美拉德反應產物對動物免疫機制的影響

何穎

摘? 要：美拉德反應產物會影響動物的生理過程，早期和晚期糖基化終產物都會增強動物機體的氧化應激以及炎癥反應，日糧晚期糖基化終產物（advanced glycation end-products，AGEs）具有多種致敏性和免疫原性。動物攝入過量的AGEs或者在炎癥狀態下AGEs在動物體內大量表達將上調晚期糖基化終產物受體的表達和活化，而晚期糖基化終產物受體被激活后會產生活性氧，并引發炎性應答反應。如果持續刺激，則可能會引發慢性炎癥疾病。

關鍵詞：美拉德反應；晚期糖基化終產物；受體；免疫系統

中圖分類號：S8816.9 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2022）05-0007-04

1? 晚期糖基化終產物對免疫系統的影響

一般而言，晚期糖基化終產物（advanced glycation end-products，AGEs）會在三個層面上影響動物的生理過程，首先是改變信號轉導途徑，這發生在AGEs與受體互作之后；其次是通過改變信號途徑，AGEs誘導或抑制某些細胞因子、激素和自由基的產生；最后由于AGEs的影響和促氧化活性的提高，靶組織中的蛋白發生變性，導致功能性失調。

大量研究表明美拉德反應產物（Maillard reaction products，MRPs）與免疫刺激作用和免疫系統有關。這種互作始于模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs）對MRPs構象的抗原表位識別，隨后經下游信號通路傳遞到細胞核，主要是k基因結合核因子（nuclear factor-k-gene binding，NF-kB）的激活及隨之而來的細胞應答。多種PRRs對MRPs具有潛在的識別能力和結合親和力，但是它們之間的互作可能會引發各種應答反應。早期和晚期糖基化終產物都與氧化應激以及炎癥反應的增強有關。AGEs和晚期糖基化終產物受體（receptor for advanced glycation end-products，RAGEs）互作會提高促炎性細胞因子如腸上皮細胞和單核細胞中的腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）和IL-6的分泌量。自由基的增多和氧化應激的增強會加?。ㄗ詣臃糯螅┭装Y狀態，最終可能會影響膠原蛋白和彈性蛋白等長壽蛋白的性能。

被吸收入腸道并抵達黏膜組織的MRPs和AGEs與局部黏膜免疫系統進行對抗反應。這種接觸會誘發免疫激活作用，并會影響局部的腸道組織，包括引起組織損傷和炎癥反應，激活免疫反應，刺激T淋巴細胞和抗體（IgA）的產生。除了腸道免疫系統的局部活化，活化的免疫細胞還能夠到達腸系膜淋巴結，并通過門靜脈進入肝臟和全身循環，引發全身性反應。全身性激活免疫反應的一個例子就是過敏。就日糧過敏而言，日糧AGEs具有多種致敏性和免疫原性。啟動和推進這些反應的機制仍存在爭議。然而，有研究顯示該機制取決于糖基化蛋白質的結構和類型，這些分子可能會促進或減弱過敏反應。據報道，隨著IgE反應性的增強，烤花生的過敏原性增強。此外，Hilmenyuk等證實，成熟的樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）會加載AGEs修飾態蛋白，增強T輔助細胞2（T helper 2，Th2）的應答反應，促進過敏反應。加熱導致蛋白質之間發生交互聯結，使它們能夠抵抗蛋白質水解作用，同時也可能會增加這些產物的過敏原性。與天然形式的β-乳球蛋白相比，糖基化β-乳球蛋白的致敏性提高就證實了這一點，這可能是由于產生了新的過敏原。相反，加熱也可能會使蛋白質變性，進而破壞或掩蓋蛋白質構象的抗原表位，導致過敏原性降低。

