Toll樣受體與炎癥性腸病相關(guān)性的研究進(jìn)展

燕 彤 張 軍

南京醫(yī)科大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院(210000)

Toll樣受體(TLR)是一類在天然免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用的蛋白質(zhì)，能夠識(shí)別病原體分子，如病原相關(guān)分子模式(PAMPs)和損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)，刺激下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，誘導(dǎo)效應(yīng)細(xì)胞炎性介質(zhì)表達(dá)，從而影響免疫應(yīng)答，并在先天性免疫與后天性免疫之間發(fā)揮橋梁作用。炎癥性腸病(IBD)屬于胃腸道的一種慢性炎癥性疾病，可分為克羅恩病(CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(UC)兩大類。研究表明TLR可通過調(diào)節(jié)黏膜穩(wěn)態(tài)、腸道菌群以及黏膜免疫等方面參與IBD的發(fā)生。本文就TLR與IBD相關(guān)性的研究進(jìn)展作一綜述。

一、TLR相關(guān)的信號(hào)通路

TLR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可導(dǎo)致核因子-κB(NF-κB)激活，引起諸多促炎細(xì)胞因子的基因轉(zhuǎn)錄，如白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、IL-12、腫瘤壞死因子(TNF)、趨化因子、急性期蛋白等，進(jìn)而誘發(fā)一系列炎性反應(yīng)。除TLR3通過TIR結(jié)構(gòu)域接頭分子(TRIF)途徑發(fā)出信號(hào)外，其余TLR的信號(hào)均依賴髓樣分化因子88(MyD88)信號(hào)通路。TLR4可同時(shí)通過這兩種信號(hào)通路發(fā)揮作用。

1. TRIF信號(hào)通路：TRIF屬于TLR3的Toll/IL-1受體(TIR)結(jié)構(gòu)域募集的一種接頭蛋白。TRIF與TLR3結(jié)合后，TRIF可與不同信號(hào)通路下游的蛋白分子結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄激酶，如NF-κB、干擾素調(diào)節(jié)因子-3(IRF-3)，進(jìn)而調(diào)控一系列免疫反應(yīng)。

2. MyD88信號(hào)通路：當(dāng)TLR與PAMPs結(jié)合后，受體與MyD88羧基末端相互作用，MyD88利用其死亡區(qū)募集下游同樣含死亡作用域的IL-1受體相關(guān)激酶(IRAK)家族，導(dǎo)致IRAK自身磷酸化。磷酸化的IRAK脫離MyD88與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)結(jié)合，TRAF6活化引起兩條不同途徑的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，即NF-κB和c-Jun氨基末端激酶-應(yīng)激活化蛋白激酶(JNK-SAPK)。在IBD中發(fā)揮作用的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以前者為主，NF-κB磷酸化導(dǎo)致一系列特定基因表達(dá)，從而產(chǎn)生原發(fā)性致炎因子如 TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、IL-10等，完成炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程[1]。

二、不同種類TLR在IBD中的作用機(jī)制

1. TLR對(duì)腸道黏膜穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)：TLR在腸上皮中的表達(dá)具有空間、特定細(xì)胞類型以及時(shí)間上的差異[2]。腸上皮由一層極化細(xì)胞構(gòu)成，將腸腔與固有層分離，可與腸腔內(nèi)菌群相互作用并對(duì)其產(chǎn)生影響。腸上皮可通過模式識(shí)別受體，如TLR直接識(shí)別微生物成分，因而腸上皮TLR信號(hào)的激活在感應(yīng)和響應(yīng)致病性微生物以及維持黏膜穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。

CD患者腸道黏膜受損時(shí)，血小板被激活，血小板上的TLR4暴露增加，其可與脂多糖(LPS)結(jié)合，進(jìn)一步引起粒細(xì)胞激活和防御素產(chǎn)生。粒細(xì)胞激活可促進(jìn)血小板激動(dòng)劑分泌，誘導(dǎo)血小板活化并從循環(huán)中補(bǔ)充，此種正向循環(huán)可增強(qiáng)宿主防御能力[3]。在IBD中，結(jié)腸中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物4-羥基壬烯醛濃度升高，其作用于全身可抑制緊密連接蛋白的表達(dá)，破壞腸道屏障功能，促進(jìn)LPS和細(xì)菌產(chǎn)物從腸道進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，從而促使TLR4信號(hào)激活，誘發(fā)腸道炎癥反應(yīng)，加重IBD[4]。由此可見，TLR4可通過調(diào)節(jié)腸道黏膜穩(wěn)態(tài)在IBD中發(fā)揮作用，具有雙面效應(yīng)。

