病原体相关分子模式

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病原体相关分子模式(Pathogen-Associated Molecular Patterns,PAMPs)是一类存在于 病原体(如细菌、病毒、真菌、寄生虫)表面或内部的、在进化上高度保守的特定分子结构。这些分子结构是 固有免疫 系统识别“非我”(Non-self)成分的主要依据,通常不存在于宿主(人体)细胞中。当 PAMPs 与宿主细胞表面的 模式识别受体(如 Toll样受体)结合时,会立即触发信号级联反应,启动 炎症反应、诱导 干扰素 生成,并最终激活 适应性免疫。PAMPs 是现代 疫苗学佐剂 设计的分子基础。

PAMPs
病原体相关分子模式 (点击展开)
病原体的“分子身份证”
基本属性
中文全称 病原体相关分子模式
所属学科 免疫学
识别受体 PRRs (如 TLRs)
核心特征 进化保守性
典型代表
细菌来源 脂多糖 (LPS), 鞭毛蛋白
病毒来源 双链RNA, CpG DNA
真菌来源 葡聚糖 (Glucans)
对应概念 DAMPs (损伤相关)

定义解析:为何是“保守”的?

PAMPs 之所以能成为免疫系统的靶标,是因为它们具备两个关键特征:


  • 生理必需性 (Essentiality): 这些分子对病原体的生存或致病性至关重要,病原体很难通过突变丢弃它们(例如:细菌如果没有 细胞壁 就无法生存)。
  • 异己性 (Non-self): 这些分子结构在宿主(如哺乳动物)体内完全不存在。这使得 固有免疫 系统能够以极低的“误报率”区分敌我。

分类图谱:谁识别了谁?

不同的 PAMPs 由不同的 模式识别受体 (PRRs) 负责侦测。以下是主要的 PAMPs-PRRs 配对关系:

病原体 PAMP (分子模式) 识别受体 (PRR)
革兰氏阴性菌 脂多糖 (LPS)
(内毒素)
TLR4 (位于细胞膜)
革兰氏阳性菌 肽聚糖 & 脂磷壁酸 TLR2 (位于细胞膜)
有鞭毛细菌 鞭毛蛋白 (Flagellin) TLR5 (位于细胞膜)
RNA 病毒 双链RNA (dsRNA)
单链 RNA (ssRNA)
TLR3 (dsRNA)
TLR7/TLR8 (ssRNA)
注:均位于内体 (Endosome)
真菌 葡聚糖 (Beta-glucan) Dectin-1 (C型凝集素受体)

应用:从脓毒症到佐剂

PAMPs 的识别是一把双刃剑,既能启动保护性免疫,也可能导致病理损伤。

  • 疫苗学 (Vaccinology): 许多现代 佐剂 本质上就是人工合成或减毒的 PAMPs。例如,AS04 佐剂包含 MPL(一种修饰后的 LPS),通过刺激 TLR4 来增强疫苗的免疫原性。
  • 脓毒症 (Sepsis): 当血液中出现大量细菌 PAMPs(如 LPS)时,会导致全身免疫系统过度激活,引发 细胞因子风暴,导致休克和多器官衰竭。
  • 区分 DAMPs: 免疫系统不仅识别 PAMPs,也识别 损伤相关分子模式 (DAMPs)(如 HMGB1),后者源自宿主受损细胞,这也是无菌性炎症(如痛风、烧伤)的成因。
       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Janeway CA Jr. (1989). Approaching the Asymptote? Evolution and Revolution in Immunology. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology.
[点评]:查尔斯·简威的里程碑式论文,首次提出了模式识别受体 (PRRs) 和 PAMPs 的概念,预测了固有免疫的特异性机制。

[2] Medzhitov R, Janeway CA Jr. (2002). Decoding the patterns of self and nonself by the innate immune system. Science.
[点评]:深入阐述了固有免疫如何通过识别 PAMPs 来区分“自我”与“非我”,奠定了现代免疫学的理论基础。

[3] Akira S, et al. (2006). Pathogen recognition and innate immunity. Cell.
[点评]:系统综述了 TLRs 家族及其下游信号通路(如 NF-κB, IRF),详细解析了不同 PAMPs 触发的特定免疫反应。

           免疫识别机制 · 知识图谱
上级系统 固有免疫微生物学
对应受体 模式识别受体 (PRRs) • Toll样受体 (TLRs) • NOD样受体
平行概念 DAMPs (损伤相关) • 抗原 (Antigen) • 佐剂