TLR2/4 與消化系統(tǒng)疾病研究進展

林開文，鄧 堂，屈慧娟，魏 娜

（1.海南醫(yī)學院海南省熱帶藥用植物研發(fā)重點實驗室，2.海南醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院急危重癥醫(yī)學部，海南海口570000）

Toll 樣受體（TLRs）是存在于生物體內(nèi)固有天然免疫防御體系中模式識別受體家族重要成員之一，最先發(fā)現(xiàn)存在于果蠅胚胎發(fā)育過程中，后經(jīng)過發(fā)現(xiàn)它不僅可影響著果蠅胚胎的背腹軸側(cè)的分化，也可介導成年果蠅在天然免疫應(yīng)答作用［1，2］。此后，由Medzhitoy 等［3］首次證明了在人體存在著果蠅Toll 樣受體蛋白類似物，并將其命名為TLR4。因為Toll 樣受體的先天天然免疫性，激發(fā)了人們對其的極大關(guān)注，目前已發(fā)現(xiàn)在人體存在的TLRs 家族已有10 個亞型成員（LR1～10）［4］。而被研究最廣泛并具有對抗細菌病原體免疫應(yīng)答功能的家族成員是TRL2 和TLR4。 相 關(guān) 的 研 究 發(fā) 現(xiàn)TLR2 和TLR4 可 能 與 胃 腸 道 疾 病 有 一 定 的 相 關(guān) 作 用［5，6］。本文對TLR2/4 與消化系統(tǒng)疾病相關(guān)性的研究作一概述小結(jié)。

1 TLRs

1.1 TLRs 結(jié)構(gòu)與功能及相關(guān)信號傳導

1.1.1 TLRs 結(jié)構(gòu)與功能 TLRs 作為識別受體（PRR）的家族一員，是先天免疫重要參與者，對識別外源性細菌病原體的特定分子模式與內(nèi)源性因素介導炎癥反應(yīng)具有至關(guān)重要的作用。在結(jié)構(gòu)上TLRs 的同源分子均為白介素-1 受體（Iinterleukin-1 receptor，IL-1R）家族上的Ⅰ型跨膜蛋白，一般由三部分功能區(qū)組成：胞外配體識別區(qū)、單個跨膜區(qū)，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。胞外配體識別區(qū)（ectodomain）具有19～25 個串聯(lián)形式豐富的亮氨酸重復序列（leucine rich repeats，LRR），而每個序列由24～29 個氨基酸構(gòu)成，因此也稱LRR 功能區(qū)，其形狀似為馬蹄形，主要作用為識別不同病原體上的特定的相關(guān)分子模式（PAMPs 或DAMPs），可將其識別為同源/異源二聚體［7］?？缒^(qū)的結(jié)構(gòu)域主要由富含半胱氨酸構(gòu)成，可與包膜結(jié)合定位受體。而胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域胞內(nèi)與IL-IR 的胞內(nèi)區(qū)結(jié)構(gòu)同源，故稱為TIR 結(jié)構(gòu)域（Toll/IL-IR domain，TIR），可識別并募集信號向下游轉(zhuǎn)接蛋白［8］。

1.1.2 TLRs 相關(guān)信號傳導 TLR 作為天然免疫中的第一道防御陣線，其信號通路在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。機體通過細菌病原體在胞外識別中或吞噬胞內(nèi)識別后，啟動免疫應(yīng)答作用，清除病原體，過程包括細胞內(nèi)的信號級聯(lián)反應(yīng)釋放炎癥介質(zhì)。TLR 信號通路通過相關(guān)途徑由胞外配體識別體與PAMPs 識別并結(jié)合，發(fā)生二聚化。而二聚化后的TIR 結(jié)構(gòu)域與TLRs 識別并且激活的下游轉(zhuǎn)接蛋白結(jié)合形成多聚物信號復合物。隨后通過細胞級聯(lián)反應(yīng)，多聚物信號復合體與相關(guān)轉(zhuǎn)接蛋白或者相關(guān)激酶結(jié)合包括：包括IL-1R 相關(guān)激酶（IRAK）、MyD88、IRAK-1、TRAF-6、MyD88 樣 轉(zhuǎn) 接 蛋 白 分子（MAL）、TRIF 相關(guān)的轉(zhuǎn)接蛋白（TRAM）和β 干擾素（Interferon-β，TRIF）的TIR 結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)接蛋白［9，10］。這一系列的免疫行為再次激活細胞內(nèi)級聯(lián)免疫應(yīng)答反應(yīng)，釋放前炎性因子和抗菌肽等，起到天然免疫防御和相關(guān)疾病的調(diào)控作用。多聚化后的TLR 可 激 活I(lǐng)RAKs［11］，這 個 過 程 需 要MyD88 樣轉(zhuǎn)接蛋白分子的N-末端死亡區(qū)（DD），C-末端Toll功能區(qū)，通過形成DD-DD 及Toll-Toll 之間的協(xié)同作用生成二聚體來實現(xiàn)。與此同時，TRAF6 與磷酸化后的IRAKs 相互作用，激活后的TRAF6 招募并結(jié)合β-轉(zhuǎn)化生長因子活化激酶1（TGF-βactivated kinase-1，TAK1）以 及TAK1 的 結(jié) 合 蛋 白TAB1 和TAB2 形成信號復合物，活化轉(zhuǎn)接下游的信號引起I-κB 家族磷酸化并降解，促進NF-κB 的釋放以及與其相關(guān)前炎癥因子包括：TNF-α、IL-1 和IL-6 的活化釋放［12］。另外信號復合物還可活化C-J un N 端激酶（JNK）、絲裂原活化蛋白激酶P38（MAPKp38）及調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK1/2）等［13］。在近些年中，對TLR 家族的成員TLR2 和TLR4 的功能研究得到比較明確的揭示，無論是TLR2 識別的G+菌病原體上的PAMPs 亦或是TLR4 介導的G-細胞膜上的信號傳導，它們的表達上調(diào)最終結(jié)果使轉(zhuǎn)錄因子NFκB 從I-κB/NF-κB 的復合物中釋放出來，轉(zhuǎn)移到胞內(nèi)，引起相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄因子的激活以及釋放協(xié)同刺激分子。對消化系統(tǒng)疾病中TLR/NF-κB 信號通路的研究具有重要的意義。因為NF-κB 信號通路參與了大約40%的人類疾病基因的調(diào)控［14］，尤其是在NF-κB 信號通路的活化與相關(guān)炎性因子包括IL-1β、IL-6 和TNF-α 的釋放參與的炎性反應(yīng)中。

