1、昆虫免疫与信号传导摘要对于无脊椎动物抵御外来物质和病原体来说，先天免疫是迅速和唯一的免疫反应。昆虫依靠体液和细胞通过识别受体和激活免疫通路发挥免疫效应。脂肪体和血细胞产生以及分泌抗菌因子，但是在昆虫里血细胞才参与细胞免疫。近年来，研究集中在微生物识别机理以及对抗外来物质时细胞内信号分子的激活。这篇综述总结了昆虫先天免疫的机理，结合信号通路和它们的交叉反应涉及到了细胞免疫与体液免疫的潜在关联。关键字：昆虫 先天免疫 信号通路AbstractThe innate immunity is the immediate and sole response of invertebrates for the
2、 protection against foreign substances and pathogens. In insects, it relies on both humoral and cellular responses that are mediated via certain recognizing receptors and activation of several signalling pathways. Fat body and hemocytes are the origins for the production and secretion of antimicrobi
3、al agents and activators/regulators of cellular response, while cell mediated immunity in insects is performed by hemocytes. In the last years, research has focused on the mechanisms of microbial recognition and activation of intracellular signalling molecules in response to invaders. In this review
4、, I summarize the mechanisms of the innate immunity in insects and refer to potential interactions between humoral and cellular responses, combined with the involving signalling pathways and their cross talk. Key Words: insects innate immunity signalling pathways1 前言生物周围危机四伏。为了生存，他们进化出了许多防御机制，包括免疫系统
5、。这些机制保护它们抵御外来物质和病原体的入侵。一旦遭到入侵，第一道防线快速而有效，包括非特定的细胞和体液。体液反应和细胞反应的区别，集中到一点上，那就是它们共享相同的信号通路，但是被不同的刺激激活。这些机理包括在无脊椎动物唯一的先天免疫中。脊椎动物进化出第二道防线，即特异性的获得性免疫，时时刻刻针对专一的侵害。昆虫作为一种地球上分布最广的多细胞动物，已经进化出能广泛而快速地对传染因子做出反应的固有免疫，但缺乏获得性免疫。抵御病原物开始于特定的障碍如表皮，肠道和气管，这些很难穿透的组织，但是免疫反应始于脂肪体和血细胞。 脂肪体是昆虫最大的体腔，也是抗菌肽产生和分泌的主要地方。血细胞在血淋巴流通，
