Toll 樣受體基因多態(tài)性與幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病遺傳易感性的關(guān)系

衛(wèi)星如， 高 芳， 賈彥彬，3，4

幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）是一種微需氧的革蘭陰性菌，侵入機體主要定居在胃黏膜的黏液層，全球約50%人感染了幽門螺桿菌[1]，我國平均為60%左右，每年有超過1 000萬人成為新感染者[2]。幽門螺桿菌感染與一些常見的胃部疾病如慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、消化性潰瘍、以及胃癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[3-4]。世界衛(wèi)生組織（WHO）將幽門螺桿菌定為細菌感染與胃癌之間強關(guān)聯(lián)的Ⅰ類致癌物[5]。雖然幽門螺桿菌感染率很高，但最終發(fā)展成胃癌的患者不足3%[4]，可見宿主因素在幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病中起著重要作 用。

Toll樣受體（TLR）是目前發(fā)現(xiàn)的一種模式識別受體，能夠特異性識別細菌、病毒等多種病原微生物，進而激活機體對病原微生物的非特異性免疫應答[6]。目前越來越多的證據(jù)表明TLR與幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[7]，TLR的基因多態(tài)性能夠影響宿主對幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病的遺傳易感性[8]。本文主要就TLR的基因多態(tài)性與幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病遺傳易感性的關(guān)系進行闡述。

1 幽門螺桿菌感染與TLR

1.1 TLR的結(jié)構(gòu)

目前，在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)了15種TLR，其中TLR1～TLR10和TLR14在人體中存在[9]。TLR是由富含多個氨基酸的重復序列的氨基末端結(jié)構(gòu)域和含有TLR適配器的羧基末端結(jié)構(gòu)域組成，分為胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三個部分。胞外區(qū)由大約550～980個氨基酸組成，其外形類似于馬鞍形，主要作用是識別多種病原體相關(guān)分子；跨膜區(qū)富含半胱氨酸，是信號傳導的主要區(qū)域，可以特異性識別亞細胞而啟動信號轉(zhuǎn)導；胞內(nèi)區(qū)與白細胞介素1受體（IL-R）具有相同的C末端結(jié)構(gòu)域，可以與下游的TLR結(jié)構(gòu)域結(jié)合，誘導下游的信號傳導。

1.2 幽門螺桿菌感染與TLR的表達

在對抗有害病原體的免疫反應中TLR發(fā)揮著關(guān)鍵作用，TLR的表達具有組織特異性，目前研究發(fā)現(xiàn)TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR9、TLR10表達于胃黏膜上皮細胞，不同的TLR可以識別不同的配體，進而激活機體產(chǎn)生免疫應答[10]。其中，TLR1識別三酰脂多糖[11]，TLR2識別肽聚糖[10]和細菌脂蛋白[11]，TLR4識別大多數(shù)革蘭陰性菌的脂多糖（LPS）[11]，TLR5是TLR中唯一可以識別細菌蛋白質(zhì)的受體，其配體是細菌的鞭毛蛋白[12]，TLR9可以識別細菌中非甲基化的雙鏈DNA分子[13]，TLR10識別三?；腫11]。在生理情況下，這6種TLR在胃腸上皮細胞中的表達水平較低，但在幽門螺桿菌感染后，它們在胃黏膜上皮細胞中的表達會發(fā)生改變[10]，成人和兒童的胃黏膜上皮中均發(fā)現(xiàn)這6種TLR表達水平升高[5]。結(jié)果提示，這些TLR可能在幽門螺桿菌感染以及其相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展中起一定作用。

2 TLR基因多態(tài)性與感染相關(guān)疾病遺傳易感性

幽門螺桿菌感染與慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、消化性潰瘍以及胃癌的發(fā)生發(fā)展有一定關(guān)聯(lián)。研究表明，TLR基因多態(tài)性在幽門螺桿菌感染及感染后的臨床轉(zhuǎn)歸中起到了重要作用[8]，其在一定程度上可以影響宿主對幽門螺桿菌感染及相關(guān)疾病的遺傳易感性[9]。

2.1 TLR1基因多態(tài)性

TLR1基因位于染色體4p14，編碼7個外顯子。全基因組關(guān)聯(lián)分析（genome-wide association study， GWAS）顯示TLR1基因多態(tài)性與幽門螺桿菌感染之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系[14]。目前研究較多的基因多態(tài)性是單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）。SNP rs4833095位于TLR1的外顯子區(qū)域，其基因的突變引起氨基酸即由天冬酰胺替換為絲氨酸。病例對照關(guān)聯(lián)研究顯示與CC基因型攜帶者相比，SNP rs4833095 CT基因型攜帶者幽門螺桿菌感染、慢性萎縮性胃炎和腸上皮化生的風險均降低[15-16]。研究表明TLR1I602S（rs5743618）攜帶GG基因型者消化性潰瘍的風險顯著降低[15]。同樣在GWAS中也顯示TLR1基因多態(tài)性與胃癌發(fā)病風險的增加有關(guān)[17]。Dargiene等[18]在1 178名歐洲人群中發(fā)現(xiàn)與CC+TC基因型者相比，SNP rs4833095攜帶TT基因型者胃癌的發(fā)病風險增加了1.86倍。Yang等[15]在德國人群中通過熒光標記雜交FRET探針檢測TLR1I602S（rs5743618）位點基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)與TT基因型攜帶者相比，TLR1I602S（rs5743618）GG基因型攜帶者胃癌發(fā)病風險降低。