2. TLR與腸道菌群的相互作用：TLR與腸道菌群的接觸會(huì)引起腸道黏膜的局部免疫反應(yīng)，且此種反應(yīng)會(huì)因腸道微生物逃逸而傳播至別處，進(jìn)而引起器官甚至全身的炎癥反應(yīng)。此外，腸上皮TLR表達(dá)增加會(huì)干擾腸道微生物的構(gòu)成，進(jìn)而引起菌群紊亂，促使IBD的炎癥加重。有研究[5]發(fā)現(xiàn)，TLR3可通過與病毒RNA或內(nèi)源性mRNA結(jié)合，參與脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(LCN2)的調(diào)控，進(jìn)而影響腸道菌群穩(wěn)態(tài)，使機(jī)體患IBD的概率增加。

TLR5在新生小鼠腸道上皮細(xì)胞中存在年齡依賴性表達(dá)，有研究[6]發(fā)現(xiàn)，TLR5表達(dá)對(duì)小鼠腸道菌群組成有顯著影響，且TLR5多態(tài)性增強(qiáng)會(huì)破壞宿主-微生物的穩(wěn)態(tài)，增加CD的患病風(fēng)險(xiǎn)。而某些TLR可通過特殊機(jī)制抑制腸道細(xì)菌移位。研究[7]顯示，Paneth細(xì)胞特異性基因MyD88的表達(dá)可促進(jìn)抗菌肽Reg3g產(chǎn)生，防止小鼠腸道菌群移位。

3. TLR對(duì)腸道黏膜免疫的調(diào)節(jié)：人體中腸道巨噬細(xì)胞可通過調(diào)節(jié)其表面TLR吞噬細(xì)菌、分泌細(xì)胞因子，從而維持腸道免疫功能。但此種調(diào)節(jié)機(jī)制出現(xiàn)紊亂，可導(dǎo)致自身免疫性疾病的發(fā)生，包括IBD。在TLR配體刺激較強(qiáng)的狀態(tài)下，腸內(nèi)巨噬細(xì)胞可下調(diào)TLR關(guān)鍵分子MyD88和TRAF6，以及上調(diào)負(fù)調(diào)節(jié)因子如IRAK-M、鋅指蛋白A20來抑制免疫反應(yīng)[8]。由此可推斷巨噬細(xì)胞對(duì)TLR的適度調(diào)節(jié)可維持腸道黏膜免疫平衡以及抑制炎癥。全基因組相關(guān)研究[9]表明，TLR1和蛋白激酶活化的α1催化亞基基因的遺傳多態(tài)性與胃腸道慢性炎癥、胃癌、幽門螺桿菌感染易感性增加有關(guān)。慢性幽門螺桿菌感染可通過作用于TLR1相關(guān)信號(hào)通路誘導(dǎo)系統(tǒng)免疫耐受和抑制炎癥反應(yīng)，從而預(yù)防IBD的發(fā)生[10]。由此推測(cè)，TLR-1對(duì)IBD可能具有潛在的保護(hù)作用。TLR6與TLR2形成異二聚體，參與Th17細(xì)胞發(fā)育，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。有研究[11]證實(shí)TLR6可刺激小鼠內(nèi)臟相關(guān)淋巴組織細(xì)胞在體外誘導(dǎo)Th1/Th17應(yīng)答，抑制由后者介導(dǎo)的腸道炎癥。TLR7 是一種核苷酸敏感的TLR，可與病毒的單鏈RNA結(jié)合。研究[12]表明，TLR7與TLR8可聯(lián)合作用，激活效應(yīng)T細(xì)胞，清除腸道有害物質(zhì)，從而抑制炎癥進(jìn)展。TLR9以同源二聚體的形式存在于胞內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，主要識(shí)別細(xì)菌和病毒。TLR9被未甲基化的CpG DNA 激活后，可觸發(fā)先天性免疫應(yīng)答。研究[13]表明，TLR9-IL23-IL17軸在IBD的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。TLR9通路激活可促進(jìn)IL-23釋放，從而進(jìn)一步激活Th17通路，Th17細(xì)胞通過產(chǎn)生促炎介質(zhì)IL-17介導(dǎo)炎癥的發(fā)生。上述TLR均可誘發(fā)黏膜免疫反應(yīng)，通過一系列免疫細(xì)胞和淋巴組織調(diào)節(jié)腸道功能，進(jìn)而在IBD的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮作用。