6、它们来源于分化不同的干细胞。然而，特定的血细胞类型在所有昆虫里不同，不同种之间血细胞类型也不同3。体液免疫反应基于免疫基因被微生物感染诱导及编码的抗菌肽，这些抗菌肽在脂肪体合成并释放到血淋巴4，7。血细胞，体壁的上皮层细胞和中肠也能合成这些分子。在感染前，这些基因或不表达或基本上很低水平表达4。另外，体液免疫反应包括控制凝固和黑化反应的酶联激活，活性氧和氮类物质的产物（ROS-RNS）。细胞反应通过血细胞作用，包括吞噬，结瘤和包被10，12，13，14。有许多重要的综述文献详细记载了在昆虫里的免疫通路以及先天免疫机理。这篇文章就是这些机理的综述，大体上描述了体液和细胞免疫反应的信号转导通路，并
7、强调了它们之间的交互通信。2 昆虫先天免疫的起源2.1 脂肪体昆虫幼虫的脂肪体是中间代谢的重要部位，相当于脊椎动物的肝脏。它由薄层或叫伸展层，大约1或2个厚细胞层组成，或者小肿囊悬挂在体腔中，分布在昆虫的全身15。这个组织可以作为脂肪，碳水化合物和蛋白质的储藏所，血细胞里大部分蛋白质在这里合成。脂肪体是所有主要的昆虫激素目标分泌组织，如神经素，保幼激素和蜕皮素16,同时也是微生物感染的反应场所。脂肪体里特定的免疫基因，被微生物感染诱导并编码抗菌肽，然后释放到血淋巴中4，17。果蝇里有七种抗菌肽被命名，如天蚕素，抗击素，防御素，drosocin，diptericin，metchnikowin以及
8、抗真菌的drosomycin18。此外，鳞翅目脂肪体合成并分泌好几种蛋白质，如模式识别蛋白（血细胞凝集素）和两种免疫丝氨酸蛋白酶：酚氧化酶原蛋白酶和从属于丝氨酸蛋白酶抑制剂家族的一种丝氨酸蛋白酶抑制剂19。2.2 血细胞昆虫没有血管。血液和组织液不能区分，统称血淋巴，遍布于昆虫所有组织，器官和血细胞，并且促进运输营养物质，废物和代谢物。在鳞翅目（烟草天蛾,家蚕）和双翅目（黑腹果蝇,地中海实蝇）的血淋巴中，最常见的血细胞类型是粒细胞和浆细胞20，21。但是，这种血细胞并非在所有昆虫里都有。此外，不同昆虫血细胞的命名术语也不同23，尽管它们的血细胞功能相似。在果蝇中，浆细胞是专一的吞噬细胞，相当于
9、哺乳动物来自单核细胞系的细胞。在胚胎发育，变异和病原物感染期间，吞噬细胞能迅速清除死细胞。浆细胞能合成并分泌抗菌肽和发出信号到幼虫脂肪体内，功能相当于哺乳动物的肝脏，用于对感染做出反应24。基于形态学标准，类似于果蝇的血细胞类型被标识和划分到C.capitata 幼虫，虽然它们功能上有很大的不同。当地中海果蝇浆细胞包含酚氧化酶级联反应前体时，除了吞噬活性，会出现结瘤结构和黑化反应10，14，25。3 模式识别蛋白/受体体液和细胞初始免疫反应的第一步是识别病原物。这需要模式识别受体（PRPs）来完成，PRPs识别并结合病原物表面保守部位，称作病原相关分子模式（PAMPs）26。最具特异性的病原相
10、关分子模式是C型凝集素，肽聚糖识别蛋白，-1，3-葡聚糖蛋白，抗血细胞聚集素和整合素27，28，29。这些蛋白质存在于脂肪体细胞和血细胞的质膜中，或者溶解于血淋巴中。这些蛋白质结合脂质和碳水化合物被微生物合成并释放到表面，如格兰氏阴性菌的脂多糖（LPS），格兰氏阳性菌的磷壁酸和肽聚糖，以及真菌的-1，3-葡聚糖30。特异性的 PRPs主要从果蝇的研究中获得。果蝇特定的血细胞蛋白识别受体是唯一的，但是其他昆虫之间或昆虫与哺乳动物之间却有同源受体25。PRPs结合入侵者的PAMPs诱导抗菌蛋白合成，或启动酚氧化酶级联反应解蛋白作用活化，或者激活细胞免疫反应，导致入侵者被吞噬，形成结瘤以及包被25，
