Toll樣受體與白癜風(fēng)免疫發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

鄧寧寧，馬志紅

(1.牡丹江醫(yī)學(xué)院；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院皮膚科，黑龍江 牡丹江 157011)

白癜風(fēng)在臨床上較常見，是指皮膚表層、頭發(fā)等色素脫失而致白斑樣表現(xiàn)，其特征在于黑素細(xì)胞數(shù)量減少或其功能喪失，關(guān)于黑素細(xì)胞減少或喪失的理論主要有自身免疫、細(xì)胞毒性、氧化劑-抗氧化劑和神經(jīng)機(jī)制等，目前大量證據(jù)顯示白癜風(fēng)是一種由先天免疫和適應(yīng)性免疫效應(yīng)過程促進(jìn)其發(fā)生發(fā)展的自身免疫性皮膚表皮粘膜疾病[1-2]，具體原因仍不明確，臨床上仍然難以治愈。作為免疫模式識(shí)別受體的Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)，主要是通過識(shí)別并聚集內(nèi)源性的DAMPs 或PAMPs來激活免疫細(xì)胞，通過一系列的活化反應(yīng)，從而產(chǎn)生免疫炎癥反應(yīng)[3]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)TLRs與白癜風(fēng)的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，本文就TLRs結(jié)構(gòu)、TLRs的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及其與白癜風(fēng)免疫發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究作一綜述。

1 TLRs的研究進(jìn)展

TLRs通常存在于免疫細(xì)胞(如單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等)上，也存在于非免疫細(xì)胞(如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等)上[4]，宿主抵抗病原體的首道防線是先天免疫應(yīng)答，隨之是適應(yīng)性免疫應(yīng)答，而TLRs普遍表達(dá)于先天免疫系統(tǒng)中，是先天免疫的重要組成部分，它們可以感知保守的PAMPs及內(nèi)源性的DAMPs，TLRs主要是由富含亮氨酸重復(fù)序列(LRR)域，跨膜區(qū)(TM)和Toll /白細(xì)胞介素-1受體(TIR)域三個(gè)部分構(gòu)成，其中位于胞外的LRR是參與感知病原體微生物的主要結(jié)構(gòu)；而TLRs的胞內(nèi)區(qū)類似于白細(xì)胞介素-1受體(IL-1Rs)的胞質(zhì)區(qū)結(jié)構(gòu)，又稱為Toll/IL-1受體結(jié)構(gòu)域(Toll/IL-1 receptor domain，TIR結(jié)構(gòu)域)，可以啟動(dòng)各種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，是一個(gè)促進(jìn)免疫應(yīng)答的基因表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄因子[5-6]。TLRs與相應(yīng)的配體結(jié)合后，會(huì)觸發(fā)復(fù)雜的且受嚴(yán)格調(diào)節(jié)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，以啟動(dòng)免疫效應(yīng)反應(yīng)，如可以激活下游的核轉(zhuǎn)錄因子-kappa B(nuclear factor- kappa B，NF-κB)，進(jìn)而調(diào)節(jié)多種細(xì)胞因子、黏附分子以及趨化因子的表達(dá)，并在機(jī)體的免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等方面產(chǎn)生作用[7]。迄今為止已在人體內(nèi)鑒定出的 TLRs有10種，小鼠及果蠅體內(nèi)鑒定出的TLRs有13種，其中與白癜風(fēng)有關(guān)且研究較多的有TLR2、TLR3、TLR4、TLR7及TLR9[8-10]。TLRs作為免疫識(shí)別受體家族中重要的一員，可以觸發(fā)先天免疫并進(jìn)一步誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫，且目前已發(fā)現(xiàn)TLRs在某些皮膚病的發(fā)病機(jī)理中充當(dāng)著非常重要的角色[11]。