4. TLR對(duì)腸道炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)：Yokoyama等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，TLR2可識(shí)別腸道內(nèi)致病菌DNA，并在活化后表達(dá)升高，激活炎性因子，參與炎癥反應(yīng)的發(fā)生。該研究發(fā)現(xiàn)UC患者回腸末端炎癥部位TLR2表達(dá)增加，患者出現(xiàn)腸道息肉的概率顯著提高，可能是由TLR2激活抗炎因子引起腸道黏膜修復(fù)所致。TLR4亦有類似效應(yīng)。TLR4是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的TLR，其與CD14、LPS結(jié)合蛋白(LBP)、髓樣分化蛋白22(MD22)聯(lián)合作為模式識(shí)別受體發(fā)揮作用，可通過抗炎、促炎兩種機(jī)制對(duì)IBD的進(jìn)展產(chǎn)生影響。

①抗炎機(jī)制：通過對(duì)IBD伴腸息肉的小鼠腸道黏膜上皮TLR mRNA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，TLR2和TLR4 mRNA主要定位于Ⅰ期病變的結(jié)直腸上皮和Ⅲ期病變的炎性細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。在Ⅱ期病變中兩者均定位于上皮和肉芽組織。在炎性結(jié)腸黏膜中，TLR2和TLR4表達(dá)增加，通過激活I(lǐng)L-10抗炎因子和炎癥局部細(xì)胞增生，發(fā)揮抗炎作用，修復(fù)腸道黏膜[15]。

激活TLR4通路可促進(jìn)糖皮質(zhì)激素合成，從而減輕消化道由于應(yīng)激反應(yīng)所致的損傷。TLR4基因缺失的小鼠體內(nèi)糖皮質(zhì)激素水平降低，胃腸道炎癥加重，提示TLR4信號(hào)通路有抑制腸道炎癥的作用[16]。

②促炎機(jī)制：環(huán)氧合酶-2(COX-2)是引起炎性反應(yīng)的關(guān)鍵酶，可促進(jìn)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致?lián)p傷。研究[17]指出，激活TLR4信號(hào)通路可促進(jìn)COX-2表達(dá)，導(dǎo)致慢性腸道黏膜炎癥，尤其在UC患者中多見。

三、治療IBD的藥物設(shè)想

1. TLR拮抗劑：間苯二酚是一種天然的TLR2/1抑制劑，可抑制TLR誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。研究[18]表明間苯二酚可通過抑制TLR4激活的NF-κB通路，從而調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖物激活受體的釋放，使機(jī)體免受UC導(dǎo)致的腸道損傷。

研究[19]表明氯喹可通過TLR1/2和TLR9信號(hào)干擾先天性免疫應(yīng)答，進(jìn)而減輕結(jié)腸炎小鼠腸道癥狀。有學(xué)者通過測(cè)定抑郁癥患者前額葉皮質(zhì)中TLR表達(dá)，發(fā)現(xiàn)TLR2、TLR3 mRNA表達(dá)明顯高于正常人，提示TLR抑制劑可能可緩解IBD患者的精神癥狀，提高生活質(zhì)量[20]。

研究[21]顯示，黏附侵襲性大腸埃希菌可通過抑制let-7b使腸黏膜細(xì)胞調(diào)控TLR4表達(dá)的功能受損，導(dǎo)致TLR4過度表達(dá)，激活NF-κB通路，釋放大量炎性因子，加重結(jié)腸炎。提示let-7b可能是CD潛在的治療靶點(diǎn)，尤其是伴黏膜侵襲性大腸埃希菌感染的CD。