11、31。3.1 免疫凝集素凝集素是糖识别分子，在免疫相关反应里区别自我与非我或者决定自我修饰中起重要作用。果蝇的19种基因起初已经被鉴定为C型凝集素家族成员，但是每种基因特有的功能没确定32。基于全部域结构，C型凝集素分为7组。对总科代表性昆虫的多个已知基因组序列分析后，增加了10个新组33。在鳞翅目昆虫里，酚氧化酶激活，吞噬作用和结瘤结构都有免疫凝集素34，35。3.2 肽聚糖识别蛋白肽聚糖由3到5个氨基酸组成的核心肽段和糖类物质组成，存在于革兰氏阳性菌表面36，37。肽聚糖是由脂肪体、体壁，中肠合成并分泌的胞外蛋白，血细胞仅微量合成和分泌36。它们通过同源域被定义为酰胺酶。一些蝇类和哺乳动物
12、类的肽聚糖识别蛋白表现出酰胺酶活性，部分其他的肽聚糖识别蛋白可能也有酰胺酶活性。另外，一些肽聚糖识别蛋白缺乏必要的激活位点半胱氨酸，因此只有识别功能，没有酶活38。通过流通的PGRPs识别革兰氏阴性或革兰氏阳性菌的肽聚糖，激活Toll或IMD胞内信号通路，尤其导致两种NF-Kb/Rel蛋白的中心位移以及激活抗菌肽基因的表达。胞内信号通路的详细信息之前已经被评估过39，40。3.3 -1，3-葡聚糖识别蛋白果蝇内存在革兰氏阴性菌结合蛋白(DGNBP)家族。DGNBP-1存在于可溶的和糖基磷脂酰肌醇锚定的膜上，在革兰氏阴性菌中作为脂多糖模式识别受体，在真菌中作为-1，3-葡聚糖模式识别受体，以及在
13、人工饲养的果蝇免疫细胞诱导抗菌肽基因编码中调节固有免疫信号41。真菌和细菌的两种生物感受器，即-1，3-葡聚糖识别蛋白（GRPs）存在于烟草天蛾的血淋巴中42。两种GRPs特异性识别可溶或不溶的-1，3-葡聚糖和脂多糖，通过蛋白相互作用结合在血淋巴蛋白酶前体细胞表面，促使酚氧化酶原（proPO）激活系统42。类似的酚氧化酶原（proPO）激活系统发生在甲虫黄粉虫中43。3.4 抑血细胞凝集素抗血细胞凝聚素由脂肪体合成，是免疫球蛋白超家族成员。Hyalophora cecropia和烟草天蛾存在抗血细胞凝集素，当细菌感染时，浓度提高到20倍，但没有抗菌肽活性44，45）。在烟草天蛾中，抗血细胞凝
14、集素识别并结合革兰氏阴性菌的脂多糖和革兰氏阳性菌的磷壁酸，导致它们的聚集35，46。但是必须知道脂多糖和磷壁酸的结合在抗血细胞凝集素的相同位置。抗血细胞凝集素可能结合在细菌细胞壁的糖脂上，作为广泛的模式识别蛋白用以抵御感染。在H.cecropia中，抗血细胞凝集素结合细菌的脂多糖，然后依赖钙离子，结合血细胞，激活蛋白激酶C，促使吞噬作用44，46。3.5 整合素整合素是表面蛋白，多细胞动物（从海绵到人类）能广泛表达，它参与黏附，迁移和组织生成。整合素识别并结合特定细胞表面的精氨酸-丝氨酸-天冬氨酸基元，或者胞外基质，或者可溶性蛋白（胶原蛋白，层黏连蛋白，纤维连接蛋白）。整合素是识别外来因子和起
15、始免疫反应的主要分子。在地中海果蝇中，整合素存在于革兰氏阴性和阳性菌的浆细胞吞噬作用中，但不存在于脂多糖或非生物目标吸收中22，47。在烟草天蛾中，整合素在刺激能引起包被作用的血细胞黏附中扮演关键角色48。4 体液免疫反应入侵的病原物如细菌，真菌甚至病毒的识别伴随着抗菌肽（AMPs）的从头合成并分泌到血淋巴。这些抗菌肽主要由脂肪体合成；血细胞，体壁，中肠，唾液腺和生殖器也有少量合成49。昆虫里超过150种抗菌肽被分离和鉴定。这些是小分子，12-50个氨基酸的阳离子肽段，结合阴离子的细菌或真菌的细胞膜，导致细胞分解和死亡。虽然抗菌肽有不同的结构和靶标机体（细菌或真菌），但是可以分为四种：a)天蚕
16、素，b)半胱氨酸富肽，c)富含脯氨酸的抗菌肽，d)富含甘氨酸的抗菌肽。天蚕素首次从注射了细菌的H.cecropia中分离得来50，51。这些多肽在革兰氏阳性或革兰氏阴性菌脓毒性损伤反应中产生，以及通过抑制细胞膜蛋白合成来影响细胞增殖。防御素和抗菌肽是富含半胱氨酸的多肽。防御素在能引起细胞裂解的胞质膜中形成孔道，从而破坏大多数革兰氏阳性菌的多肽链。但是抗菌肽有抗真菌的活性。双翅肽仅在双翅目物种中发现的一种抗菌肽，由革兰氏阴性菌感染诱导，类似于攻击素的合成途径49。溶菌酶能降解细菌细胞壁的肽聚糖，它存在于动物，植物，真菌和噬菌体中。5 酶联免疫5.1 血淋巴凝固一旦受到伤害，昆虫进化出凝固血淋巴的
