张勇朝 曹旗 译
河南新乡医学院 微生物与免疫学教研室（河南新乡 453003）
固有免疫是进化中形成的古老系统，它能针对多种病原菌给多细胞生物提供快速而有效的防御机制。固有免疫的特征包括：1.识别存在于大群微生物上并且不同于自身组织的结构；2.活化效应机制，从而在短时间内破坏机体接触的绝大多数微生物；3.通过淋巴细胞的克隆扩增，激活和启动适应性免疫应答（这主要是针对那些持续存在的微生物）。
为防御病原菌，机体在启动早期体液和细胞免疫机制时，通过固有免疫系统的元件来识别微生物的决定簇。感染后的快速炎症反应由单核细胞、中性粒细胞、内皮细胞所介导。而且在缺乏适应性免疫应答的体外也能重现。细菌产物直接刺激血管内皮细胞上黏附分子的上调，有利于趋化性白细胞集中到感染部位。细菌产物也能上调中性粒细胞上的β2整合素，它们使白细胞转移至感染组织，并协助消除外来生物体。另外，活化的白细胞能够刺激反应性氧中间产物的产生，有助于消除组织中的细菌。细菌产物也能诱导前炎症细胞因子的合成与释放。比如TNF、IL-1，它们能增强对感染的应答 。固有免疫的识别可诱导分泌效应细胞因子（如IL-12），它们能控制CD4+T细胞分化，上调T细胞活化所必需的、抗原呈递细胞上的协同刺激分子的表达，也能上调B细胞增殖所必需的信号。因此，对微生物的固有免疫能控制并建立适应性免疫应答。
Toll受体家族是从苍蝇到人类进化中保留下来的保守家族，在启动细胞固有免疫应答中发挥中心作用。Toll受体具有长的跨膜分子，连接着胞外部分（接触并识别病原菌）和胞部分（介导细胞应答的信号启动）。在这篇综述中，我们将重点讨论Toll受体转导信号的膜分子机制。
Toll受体家族
Toll及其哺乳动物的相似物是I型跨膜蛋白，包括一个富含亮氨酸的重复区和一到两个富含半胱氨酸的区域的ectodomain。Toll相关受体的胞内区含有一个Toll/IL-1受体（TLR）区域（因其与IL-1受体有一个相似胞内区而命名）。如下所述：哺乳动物Toll相关受体的TLR区域为划分好的级联信号的相互作用提供最初的内部支撑物（scoffold）。
这个家族中第一个明确的成员命名为Toll，它的变异型会干扰黑腹果蝇胚胎的背腹极性的形成。Toll同样参与了成年果蝇的固有免疫，比如Toll发生突变后，果蝇受刺激表达抗真菌肽类和在真菌感染后存活的能力将显著下降。另一种果蝇Toll相关受体在18wheeler发生了变异，导致果蝇幼虫对细菌感染更敏感，这证实了这种类型受体在机体防御中的作用。在研究果蝇基因过程中，又发现了另外7种类型的Toll相关受体，但它们在固有免疫应答中的作用仍不清楚。到现在为止，仅知道Toll-5参与了果蝇的抗真菌免疫。表达在昆虫细胞上的嵌合体结构（其中，Toll缩短的外部区域被结合到跨膜分子上）和Toll-5的细胞内区域激活果蝇抗真菌多肽的启动基因。相似的实验，表达在S2细胞上的嵌合体18-wheeler不能激活启动基因，暗示18-wheeler不能促进抗菌多肽的产生。
伴随着Toll在果蝇宿主防御中作用的发现，Medzhitovetal报道了人类Toll的克隆，并且发现把人类Toll上的主要活化结构转染到人类细胞内会诱导NF-kB基因的激活和表达。活化的人Toll也能诱导辅助刺激分子B7.1表达，它对幼稚T细胞的活化是必需的。在过去3年中对这个 受体家族其他成员的研究进一步鉴别出9种人Toll相关蛋白。这总共的10种人Toll相关蛋白经辨别，并被称作（TLRs）Toll相似受体1到10。Toll蛋白家族是在进化中保留下来的，它不仅存在于果蝇中，而且存在于包括植物的其他有机体中。另外，又三种蛋白质：RP105，Nod1，Nod2，它们在结构和功能上与Toll家族成员相似，我们将在以后进行讨论。
