Toll樣受體4基因多態(tài)性與糖尿病微血管并發(fā)癥相關(guān)性的研究進(jìn)展

張玉齊，李歡歡，呂海宏

（1.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，蘭州 730000）

糖尿病微血管并發(fā)癥（diabetic microvascular complication，DMVC）是糖尿病最常見(jiàn)的慢性并發(fā)癥，亦是糖尿病患者致殘、致死的主要原因[1]，主要包括糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）、糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）和糖尿病神經(jīng)病變[2]。DMVC的發(fā)病機(jī)制目前尚不明確，但許多危險(xiǎn)因素被認(rèn)為在其發(fā)病過(guò)程中起重要作用，如糖尿病病程、血壓、血糖控制水平、患者年齡等[3]。此外，個(gè)體的遺傳易感性也可作為其發(fā)病的原因之一[4-5]，即遺傳因素在DMVC的發(fā)病過(guò)程中同樣發(fā)揮著重要的作用。研究[6-10]表明，多個(gè)基因的多態(tài)性參與DMVC的發(fā)生、發(fā)展，如晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end-products，RAGE）、維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、醛糖還原酶（aldose reductase，AR）等。

Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）基因多態(tài)性可影響TLR4蛋白的結(jié)構(gòu)，通過(guò)降低炎性因子的水平參與炎性疾病的發(fā)生、發(fā)展[11-12]。已有研究[13-16]報(bào)道了TLR4基因多態(tài)性與DR、DN以及糖尿病神經(jīng)病變之間的關(guān)系，不僅從分子水平進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了DMVC的發(fā)病機(jī)制，同時(shí)也為DMVC的早期診斷和防治提供了理論依據(jù)，甚至可進(jìn)行個(gè)體化的基因靶向治療。本文對(duì)TLR4基因單核苷酸多態(tài)性與DMVC相關(guān)性的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 TLR4簡(jiǎn)介

1.1 TLR4結(jié)構(gòu)、分布及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

TLR4作為研究最早、最為明確的TLRs（Tolllike receptors）家族的關(guān)鍵成員之一，由胞外域、跨膜區(qū)和胞內(nèi)域3部分構(gòu)成。22個(gè)富含亮氨酸的重復(fù)序列組成的細(xì)胞外區(qū)域介導(dǎo)脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的識(shí)別和受體二聚化，而胞內(nèi)域與白細(xì)胞介素1（IL-1）的結(jié)構(gòu)相似，在下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮著重要的作用[17]。TLR4主要分布于B淋巴細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等細(xì)胞表面[18]。TLR4作為一種高度保守的模式識(shí)別受體，可與內(nèi)源性配體如熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）、纖維蛋白原、高速泳動(dòng)族B1蛋白（high mobility group box 1，HMGB1）和氧化型低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，OX-LDL）等及外源性配體如革蘭陰性菌的LPS特異性結(jié)合[19-21]。通過(guò)調(diào)控MyD88（myeloid differentiation factor 88）依賴(lài)或非依賴(lài)性的信號(hào)通路[22]，誘導(dǎo)核因子-κB（nuclear factorkappa B，NF-κB）的激活，導(dǎo)致下游促炎因子、黏附分子等增加，參與炎性反應(yīng)的發(fā)生，引起血管外滲或血管通透性增加、血管阻塞、新生血管的變性和病態(tài)變化等病理改變[23-24]，進(jìn)而導(dǎo)致DMVC的發(fā)生、發(fā)展。

1.2 TLR4基因及其多態(tài)性

人類(lèi)TLR4基因編碼TLR4蛋白，位于9q32-33號(hào)染色體上。該基因的遺傳變異可以改變TLR4的識(shí)別和相互作用的功能[25]。TLR4 Asp299Gly的基因多態(tài)性可能會(huì)影響配體結(jié)合、折疊效率、細(xì)胞表面表達(dá)和蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，而Thr399Ile基因多態(tài)性的影響較小，幾乎觀(guān)察不到結(jié)構(gòu)上的差異[11]。Kolek等[12]的研究顯示，TLR4 Asp299Gly的等位基因G與CRP水平的降低、冠心病及糖尿病的患病率降低相關(guān)。通過(guò)上述研究，推測(cè)TLR4基因多態(tài)性可能通過(guò)改變其分子結(jié)構(gòu)和降低炎性因子的水平來(lái)參與炎性疾病的發(fā)生、發(fā)展。