2.2 TLR2基因多態(tài)性

TLR2基因位于染色體4q31.3，編碼5個外顯子。TLR2可能與其他TLR（包括TLR1和TLR10）結(jié)合形成異二聚體進而識別廣泛的微生物組分[19]。幽門螺桿菌通過TLR2信號途徑介導免疫耐受，抑制Th1免疫，從而逃避宿主防御[20]。因此，TLR2可能是調(diào)節(jié)宿主對幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病的重要靶點。SNP rs3804099位于TLR2第三外顯子區(qū)域，是標簽SNP，在某種程度上可以代表其附近位點的SNP[19]。SNP rs3804099（C/T）突變不引起氨基酸的改變，為同義突變[21]。Mirkamandar等[22]在伊朗人群中發(fā)現(xiàn)與攜帶TT基因型者相比，SNP rs3804099攜帶 CT基因型者幽門螺桿菌感染和消化性潰瘍的發(fā)病風險增加。Habibzadeh等[23]在愛爾蘭人群中發(fā)現(xiàn)rs12191786攜帶GA基因型者消化性潰瘍發(fā)病風險增加。病例對照關(guān)聯(lián)研究顯示與TC+CC基因型相比，SNP rs3804099攜帶TT基因型是胃癌發(fā)病的危險因素，使胃癌發(fā)病風險升高3.42倍 [24]。

2.3 TLR4基因多態(tài)性

TLR4基因位于染色體基因座9q33.1，編碼3個外顯子。TLR4在非特異性免疫中可以廣泛地識別配體，使其成為研究較多的分子之一。SNP rs4986790、rs4986791是位于TLR4第三外顯子非同義突變的SNP位點，能夠影響TLR4細胞外結(jié)構(gòu)域的穩(wěn)定性并分別導致腺嘌呤-鳥嘌呤（A-G）、胞嘧啶-胸腺嘧啶（C-T）的堿基交換，因此最終引起氨基酸的替代，即甘氨酸替代天冬氨酸、異亮氨酸替代蘇氨酸。氨基酸的替代可能能夠減少TLR4與配體的結(jié)合，降低宿主對脂多糖的反應性，進而使TLR4向細胞表面的轉(zhuǎn)運減少[25]。Loganathan等[21]在泰米爾人群中檢測rs4986790、 rs4986791位點基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)rs4986790和rs4986791增加了幽門螺桿菌感染發(fā)生的風險，研究結(jié)果與中國[26]、巴西[25]和高加索[27]人群中rs4986790、 rs4986791與幽門螺桿菌感染遺傳易感性相關(guān)的一些報道一致。然而，一項來自印度克什米爾人群的研究表明，這兩個SNP與幽門螺桿菌感染無關(guān)聯(lián)[28]，結(jié)果的差異可歸因于群體間的遺傳異質(zhì)性。SNP rs10759932位于TLR4基因的5'末端，能夠改變其相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子與TLR4啟動子的結(jié)合，進而使TLR4的表達水平發(fā)生改變。Casta?o-Rodríguez 等[29]發(fā)現(xiàn)在中國人群中，SNP rs10759932攜帶CT基因型者幽門螺桿菌感染風險降低，Loganathan 等[21]在南印度泰米爾人群中也得出了同樣的結(jié)論。但在泰國人群中rs10759932與幽門螺桿菌感染無關(guān)[7]。研究結(jié)果的差異可能與研究人群的種族不同有關(guān)。病例對照研究顯示SNP rs4986790、SNP rs4986791是慢性胃炎以及消化性潰瘍發(fā)病的危險因素[25，27]。研究表明，TLR4SNP [rs11536889，rs10759931，rs1927911，rs10116253，rs10983755（-2081G/A），rs10759932、rs4986790和rs2149356]與胃癌發(fā)病風險顯著關(guān)聯(lián)[6，26，28-29]。薈萃分析結(jié)果顯示TLR4rs4986790多態(tài)性的G等位基因增加胃癌的患病風險[30]。