TLRs对微生物的特异性
在两个研究中第一次发现了TLRs在介导微生物的固有免疫应答中的直接作用：人类TLRs的表达赋予了不同的非应答性人类的细胞系在对脂多糖（LPS，内毒素）应答中激活NF-kB的能力。现已知TLRs对多数G+菌胞壁成分及G-和G+菌中脂蛋白发生应答，TLR2也能对酵母菌颗粒应答。在鼠体内，TLR2对几种G+菌胞壁和肽聚糖（PGN）的应答是必需的。TLR2缺陷鼠对葡萄球菌高度易感，它说明了TLRs受体在早期防御感染中的重要性。考虑到TLR2和对LPS应答的联系，让人感到奇怪的是，TLRs缺陷鼠及TLRs缺陷的中国仓鼠细胞系对LPS的应答竟然正常。然而，来自大肠杆菌和沙门菌属的LPS制剂（通过苯酚萃取去除污染蛋白后）都不具有诱导TLR2缺陷鼠应答的能力。这就提示是脂蛋白而不是LPS激发经由TLR2的细胞活化。然而一些类型的LPS能活化TLR2也是可能的。在上述研究中，所有的LPS都来自肠杆菌科。脂质A的结构现在已经非常清楚，它在生物进化中比较保守，具有LPS的绝大多数生物学活性，是连接于G-菌外膜上LPS的一种成分。近来从能产生非典型LPS的螺旋体Leptospira interrogans中分离出LPS（这种LPS在生化、生理及生物学特征上不同于G-菌的LPS）。L.interrogan LPS在巨噬细胞样细胞系中诱导细胞因子分泌，并且能被抗TLR2抗体所抑制。TLR2缺陷鼠并不对钩端螺旋体LPS应答。当许多研究用纯化的LPS的情况下，可能存在着非LPS污染共纯化的L.interrogan LPS， 该污染物通过TLR2激活细胞。然而假如得到证实，这些研究就提示来自其它生物体的LPS（具有至今还不清楚的结构特征）能够通过TLR2启动固有免疫应答。
通过对位于第4号染色体上的LPS受体的测评得知，在体内TLR4对LPS的应答非常重要。在C3H/HeJ和C57BL/10ScCr鼠中，这种位置和对LPS低反应性及对G-菌易感性高度相关，并且在两个种系中TLR4中的突变已经得到证实。TLR4在对LPS及G-菌应答中的重要性后来通过以下观察得到证实：敲除TLR4基因使细胞对LPS不应答，并且在来自TLR4缺陷鼠的巨噬细胞中，通过反复传入该基因的野生型拷贝，该缺陷能被逆转。一小部分人对LPS的低反应性也和TLR4中缺失突变有关。考虑到在体内TLR对LPS应答的重要性，让人感到奇怪的是，转染有人类TLR4的HEK293细胞并不能对LPS应答，却能组成性活化NF-kB。发现MD-2的协同表达后，这个矛盾才得到解决。MD-2是连接于细胞表面的可溶性蛋白，和人类TLR4生理上相关，在对LPS应答中，它通过TLR4使NF-kB活化。近来已经确定，对LPS应答缺陷的中国仓鼠卵巢细胞系MD-2存在着点突变，这进一步说明了该蛋白在TLR4介导的对内毒素应答中的重要性。人类RLR4连结MD-2形成一个复合体对LPS应答，在鼠类，TLR4和MD-2也是同样如此。
