基末端含有17個(gè)疏水性中性氨基酸，并有5個(gè)N-糖基結(jié)合位點(diǎn)。

人和鼠CD14成熟蛋白質(zhì)共有的特征為：

含有大量的亮氨酸;
有多個(gè)N-糖苷鍵;
有數(shù)個(gè)半胱氨酸殘基;
分子中央部分有以亮氨酸為主的重復(fù)序列。

圖1 CD14的結(jié)構(gòu)

該圖片來自維基百科

4. 組織分布

CD14在人和鼠體內(nèi)表達(dá)具有組織特異性和細(xì)胞特異性。

mCD14主要分布在單核細(xì)胞，巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞的細(xì)胞表面，因此CD14（mCD14）可作為辨別單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞的一個(gè)有用標(biāo)志。此外，mCD14還存在于中性粒細(xì)胞胞漿內(nèi)膜性分泌小體和嗜苯胺蘭顆粒中^[7]，而內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞等表面則未發(fā)現(xiàn)mCD14的存在。

sCD14則存在于正常人和動(dòng)物的血漿(清)中，人血清中sCD14的正常濃度為2~5 mg/ mL，占血中全部CD14含量的99%。sCD14還微量存在于尿液。

5. 配體

mCD14位于免疫效應(yīng)細(xì)胞表面，其配體包括脂多糖（LPS）、肽多糖、磷壁酸、脂肽和多種其他微生物信號。此外，mCD14也能識別熱休克蛋白60、神經(jīng)酰胺、磷脂類、脂蛋白等內(nèi)源性配體。CD14也是革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁成分肽聚糖(peptidoglycan， PGN)、分枝桿菌上的脂阿拉伯甘露糖(lipoarabinomannan)及多種病原體的受體^[8]。

6. CD14的功能

CD14是一種錨定蛋白，是一種普遍存在的模式識別受體。CD14作為細(xì)菌脂多糖LPS的細(xì)胞膜受體，它與其他蛋白質(zhì)協(xié)同作用，在機(jī)體免疫、防御系統(tǒng)引起的一系列病理反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。

mCD14：在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等具有mCD14的細(xì)胞中，mCD14在受到其配體LPS/LBP的作用后，可使靶細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，從而誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答和病理性損傷。mCD14刺激單核細(xì)胞等分泌TNF、IL-1等細(xì)胞因子。

mCD14刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生FGF、轉(zhuǎn)化生長因子-β (TGF-β)、PDGF，它們均可誘發(fā)細(xì)胞的生長。

CD14除作為LPS受體參與細(xì)胞活化之外，還有其它功能。CD14是巨噬細(xì)胞上識別和吞噬凋亡細(xì)胞的受體之一。研究認(rèn)為，CD14可能作為一個(gè)信號識別分子，和其他受體CR3(CD11b/CD18)，CR4(CD11c/CD18)聯(lián)合激活信號，介導(dǎo)凋亡。

CD14在巨噬細(xì)胞識別、吞噬凋亡細(xì)胞中的作用依賴于CD14的一個(gè)區(qū)域，這個(gè)區(qū)域與LPS的結(jié)合區(qū)域緊密相關(guān)。

sCD14：可溶性CD14（sCD14）與細(xì)胞膜CD14競爭結(jié)合LPS，并介導(dǎo)不表達(dá)CD14的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞對LPS的應(yīng)答。可溶性CD14與LPS結(jié)合在不同的濃度條件下發(fā)揮不同的生理功能。在生理濃度下，sCD14作為LPS激動(dòng)劑發(fā)揮作用，在較高濃度下，sCD14則發(fā)揮LPS拮抗作用。比如，血中sCD14濃度增高可減少LPS/LBP復(fù)合物與單核細(xì)胞結(jié)合，進(jìn)一步減少炎癥因子的生成，從而對炎癥反應(yīng)進(jìn)行調(diào)控^[9]。

圖2 LPS與LBP、CD14相互作用誘導(dǎo)細(xì)胞活化

7. CD14介導(dǎo)的信號通路

CD14與LPS信號轉(zhuǎn)導(dǎo)主要包括跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

7.1 CD14跨膜傳導(dǎo)途徑

CD14跨膜傳導(dǎo)途徑有3種模式^[10]：

模式Ｉ為單構(gòu)件受體信號受體模式：即LPS（LPS/LBP）與mCD14連接后開始傳導(dǎo)信號，信號傳遞到細(xì)胞時(shí)，由跨膜蛋白識別；另外兩種模式則認(rèn)為LPS受體是多構(gòu)件受體，包含配體結(jié)合亞單位mCD14和跨膜蛋白傳遞信號，這些模式認(rèn)為CD14在細(xì)胞與LPS結(jié)合上起重要作用，但在跨膜信號傳導(dǎo)中需要有附加蛋白參與。

LPS多以多聚體的形式存在于水溶液中，并且以低速解聚成單體。LBP可以識別LPS，加快LPS多聚體的解聚。LBP可以與LPS單體結(jié)合并將LPS運(yùn)送至髓源性細(xì)胞表面，與髓源性細(xì)胞表面的mCD14結(jié)合，形成LPS-LBP-CD14三聯(lián)復(fù)合體。該三聯(lián)復(fù)合體被轉(zhuǎn)運(yùn)至TLR4-MD2蛋白復(fù)合體處，在MD-2的幫助下與TLR4結(jié)合，激活TLR4，使之二聚化。TLR4可以介導(dǎo)與下游蛋白激酶的相互作用^[11]。

TLR4-MD2也是toll樣信號通路的重要組成部分，說明CD14與toll樣信號通路具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