2.4 TLR5基因多態(tài)性

TLR5基因位于染色體1q41，編碼7個外顯子。某些TLR5突變可控制癌癥的進展[31]。一項報告顯示幽門螺桿菌鞭毛蛋白可能在疾病進展中發(fā)揮重要作用[32]，而TLR5識別鞭毛蛋白[15]。Hayashi 等[33]證實了先天免疫系統(tǒng)對幽門螺桿菌感染的識別主要是通過細菌鞭毛蛋白與TLR5之間的相互作用。病例對照研究顯示與TT基因型攜帶者相比，SNP rs1640827 TC+CC基因型攜帶者，幽門螺桿菌感染風險增加了2.13倍；與攜帶GG基因型相比，SNP rs17163737攜帶GT+TT基因型者幽門螺桿菌感染風險增加了2.17倍[34]。SNP rs2072493位于TLR5的外顯子區(qū)域，其堿基突變[腺嘌呤-鳥嘌呤（A-G）]可以影響TLR5細胞外結(jié)構(gòu)域的穩(wěn)定性，導致氨基酸的改變，由天冬酰胺變成絲氨酸。Goda等[35]發(fā)現(xiàn)在印度泰米爾人中rs2072493降低了幽門螺桿菌感染的風險。然而也有報道顯示在墨西哥人群中發(fā)現(xiàn)TLR51775A ＞ G（rs2072493）（N592S）可能與胃癌的發(fā)病風險沒有關(guān)聯(lián)[36]。其結(jié)果的差異可能與研究人群的種族不同有關(guān)。SNP rs5744174具有干擾配體識別的潛在能力，從而使幽門螺桿菌在胃中持續(xù)存在[24]。Xu 等[34]在1 300例中國胃癌患者和1 300名中國健康對照人群中研究發(fā)現(xiàn)rs5744174、rs1640827和rs17163737與胃癌發(fā)病風險的增加關(guān) 聯(lián)。

2.5 TLR9基因多態(tài)性

TLR9基因位于染色體3p21.3上，編碼2個外顯子，第二外顯子是主要的編碼區(qū)。研究表明TLR9基因多態(tài)性與持續(xù)性的細菌感染、自身免疫性疾病和惡性腫瘤的發(fā)生有關(guān)[37-38]。SNP rs352140位于第二外顯子。Loganathan等[21]在印度泰米爾人群中發(fā)現(xiàn)rs352140攜帶CT基因型者幽門螺桿菌感染的發(fā)病風險降低。Trejo-de la等[36]發(fā)現(xiàn)2848G ＞ A （rs352140）基因多態(tài)性不僅是幽門螺桿菌感染潛在易感性的危險因素，而且也是十二指腸潰瘍好發(fā)的危險因素。TLR9-1486 T/C（rs187084）位于啟動子區(qū)域內(nèi)，其等位基因由 T突變?yōu)?C能夠下調(diào)TLR9基因的表達，而TLR9基因表達的下調(diào)，可能促進腫瘤細胞的增殖[39]。病例對照研究顯示與TT基因型相比，SNP rs187084 CC基因型可能是胃癌發(fā)病的危險因素；與CC基因型攜帶者相比，rs352140 CT基因型或TT基因型攜帶者胃癌發(fā)病風險分別增加1.443倍和1.237倍[39-40]。然而也有報道顯示rs187084、rs352140與胃癌發(fā)病風險可能沒有關(guān)聯(lián)[24，36]。結(jié)果的差異還需要我們進一步研究去論證。

2.6 TLR10基因多態(tài)性

TLR10基因位于染色體4p14，編碼5個外顯子。Nagashima 等[41]研究發(fā)現(xiàn)TLR10啟動子區(qū)rs10004195 AA基因型攜帶者易感染幽門螺桿菌，同時提示這一SNP位點可能與胃損傷的發(fā)生機制相關(guān)聯(lián)。Tang等[8]在中國人群中發(fā)現(xiàn)SNP rs10004195 T 等位基因降低了慢性萎縮性胃炎的風險。Ravishankar等[17]在馬來西亞人群中發(fā)現(xiàn)與攜帶rs10004195 TT基因型相比，攜帶AA基因型患胃癌的風險增加。研究發(fā)現(xiàn)，TLR1rs4833095與TLR10rs10004195存在協(xié)同作用，可能共同調(diào)節(jié)宿主對幽門螺桿菌感染的免疫應答[17]。因此，我們研究復雜疾病可以針對多個基因的多個SNP位點進行關(guān)聯(lián)分析，進而分析它們之間的相互作用與疾病發(fā)生和發(fā)展的關(guān)系。

3 小結(jié)

TLR是先天免疫系統(tǒng)中感知病原體相關(guān)分子模式的一個主要分支，其在幽門螺桿菌感染的識別與調(diào)控等方面起著重要的作用。TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR9和TLR10基因多態(tài)性與幽門螺桿菌感染相關(guān)聯(lián)，這些TLR基因多態(tài)性可能改變機體對幽門螺桿菌的識別能力，影響機體對幽門螺桿菌感染及其相關(guān)疾病的遺傳易感性。未來可以針對這些TLR基因多態(tài)性與幽門螺桿菌感染及其相關(guān)疾病展開深入細致的研究，為幽門螺桿菌感染及其相關(guān)疾病的預防和治療提供新靶 點。