2 TLR2/4 與消化系統(tǒng)疾病相關(guān)性

2.1 TLR2/4 與胃潰瘍

有研究表明，TLR2/4 在消化系黏膜中表達，其中TLR4 在遠端結(jié)腸和胃黏膜上，而TLR2 主要在近端結(jié)腸和胃黏膜中表達［15］。張蓮等［16］研究顯示，經(jīng)過20 mmol/L 的脫氧膽酸鈉2 mL 空腹灌胃，成功制作出的萎縮性胃炎大鼠中，胃組織中MyD88 和TLR4 陽性表達率較正常胃組織明顯增加，藥物作用干預(yù)后MyD88 和TLR4 受體的活化被抑制且炎癥性病理情況明顯改善。雖然此研究作用機制尚不明確，但研究證明了萎縮性胃炎與TLR4/MyD88之間的關(guān)聯(lián)性。TLR4 作為啟動NF-κB 信號通路的上游信號，進而能夠激活NF-κB 下游炎癥因子（TNF-α、IL-1β、IL-6 等）的釋放從而加劇潰瘍性炎癥。有證據(jù)表明在綜合法復制慢性萎縮性胃炎模型中，抑制胃黏膜組織中TLR4 和NF-κB p65 陽性細胞的高表達率可以減輕胃黏膜損傷［17］。由此我們可以推測阻斷TLR4/NF-κB 信號通路進而抑制其下游各種炎性因子的釋放是防治胃潰瘍的重要免疫級聯(lián)途徑方式之一。秦凱凱等［18］在幽門螺桿菌相關(guān)胃黏膜病變中發(fā)現(xiàn)胃炎組的TLR2/4 mRNA 表達量明顯高于正常組，這表明幽門螺桿菌相關(guān)的胃炎發(fā)病機制可能與活化TLR 信號通路激活宿主免疫系統(tǒng)有關(guān)。在幽門螺桿菌感染的胃潰瘍，發(fā)現(xiàn)胃竇和胃體區(qū)域的TLR2 和TLR4 mRNA4較正常的組織區(qū)域明顯增多，這可能是TLR2/4 基因表達在胃黏膜細胞表面的聚集性對幽門螺桿菌感染后的免疫應(yīng)答［19］。同樣王小娟等［20］采用復合因素（肥甘食物+ 濕熱環(huán)境+ 幽門螺桿菌）建立BALB/c 小鼠幽門螺桿菌關(guān)性胃炎中，較正常組，模型組的小鼠胃黏膜中的TLR2 陽性表達率和蛋白表達顯著增加進而激活NF-κB p65 蛋白表達和刺激炎癥因子分泌，引起炎癥持續(xù)或者擴大化。