17、机制，用以避免身体失去过多液体。蜚蠊的血细胞能分泌催化脂蛋白和卵黄蛋白原聚合的依赖钙离子的谷氨酰胺转移酶。据此脂多糖和-1，3-葡聚糖触发丝氨酸蛋白酶链反应，最终导致血淋巴凝固。此外，丝氨酸蛋白酶激活黑化级联反应10，14，52。必须确定昆虫免疫里丝氨酸酶双偶极，当这两种级联，预凝固酶，黑色素衍生物和含氧化合物的中间代谢产物是有毒的入侵病原物。5.2 血淋巴黑化作用 黑化作用导致黑化结构，在抵御广泛的病原物，和参与损伤修复以及鳞翅目和双翅目昆虫的结瘤和包囊结构中起着关键作用。黑化作用依赖酪氨酸代谢。简而言之，通过激活的酚氧化酶，酪氨酸转变成二羟基苯丙氨酸，二羟基苯丙氨酸是重要的分支点酶作用底物
18、。二羟基苯丙氨酸可能在二羟基苯丙氨酸脱羧酶作用下脱羧转变成多巴胺，或者被酚氧化酶氧化成多巴醌。多巴胺也是重要的分支点基质，因为多巴胺衍生代谢物通过酚氧化酶和其他酶应用于很多代谢通路，参与神经传递，表皮硬化，借助醌进行表皮各部分交叉链接，吞噬作用，黑化作用和损伤愈合25，53，54。6 细胞免疫反应血细胞负责很多防御反应，有吞噬，结瘤，包囊和黑化作用。在基因表达和产物输出方面，这些是不连续的免疫反应。但是这些特定免疫反应共享很多协调清除血淋巴病原物的公共因子。以下概述了这些防御反应和它们之间的关系的研究数据。6.1 吞噬作用通过单个血细胞，吞噬作用伴随着入侵病原物的识别，吞噬以及完全破坏细胞。在
19、昆虫的血淋巴中，吞噬作用由浆细胞和粒细胞来完成。吞噬细胞摄取微生物是很复杂多样的过程，它要求吞噬细胞与病原物有效相互作用以及连续的信号转导。吞噬作用由吞噬细胞表面的受体被靶细胞激活而诱导。必须确定血细胞对于不同细菌要有不同反应。例如埃及伊蚊血细胞对于大肠杆菌发生吞噬作用，而对于藤黄微球菌却是黑化作用。再者，不同的细菌吞噬作用效率和速度也不同。实验证明在冈比亚按蚊和地中海果蝇血细胞中，大肠杆菌比金黄色葡萄球菌更容易被吞噬22，55，56。这些结果充分说明了在昆虫中一些特别的分子机制控制吞噬作用。6.2 结瘤作用结瘤作用是指血细胞聚集包裹大量细菌。应对入侵物时形成黑化或无黑化的结瘤。在昆虫里，黑化
20、结构与类花生酸有关57或者与地中海果蝇血细胞的酚氧化酶(PO)和多巴脱羧酶(Ddc)有关14。6.3 包被作用包被作用指血细胞结合大的靶标，如寄生生物，原生生物和线虫。当寄生蜂将卵产在果蝇幼虫里时，能发现包被作用。结合在靶标的血细胞在入侵物周围形成多层的囊腔，入侵物最终伴随着黑化。囊腔内的入侵物被腔内的细胞毒素的自由基ROS和RNS毒死或窒息而死49，52。6.4 抗毒素反应病毒是能感染所有生物的胞内病原物。通过RNA沉默，植物中第一个有效的抗毒素防御机理被确定58。最近，果蝇中发现RNAi在控制病毒感染中起着重要角色。这种基因沉默的机理是依靠21-30个核苷酸的小RNA。RNAi机理的核心是
21、连接RNA分子缺口的剪切酶。剪切酶的特异性通过连接能引导合成整条序列的小RNA来实现。果蝇中已经确定包括不同剪切酶的三条RNAi途径。第一条途径是siRAN途径包括AGO-2，并且被双链RAN激活。siRANs由RAN酶Dicer-2产生，形成含RAN结合的蛋白复合物。第二种是，微RAN途径包括AGO-1,Dicer-1和其辅因子R3D1，在果蝇发育阶段控制基因表达。第三种是Piwi相关RAN(piRAN)通路包括由果蝇基因组编码的其他三种AGO蛋白，它们是Piwi,Aubergine和AGO3。胚系piRAN控制包括逆转录病毒gypsy在内的非固定遗传因子58，59，60。7 先天免疫的信号
