CD14,即LPS(Lipopolysaccharide)受体,最初是一种存在于单核细胞、巨噬细胞等细胞表面的白细胞分化抗原,由TODD于1981年首次从人单核细胞表面发现。
基本介绍
[1];MALISZEWSKI等于1985年又从人血浆中发现了与
单核细胞表面的CD14(membrane CD14,mCD14)
结构相似的可溶性CD14(
soluble CD14,sCD14)[2]。但是当时人们并不知道CD14的具体功能。直到1990年,WRIGHT等人才次发现CD14可作为LPS/LPS
结合蛋白(LPS-binding protein,LBP)复合物受体,介导LPS性细胞反应[3]。
分子结构
人类编码CD14的基因已被克隆并测序。该基因位于人5号
常染色体的长臂端5q23-q31,约含有1338个
核苷酸残基。从
核苷酸的第76位到1200位,编码一段有375个
氨基酸残基的多肽链。与CD14基因相邻的区域还含有编码许多
生长因子(如
IL-3,GM
CSF,CSF-1)和受体的基因,故在明确CD14的功能之前,人们就推测CD14是某种受体物质[4]。鼠、兔、牛等其他动物的CD14基因也陆续被克隆,均与人CD14基因序列有较高的
同源性[5]。
mCD14是一种55kDa的
糖蛋白,通过
糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚固于
细胞膜。mCD14蛋白质部分由包括356个
氨基酸残基组成的多肽链和一个由19个
氨基酸残基组成的末端多肽链构成,其末端多肽为强疏水性性多肽链[4]。人CD14氨基酸序列中39~44位区段是与
LPS结合的必要部分。
sCD14也是一种糖蛋白,其
蛋白质结构与mCD14的蛋白质结构基本相同,(也有报道sCD14蛋白质多肽链序列较mCD14蛋白质多肽链少8个氨基酸),但sCD14不含有PI结构,故分子量较mCD14小,为48kDa左右[6]。
产生分布
mCD14主要分布在
单核细胞、
巨噬细胞和
树突细胞的
细胞表面,被激活的
中性粒细胞表面也有少量mCD14的存在[1]。而
内皮细胞、
上皮细胞等表面则
未发现mCD14的存在。CD14还存在于中性粒细胞胞浆内膜性分泌小体和嗜
苯胺兰颗粒中[7]。
sCD14则存在于正常人和动物的血浆(清)中,人血清中的正常浓度为2~5mg/ml,占血中全部CD14含量的99%[6]。
mCD14是由含有CD14基因的单核细胞、
巨噬细胞,自行转录、翻译蛋白质多肽链,在
高尔基复合体内糖化后,其
羧基端再与PI结合,并由PI的
磷脂部分与细胞膜连接[4]。IL-1β和
TNF-α能够调节CD14基因的表达,促进CD14
mRNA的转录[8];FMLP和
GM-CSF可刺激
中性粒细胞,使其
细胞表面的mCD14增多[8]。sCD14则是由
单核细胞产生。单核细胞产生sCD14的方式可能有两种:①由
内源性酶促反应(由
蛋白酶或
磷脂酶催化),使mCD14分解(脱去PI成分)、脱落形成。因为体外培养的单核细胞受LPS和IFN-r等刺激后,细胞表面的mCD14明显减少,而培养上清液中sCD14的浓度却明显增加;②由CD14
基因转录、合成的CD14蛋白,不进行PI化或逃脱PI化,直接分泌入血[8]。
糖皮质激素能够抑制单核细胞表达和释放CD14。在体外单核细胞培养中,
强的松龙能明显地抑制LPS对mCD14表达和sCD14释放的
促进作用;在体内,
急性炎症患者接受糖皮质激素治疗时,血清sCD14浓度和
外周血单核细胞表面mCD14的表达都被显著抑制。临床上给予病人
类固醇激素治疗时,因其抑制mCD14的表达和sCD14的释放,可能会增加感染的危险性[9]。通过
分子生物学技术,利用
杆状病毒作载体,可在Sfg
昆虫细胞中表达重组sCD14[10]。
活性功能
3.1 作为LPS受体 CD14的主要生物学活性是作为LPS受体,识别、结合LPS或LPS/LBP复合物,介导LPS性细胞反应。CD14介导细胞反应的作用受LPS浓度的影响,LPS低浓度(≤100ng/ml)时,其对细胞的
激活作用完全由其受体—CD14介导;较高浓度时,其激活作用则部分由CD14介导[11]。
3.1.1 mCD14:
单核细胞、
巨噬细胞和