2 TLR4與DMVC

TLR4與2型糖尿?。═2DM）患者微血管并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展有著密切的聯(lián)系[26]。相較于單純的糖尿病患者和健康人群，單核細(xì)胞表面TLR4的表達(dá)在DMVC的患者中顯著上調(diào)。此外，TLR4信號(hào)傳導(dǎo)通路的下游信號(hào)分子也顯著增加，如NF-κB的活性和IL-1β的釋放[27]。研究[28]顯示，TLR4的表達(dá)在糖尿病周?chē)窠?jīng)病（diabetic peripheral neuropathy，DPN）的患者中高于單純的T2DM患者和健康對(duì)照人群，TLR4水平的上調(diào)會(huì)使DPN發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加，表明TLR4可能作為糖尿病神經(jīng)病變潛在的、敏感的診斷生物標(biāo)記物。Cha等[29]的研究提示，抑制TLR4信號(hào)通路可改善DN患者的胰島素抵抗和腎臟功能損傷。以上研究進(jìn)一步證實(shí)了TLR4在DMVC的發(fā)病過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。

3 TLR4基因多態(tài)性與DMVC

3.1 TLR4基因多態(tài)性與DR

3.1.1 TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile基因多態(tài)性與DRTLR4基因以Asp299Gly的基因多態(tài)性與DR相關(guān)性的研究最多。研究表明，TLR4 Asp299Gly可能是DR發(fā)病的一個(gè)危險(xiǎn)因素[13-14，30-31]。波蘭1 090例T2DM患者和716例健康對(duì)照的研究[13]中發(fā)現(xiàn)，DR患者G等位基因的頻率高于非DR的T2DM患者，DR患者AG基因型的頻率高于A(yíng)A，而AA和AG基因型攜帶者的DN和糖尿病神經(jīng)病變患病率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。該研究提示TLR4 Asp299Gly G等位基因的多態(tài)性與T2DM患者視網(wǎng)膜病變發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的增加相關(guān)，攜帶AG基因型的T2DM患者更易發(fā)生視網(wǎng)膜病變，這與Zaharieva等[14]的研究結(jié)果一致，此研究還顯示TLR4 Thr399Ile的基因多態(tài)性與DR無(wú)關(guān)。

然而也有研究[32]結(jié)果顯示，TLR4 rs4986790和rs4986791的基因多態(tài)性與印度人群DR的發(fā)病無(wú)關(guān)。這與Buraczynska等[13]和Zaharieva等[14]得出的TLR4 Asp299 Gly基因多態(tài)性增加了DR發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)論相悖，可能與所納入研究人群的數(shù)量、種族差異和生活方式、飲食習(xí)慣等不同有關(guān)。另外，不同的檢測(cè)方法可能對(duì)結(jié)果也有影響。

Buraczynska等[30]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者早期發(fā)生DR的等位基因G的頻率高于非DR患者［OR=5.0，95%CI（2.33～10.71）］，而這一現(xiàn)象在晚期DR患者中尚未發(fā)現(xiàn)［OR=1.08，95%CI（0.50～2.33）］。多元Logistic回歸分析結(jié)果顯示，Asp299Gly的等位基因G是早發(fā)DR的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素。因此推測(cè)TLR4 Asp299Gly等位基因G的多態(tài)性可能是早發(fā)DR發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加的一個(gè)預(yù)測(cè)因子。一項(xiàng)來(lái)自高加索人群的研究[31]結(jié)果顯示，TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile發(fā)生基因變異后發(fā)生DR的風(fēng)險(xiǎn)降低，變異基因Thr399Ile CC基因型的攜帶者對(duì)DR具有保護(hù)價(jià)值，其次是Asp299Gly的雜合子攜帶者（即AG基因型），表明TLR4 Asp299Gly的AG基因型和Thr399Ile的CC基因型的多態(tài)性可能是DR的保護(hù)因素。此外，也有研究[33]表明TLR4 Asp299Gly基因多態(tài)性與DR無(wú)關(guān)。

3.1.2 TLR4 rs1927914和rs1927911基因多態(tài)性與DR 一項(xiàng)納入510例中國(guó)人群的病例對(duì)照研究[34]結(jié)果表明，rs1927914的C等位基因與DR的易感性相關(guān)，而rs1927911與DR的發(fā)生無(wú)相關(guān)性。Singh等[32]發(fā)現(xiàn)，在DR患者中rs1927914的TC基因型、rs10759931的AG基因型頻率均高于健康對(duì)照組，雜合子基因型TC、AG均與DR相關(guān)，而TLR4 rs1927911的任一基因型與DR的發(fā)生均無(wú)相關(guān)性，推測(cè)TLR4 rs1927914的TC基因型和rs10759931的AG基因型可能是DR發(fā)生的危險(xiǎn)因素。