1.1 TLRs結(jié)構(gòu)TLRs，一種I型跨膜蛋白，屬于先天免疫家族受體，由三部分構(gòu)成：位于胞外的富含亮氨酸重復(fù)序列(LRR)域，跨膜區(qū)(TM)和位于胞內(nèi)的Toll/白介素1受體(TIR)域。TLRs與 IL-1Rs同屬一個(gè)超家族成員，主要區(qū)別在于胞外區(qū)域的不同[12]，TLRs胞外區(qū)域的LRR是涉及感知病原體的主要結(jié)構(gòu)；Toll樣受體的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)因與IL-1Rs胞內(nèi)區(qū)高度同源，該區(qū)稱為TIR結(jié)構(gòu)域[6]。TIR結(jié)構(gòu)域含有三個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)可以在觸發(fā)TLRs和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)銜接蛋白中起作用。而LRR域是接受受體的場所，但它具有特異性，如TLR2主要識(shí)別革蘭氏陽性菌的標(biāo)志性蛋白，也可以識(shí)別一些特定的LPS，并與TLR1、TLR6組成異二聚體發(fā)揮功能性的作用；TLR3識(shí)別病毒感染后產(chǎn)生雙鏈RNA；TLR4主要識(shí)別革蘭氏陰性桿菌的脂多糖(LPS)；TLR5識(shí)別細(xì)菌的鞭毛蛋白；TLR9識(shí)別細(xì)菌、真菌和病毒中的未甲基化CpG DNA[10]等。

1.2 TLRs的信號(hào)傳導(dǎo)途徑TLRs是先天免疫的主要識(shí)別受體，并在誘導(dǎo)獲得性免疫反應(yīng)方面有著重要作用，近年來，它受到了很多關(guān)注，對其研究不斷增加，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)TLRs與免疫、感染、炎癥、腫瘤等密切相關(guān)[5，13-14]?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)TLRs有四種典型的配體：MyD88(myeloid differentiation primary response gene88；髓樣分化初級應(yīng)答蛋白88)、TIRAP/ MAL(TIR domain- containing adaptor protein/ MyD88 adaptor- like；含TIR結(jié)構(gòu)域的銜接蛋白/ MyD88銜接子樣)、 TRIF(TIR domain containing adaptor inducing IFN-β；β干擾素TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白)、 TRAM(TRIF related adaptor molecule；TRIF相關(guān)銜接蛋白分子)；另外還有三種調(diào)節(jié)性配體：SARM、BCAP、SCIMP[15]。MyD88是TLR信號(hào)級聯(lián)反應(yīng)中非常重要的銜接子，除TLR3外，其余TLRs的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑均可通過募集MyD88完成。TLRs的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑根據(jù)它們是否依賴于MyD88分為兩類：依賴MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和不依賴MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[15]。

1.2.1 依賴MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 MyD88主要由三個(gè)功能域構(gòu)成：分別是N端的死亡域(death domain，DD)、C端的TIR結(jié)構(gòu)域和中間域，它是一種連接TLRs和TIR的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的銜接蛋白。在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，MyD88通過其C端的TIR結(jié)構(gòu)域與TLRs的TIR相結(jié)合，并且N端的DD蛋白與下游的IRAK4(白介素-1受體相關(guān)激酶4)的死亡結(jié)構(gòu)域蛋白發(fā)生相互作用，結(jié)果是IRAK4募集IRAK1(白介素-1受體相關(guān)激酶1)和 IRAK2(白介素-1受體相關(guān)激酶2)形成受體復(fù)合物，該受體復(fù)合物被激活后可以使信號(hào)繼續(xù)下傳，該信號(hào)可以激活NF-κB和AP-1(激活蛋白-1)，進(jìn)而誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子如IL-6、TNF-α等的表達(dá)。另外，MyD88還可以通過誘導(dǎo)并激活I(lǐng)FN調(diào)節(jié)因子7( IRF7)來促進(jìn)IFN-α的分泌。除TLR3外，其它的TLR都需要依賴MyD88銜接子介導(dǎo)完成，但是TLR2和TLR4的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中MyD88的募集是需要一種特殊的銜接子MAL(MyD88 adaptor- like)來輔助完成的[15]。

