[科普中国]-甘露糖受体

概述

20 世纪70 年代后期, 在兔肺泡巨噬细胞发现了一个175kDa 的内吞性受体，能识别糖基化的溶酶体酶和末端为甘露糖、海藻糖、N- 乙酰葡萄糖胺等残基的糖类。该受体最初被命名为巨噬细胞甘露糖受体（Macrophage mannose receptor，MMR），进一步研究发现，其分布并不只限于巨噬细胞，故统称为甘露糖受体（Mannose receptor，MR），其他名称还包括MRC1（Mannose receptor C- type 1）和CLEC13D（C- type lectin domain family 13 member D）。之后，根据细胞分化分子系统,MR 又被命名为CD206。1

甘露糖受体（Mannose receptor，MR）是先天免疫系统中重要的模式识别受体和内吞受体，主要存在于巨噬细胞和树突状细胞的细胞膜表面，MR 具有多个胞外结构域，能识别和结合广泛的内源性和外源性配体，在维持内稳态、识别病原、诱导细胞因子、抗原递呈等过程中发挥重要作用。

结构特征及编码基因甘露糖受体的结构特征MR 是C 型凝集素超家族中MR 家族（MR family）中的一员，属钙依赖性Ⅰ型跨膜蛋白受体。MR从N 端到C 端依次为胞外富含半胱氨酸（cysteine-rich，CR）结构域、Ⅱ型纤维连接蛋白（fibronectintype Ⅱ，FNⅡ）结构域、8 个串连的C 型凝集素样结构域（C- type lectin- like domain，CTLD）、跨膜结构域和胞质内短尾巴结构域。MR 家族最显著的特征是单条肽链上含多个CTLD。1

(1) 胞外的富含半胱氨酸区域(Cysteine-rich domain, CR)：为对称的三叶草样结构。具有凝集素活性，能够结合SO4-4-N-乙酰半乳糖胺、SO4-3-N-乙酰半乳糖胺和SO4-3-半乳糖，因此能识别腺垂体激素如促黄体激素，硫酸软骨素A和B，Lewisa和Lewisx型硫酸化低聚糖。MR家族成员间的CR序列的同源性是25%-30%。

(2) II型纤连蛋白重复区(Fibronectin type II domain, FNII)：在甘露糖受体家族成员间，此区域是最保守的。最近，细胞黏附分析和胶原质结合实验的研究显示，MR能在FNII区域介导下结合胶原质，可结合I型，III型和IV型胶原质，提示MR这种多功能的受体在胶原质清除或细胞基质黏附中具有额外的作用。2

(3)多个C型凝集素样糖类识别域(C-type lectin-likedomain, CTLD)：介导MR与以甘露糖､岩藻糖和N-乙酰氨基葡萄糖为末端的糖类结合,MR即得名于此｡ 单区域分析提示只有CTLD4能单独结合单糖,但作为一个完整的受体以高亲和性结合多价配体,是需要CTLD4-8参与的｡

(4)1个胞质内尾区域:MR在胞吞小室和质膜的重复循环,其胞内的靶向是由胞质区基于酪氨酸的基序介导的｡MR在早期内涵体的再循环是由双芳香基序(由内吞基序上的酪氨酸和邻近的苯丙氨酸组成)介导的｡从整体来说,MR的3维构象并非一成不变｡不同条件下MR构象的改变及随之而来的多价结合位点有效性的变化,可以影响受体的功能｡Boskovic等3证明在模拟内质网的低pH环境中,MR的3维结构出现极大的变化,以调节对配体的选择性｡

甘露糖受体的编码基因人类的MR基因定位于10p11.21。基因结构研究表明外显子1编码信号序列，外显子2编码CR区域，外显子3编码FNII区域，外显子30则编码跨膜区和胞内区，另外的27个外显子编码8个TLDs和插入的联结子区。

组织分布及其调节甘露糖受体的组织分布MR最初在大鼠肝枯否氏细胞中发现,事实上其广泛分布于脾红髓､淋巴结副皮质及胸腺皮质等特定组织的巨噬细胞｡MR在肺泡巨噬细胞､单核细胞衍生的巨噬细胞､树突状细胞均有丰富的表达,但在单核细胞上无表达｡在某些内皮细胞亚群､气管平滑肌细胞､视网膜上皮细胞4､肾血管系膜细胞､Kaposi肉瘤细胞､精子顶体细胞和脑小胶质细胞等也发现有MR的表达｡在母胎界面的蜕膜巨噬细胞上有丰富的MR,其与内吞分泌期黏液素有关5｡Linehan的研究表明,在皮肤,肝,心肌,骨胳肌,舌肌的抗原递呈细胞(APC)上都有MR的表达,且共焦显微镜显示,MR阳性细胞共表达MHCII类分子,提示MR在这些细胞中的主要作用是抗原捕获｡