2.2 TLR2/4 與潰瘍性結(jié)腸炎（UC）

潰瘍性結(jié)腸炎是目前公認誘發(fā)慢性腹瀉病因之一，同時也被認為是消化系統(tǒng)疾病中較為嚴重的疾病之一，有研究發(fā)現(xiàn)潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病機制可能與宿主的遺傳易感性、腸黏膜免疫識別與應(yīng)答有關(guān)［21］。近些年來，TLR/NF-κB 通路在潰瘍性結(jié)腸炎病癥的發(fā)展過程中的作用，被廣泛認同［22］。有研究采用聚乙烯導管插入大鼠結(jié)腸內(nèi)距肛門口7～8 cm 處，以注射器注入100 mg/kg TNBS+ 等體積無水乙醇灌腸，倒置30 s，成功建立大鼠結(jié)腸炎模型中發(fā)現(xiàn)，較正常組大鼠，模型組大鼠的結(jié)腸黏膜下層和固有層炎性細胞胞膜和胞質(zhì)的TLR2/4 表達均有明顯增加，其作用機制可能與結(jié)腸的自身免疫識別和應(yīng)答有關(guān)［23］。在UC 發(fā)病的過程中，由于TLR4/NF-κB 信號通路被免疫系統(tǒng)過度激活，導致UC 病理中的炎癥效應(yīng)不斷擴大化。有研究表明在潰瘍性結(jié)腸炎模型大鼠結(jié)腸組織中TLR4、NF-κB p65基因的表達量顯著升高且陽性細胞表達量也呈增加狀態(tài)從而破壞結(jié)腸黏膜完整性，并持續(xù)性或擴大炎癥反應(yīng)，而藥物的處理使TLR4/NF-κBp 65 的表達均明顯下降，進而減輕炎性因子對結(jié)腸黏膜造成損傷，改善炎癥、促進結(jié)腸黏膜的修復和促進機體協(xié)調(diào)免疫［24］。

2.3 TLR2/4 與胃腸腫病

研究發(fā)現(xiàn)，在胃腸道腫病中，TLR 家族中的成員TLR2 顯著上調(diào)，而當敲除TLR2 相關(guān)基因后，散發(fā)性腸癌、結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)腸癌［25］和胃癌［26］的發(fā)生和形成明顯受到抑制，且炎癥反應(yīng)也被弱化，這表明TLR2/MyD88 信號通路的激活可以維持干細胞特性，促進腫瘤的形成與發(fā)生。MyD88 信號通路的抑制也可以引起COX-2 和其他細胞因子的表達受阻，從而達到預(yù)防和治療胃癌的策略［27］。這表明TLR/MyD88 信號通路可以通過激活COX-2/PGE2 途徑信號提供炎癥性環(huán)境為腫瘤的發(fā)生增加幾率。另外也有研究表明，TLR2 和TLR4 功能多態(tài)性的變化與結(jié)直腸癌的發(fā)病風險幾率有關(guān)，其作用機制可能與TLR2 和TLR4 的單核苷酸功能多態(tài)性的失衡有 關(guān)［28］。我 們 猜 測TLR2 和TLR4 的 被 激 發(fā) 表 達，造成細胞免疫應(yīng)答敏感性增加，促炎細胞因子大量釋放，致胃腸功能微生物群失調(diào)，促進局部炎癥及癌癥基因的激發(fā)，進而促進胃腸腫瘤的形成。

2.4 TLR2/4 與食管腺癌和炎癥

TLR2/4 在某些食管相關(guān)性的疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。在正常食管上皮細胞中TLR4 的陽性表達率僅為5.7%，而在食管鱗狀細胞癌中表達率增加至66.7%，這表明TLR4 可能在食管鱗狀細胞癌的表達和發(fā)病機制上發(fā)揮著重要的作用［29］。研究發(fā)現(xiàn)，TLR2 可在食管腺癌細胞系TE-1 和TE-7上被表達，對食管進行活檢，發(fā)現(xiàn)TLR2 的表達且限于食管炎過程中的嗜酸性粒細胞和其他免疫細胞，這意味著TLR2 可能介導食管炎癥嗜酸性粒細胞的浸潤和增多［30］。Ruffner 等［31］發(fā)現(xiàn)TLR2 可以促進TJ 復合蛋白claudin-1 和zonula occludens-1 的表達上調(diào)，從而維持完整的屏障功能，這表明TLR2 對食管粘黏膜感染、食管潰瘍等炎性疾病具有潛在的調(diào)節(jié)作用。從對TLR2/4 的作用機制和表達的情況來看，食管相關(guān)疾病的發(fā)病，大多與微生物群和先天免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)失衡有關(guān)，進而激活TLR2/4 信號通路。

3 問題與展望

近些年，雖然相關(guān)報道了TLR2/4 在消化系統(tǒng)中存在，也證明了它們與消化系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展進程以及調(diào)節(jié)作用存在著密切關(guān)系。但大部分研究尚未闡述清楚它們在消化系統(tǒng)疾病中潛在作用機制。另外，TLR2/4 是消化系統(tǒng)疾病中對抗炎鎮(zhèn)痛生理和病理發(fā)展的預(yù)防和治療具有前景的機制通路，對TLR2 和TLR4 通道之間是否具有相互協(xié)同作用的機制研究有著重大意義。綜上所述，對TLRs 家族的功能特性、結(jié)構(gòu)和生理重要的深入了解，尋找TLR2/4 的相關(guān)拮抗劑藥物治療靶點，通過藥物對相關(guān)信號通路的調(diào)控作用，有望能夠為消化系統(tǒng)疾病的治療提供研究方向和臨床方法。