来自包括细菌和真菌等不同生物的DNA，含有在哺乳动物中少见的模序，它们在这类动物中被视为"异己"并诱发宿主防御系统应答。最近证实TLR9对应答外源DNA（无论在体内还是在体外）都是必需的。Akira和他的同事们从具有CpGDNA的TLR9缺陷鼠中提出巨噬细胞、DC细胞及B细胞并发现它们不能进行免疫应答。而且，TLR9缺陷动物本身能够抵抗由CpGDNA引起的毒素性休克。然而这些结果却清楚地提示对CpG寡聚核苷酸酶应答时需要TLR9，进一步的研究将会得知TLR9对宿主防御感染或归因于CpGDNA的不同的免疫调节活动（包括其作为佐剂引发偏向抗体产生和Th1型细胞因子的适应性免疫应答的能力）有多大程度的影响。
当大量的工作集中研究TLR4和TLR2在抵抗病原菌入侵中的重要作用时，其它TLRs的功能仍待研究。当把TLR5转染CHO细胞时，它赋予了该细胞对细菌鞭毛蛋白应答时活化NF-kB的能力。因而TLR5能启动或增强对具有鞭毛蛋白的细菌免疫应答。更多的观察提示TLR1和TLR6可能也和TLR2相互影响，或者至少影响由TLR2初期介导的免疫应答。在对来自脑膜炎奈瑟菌的可溶性因子应答时，TLR1的表达增强TLR2依赖的NF-kB的活化。另外，TLR2依赖的NF-kB的活化（对外周可溶性调节素（PSM）的应答）能被TLR1的协同表达所抑制。TLR6 负调节域结构的表达能抑制对PGN和PSM应答时TLR2依赖的NF-kB的活化。但并不影响对Pam3CSK4脂肽应答时TLR2依赖的NF-kB的活化。来自TLR6缺陷鼠的巨噬细胞和野生型细胞一样对PGN应答，但对巨噬细胞活化的脂肽2（MALP-2）的应答却有缺陷。即使这些观察在表面上相互矛盾，它们却共同提示TLR6有助于TLR2识别某些细菌性组分或对其应答。
关于TLR1和TLR2让人感兴趣的结论主要归因于如下观念：不同的TLRs能通过组合去识别外源的增效剂。这样的组合不仅能改变所识别决定簇的特异性，也能改变所启动信号的性质和强度。9个TLRs形成的同源或异源二聚体共29，或者多于500个可能的组合。RP105时具有和TLRs胞外区同源结构的蛋白质，对它的研究提示TLRs可能潜在地联结成比二聚体更大的复合物。因而这就说明有非常庞大的组合库的可能性。这或许使之能对大量结构不同的细菌增效剂产生特异性应答。至今，支持在TLRs之间存在联结的观点的主要依据就是：对TLR1和TLR6与TLR2共表达的功能性研究及对TLR2和TLR6协同免疫沉淀反应的报道（提示在无细菌存在时TLR2和TLR6之间的物理联系）。所有的这些研究都应用了过量表达受体的转染细胞，因此它们在原始细胞中还需进一步证实。
也有证据显示TLRs能被非细菌产物激活，比如紫杉酚，热休克蛋白60，纤维结合蛋白的胞外A区，或通过高压氧化激活。关于TLRs对细菌产物及非细菌产物的特异性见表1。
Toll蛋白及识别
在对细菌产物应答中经由TLRs的一种信号启动模式基于对果蝇的研究。对真菌决定簇的识别发生于果蝇Toll的下游，并能诱导蛋白水解的级联反应，导致Toll内源性肽配基的成熟。遗传和生化研究提示果蝇Toll的配体时包含有C末端106个氨基酸残基的spatzle蛋白的水解片段。不表达spatzle蛋白的突变体不能激活Toll途径，并在它们发育及免疫应答中存在缺陷。在果蝇发育过程中，spatzle被Easter蛋白酶切除（该酶由蛋白酶snake激活）。但无论Easter还是Snake都非免疫应答中Toll途径的活化所必需。丝氨酸蛋白酶看起来很关键，然而在编码血丝氨酸蛋白酶抑制物Spn43Ac的基因中，导致功能丧失的突变致使Spatzle组成性切除及Toll介导的抗真菌免疫的活化。
