近日，Science China Life Sciences（《中国科学：生命科学》英文版）发表了华中农业大学水产学院苏建国教授撰写的题为“Toll-like receptor signaling in teleosts”的综述文章。该文从哺乳动物Toll样受体家族（Toll-like receptor, TLR）系统深入的研究结果入手，结合鱼类TLR现有知识，比较分析系统总结了鱼类TLR的组成、分类、亚细胞定位、二聚化、糖基化修饰、识别配体、接头分子、信号通路及负调控因子、对获得性免疫的调控、在疫苗佐剂研制中的应用等。最后对鱼类TLR的研究方向和热点进行了思考和展望。
TLR参与感染、炎症、自身免疫、癌症、移植物排斥、繁殖、发育和再生，影响着人类生物学的诸多领域。TLR坐镇免疫系统“金字塔”顶端，形成免疫“前哨”的最高地位家族，守护着机体的健康和稳态，成为研究最广最深入的模式识别受体（Pattern recognition receptor, PRR）家族，在抵抗感染、免疫稳态和免疫监视中发挥着重要作用，在启动先天性免疫及调控获得性免疫中发挥着“统帅”作用。
1997年底人类TLR4的发现革新了先天免疫领域，产生了PRR和真正先天性免疫概念。在发现PRR之前，人们不知道先天性免疫是如何识别微生物的。在发现TLR（1997年）之后，人们才知道先天性免疫通过PRR识别微生物的微生物相关分子模式（Microbe-associatedmolecular pattern, MAMP）。TLR作为PRR对微生物的识别是先天性免疫的一个重要里程碑和新纪元的开始。TLR识别病毒、细菌、真菌、寄生虫等的MAMP，激发模式触发免疫（Pattern-triggered immunity, PTI），引起整个基因组的转录重编程，激活先天性免疫应答并调控获得性免疫响应。TLR不仅能感知微生物相关分子模式（MAMP）还能感知危险/损伤相关分子模式（Danger/damage-associated molecularpatterns, DAMP），触发相应的免疫响应。
TLR是高度糖基化的I型跨膜糖蛋白，由富含亮氨酸的LRR结构域、跨膜区和胞内TIR结构域组成。不同物种TLR组成不同：人、小鼠、原鸡、安乐蜥、非洲爪蟾、文昌鱼、紫海胆、果蝇、太平洋牡蛎、线虫、海葵分别有10、12、9、11、16、>48、222、9、83、1、1个成员。硬骨鱼类，约占脊椎动物种类的一半，具有重要经济价值，生活在多种多样的水环境中，形成研究免疫系统演化的良好模型。硬骨鱼类有20个TLR（TLR1-5、7-9、13、14、18-23、25-28），而且大多数都具有变体（variant），不同鱼类具体成员差异很大。鲤鱼有28个成员（TLR1、2-1、2-2、3-1、3-2、4-1、4-2、4-3、4-4、5a、5b、7-1、7-2、8-1、8-2、8-3、9、18-1、18-2、19、20、21-1、21-2、22-1、22-2、22-3、25-1、25-2），草鱼有22个成员（TLR1、2、3、4-1、4-2、4-3、4-4、5a、5b、7、8a、8b、9、18、19、20.1、20.2、20.3、21、22a、22b、25），而斑石鲷只有5个成员（TLR1、2、5、14、23）。到目前为止，脊椎动物发现了27个TLR（TLR1-16、18-28），可分为6个亚家族（TLR1、TLR3、TLR4、TLR5、TLR7、TLR11亚家族）（见图1）。
图1 脊椎动物TLR家族分为6个亚家族。下划线表示硬骨鱼类特有成员（TLR18, 20, 23, 26, 28）；方框表示硬骨鱼类缺失（TLR6、10-12、15、16、24）。未标记TLR表示硬骨鱼类与其它脊椎动物共有。
亚细胞定位对于TLR识别配体很重要。哺乳动物TLR有细胞膜定位和细胞器定位，几乎所有的硬骨鱼类TLR都定位于细胞器。TLR形成同源或异源二聚体识别MAMP，硬骨鱼类识别dsRNA的TLR显著扩张，且出现基因新功能化（图2）。糖基化修饰对TLR执行免疫功能发挥着功能“开关”的作用。鱼类TLR不仅能感知微生物相关分子模式（MAMP）和危险/损伤相关分子模式（DAMP），还能感知营养因子和环境胁迫。
图2 硬骨鱼类TLR信号网络示意图。
哺乳动物TLR有7个接头分子，4个直接接头分子（MyD88、TRIF、TIRAP、TRAM）和3个调控接头分子（SARM1、BCAP、SIMP），不同TLR使用不同接头分子。硬骨鱼类基因组缺TRAM。TLR结合配体，招募接头分子，几分钟内形成超分子组织中心（Supramolecular organizing center, SMOC）复合物（Myddosome和triffosome），激活多种转录因子（NF-κB、AP-1和IRF），引起转录重编程，诱导炎症细胞因子、干扰素、趋化因子、抗菌肽、炎性小体、细胞凋亡、细胞焦亡、坏死性凋亡等的产生（图3），从而触发巨噬细胞、树突状细胞和淋巴细胞的激活、募集白细胞、诱导活性氧的产生，引起直接杀死入侵的病原体、免疫调节、表观遗传记忆和指导适应性免疫。
图3 硬骨鱼类TLR介导的两个超分子组织中心和炎性小体的示意图。
TLR对抗感染免疫保护至关重要，但不当TLR反应会导致急性和慢性炎症，以及全身自身免疫性疾病。因此，TLR信号通路必须被严格调控。通过不同机制受到许多分子（内源性和病原体）负调控，以防止导致与自身免疫和炎症性疾病等相关的有害后果的过度免疫反应（图4）。
图4 TLR信号通路的负调控因子。几乎所有的负调节因子都来自哺乳动物的TLR信号通路，为硬骨鱼类TLR负调节因子研究提供了参考。
TLR是人类和其他动物免疫系统的“守门员”，保护机体免受细菌、病毒、其他微生物入侵及胁迫损伤。硬骨鱼类TLR信号通路的基本结构和下游通路分子与哺乳动物相似，但在硬骨鱼类中也表现出许多不同特征，并且表现出物种特异性。对TLR信号通路的进一步阐释将使我们能够在治疗各种感染性和自身免疫性疾病的策略中操纵它们。进一步系统深入研究将有助于阐释硬骨鱼类自身TLR免疫调控网络和脊椎动物免疫演化，将有助于解析鱼类疾病的抗性/易感性机制、开发新型佐剂、推进水产养殖免疫预防、增强鱼类免疫学、阐明免疫进化规律、促进比较免疫学，日益引起科学家的青睐和关注。