2? AGEs的細胞受體

在抗原遞呈細胞（antigen presenting cells，APCs）上表達的一系列細胞表面受體具有與AGEs結合和互作的親和力。根據AGEs的糖蛋白結構，這些受體大多含有碳水化合物識別域（carbohydrate recognition domains，CRDs），或者與多肽互作的結構域。具有這些特征的細胞受體種類繁多，但并不 是所有的受體都能結合AGEs。此外，AGEs受體不以類似的親和力與修飾態蛋白結合，這可能會引發不同的應答反應。綜合與AGEs相關的研究，有6種與膜相關的受體被認為非常有價值。

3? RAGEs

RAGEs——晚期糖基化終產物受體，是一種多配體受體，屬于免疫球蛋白超家族成員之一。該受體在不同類型的細胞上表達，包括單核細胞/巨噬細胞、內皮細胞和樹突狀細胞。它們能夠識別大量分子，例如AGEs和淀粉樣β多肽，并參與不同細胞的活化、遷移和成熟。攝入過量的AGEs或者在炎癥狀態下AGEs大量表達將上調RAGEs的表達和活化。RAGEs激活后會產生活性氧（reactive oxygen species，ROS），并引發炎性應答反應；如果持續刺激，則可能會引發慢性炎癥疾病。RAGEs蛋白有3種變異體，分別為完整的RAGEs、N-端被刪除的RAGEs和可溶性晚期糖基化終產物（soluble receptor for advanced glycation end products，sRAGEs），它們都擁有相同的核心功能域。sRAGEs的分子量為46～50 kDa，分泌至細胞外，含有細胞外配體結合域，通過負反饋機制調控RAGEs的水平。

4? 半乳糖凝集素-3

AGE-受體3（AGE-receptor 3，AGE-R3）/半乳糖凝集素-3是外源凝集素家族的成員之一，與其他兩個分子（AGE/R1/OST-48和AGEs-R/80K-H）一起形成AGEs-R復合物。該復合物主要位于細胞外分子量約32 kDa的半乳糖凝集素-3亞基，對巨噬細胞上的AGE-牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）復合物具有高度的親和力。這種多功能受體通過自身的碳水化合物識別域和N末端結構域與糖蛋白互作，是急性和慢性炎癥等生理過程的主要調控因子。鑒于半乳糖凝集素-3和糖蛋白（如AGEs）互作的能力，其在動物機體的免疫應答中也發揮重要作用。

5? Ⅰ型A類清道夫受體

（單體）Ⅰ型A類清道夫受體（scavenger receptor class AⅠ，SR-AⅠ）的分子量約為77 kDa，屬于巨噬細胞清道夫受體（macrophage scavenger receptors，MSR）家族成員，由6個不同的結構域組成。同該家族的其他受體一樣，SR-AⅠ主要參與調控微生物的吞噬作用。這些膜結合模式識別受體通常在單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞上表達，具有多種功能和廣泛的配體。除了結合微生物配體外，它們還能結合糖基化蛋白（例如AGEs）等修飾態蛋白，且具有高度的親和力，并能促進它們的內吞作用。它們是先天免疫反應中的一個重要的功能性分子，參與巨噬細胞極化和動脈粥樣硬化等疾病的發生。

6 分化抗原簇36（cluster of differentiation，CD36）

CD36[SR-B簇Ⅲ型（SR-BⅢ）]是一種糖蛋白，屬于清道夫受體家族，在巨噬細胞上表達。與該家族的其他成員相似，分子量為88 kDa的CD36擁有大量的配體，并與微生物配體以及修飾過的分子結合。這種多功能受體參與吞噬、抗原提呈和凋亡細胞清除等生理活動，有助于炎性應答。多項研究表明，作為一種AGEs結合受體，CD36能夠促進細胞對糖基化分子的攝取。