果蝇中蛋白水解的级联反应和原始节肢动物鲎中由LPS诱导的凝血级联反应是等同的。果蝇的丝氨酸蛋白酶Easter和Snake都和鲎凝血级联反应中的蛋白酶结构相似，而且和Spn43Ac同类的几种蛋白酶抑制物都能特异性抑制凝血级联反应的蛋白酶。最后，Spatzle并不是具备和鲎凝集原结构上的同源性或和任何哺乳类动物已明确或已测序的蛋白一致性。但序列分析却预测经切除的Spatzle中心二硫键的排列和凝固蛋白酶及脊椎动物的神经生长因子（NGF）具有高度的相似性，虽然Toll下游及鲎蛋白级联反应的相似性让人很感兴趣，但至今几乎没有对和哺乳动物细胞中TLRs活化有关的模型的支持。
因此已经提出第二个这样的模型：微生物产物直接结合于TLRs上或和TLRs相联结的蛋白上，从而引起机体的识别。两个研究都考虑到一或两个脂质A（RSLA和脂质IVa）类似物的种属特异性药理学，在仓鼠中两种化合物表现出和LPS相似的活性，但在人类细胞中却对LPS有拮抗作用，而在鼠中脂质IVa是增强剂，RSLA是拮抗剂。来自不同物种异源表达TLR4的细胞和脂质A类似物发生具有药理特异性的反应。来自不同物种的异种细胞表达的TLR4对脂质A的反应与转TLR4基因的相应物种有类似的药理学特性，这提示TLR4本身具有识别结构并且受体必须由物理接触。
另一个现在已经进行的方法就是证实涉及识别细菌增效剂的假设的分子物理接触。许多人试图用LPS碘化交联的衍生物证实LPS的受体，而且这种方法在过去已经取得歧义的结果。然而最近应用探针的研究证实LPS和TLR4及MD-2能相互作用。
MD-2对识别细菌LPS的作用还不是很清楚，给表达异位TLR2的293细胞转染MD-2，结果使细胞能通过对LPS制剂的应答激活NF-kB（该制剂用苯酚反复萃取，因此含有极少量污染的脂肽），这将支持这种模型：即MD-2决定对LPS的反应性。然而在这个研究中，MD-2的表达也使得TLR2的表达戏剧性增加，并增强了对G-菌及不依赖MD-2的PGN的应答。因此，MD-2的异位表达使细胞对增效剂更敏感而不改变反应特异性。
TLRs和胞内信号
细菌产物（括LPS）能诱导细胞内信号，这些信号引起NF-kB、AP-1等转录因子的活化并调节细胞因子产生。第一个证据是：人类TLRs的胞内部分能够激活固有免疫应答的信号途径，用CD4的胞外区替代TLR4的胞外区，可能会引起TLR4的TIR区域的二聚化。在Junkat细胞上嵌合受体的表达可以诱导NF-kB的活化和细胞因子的分泌。自最初的实验以来，各种研究论证了当TLR2，5，6，及9在转染的细胞上表达时，它们也能激活NF-kB。另外，TLR2，4，6，及9能活化AP-1。
根据TLR胞内区和IL-1R的同源性，对连结TLRs和NF-kB主要信号转导通路的特征描述有了进一步发展。和IL-1结合后，连结着附属蛋白的IL-1R，还有它们相应的胞浆内部分协同组成一个激动信号复合物，包括接头蛋白MyD88和刺激IL-1R活化的激酶（IRAK）。MyD88，一种先前描述的骨髓分化标记，有一个基准结构，包括一个羧基端TIR区域（它和IL-1R，IL-1RACP的TIR区，通过同源性相互作用而相互影响）和一个氨基端死亡结构域（它通过它的死亡区域诱导IRAK成为信号传导复合物）。IRAK，丝氨酸/苏氨酸固有免疫激酶家族成员之一，自磷酸化并连结于TRAF6上，TRAF6是一种IL-1和LPS活化NF-kB所必需的结合分子。这依次引起IKB激酶活化和IKB的磷酸化。被蛋白酶磷酸化的IKB因此允许NF-kB转移至细胞核内。IKKs被认为是被MAP激酶所激活的，这类激酶包括NF-kB诱导激酶（NIK），它能直接结合到TRAF6上，而MEKK-1只能通过在Toll进化中保留下来的信号转导中间物途径来桥接到TRAF6上。