22、通路纵观先天免疫机理，可以总结出三种主要反应。特定的受体、可溶或不可溶的膜，以及伴随细菌附着细胞膜和抗病毒免疫的RAN干扰的吞噬作用引起抗菌肽的产生。果蝇体液免疫的标志是抗菌肽在脂肪体的合成并分泌进入体内血淋巴循环系统25，61。两种识别信号级联控制这些抗菌肽基因的表达。Toll途径由真菌和革兰氏阳性菌激活，IMD途径由革兰氏阴性菌激活。两种信号通路由肽聚糖识别蛋白起始，最终由控制免疫引起的基因表达的保守NF-kB信号级联完成40。吞噬作用由血细胞表面的特定跨膜蛋白触发。昆虫浆细胞最常见的此种受体是scavenger（清道夫）受体，表皮生长因子受体，整合素和肽聚糖识别受体25，61。促进黏附在
23、细胞表面受体的病原物信号传播的关键胞内分子是支架蛋白和衔接蛋白。支架蛋白连接触发后续反应的其他蛋白，衔接蛋白是通过募集其他蛋白质到复合物来放大细胞信号。在相同的复合物中，这些分子就像组织平台，将酶和基质蛋白聚集在一起25。我们证明抗菌肽合成和细菌内部共享许多信号分子和信号通路。虽然抗毒素反应包括许多通过RAN干扰来降解目标病毒核酸的过程，但是却包括三种经典的免疫信号通路，分别是Toll，IMD，和JAK-STAT60。7.1 Toll信号通路昆虫通过Toll通路来免疫格兰氏阳性菌和真菌的感染。Toll通路基本组成是跨膜的受体Toll和胞内衔接体Tube和MyD8818，40。当Toll没有结合
24、病原物或病原系复合物时，就不是模式识别受体。同时Toll被胞内因子Spatzle激活。有微生物的识别才能激活Toll通路。通过肽聚糖识别蛋白(PGRPs)和鸟嘌呤核苷酸识别蛋白（GNBPs）分别探测革兰氏阳性菌的肽聚糖和真菌的葡聚糖，激活丝氨酸蛋白酶级联从脂肪体伴随Spatzle的裂解而终止，释放成熟配体Spatzle碳端106个氨基酸。裂开的Spatzle结合募集Tube/Myd88复合物的Toll受体，随后激活激酶Pelle。Pelle触发胞内信号级联导致属于KF-kB家族的反激活蛋白（Dorsal,Dif）被激活。这些蛋白诱导各自的基因转录编码防御素，果蝇霉素和天蚕素等。Cactus是抑
25、制因子，它弱化Toll相关的免疫反应61。7.2 IMD信号通路革兰氏阴性菌通过IMD通路来激活抗菌肽的合成12，18，40。这个通路最初是通过名为免疫缺陷突变的鉴定来定义的，这种免疫缺陷破坏抗菌肽基因表达18。细菌单体或多聚DAP型肽聚糖与单向跨膜细胞表面受体(PGRP-LC)结合，引起胞内IMD通路40。信号转导导致Relish断裂，以及Rel域移位到核心区，但是抑制域保留在细胞质中。在应对大肠杆菌感染时，双翅杀菌肽基因是IMD靶标。7.3 JAK/STAT信号通路JAK/STAT通路包括三个主要单体成分：受体Domeless，JKA以及STAT转录因子18。细菌感染诱导血细胞产生名为un
26、paired-3(UPD3)的细胞因子，这种细胞因子是Domeless的配体。结果STAT蛋白聚集到核心区和激活基因表达。IMD和MAPK的额外加入使得这种转录控制很复杂40。图1 昆虫脂肪体的体液免疫反应57Fig. 1 Humoral immune response in insect fat body57注：细胞因子、病原物、细菌和真菌非特异性地与免疫相关受体结合。通过胞质内特异性的JAK/STAT通路和Imd通路，或者非特异性通路（Toll受体），导致抗菌蛋白基因表达并分泌。7.4 RAN干扰途径果蝇里RNA干扰（RNAi）在控制病毒感染方面起着重要作用60。RNAi机理的核心是Arg