甘露糖受体的调节MR的表达受到细胞因子等因素的复杂调节｡IL-4,IL-13和IL-10可上调腹膜炎募集的巨噬细胞上MR的表达｡前列腺素E(PGE)、地塞米松、1,25-二羟维生素D3也能上调MR的水平｡表面活性蛋白D和表面活性蛋白A能提高MR在体外培养的人单核细胞衍生的巨噬细胞表面的表达,此种提高与蛋白的合成无关,可能是胞内MR转移到细胞表面增多｡肺表面活性蛋白A通过激活磷脂酰肌醇激酶?3/钙信号转导途径上调MR的表达｡IFN-γ是前炎症因子,能激活炎症部位的巨噬细胞,IFN-γ下调MR的同时上调FcγR1的表达,提高对微生物的吞噬作用,随后抗微生物的产物NO的产生也增加,并介导对病原体的杀灭｡由于NO在杀灭病原体的同时也会损伤炎症周围的组织,因此在最初的杀灭完成后减轻炎症反应非常重要｡但感染和炎症后MR的胞吞和吞噬特征是如何被调节目前尚不清楚｡另一方面,MR本身的糖基化,终端的唾液酸化,通过影响受体的自联作用,也影响到它的CR区和CTLDs区的结合特性｡

免疫作用甘露糖受体(MR) 属于多凝集素(multilectin) 受体, 可识别细胞表面或病原体细胞壁上的多种糖分子, 通过参与受体介导的内吞作用(Receptor-Mediated Endocytosis) 和吞噬作用(phagocytosis) , 来维持内环境的稳定, 并将先天性免疫与后天免疫联系起来, 组成机体的一种免疫防御系统。6

MR 既能结合内源性分子，又能结合病原体；MR 清除了这两类物质，使其成为内稳态与免疫防御之间的桥梁。因此，MR 是一个非典型的模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR），其功能异常复杂。

维持内环境稳定MR 通过胞外结构域识别和结合许多内源性配体，并将其内化和降解，在维持机体内环境稳态方面发挥重要作用，如通过CTLDs 清除进入循环中的溶酶体水解酶和髓过氧化物酶，清除衰老的细胞和坏死细胞的碎片；通过CR 调节循环中的前垂体激素含量；通过FNⅡ清除胶原蛋白，调节细胞与基质间的黏附作用等；Mφ通过MR 捕获分泌的溶酶体酶, 可清除循环中的糖蛋白, 内吞甲状腺球蛋白等分泌蛋白, 从而参与维持组织内环境的稳定。最新研究表明，MR 在清除外源毒物方面也具有重要作用。1

MR在先天性免疫中的作用MR参与识别病原体。MR 可以识别细胞壁的多糖成分, 如酵母甘露聚糖、细菌荚膜、L PS 和脂质阿拉伯甘露聚糖(lipoarabinomannan) , Mφ可通过MR来吞噬许多非调理素化的微生物, 包括细菌、真菌和原生动物(protozoa) 等。而在高等真核生物中, 甘露糖残基通常深埋于糖蛋白分子内, 因而不能与MR 结合。Mφ的MR 识别病原体后, 可导致细胞活化, 使超氧化阴离子释放增加, 并诱导细胞因子的合成。巨噬细胞膜在肌动蛋白细胞骨架的介导下可发生变形运动, 包绕病原体或病原体感染的靶细胞, 形成吞噬小体,进而消化、杀伤病原体。Newman 等7观察到, 人的DC 亦可通过MR 特异性地识别并吞噬白色念珠菌, 并在溶酶体水解酶的作用下杀伤病原体。

激活信号通路，诱导生成NO 和多种细胞因子。MR 与配体相互作用可以引发细胞内一系列的信号级联放大，激活转录，促进或抑制NO 和多种细胞因子，如IL- 1、IL- 6、GM- CSF、TNF- a、IL- 12、IL- 10、IL- 1ra、IL- RⅡ等的表达8。MR 的胞质内结构域很短，不含信号转导基序，因此，MR 参与信号转导，导致目的基因的表达还需要其他受体参与。有研究报道证实，IL- 8 的诱导生成需要TLR- 2 的参与。MR 通过介导不同细胞因子的生成对机体的免疫应答过程进行调节。

MR在后天免疫中的作用MR参与抗原转运。MR 可通过非糖基识别结构域, 与表达于脾和淋巴结细胞表面的特殊分子相互作用, 从而将MR2抗原复合物转运至B 细胞亲和力成熟区。T 细胞依赖抗原可诱导这些CR 配体阳性巨噬细胞变为树突状细胞，游走进入B细胞滤泡中，向淋巴细胞呈递抗原。由于CR 配体阳性巨噬细胞不表达MR，推测抗原首先与MR 阳性巨噬细胞（MR 的CTLDs）结合，结合有抗原的可溶性MR（sMR）或MR 阳性细胞再通过CR 与CR 配体阳性巨噬细胞结合9。

MR参与DC的抗原呈递。DC可通过MR 介导内吞方式摄取抗原。此途径具有高效性、选择性及饱和性的特点。MR 为可重复使用的抗原受体, 其功能主要是摄取并集中非自身抗原, 以利于抗原的处理和呈递。与未甘露糖化的抗原肽相比较, 甘露糖化的抗原和肽段的提呈效率高200～10000倍。MR介导抗原的交叉递呈，即外源蛋白内化后通过MHC- Ⅰ类分子递呈给CD8+ 细胞8。该功能对非直接感染APC 病毒和非内源性表达肿瘤抗原的免疫应答非常重要。外源性抗原由内体转移到胞质中进行蛋白降解是抗原交叉递呈的关键。最新的研究表明，MR 内化抗原后由泛素化调节（MR 的胞质段与多聚泛素连接）而实现这一转移过程。