相似的，TLR中间信号传导的第一步被认为是至少两个TIR分子胞内区的交联，尽管近来的评论显示诱导这一交联的机制还不完全清楚。研究TLRs下游的信号转导级联反应的主要工作用IL-1R信号转导系统成分的负性调节域结构来完成。用这种方法提示，引起NF-kB活化的两条途径（包含了MyD88，IRAK，TRAF6，NIK，ECSIT，还有IKK复合物的组成部分（对TLRs诱导FN-kB转移至细胞核内是必需的））是几乎没有差别的。MyD88也是CD-TLR4活化AP-1所必需的。然而，MyD88之后的AP-1活化的下一级通路还需要进一步阐明。另外，近来的研究显示，来自TLRs的信号传导通路并不依赖MyD88，这暗示有来自TLR的多重信号传导通路，一些最终活化NF-kB，而另一些则可产生不同的终点效应物。
其它蛋白可能也参与了NF-kB活化的信号传导通路，比如一种黑肿瘤细胞系因缺乏结合有肌动蛋白的丝蛋白而不能在针对TNF的应答中或转染TLR4或TRAF6后引起NF-kB活化，这一缺陷是因缺乏丝蛋白而造成的，当再输入丝蛋白后则会重建。由TNF和TLR4或TRAF6引起的FN-kB活化。在酵母杂交实验中或通过协同免疫沉淀反应已经观察到丝蛋白和果蝇Toll，Tube（执行和调节子蛋白MyD88相似的功能），人类TRAF2，MKK-4（SEK-1）（AP-1的上游调节子）及p38的物理作用。Leonardi和同事们认为，丝蛋白提供了一个支撑物，通过它依赖于TRAF的信号传导复合物不断聚集并引起NF-kB活化。
当我们把大量的精力用于解释对细菌产物应答时由IL-1参与的信号转导机制时，我们却很少关注TLRs在介导p38活化中的作用。P38的活化时对脂多糖及其它细菌产物应答的标志，并且该激酶能在转录和转录鲎水平上调节细胞因子的生成。另外，p38MAP激酶活性对细胞加工时必需的（该加工不是由新蛋白合成，而是有助于对病原菌的应答，比如上调由整合素介导的对中性粒细胞的黏附作用及增强中性粒细胞产生反应性氧中间产物）。我们最近论证了在对TLR2特异受体应答中TLR2活化p38及其下游受体的功能。在其它刺激应答时，别的TLRs能否介导p38的活化还需进一步证明。在对LPS应答时，虽然来自MyD88缺陷鼠的单核细胞活化p38的速度要比野生型慢，但它们仍能活化p38，这就增加了TLRs能通过至今还不清楚的途径活化p38 的可能性。Rsa家族的小GTP偶联蛋白能活化p38，作用于这些蛋白的毒素能以致p38的活化。最近的研究证明了TLR2能调节细胞核中经由Rac1/PI3K/Akt依赖途径的NF-kB的转录活性。这就提示有可能TLR2也能利用小GTP偶联蛋白活化p38。
当细胞被转染TLR2时，细菌脂肽能诱导293细胞凋亡，这就揭示了TLR2核细胞凋亡之间的联系。Fas相关死亡结构域蛋白MyD88和Caspase（半胱天冬氨酸酶）8隐性结构能抑制凋亡，这就提示TLR或许能直接激活Caspase途径。在抑制固有免疫应答中这个应答的相关性需要进一步评估。