中性粒细胞等具有mCD14的细胞,其mCD14可与LPS/LBP复合物结合,介导LPS对细胞的
刺激作用。LPS或革兰阴性细菌进入
血循环后,立即与LBP结合,形成LPS/LBP复合物。LPS/LBP复合物随即被单核细胞表面的mCD14所识别并结合。mCD14一方面传递LPS信息,刺激单核细胞等分泌
TNF、
IL-1等
细胞因子,介导一系列生理(增强
免疫反应性)和病理(炎症)反应;另一方面介导单核细胞等对LPS/LBP复合物的
吞噬作用,清除被LBP调理后的革兰阴性细菌和LPS[3]。LPS可通过mCD14诱导
中性粒细胞表面粘附受体的表达以及
单核细胞对
内皮细胞的粘附作用[8]。
LPS还可致
单核细胞等
细胞表面的mCD14脱落。在LPS的刺激下,54%~60%mCD14从单核细胞表面脱落。mCD14的脱落也是一种重要的
调节机制,即单核细胞、巨噬细胞受LPS初次刺激,大部分mCD14脱落,减弱单核细胞、
巨噬细胞对LPS的
反应性,防止
TNF的过度产生,调节单核细胞的粘附作用;而mCD14释放入血,形成sCD14,再与LPS等生理
配体结合,也可调节对LPS的细胞反应[8]。
3.1.2 sCD14: sCD14生物学活性与mCD14相似,识别LPS/LBP复合物并与之结合,sCD14也可直接与LPS结合,产生相应的病理
生理反应[6,8]。细胞表面无mCD14的
内皮细胞、
上皮细胞等,对LPS以及LPS/LBP复合物的反应,则由sCD14来介导[6]。sCD14与LPS/LBP复合物结合或直接与LPS结合,形成复合物(类似LPS/LBP复合物),再将LPS
信息传递给
内皮细胞、上皮细胞等[12]。在体外培养的内皮细胞的
上清液中,若仅加入LPS,不产生对内皮细胞的激活作用,在加入LPS的同时加入正常人血清(含sCD14)或重组的人sCD14,可致内皮细胞产生明显的激活反应,诱导产生内皮-淋巴细胞粘附分子、IL-1、
IL-6等
细胞因子,以及
细胞毒作用;同时加入抗CD14抗体,则可抑制血清
依赖性的LPS对
内皮细胞的激活作用。加入血清的同时加入LBP,则可增强LPS对内皮细胞的激活作用[6]。LBP可增强LPS对不含mCD14细胞的
刺激作用,但不是必不可少的因素。sCD14可直接与LPS结合,介导LPS所致的细胞反应。
sCD14与LPS的
直接结合,还可减少LPS与mCD14的结合,调节
单核细胞等的细胞反应[2]。当sCD14浓度明显高于正常血清浓度时,能部分抑制LPS对单核细胞、
巨噬细胞的激活作用,抑制
TNF的产生,这可能是由于sCD14
竞争性与LPS结合;也可能是由于sCD14与LPS对内皮细胞刺激的副作用。sCD14对
中性粒细胞的作用具有
双重效应,在低浓度LBP条件下,通过形成sCD14/LPS复合物,激活中性粒细胞;而在高浓度LBP条件下,通过竞争性地抑制LPS与mCD14结合,抑制LPS对中性粒细胞的激活作用[13]。sCD14与LPS或LPS/LBP复合物结合后,再通过其他的
细胞受体(非mCD14),传递LPS信息,介导LPS对
内皮细胞等的刺激作用。但通过何种特定的细胞受体,目前尚不明确[6]。曾经在
单核细胞、内皮细胞表面发现了一种80kDa的
蛋白质,在sCD14和LBP存在的条件下,能够与LPS和
类脂体A结合,可能与LPS信息传递有关[14]。
3.2 作为其他分子的受体 CD14不仅是LPS的受体,识别、结合LPS或LPS/LBP复合物,还可作为革兰阴性或阳性细菌等其他产物的受体,识别并结合
分枝杆菌的脂肪阿拉伯
甘露聚糖(Lipoarabinomannan,LAM)、
革兰阳性细菌细胞壁成分——可溶性肽糖(Soluble peptidoglycan,sPGN)和
磷壁酸(Lipoteichoic acid,LTA)等,激活
单核细胞,介导一系列生物学反应[15]。
综上所述,CD14(包括mCD14和sCD14)的
化学结构为
糖蛋白,其生物学功能主要是识别、结合LPS或LPS/LBP复合物,介导LPS所致的细胞反应,在LPS性
炎症反应、
内毒素休克等
病理反应中起重要作用。若能够完全封闭CD14的功能,
特异性的阻断CD14与LPS及LPS/LBP复合物结合,就能够防止或中止LPS性炎症反应、内毒素休克等病理反应的发生,对于临床治疗
内毒素血症、内毒素休克等将会有重要意义。■