1.2.2 不依賴MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 目前，有關(guān)TLR4如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究較多，且發(fā)現(xiàn)TLR4可以通過依賴MyD88和不依賴MyD88兩種途徑介導(dǎo)完成信號(hào)下傳。在TLR4信號(hào)下傳過程中，需要一種特殊的銜接子Mal的介入，因MyD88不能直接與受體結(jié)合，它需要Mal將MyD88帶到膜上并允許其下游信號(hào)傳導(dǎo)。另外TLR4還可以與TRIF和TRAM關(guān)聯(lián)，可通過TRAM幫助募集TRIF，進(jìn)而發(fā)揮功能作用。而TLR3是不依賴MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，TLR3是通過銜接子TRIF進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的，TRIF激活TBK1(TRAF-family-member-associated NF-κB activator-binding kinase；TRAF家族成員相關(guān)的NF-κB激活劑結(jié)合激酶1)，進(jìn)而促進(jìn)干擾素調(diào)節(jié)因子3(Interferon regulatory Factor 3；IRF3)的激活，誘導(dǎo)IFN-β等表達(dá)；TRIF還可與受體相互蛋白1(receptor -interacting protein 1；RIP1 ) 相互作用，進(jìn)而激活NF-κB[15]；促進(jìn)IFN及促炎細(xì)胞因子來協(xié)調(diào)先天性免疫應(yīng)答過程。但目前對于不依賴MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑仍不能完全闡述清楚，有待進(jìn)一步探索及深入研究。

2 TLRs與白癜風(fēng)免疫發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究

白癜風(fēng)是一種毀容性病變，由于皮膚、頭發(fā)和粘膜中黑素細(xì)胞被破壞而形成白斑樣皮損。近年來，其患病率呈逐漸增加趨勢，因其嚴(yán)重影響患者的外觀、心理及生活，故對白癜風(fēng)的研究熱度不減，隨著對其免疫學(xué)發(fā)病機(jī)理的不斷研究，發(fā)現(xiàn)在白斑樣皮損形成過程中自身免疫有著十分重要的作用，白癜風(fēng)患者體內(nèi)存在免疫細(xì)胞的活化異常、大量自身抗體的產(chǎn)生[1]。目前人們更加認(rèn)識(shí)到T細(xì)胞免疫反應(yīng)是導(dǎo)致表皮黑素細(xì)胞損傷及破壞的主要原因[2]，一些研究發(fā)現(xiàn)白癜風(fēng)病人的外周血中CD4+和CD8+T細(xì)胞的數(shù)目發(fā)生變化以及 CD4+/ CD8+T細(xì)胞比例發(fā)生明顯變化，并且有許多促炎性細(xì)胞因子以及 CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTL)浸潤聚集在皮損內(nèi)，最終導(dǎo)致黑素細(xì)胞損傷及破壞[16-17]。TLR不僅存在于免疫細(xì)胞上，也存在于非免疫細(xì)胞上，通過辨認(rèn)感知DAMPs和PAMPs，通過信號(hào)下傳進(jìn)而激活NF-κB觸發(fā)促炎或抗炎性細(xì)胞因子、趨化因子等表達(dá)，進(jìn)而發(fā)生適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)抵抗病原體刺激。而TLRs可以在不同類型的T細(xì)胞中表達(dá)，如CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞等，并且參與T細(xì)胞發(fā)育分化及功能調(diào)節(jié)，如生存、增殖、遷移、細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生等，TLRs的配體對T細(xì)胞還具有共刺激作用，可以使共刺激分子(如CD40、CD80、黏附分子等)發(fā)生上調(diào)[18-19]。同時(shí)當(dāng)前的研究發(fā)現(xiàn) TLR2-4、TLR7、TLR9在人類黑素細(xì)胞表面亦有表達(dá)，當(dāng)受到TLR相應(yīng)的配體刺激時(shí)，可以釋放多種細(xì)胞因子(如IL-6和 IL-8)、增強(qiáng)趨化因子(如CCL2，CCL3和CCL5)mRNA的產(chǎn)生、上調(diào)磷酸化的NF-κB抑制蛋白(IκBα)以及促進(jìn)NF-κB p65的核易位等[8，11]。近年來對TLR2-4、TLR7、TLR9和白癜風(fēng)的關(guān)系研究較多，引起了國內(nèi)外不少學(xué)者的關(guān)注，目的是為白癜風(fēng)治療尋找新突破點(diǎn)和新方法。