很可能当明确更多的涉及TLRs的细胞内信号传导途径时，不同受体间的差别将会增加。TLRs的胞内区域TIR中序列保守性一般在20%到30%之间，这些区域的表化也时很大的。尽管序列同源性较低，TLR2，4，6中TIR单个保守性残基的变化使这些蛋白因为隐性突变丢失或具有活性。在TLR2中，第681位脯氨酸到丝氨酸的改变对该蛋白的结构不产生很大影响，但却足以使TLR2不能活化NF-kB并能阻止TIR区域和MyD88调节子相互作用。然而，TLRs中序列的低同源性却能很好地解释特定途径受体间信号传导效率的差别，或者由不同受体启动的途径的传导效率的差别。TLR1和TLR2的TIRs非常相关，具有50%相同的氨基酸，X射线晶体衍射分析显示它们具有相似的骨架结构，但主要结构元件之间的环结构中存在着重大差别。这两个TIRs中出现于特定环上的残基差别很大，它们可能执行不同的重要功能。
TLR分子的结构和功能
RP105、Nod1、Nod2结构与TLRs相似，这提示它们在针对LPS的应答中发挥一定的作用。RP105和TLRs相似，也是一种I型跨膜蛋白，并且有一个由LRRs和富含半胱氨酸区域组成的胞外区。另外，RP105也和TLR4相似，其胞外区和一种与MD-2、MD-1同源的可溶性蛋白连结。然而，RP105较短的胞内区没有TIR区域，和TLRs也没有同源性。RP105主要存在于外周成熟的B细胞上，相对而言，TLR4在这种细胞上的表达则极少。RP105或TLR4缺陷鼠不出现针对LPS的B细胞增殖和体液免疫应答。这一现象提示B细胞上的RP105和TLRs必需协同才能对LPS产生应答反应。Ogata和他的同事们支持这一学说，他们发现在缺乏MD-2的情况下，细胞表达的RP105和MD-1在针对LPS的应答中可以通过TLR4激活NF-kB。在RP105与TLR4之间没有直接相互作用被证实的情况下，这些结果暗示，TLRs可能结合了异源二聚体复合物，它包含的蛋白质不同于真正的TLRs。
Nod1和Nod2两者都是细胞溶质蛋白，它们可以作为胞内功能的等价物（他们和TLRs具有同样的胞内功能）。最近的实验显示，在针对LPS的应答中，Nod1和Nod2赋予293细胞在不依赖TLR4、MyD88、TRAF的情况下激活NF-kB的能力。转染Nod2的细胞能够对PGN应答，而转染Nod1的细胞则不能。这提示这种蛋白可以赋予细胞针对这一应答反应的特异性。Nod1和Nod2包含一到两个N末端CARD，个别还有一个粘合核苷酸中心，并且在它们的C末端由多个LRPs结构。LRP结构具有调节CARD活化的功能，另外在针对LPS的应答中，它对NF-kB的活化也是必需的。CARD是一个效应器区域，形成二聚体结合蛋白激酶RICK的CARD，RICK转而激活NF-kB。Nod家族成员作为蛋白质具有针对病原菌大量产物激发固有免疫应答的功能。大众数据库的Blast调查显示，人类基因至少包含20个Nod相似基因是没有价值的。Nod激发应答的机制是这样的：外源性加入的细菌刺激剂（比如LPS）将到达细胞质内被识别，并进一步通过未知的Nod蛋白诱导NF-kB活化。这样一个系统，能够被用来检测细胞内病原菌。近来的研究证明具有侵袭力的病原菌shigella，flexheri的LPS，不论是微注入的还是存在于细胞内的都能激活NF-kB，细胞内识别LPS系统的存在支持这一观点。另外，人类Nod2的变异核Crohn氏病的易感性是相关的，Crohn氏病氏肠内的炎症性疾病，主要是对肠内微小微生物的异常反应引起的。