27、onaute（AGO）家族的剪切酶，它能高度专一连接目标RNA分子的裂口。这些酶链接引导完整序列合成的小RNA。果蝇中包括AGO家族不同酶的三种RNAi途径已经被确认。小RNA（siRNA）干扰途径包括AGO-2，其被双链RNA(dsRNA)激活。siRNA通过名为Dicer-2的RNA酶，形成包含双链RNA结合蛋白的复合物58。微RNA（miRNA）途径包括AGO-2,Dicer-1和辅因子，控制果蝇基因的表达。Piwi相关RNA途径包括果蝇基因编码的三种其他AGO蛋白，分别是Piwi,Aubergine和AGO-3。在胚系中，piRNA控制包括反转录病毒（gypsy）在内的移动遗传因子59
28、。果蝇里证明RNAi是有效的抗病毒机制基于以下三条证据：遗传数据显示RNAi途径突变体对RNA病毒感染时高度敏感，RNAi抵消蝇类的免疫反应以及在感染的细胞里消除病毒源的siRNA60。7.5 整合素通路整合素是由和亚基组成二聚体跨膜受体。整合素识别和连接RGD构架（精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸），这些构架存在于特定细胞表面，或者细胞基质，或者诸如胶原蛋白、黏连蛋白、纤维蛋白类的可溶性蛋白62，63。进而通过激活的FAK/Src通路和MAPK导致胞内信号转导22，25。通过Ras/Rho/actin重组通路，激活P38,导致血细胞介导的吞噬作用存在整合素；在M.sexte中，整合素刺激血细胞附着导
29、致包被作用48。8 信号通路交互作用由于胞外的刺激，信号转导基于多条信号通路形成网络，交互导致恰当的免疫反应。这种相互作用可能出现在通路的每个阶段，或者识别阶段，或者信号转导阶段，甚至最后反应阶段64。针对特定的病原相关分子模式，不同的肽聚糖识别蛋白表现强烈的偏好，但不是独有的。另外，这些病原物可能与其他蛋白识别模式作用而归为一致。果蝇血淋巴的特定可溶性肽聚糖识别蛋白不仅识别金黄色葡萄球菌和革兰氏阳性菌的肽聚糖，还识别鸟嘌呤核苷酸结合蛋白，激活Toll信号转导通路28。结果导致抗菌肽的合成，如果蝇霉素。另外，膜结合的PGRP和可溶的PGRP识别肽聚糖并激活Imd通路。其他PGRPs可能也微弱识
30、别革兰氏阳性菌的肽聚糖，或者结合低亲和力的革兰氏阴性菌的肽聚糖和脂多糖以及磷壁酸。如果没有激活的受体的专一性，初始信号不能保证特异性传出。另外，从胞膜到胞质的信号转导不需要跟随信号通路，但它可能通过非特异的胞内通路改变途径，这些胞内通路有Src 家族，MAPK,ERK,p38,和JNK64。在许多通路中，这些酶有重叠和互补的功能。这些酶可能调节脂肪体和血细胞的胞内信号网络，而不是在确定的通路中参与独特的信号转换。这样最终产物在不同物种和组织中也不同。果蝇在响应革兰氏阳性菌的免疫反应中，通过Toll途径合成果蝇霉素；图2 昆虫血细胞的体液免疫和细胞免疫8，26。Fig. 2 Humoral an
31、d cellular immune response in insect hemocytes8，26.注：细菌与-整合素跨膜单体结合，通过focal adhesion 激酶（FAK）和分裂素激活蛋白激酶（MAPKs）激活，触发细胞质内各种信号通路。于是引起细胞免疫反应，诸如吞噬，结瘤和包被。在酚氧化酶原（proPO）的介导下，FAK和MAPKs的激活可能引起体液免疫反应，如黑化和损伤愈合。但是在响应革兰氏阴性菌的免疫反应中，通过Imd途径诱导合成双翅毒素，攻击素和天蚕素65。然而，据报道金黄色葡萄球菌可能诱导合成天蚕素，大肠杆菌可能诱导合成果蝇霉素，这些结果进一步证明了两种通路的交互作用。在果
