Toll 樣受體在炎癥性腸病發(fā)病機制、并發(fā)癥及治療中的作用研究進展

彭娜，張慧玲，李冬，袁琳琳，海雙雙，劉維新

中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科，沈陽 110000

炎癥性腸?。↖BD）是一種慢性復(fù)發(fā)性自身免疫相關(guān)性疾病，分為潰瘍性結(jié)腸炎（UC）和克羅恩?。–D）兩個亞型。多因素相互作用導(dǎo)致IBD，慢性炎癥的持續(xù)產(chǎn)生、腸上皮屏障的破壞以及微生物失調(diào)都與IBD 的發(fā)病相關(guān)［1］。Toll 樣受體（TLR）是模式識別受體之一，可參與抗原提呈、免疫細(xì)胞活化、炎癥因子產(chǎn)生等生理過程［2］。機體與微生物群之間進行密切的雙向交流來保持動態(tài)平衡是很多關(guān)鍵穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。模式識別受體如TLR 介導(dǎo)的信號通路就是一種主要的通信形式，腸道微生物被模式識別受體識別后可影響微生物定植；健康的未受破壞的腸道微生物叢可通過一種稱為“定植抗性”的現(xiàn)象保護機體免受病原體感染［3］，這種對異種感染的定植抗性可通過“訓(xùn)練”增強；微生物及其代謝物還可改變機體免疫應(yīng)答狀態(tài)和免疫發(fā)育來影響腸道穩(wěn)態(tài)。IBD 患者TLR 過度激活，對腸共生菌的耐受性降低，對微生物群和自身抗原產(chǎn)生異常炎癥反應(yīng)，腸道微生物多樣性降低，腸黏膜屏障被破壞?，F(xiàn)就TLR 在IBD 發(fā)病機制、并發(fā)癥中的作用及潛在的治療價值進行綜述，以期為IBD臨床診治提供參考。

1 TLR在IBD發(fā)病機制中的作用

1.1 腸黏膜屏障 腸黏膜屏障是由生物、化學(xué)、免疫、機械屏障四部分構(gòu)成的復(fù)雜半透膜屏障。腸黏膜機械屏障可阻止大部分滲透入黏液層的微生物或其來源分子的浸潤，其基礎(chǔ)是緊密連接蛋白，緊密連接蛋白在黏膜愈合中起至關(guān)重要的作用。肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）會通過促進肌動蛋白-肌球蛋白絲收縮介導(dǎo)緊密連接的開放，TLR4 激活后會上調(diào)MLCK誘導(dǎo)屏障通透性增強和腸漏的發(fā)生［4］，與此同時活化后的TLR4 的銜接因子髓樣分化因子88（MyD88）將磷酸化IκB 激酶，從而激活轉(zhuǎn)錄因子核因子κB（NF-κB）并觸發(fā)促炎細(xì)胞因子如IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子α（TNF-α）的表達(dá)，從而加重腸黏膜損傷。抑制MyD88/NF-κB 信號通路可協(xié)調(diào)促炎因子與抗炎因子的比例。花青素和飛燕草素通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB 信號通路降低結(jié)腸黏膜促炎因子TNF-α、IL-6 水平，從而調(diào)節(jié)腸道黏膜免疫和屏障功能［5］；類似的結(jié)果也出現(xiàn)在了抑制TLR2/MyD88/NF-κB 信號通路上［6］。但還有研究顯示，雙歧桿菌菌株BB1 會靶向激動TLR2 并以TLR2 依賴性方式誘導(dǎo)腸緊密連接屏障功能快速和持續(xù)增強。研究發(fā)現(xiàn)。BB1增強腸上皮緊密連接屏障功能是由p38 激酶途徑的激活介導(dǎo)的，而不是NF-κB 信號通路［7］。由此認(rèn)為TLR2 在腸黏膜屏障中具有雙重作用，激動或抑制TLR2同樣產(chǎn)生保護作用，這與TLR2復(fù)雜的網(wǎng)狀信號傳導(dǎo)通路有關(guān)，激活不同的通路產(chǎn)生不同的效果。