结论和远景展望
在过去的四年里，伴随着第一个人类TLR的发现，我们已经逐步描述了TIR的生物学活性特征，并提示它是哺乳动物固有免疫系统的重要组成部分。TIR被证明是一类跨膜蛋白，他们的细胞外部分能识别微生物的决定簇，并进一步传送一个细胞内信号。TLRs常被各种不同微生物产物激活，比如LPS可以激活TLR4，细菌DNA激活TLR9，多种G+菌细胞壁成分激活TLR2，鞭毛激活TLR5。另外，TLR1，6可以和TLR2结合，促进对一些微生物产物的应答。TLRs主要出现在树突状细胞上，它在受到细菌产物的刺激时会下调，这些提示它在这类细胞成熟时发挥着感受器的作用。近来发现TLRs在针对双螺旋RNA的应答中能激活NF-kB。细菌激活剂与TLR的相互作用机制目前还不十分清楚，但TLR4很明显在识别LPS时发挥了直接的作用，还有最近的一篇未出版但被资料提及的论文暗示TLR9在识别寡脱氧核苷酸中发挥重要作用。对于S.aureus则是一个例外，TLRs在抵抗感染中的作用还不清楚。尽管如此，我们仍能预测：TIR缺陷鼠及阻断抗体会有广泛的利用前景，他们的作用会在感染动物模型实验中被检验出来。
我们关于TLRs能激活细胞内信号通路的了解已经有了很大的发展。不同的TLRs被证明激活相同的通路，比如，TLR2，4，5，6，9都能激活NF-kB。我们还注意到，CpGDNA和TLRs诱导树突状细胞成熟时需要NyD88，而LPS和TLRs诱导时则不需要。这些结果提示，两种不同的TLR可以利用不同的通路引出同一应答反应。最近，发现TIR区域包含的接头蛋白，在LPS诱导树突状细胞成熟时发挥了一定的作用。这种蛋白的负性调节域结构何以抑制NF-kB的活化并抑制被TLR4或LPS激活的树突状细胞的成熟，但却并不能抑制IL-1R应答或对TLR9激动剂CpGDNA的应答。考虑到TLR不同的原始结构，所以不同的TLRs的细胞内区域启动不同的级联信号是可能的。细胞表达的不同类型的TLRs不但会影响被提供的细胞对特定显效剂的应答能力，而且会影响被显效剂促进应答反应。虽然细胞表达这种最初步的观点已经出现，但它还不完善，并且会有更多的资料不断出现。
对细菌激动剂化学结构的更多了解促进了对TIRs的作用和特性的阐述。大多数细菌激动剂对细菌本身也是 重要的组成部分。例如，LPS 的成分脂质A 不但能诱导哺乳动物细胞的生物学应答，而且它对于G-菌外膜的完整性也是一种必需的结构。脂质A和其它显效剂的结构被保留下来，他们代表了固有免疫应答的作用对象。无论如何，脂质A结构的变异都是可能的，变异的A将导致生物活性的改变。来源于肠道杆菌科的Cannical脂质A包含有6个脂肪酸，常作为一种激动剂被TLR4识别。而来源于R.spheroides的包含4个脂肪酸的脂质A，对于TLR4则是一种拮抗剂。进一步，来源于不同物种的脂质A对于TLR2是一种激动剂，同样来源于不同物种血统或药品的脂酸已经显示出不同的免疫刺激活性，这和它的亲脂性和病原性是密切相关的。一些致病菌改变了与TLRs相互作用的途径，从而逃避了固有免疫应答。并不是所有的TLRs都可以刺激并启动适应性免疫应答，一些变异的TLRs常允许细菌作用于适应性免疫应答。对细菌激动剂的化学结构的更多了解将会帮助解释TLRs兴奋或抑制对结构的需要。