2.1 TLR2、TLR3與白癜風(fēng)白癜風(fēng)是一種色素障礙性皮膚病，其典型特征是黑素細(xì)胞破壞或缺如引起皮膚黏膜脫色，表現(xiàn)為形狀和大小各異的白斑樣皮損。而皮膚色素沉著主要有賴于黑素的生成及黑素體轉(zhuǎn)運(yùn)兩個(gè)過程。TLR2通常在先天性巨噬細(xì)胞活化的過程中參與促炎和抗炎反應(yīng)，TLR2主要識(shí)別細(xì)菌的標(biāo)志性蛋白，也可識(shí)別某些LPS，而 TLR2與其相應(yīng)配體結(jié)合后，其信號(hào)下傳是由MyD88介導(dǎo)完成的。TLR2還可與TLR1、TLR6形成異二聚體發(fā)揮抗炎或促炎反應(yīng)，具體機(jī)制不詳。TLR3位于細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的膜上，它是一種核苷酸感應(yīng)受體，可以識(shí)別病毒感染后產(chǎn)生的雙鏈RNA并通過TRIF信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活I(lǐng)RF及NF-κB信號(hào)通路繼續(xù)下傳信號(hào)，釋放IFN及炎性細(xì)胞因子來參與免疫應(yīng)答反應(yīng)。Koike S等[20]用TLR激動(dòng)劑(TLR2激動(dòng)劑HKLM、TLR3激動(dòng)劑Poly(I：C))刺激了原代培養(yǎng)的黑色素細(xì)胞并測量了細(xì)胞外黑色素，并檢查了TLR激動(dòng)劑是否誘導(dǎo)黑色素轉(zhuǎn)運(yùn)到角質(zhì)形成細(xì)胞上發(fā)揮功能，結(jié)果示TLR2、TLR3能增強(qiáng)人類黑色素產(chǎn)生和黑素體的轉(zhuǎn)運(yùn)。于寧等[21]通過體外培養(yǎng)正常人表皮黑素細(xì)胞，檢測了TLR3激動(dòng)劑Poly(I：C)對原代培養(yǎng)的人黑素細(xì)胞活性氧簇(ROS)的影響，結(jié)果示TLR3的激活可顯著提高黑素細(xì)胞內(nèi)ROS水平，參與黑素細(xì)胞的凋亡。

2.2 TLR4與白癜風(fēng)TLR4在介導(dǎo)免疫應(yīng)答方面有重要作用，它主要以同二聚體的形式實(shí)現(xiàn)辨認(rèn)并結(jié)合配體的。TLR4主要識(shí)別細(xì)菌細(xì)胞壁中的LPS，LPS與TLR4結(jié)合后，MyD88可以被募集到受體復(fù)合物并激活NF-κB炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑或者M(jìn)APK(絲裂原激活的蛋白激酶)途徑，從而調(diào)控炎性細(xì)胞因子相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)。Ahn JH等人[22]研究TLR4及其銜接子分子 CD14和 MyD88是否在培養(yǎng)的人黑素細(xì)胞中表達(dá)，并研究了革蘭氏陰性桿菌衍生的 LPS對色素沉著的影響通過測量黑色素含量，結(jié)果示TLR4及其銜接子分子CD14(脂多糖受體)和MyD88在培養(yǎng)的人黑素細(xì)胞中組成型表達(dá)以及LPS可以上調(diào)黑素細(xì)胞中TLR4和MyD88的表達(dá)并誘導(dǎo)NF-κB易位，LPS可誘導(dǎo)色素沉著的增加，因此在微生物誘導(dǎo)的黑色素生成方面，TLR4可能起著重要作用。孫麗君等人[23]通過體外培養(yǎng)正常人表皮黑素細(xì)胞，采用TLR4激動(dòng)劑LPS刺激原代培養(yǎng)的黑素細(xì)胞，結(jié)果示TLR4的激活可以調(diào)控黑素合成并且可以抑制黑素小體的形成。皮膚色素沉著的多少主要取決于黑素的生成及黑素體的轉(zhuǎn)運(yùn)，所以對黑素合成及黑素體轉(zhuǎn)運(yùn)的研究是解決色素障礙性疾病的主要手段，目前基于黑素細(xì)胞TLR4的活化對黑素合成的調(diào)節(jié)及對黑素小體形成的抑制性作用，或許可以從一個(gè)新的角度解釋白癜風(fēng)等色素障礙性疾病的發(fā)病機(jī)制。