1.2 免疫細(xì)胞分化 在IBD 患者的結(jié)腸固有層和IBD 動物模型中，可觀察到單核吞噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和炎性T細(xì)胞的異常浸潤［8］，并且IBD患者外周循環(huán)血中調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（Treg）數(shù)量顯著下降、功能缺陷。研究普遍認(rèn)為輔助T 細(xì)胞1（Th1）/輔助T 細(xì)胞2（Th2）、輔助性T 細(xì)胞17（Th17）/Treg 失衡以及M1 型、M2 型巨噬細(xì)胞比例失調(diào)參與了IBD 發(fā)?。?］。TLR 信號傳導(dǎo)失調(diào)后，過多的炎癥因子會破壞腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡，進而誘導(dǎo)建立促進Th1、Th17應(yīng)答的炎癥環(huán)境［10］。TLR4 敲除（TLR4 KO）小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，TLR4 KO 會激活Toll/IL-1 受體結(jié)構(gòu)域銜接蛋白（TRIF）/干擾素調(diào)節(jié)因子3（IRF3）信號通路，促進炎癥的發(fā)生。此外，TLR4 KO導(dǎo)致脾臟指數(shù)升高，并誘導(dǎo)Th1/Th2 和Th17/Treg 失衡［11］。TLR 信號傳導(dǎo)激活可增加炎癥單核細(xì)胞中Th1 相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)［12］。因此對TLR 通路進行調(diào)控，可影響體內(nèi)免疫細(xì)胞平衡以治療IBD。

2 TLR在IBD并發(fā)癥中的作用

2.1 腸纖維化 腸纖維化是CD 的并發(fā)癥之一，可導(dǎo)致腸狹窄甚至演變?yōu)槟c梗阻，病情一旦進展到腸梗阻就需手術(shù)治療，故在IBD 治療中需抗腸纖維化。腸纖維化發(fā)生機制有炎癥依賴性與非炎癥依賴性。TLR在識別微生物信號傳導(dǎo)產(chǎn)生炎癥信號方面起著領(lǐng)頭羊的作用。用TLR4 KO 小鼠結(jié)腸炎模型研究TLR4 與纖維變性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)TLR4 KO 小鼠結(jié)腸炎癥會減輕，巨噬細(xì)胞滲入結(jié)腸會減少，從而改善膠原沉積和腸道纖維變性［13］。

2.2 炎癥相關(guān)性結(jié)直腸癌（CAC） IBD 患者患結(jié)直腸癌風(fēng)險增加，CAC 也是IBD 患者手術(shù)原因之一［14］。CAC 占IBD 患者全因死亡的10%～15%［15］。CAC 的發(fā)生發(fā)展也與TLR 密不可分。通過誘變劑氧化偶氮甲烷與致炎劑葡聚糖硫酸鈉（DSS）建立小鼠CAC 模型，證明TLR3/7 介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)在CAC中起誘 導(dǎo) 作用［16］；TLR4 在 結(jié) 腸炎和CAC 中過表達(dá)［17］，過表達(dá)的TLR4 促進生瘤細(xì)胞群體、增強腫瘤細(xì)胞的抗凋亡特性、加速惡性細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移以及誘導(dǎo)產(chǎn)生利于腫瘤細(xì)胞生長的微環(huán)境［17］。在CAC的炎癥階段，使用小分子特異性抑制劑TAK-242 對TLR4信號傳導(dǎo)進行阻滯可抑制結(jié)腸腫瘤的發(fā)展［18］。

2.3 血栓 近年來研究表明IBD 患者體內(nèi)存在血液高凝狀態(tài)，血栓發(fā)生的危險性增加［19］，IBD 患者合并血栓時常導(dǎo)致預(yù)后不良。研究顯示，在IBD 患者中，中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)誘導(dǎo)的血栓風(fēng)險增加，部分依賴于TLR2和TLR4。TLR2和TLR4會觸發(fā)血小板和內(nèi)皮細(xì)胞的磷脂絲氨酸陽性微粒釋放和磷脂絲氨酸暴露，將它們轉(zhuǎn)化為促凝表型［20］。故調(diào)控TLR可改善患者的生存質(zhì)量，減少并發(fā)癥的發(fā)生。

3 TLR在IBD治療中的作用

3.1 TLR的單核苷酸多態(tài)性（SNP）與IBD治療 SNP是同源染色體上同源區(qū)域間基因組DNA 序列的一個孤立核苷酸的差異，可能會影響表型。IBD 有200多個宿主基因風(fēng)險位點，其中大部分與主要的免疫通路有關(guān)，TLR的單核苷酸突變導(dǎo)致表型變化主要體現(xiàn)在亮氨酸結(jié)構(gòu)域上，這可能導(dǎo)致機體對配體物質(zhì)反應(yīng)性的改變，TLR的基因多態(tài)性與個體IBD易感性以及藥物治療反應(yīng)性相關(guān)。TLR1rs5743611、TLR4rs4986790、TLR4rs4986791、TLR6rs5743810 和TLR9rs352140 多態(tài)性與高加索人IBD 的風(fēng)險相關(guān)。此外，TLR4rs4986790多態(tài)性與西亞人IBD易感性相關(guān)，TLR9rs352140多態(tài)性則與非洲人IBD風(fēng)險相關(guān)。根據(jù)疾病類型進行分層后，結(jié)果顯示TLR4rs4986790和TLR4rs4986791 多態(tài)性與CD 風(fēng)險相關(guān)，而TLR1rs5743611、TLR4rs4986790、TLR4rs4986791 和TLR6rs5743810多態(tài)性與UC風(fēng)險顯著相關(guān)［21］。TLR1的SNP（rs5743168）與CD易感性相關(guān)聯(lián)，R80Trs5743611與全結(jié)腸炎有關(guān)。Meta分析顯示TLR4T399I多態(tài)性與CD風(fēng)險關(guān)聯(lián)［22］。TLR4（rs5030728）與英夫利昔單抗治療的IBD 患兒血清亞谷值水平相關(guān)，攜帶TLR2（rs1816702）T變體的患兒則會有更高的阿達(dá)木單抗血清谷值水平［23］?；蚪M生物標(biāo)志物鑒定可在治療之前發(fā)現(xiàn)對藥物治療不敏感的患者，從而優(yōu)化治療及判斷預(yù)后。了解TLR 基因多態(tài)性并據(jù)此開發(fā)群體預(yù)測模型可能會對IBD 患者最佳藥物選擇、預(yù)后產(chǎn)生積極影響。