32、蝇和蚊子中，JAK/STAT通路是Imd途径的支路，应对革兰氏阴性菌免疫时被激活66。针对相同的初始刺激，抗菌肽杀菌不是仅有的最后反应。可能触发其他体液免疫或细胞免疫反应，也揭示了固有免疫的胞外反应网络。9 免疫反应交互作用脂肪体和血细胞是昆虫先天免疫的主要场所，包含多种识别方式，允许细胞响应胞外刺激，如细胞因子和病原相关分子。这些刺激信号最终激发脂肪体内抗毒肽和抗菌肽的合成分泌。血细胞发生黏连，细胞因子分泌，黑化，吞噬，结瘤和包被作用。针对病原物，血细胞触发所有这些细胞反应和体液反应，它们相互合作破坏病原物的入侵。地中海果蝇和蚊子的吞噬作用始于血细胞表面的整合素亚基和大肠杆菌结合10，65，
33、56。整合素将信号传递到FAK/Src和细胞分裂素激活蛋白激酶通路10。信号转导导致丝氨酸蛋白酶分泌，将无活性的酚氧化酶原转变为有活性的酚氧化酶以及起始黑化反应，同时触发吞噬和结瘤的形成。虽然这些反应都有特异性，但彼此合作。任何一步的制约都会阻止其他反应的进行14。非生物乳胶滴和脂多糖的吞噬作用不依赖酚氧化酶原的激活10，22。酚氧化酶原激活系统包括模式识别蛋白，丝氨酸蛋白酶，酚氧化酶原和作为监控因子的蛋白酶抑制剂。酚氧化酶原由血细胞合成并分布在胞质和血细胞表面10。酚氧化酶原激活系统由脂多糖和肽聚糖触发。酚氧化酶催化酪氨酸形成3，4-二羟基苯丙氨酸（多巴）。多巴在酚氧化酶作用下形成多巴醌，多
34、巴醌在多巴色素转换酶和酚氧化酶作用下形成黑色素。多巴也能在多巴脱羧酶作用下形成多巴胺25。多巴脱羧酶存在于伤口愈合，寄生虫防御，表皮硬化和黑化作用中。由酚氧化酶催化多巴胺导致二羰基苯乙胺形成，最后交联使蛋白质黑化。昆虫细胞因子和生长抑制肽能提高多巴脱羧酶基因的表达67。黑化是受伤或病原物入侵后，无血细胞的血淋巴和血细胞表面黑化形成的过程。多巴脱羧酶是将黑化和吞噬联系在一起及相互促进的关键酶。果蝇和Armigeres subalbatus的黑变反应能提高多巴脱羧酶的活性52。黑化是抵御细菌的决定性过程，有报道说黑化和吞噬某些方面有联系10。病原物可能被黑化过程产生的有毒代谢物杀死52。吞噬作用途
35、径的基于多巴脱羧酶的黑化反应是独特的14。这两种不相关的过程共享的底物有酪氨酸，多巴和多巴胺，共享的酶有酚氧化酶和多巴脱羧酶。结瘤是很多血细胞聚集包裹大量细菌，酚氧化酶和多巴脱羧酶是此过程的关键酶10。结瘤可能连着组织或者被血细胞包围。尽管结瘤是由凝集素介导，但没有完全被阐明。黑化和结瘤拥有共同的底物和酶。吞噬和结瘤与黑化不同，是因为分支点的底物使吞噬与结瘤不同还是它们是连续的过程14。10 总结先天免疫是一项既有趣又令人兴奋的研究。它进化上保守的机制让昆虫成为先天免疫研究的最佳工具。免疫反应和相关信号通路的研究揭示了信号通路之间的协作以及关键组成部分。同时各种信号通路之间的相互作用，不仅增加
36、了昆虫免疫的复杂性，而且对于揭示生命抵御外来物质的机理起到了巨大的研究价值。昆虫先天免疫是一种容易的操作工具，用以研究不同的刺激怎样激活相同的受体，以及这个受体怎样激活不同的信号通路，导致相同或不同的反应，进而推广到其他物种。参 考 文 献1Hoffmann JA. The immune response of Drosophila. Nature 426: 33-38, 2003. 2Charalambidis ND, Zervas CG, Lambropoulou M, Katsoris PG, Marmaras VJ.Lipopolysaccharide-stimulated exocy
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