2.3 TLR7、TLR9與白癜風(fēng)TLR7和TLR9在黑素細(xì)胞表面均表達(dá)，它們主要是通過識(shí)別病毒和細(xì)菌的核酸，刺激相應(yīng)的細(xì)胞，產(chǎn)生不同的免疫反應(yīng)來抵抗入侵的病原體。咪喹莫特，具有調(diào)節(jié)免疫的功效，分子量小，屬于一種TLR7的配體，目前主要被用于醫(yī)治尖銳濕疣、日光性皮膚角化、原發(fā)性基底細(xì)胞癌等，當(dāng)它局部外用時(shí)，它可與 TLR7結(jié)合激活依賴 MyD88的信號(hào)通路，導(dǎo)致多種細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12及IFN-α等釋放，刺激先天免疫并誘發(fā)T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫產(chǎn)生。而當(dāng)前研究也比較認(rèn)可白癜風(fēng)是一種由CTL介導(dǎo)的自身免疫相關(guān)性皮膚黏膜疾病。在此基礎(chǔ)上，HY Kang等人[24]用咪喹莫特刺激黑素細(xì)胞通過TLR7依賴性機(jī)制降低小眼科相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(MITF)和酪氨酸酶(黑素合成的關(guān)鍵酶)的表達(dá)、減少色素沉著、并使黑素細(xì)胞的成長受到抑制，因此，可以考慮TLR7在白癜風(fēng)的發(fā)病中是起作用。

TLRs是先天免疫的傳感器即識(shí)別受體，負(fù)責(zé)檢測識(shí)別多種病原體微生物。TLR9是免疫應(yīng)答中重要的效應(yīng)子，它是病毒、細(xì)菌及真菌中的未甲基化的CpG DNA的感應(yīng)識(shí)別受體，合成的CpG核苷酸復(fù)合體被感知后，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拿庖邞?yīng)答來抵御入侵的病原體微生物[25]。TLR9識(shí)別配體后是通過Toll/IL-1受體域募集MyD88，MyD88募集IRAK-1和IRAK-4，當(dāng)IRAK-4磷酸化時(shí)，IRAK-1與TRAF(TNF受體相關(guān)因子6)相互作用并脫離受體，而后導(dǎo)致NF-κB易位并激活使共刺激分子上調(diào)，并能使多種炎性細(xì)胞因子分泌釋放[26]。已有研究發(fā)現(xiàn)[27]TLR9可能在微生物誘導(dǎo)的黑色素生成中起作用，TLR9通過NF-κB激活調(diào)節(jié)黑色素生成，同時(shí)使用 TLR9激動(dòng)劑 ODN2006刺激人黑色素細(xì)胞系 PIG1，結(jié)果示ODN2006刺激后通過PIG1中的TLR9/ NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)加強(qiáng)黑色素的產(chǎn)生。但是TLR9是否參與黑色素生成的致病過程，相關(guān)的具體分子機(jī)制仍不完全清楚。

3 展望

盡管白癜風(fēng)發(fā)病機(jī)理仍不完全確切，但是自身免疫因素一定以某種功能參與其中。而作為先天免疫重要組成部分的TLRs，是一種病原體識(shí)別受體，觸發(fā)先天免疫并進(jìn)之誘導(dǎo)調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫，它是連接先天免疫和適應(yīng)性免疫的重要紐扣。而人類黑色素細(xì)胞表達(dá)TLR2-4、TLR7、TLR9，盡管 TLRs在白癜風(fēng)發(fā)病過程中的具體機(jī)制尚不十分清楚，但它在白癜風(fēng)的病情進(jìn)展中一定以某種機(jī)制發(fā)揮著其功能，有待進(jìn)一步探索研究。因此，隨著對 TLRs在白癜風(fēng)中的認(rèn)識(shí)不斷深入及不斷研究，它或許有可能將成為研究白癜風(fēng)免疫方面發(fā)病機(jī)制的新的突破點(diǎn)，或許可以為尋找到精確的靶向藥物指出新方向及思路。