3.2 TLR4基因多態(tài)性與DN

目前有關(guān)TLR4基因多態(tài)性與DN發(fā)生、發(fā)展相關(guān)性的研究結(jié)果尚不一致。有報(bào)道[15]顯示，TLR4 Asp299Gly AG基因型與口服糖耐量試驗(yàn)（OGTT）水平的增加相關(guān)，Thr399Ile CT基因型與DN的發(fā)生有關(guān)，該基因型的攜帶者可能增加了T2DM患者DN的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)［OR=4.35，95%CI（1.04～18.10）］。Peng等[35]研究發(fā)現(xiàn)，rs10759932、rs1927911、rs11536879、rs1927907、rs11536889、rs7044464和rs7856729共7個(gè)TLR4基因不同位點(diǎn)的多態(tài)性與DN的發(fā)生、發(fā)展均無(wú)關(guān)。

Zaharieva等[14]研究發(fā)現(xiàn)，TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile基因多態(tài)性與DN無(wú)相關(guān)性，且腎小球?yàn)V過(guò)率（eGFR）并未因這兩種基因多態(tài)性的存在而發(fā)生顯著變化。Thameem等[36]則認(rèn)為T(mén)LR4 Asp299 Gly G等位基因的攜帶者降低了eGFR，可能是通過(guò)改變TLR4的配體結(jié)合能力及其激活、打破了促炎和抗炎細(xì)胞因子之間的平衡，從而導(dǎo)致慢性炎癥介導(dǎo)的腎功能喪失；而Thr399Ile的基因變異與eGFR無(wú)關(guān)。

3.3 TLR4基因多態(tài)性與糖尿病神經(jīng)病變

一項(xiàng)來(lái)自高加索人群的研究[33]發(fā)現(xiàn)，與A/A TLR4基因型陽(yáng)性患者相比，A/G TLR4基因型陽(yáng)性患者神經(jīng)病變的患病率更高，提示攜帶AG基因型的糖尿病患者與神經(jīng)病變的易感性相關(guān)。Rudofsky等[16]研究結(jié)果表明，在1型糖尿?。═1DM）患者中所研究的基因多態(tài)性與糖尿病神經(jīng)病變和DN的發(fā)生無(wú)相關(guān)性；而在T2DM患者中Asp299Gly和Thr399Ile的雜合子攜帶者的糖尿病神經(jīng)病變的發(fā)病率則降低［OR=0.35，95%CI（0.19～0.61）］，但并未發(fā)現(xiàn)其與DN有關(guān)，提示TLR4 Asp299Gly的AG基因型和Thr399Ile的CT基因型可能是T2DM患者神經(jīng)病變的保護(hù)因素。Zaharieva等[14]發(fā)現(xiàn)，TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile的基因多態(tài)性與糖尿病神經(jīng)病變的發(fā)生未顯示相關(guān)性。目前有關(guān)TLR4基因多態(tài)性與糖尿病神經(jīng)病變易感性關(guān)系的研究結(jié)論尚不一致，且TLR4基因多態(tài)性在不同的種族和人群中存在顯著差異[37-38]，可能與種族、地區(qū)、文化和生活習(xí)慣不同有關(guān)。

綜上所述，在TLR4基因多態(tài)性與DMVC相關(guān)性的研究中，以TLR4 Asp299Gly單核苷酸多態(tài)性最多。TLR4 Asp299Gly基因多態(tài)性與DR、DN和神經(jīng)病變之間的關(guān)系存在一定差異，說(shuō)明雖然DR、DN和神經(jīng)病變都屬于DMVC，但其發(fā)病機(jī)制仍有所不同。TLR4或其配體在視網(wǎng)膜血管、腎小球微血管和神經(jīng)組織的表達(dá)可能有組織特異性，TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通道調(diào)控的炎性反應(yīng)可能對(duì)視網(wǎng)膜血管的影響最大。因此，推測(cè)TLR4 Asp299Gly的基因多態(tài)性可能是DR的一種易感指標(biāo)，對(duì)此易感基因的檢測(cè)可作為臨床的一種診斷指標(biāo)，并可能成為DR藥物治療的新靶點(diǎn)。

DMVC是多種遺傳和環(huán)境因素共同作用的復(fù)雜代謝性疾病，并且關(guān)于A(yíng)sp299Gly之外的TLR4其他位點(diǎn)的基因多態(tài)性的研究較少，此外DMVC其他易感基因的多態(tài)性及環(huán)境因素對(duì)其發(fā)病的影響亦不能被忽略。因此，需要更多關(guān)于TLR4基因不同位點(diǎn)、其他易感基因多態(tài)性、不同種族及更大樣本量的研究來(lái)進(jìn)一步明確與DMVC發(fā)病相關(guān)的危險(xiǎn)因素，從而為其預(yù)防、早期診斷和個(gè)體化治療提供新的思路。