7? 樹突狀細胞C型凝集素

樹突狀細胞C型凝集素[dendritic cell（DC）-specific intercellular adhesion molecule 3 （ICAM-3）-grabbing non-integrin，DC-SIGN；CD209]是Ⅱ型跨膜受體家族成員之一，在樹突狀細胞膜上表達，介導樹突狀細胞與T淋巴細胞的黏附過程。DC-SIGN在DCs上大量表達，作為C型凝集素家族成員之一，其含有一個C末端凝集素結構域。DC-SIGN與多種配體結合，并基于它們產生各種反應。例如，有研究表明，在DC-SIGN與含有甘露糖的分子互作之后，白細胞介素10（Interleukin 10，IL-10）、IL-12和IL-6的生成量增加，但是DC-SIGN與含有海藻糖的分子結合之后，只有IL-10的生成量上調。DC-SIGN與碳水化合物結合的潛在能力使其成為結合修飾態糖蛋白和特異性AGEs的候選分子。

8? I型跨膜甘露糖受體

I型跨膜甘露糖受體（type I transmembrane mannose receptor，MMR；CD206）是C型凝集素家族中的另一個成員，擁有8個碳水化合物識別域。MMR不能與半乳糖結合，優先結合甘露糖和海藻糖，與葡萄糖的親和力較低。有研究表明MMR作為模式識別受體，通過樹突狀細胞促進對抗原的攝取和呈遞。這種與碳水化合物結合的能力有助于樹突狀細胞進行抗原內在化，使甘露糖受體成為結合AGEs的一個候選分子。

9? 抗原遞呈細胞

作為獲得性免疫系統的效應細胞，T淋巴細胞不能識別游離抗原。樹突狀細胞和B淋巴細胞能夠內吞抗原，并通過其主要組織相容性復合物Ⅱ類分子（major histocompatibility complex class II，MHC Ⅱ）向T淋巴細胞呈遞抗原多肽。這些細胞被稱為專業抗原遞呈細胞（antigen-presenting cells，APCs），因為展示內源性獲得的肽是其功能的主要組成部分之一。樹突狀細胞和巨噬細胞（也稱為單核血細胞）是在先天性免疫系統和獲得性免疫系統之間建立聯系的主要免疫細胞?？乖f呈細胞通常進行內吞，并處理復雜的抗原，隨后通過不同途徑在MHC結合凹槽上表達多肽。此后，根據抗原的類型和性質，T淋巴細胞開始增殖和分化，并產生各種形式的免疫應答。樹突狀細胞的主要作用是將抗原引入初始型T淋巴細胞（naive T cells），其中巨噬細胞和B淋巴細胞分別通過細胞介導和體液反應激活T淋巴細胞?？乖R別、呈遞和活化的整個過程是免疫系統對不同干擾做出正確應答所必需的，而APCs在其中起著關鍵作用。

當AGEs與APCs上表達的受體互作時，這些AGEs會被APCs內吞，并通過MHC Ⅱ復合物分子呈遞給特異性T淋巴細胞。在小鼠模型中，與未經過修飾的卵清蛋白相比，通過在髓樣樹突狀細胞中表達的Ⅰ型和Ⅱ型A類清道夫受體（SR-AI/Ⅱ），AGEs修飾態卵清蛋白能夠被更有效地吞噬?？乖蔬f的增強導致卵清蛋白特異性CD4+輔助T淋巴細胞的活性增加。有研究發現，人類的樹突狀細胞增強了對用異硫氰酸熒光素標記的AGEs修飾態卵清蛋白的內吞作用，該過程是由AGEs結合甘露糖受體、清除受體以及這些細胞的大胞飲作用介導的。結果，由此產生的T細胞激活導致Th2細胞因子（IL-5、IL-4和IL-6）的水平顯著提高；相比之下，非糖基化卵清蛋白負載的DCs導致Th1細胞因子（IFN-γ）或調節性T細胞細胞因子（IL-10）的水平提高。圖1描述了飼料源AGEs影響新陳代謝的幾個因素。

原題名：Immunomodulation by processed animal feed： the role of Maillard reaction products and advanced glycation end-products （AGEs）（英文）

原作者：Malgorzata Teodorowicz、Wouter H Hendriks、Harry J Wichers和Huub F J Savelkoul