7.2 細(xì)胞內(nèi)信號傳遞

信號傳至胞內(nèi)后，通過酪氨酸蛋白激酶激活胞內(nèi)髓樣分化因子(myeloid differentiation factor 88，MyD88)，隨后通過磷酸化IRAK-1將信號傳給腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TRAF6），使之活化。活化的TRAF6通過激活核因子κB誘導(dǎo)激酶（NIK）和轉(zhuǎn)化生長因子β活化的激酶（TAK1），從而激活相應(yīng)的NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）兩條通路。

7.2.1 NF-κB信號

NIK激活NF-κB抑制蛋白激酶（IKK），誘導(dǎo)IKK磷酸化，從而將NF-κB從胞漿中釋放至細(xì)胞核內(nèi)，啟動(dòng)相關(guān)細(xì)胞因子基因的轉(zhuǎn)錄，完成NF-κB通路。NF-κB調(diào)節(jié)的基因主要編碼涉及免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子，免疫受體分子和急性期蛋白。因此CD14分子及其信號通路在機(jī)體的免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)過長中起到重要的作用。

7.2.2 MAPK通路

在MAPK通路中，TAK1激活C-Jun氨基端激酶（JNK）、p38、胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）等最后激活轉(zhuǎn)錄因子AP-1，誘導(dǎo)相關(guān)細(xì)胞因子基因的表達(dá)。

通過這兩條通路，最終引起IL-1、IL-6、TNF-α、NO等的釋放^[12]，導(dǎo)致膿毒癥、炎癥等疾病的發(fā)生。

圖3 CD14-LPS介導(dǎo)的信號通路

8. 疾病

CD14與多種疾病相關(guān)，在宿主抗感染中發(fā)揮雙重作用，這取決于其微生物類型及其表達(dá)的病原體相關(guān)的分子模式（PAMPs）。CD14擴(kuò)增反應(yīng)可以通過誘導(dǎo)足夠的炎癥和免疫反應(yīng)來消滅入侵的微生物，從而對宿主有益。它也可因過度炎癥和/或病原體的傳播，從而能對宿主造成不利的影響。

CD14在病原體和病原體相關(guān)分子模式(PAMP)誘導(dǎo)的肺部反應(yīng)中的作用

圖4 CD14在病原體和病原體相關(guān)分子模式(PAMP)誘導(dǎo)的肺部反應(yīng)中的作^[13]

8.1 膿毒癥

膿毒癥(sepsis)是指由感染引起的全身炎癥反應(yīng)綜合征，是創(chuàng)傷、燒傷、休克、感染等臨床急危重患者的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，也是誘發(fā)膿毒性休克、多器官功能障礙綜合征的重要原因。膿毒癥主要是由炎癥反應(yīng)的失衡造成的。LPS是全身炎癥反應(yīng)的重要觸發(fā)劑，它與膿毒癥、重癥膿毒癥以及膿毒性休克的炎癥過程密切相關(guān)。

高濃度的sCD14與由革蘭染色陰性菌引起的膿毒血癥的死亡率增加有關(guān)^[14]。研究表明，膿毒癥患者血漿中sCD14水平明顯升高，mCD14水平明顯下降，且這種變化與疾病的嚴(yán)重程度及預(yù)后相關(guān)。血清sCD14是革蘭氏陽性膿毒癥的良好預(yù)后指標(biāo)，其水平升高與高死亡率相關(guān)。研究顯示^[15]，sCD14亞型Presepsin作為一種新型膿毒癥生物標(biāo)記物，在感染患者中，其血漿濃度明顯高于非感染患者，且Presepsin在膿毒癥的早期診斷、嚴(yán)重性評估和預(yù)后方面均優(yōu)于PCT、CRP、IL-6傳統(tǒng)標(biāo)志物，具有較高的敏感性，有望成為理想的膿毒癥生物標(biāo)記物。但其缺點(diǎn)是特異性不足^[16]。

8.2 免疫系統(tǒng)疾病

自身免疫性疾病的患者，外周血中sCD14明顯升高，細(xì)胞mCD14表達(dá)增加。當(dāng)患者接受激素類藥物治療時(shí)，外周血中sCD14水平及單核細(xì)胞mCD14的表達(dá)均受抑制。

8.3 心血管系統(tǒng)疾病

sCD14促使內(nèi)皮細(xì)胞活化，可加速動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。單核細(xì)胞表面的CD14與LPS結(jié)合可引起單核細(xì)胞的活化，同樣可加速或促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的形成^[17]。CD14是一種很重要的風(fēng)險(xiǎn)因素，它在引起動(dòng)脈粥樣硬化的過程中起著重要作用^[18]。sCD14水平升高與主動(dòng)脈硬化、頸動(dòng)脈斑塊形成、不穩(wěn)定型心絞痛密切相關(guān)^[19]。

此外CD14在調(diào)節(jié)樹突細(xì)胞凋亡、預(yù)測心血管事件及評估慢性腎臟疾病預(yù)后中起著重要作用。高濃度的sCD14與艾滋病患者逐漸增加的死亡率有關(guān)；

CD14 mRNA和TLR4 mRNA表達(dá)與PD患者疾病嚴(yán)重程度有一定關(guān)系，提示機(jī)體固有免疫可能參與了PD的發(fā)生發(fā)展。

CD14是RA發(fā)生及發(fā)展的相關(guān)基因^[20]。單核細(xì)胞表面受體CD14與慢性炎癥的發(fā)生和維持有關(guān)。

CD14與慢性腎病（CKD）有密切關(guān)系。

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