免疫系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)在細(xì)菌感染中有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。研究[22]表明腸道感覺神經(jīng)元通過TLR4受體識(shí)別病原微生物，進(jìn)而激活TLR4信號(hào)通路，使痛覺受體瞬時(shí)受體電位香草酸受體1(TRPV1)表達(dá)上調(diào)，引起細(xì)菌侵襲和IBD內(nèi)臟疼痛。TLR4拮抗劑在治療IBD神經(jīng)性疼痛中的應(yīng)用亦被證實(shí)，其中嗎啡衍生物是最強(qiáng)有力的TLR4拮抗劑，可增強(qiáng)嗎啡鎮(zhèn)痛的作用，但機(jī)制有待明確[23]。

單糖衍生品、蔬菜和水果中富含的酚類化合物阿魏酸[24]、白芍七物[25]、阿托伐他汀[26]等亦可通過抑制TLR4-MyD88-NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮抑制腸道炎癥的作用。

間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)移植在治療IBD患者惡性血液病的同時(shí)可治療IBD腸道癥狀，其可促進(jìn)細(xì)胞增殖、加速損傷腸上皮的修復(fù)過程。有研究[27]表示MSCs治療通過抑制LPS/TLR4信號(hào)通路，從而減少炎癥因子的釋放，改善IBD腸道癥狀并減少腸外并發(fā)癥。

研究[28]顯示，DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠服用香菇多糖后可抑制LPS刺激的TLR4過表達(dá)，從而減少下游信號(hào)關(guān)鍵蛋白的表達(dá)，抑制腸道炎癥反應(yīng)。此外，有研究[29]表明大黃素可通過調(diào)節(jié)鞭毛素-TLR5信號(hào)通路改善UC的癥狀。目前，針對(duì)TLR9-IL23-IL17軸的藥物靶向性已在IBD中開展研究，針對(duì)p40的單克隆抗體作為IL-23的抑制劑已用于CD的治療，抗IL-17A單克隆抗體AIN457在CD的治療中具有有效性和安全性[30]。

2. TLR激動(dòng)劑：研究[31]顯示，脆弱擬桿菌多糖A(PSA)通過TLR2信號(hào)在動(dòng)物結(jié)腸炎模型中誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞產(chǎn)生抗炎因子IL-10，從而抑制胃腸道炎癥。有研究表明，分布于外界接觸皮膚黏膜的樹突細(xì)胞可通過TLR2途徑激活，從而釋放調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，如IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)等，同時(shí)移行至淋巴組織，與淋巴細(xì)胞相互作用，從而調(diào)控免疫反應(yīng)。Maier等[32]的研究發(fā)現(xiàn)，腸道益生菌普拉梭菌可誘導(dǎo)樹突細(xì)胞激活TLR2途徑，產(chǎn)生高水平IL-10，并調(diào)節(jié)T細(xì)胞應(yīng)答，提示其可緩解IBD患者的腸道炎癥程度。

丁酸梭菌可顯著提高Cajal間質(zhì)細(xì)胞中TLR2、IL-6、IL-8的表達(dá)，從而通過TLR2調(diào)節(jié)后兩者的表達(dá)，促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞增殖，改善腸道動(dòng)力，抑制炎癥反應(yīng)。TLR2沉默會(huì)降低該菌誘導(dǎo)的IL-6、IL-8表達(dá)[33]。喹唑啉衍生物作為TLR7/8激動(dòng)劑可觸發(fā)MyD88依賴的信號(hào)通路，活化自然殺傷細(xì)胞并引起效應(yīng)T細(xì)胞增殖，從而殺傷腸道有害物質(zhì)[12]。Musch等[34]的研究顯示，基于DNA的寡核苷酸cobitolimod(DIMS 0150)是一種TLR9激動(dòng)劑，可通過激活淋巴細(xì)胞、樹突細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞的TLR9通路，恢復(fù)糖皮質(zhì)激素的敏感性，可作為治療嚴(yán)重、慢性活動(dòng)性、難治性UC的化合物。

四、結(jié)語

目前對(duì)于TLR與IBD的關(guān)系尚未完全明確。人體多系統(tǒng)以及各免疫通路間存在關(guān)聯(lián)，可從其他角度入手，找到IBD與相關(guān)系統(tǒng)疾病的聯(lián)系，從而探索新的治療思路。在實(shí)驗(yàn)日益精確化、科技逐漸進(jìn)步的今天，多靶點(diǎn)復(fù)合生物制劑或小分子藥物應(yīng)用于臨床IBD的治療指日可待。