3.2 益生菌治療 微生態(tài)制劑是IBD 治療中的熱門方法并且取得了一定的成效。益生菌可起到改善腸道屏障、促進腸道穩(wěn)態(tài)、免疫調(diào)節(jié)等作用。TLR也參與益生菌的治療過程［24］，益生菌可通過改變抗原提呈細(xì)胞中TLR 的表達(dá)進而影響免疫細(xì)胞之間的通信來調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，也可抑制TLR 通路來改善結(jié)腸炎癥。腸羅斯氏菌可通過TLR5 依賴性方式誘導(dǎo)腸道免疫反應(yīng)促進Treg分化，產(chǎn)生高水平的IL-10和較低水平的TNF-α 來抑制腸道結(jié)腸炎的發(fā)展［25］；鼠李糖乳酸菌通過TLR2 信號通路增加Treg 的比例并降低CD4+T 細(xì)胞中Th17 細(xì)胞的比例以維持腸道穩(wěn)態(tài)［26］。在DSS誘導(dǎo)的小鼠急性腸道炎癥模型中發(fā)現(xiàn)丁酸梭菌抑制TLR2信號通路，進而抑制IL-23、IL-17的分泌，從而發(fā)揮劑量依賴性保護作用［27］。益生菌可改變腸道中TLR 表達(dá)水平，TLR 通路同樣對益生菌豐度多樣性有影響。TLR4 抑制劑TAK-242 可調(diào)節(jié)結(jié)腸炎中腸道微生物叢的結(jié)構(gòu)，能顯著下調(diào)變形菌門豐度，顯著減輕DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎癥狀［28］?；赥LR 與益生菌的關(guān)系，提取益生菌成分也可能成為未來治療IBD的選擇之一。

3.3 TLR 調(diào)控物質(zhì) 不同的TLR 在IBD 中的作用（保護、有害或雙向作用）不同，為達(dá)到治療目的需對不同通路進行精確調(diào)控。Cobitolimod 是靶向激動TLR9 的寡核苷酸，由CpGDNA 序列組成，可局部施用。cobitolimod 激活TLR9 信號通路，抑制Th17 細(xì)胞并誘導(dǎo)抗炎IL-10+巨噬細(xì)胞和Treg 產(chǎn)生，從而改善腸道細(xì)胞因子失衡，減輕腸黏膜穩(wěn)態(tài)失衡［29］。臨床研究表明，該激動劑對UC 患者有效［30］，目前正在計劃進行3 期臨床試驗進一步評估其安全性與有效性。通過禁止配體與受體的結(jié)合以及終止信號傳遞到細(xì)胞核中可抑制TLR 通路?，F(xiàn)可通過小分子抑制劑、抗體、寡核苷酸、脂質(zhì)A類似物、轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子非編碼小核糖核苷酸（RNA）、納米抑制劑多種物質(zhì)抑制TLR 通路。在急慢性IBD 模型中用RNA 干擾沉默分選連接蛋白10，因此TLR2、TLR4的表達(dá)下調(diào)，可有效減輕小鼠體質(zhì)量丟失，減輕腸黏膜損傷和炎癥浸潤，抑制炎性細(xì)胞因子IL-1β、IL-23、TNF-α的表達(dá)［31］。Toll 作用蛋白（Tollip）是TLR4 的體內(nèi)負(fù)調(diào)控因子，實驗證明過表達(dá)Tollip 可使M1 型巨噬細(xì)胞TLR 通路相關(guān)靶點的上調(diào)減弱，小鼠表現(xiàn)出體質(zhì)量下降和結(jié)腸縮短的程度減輕，結(jié)腸組織中的促炎細(xì)胞因子表達(dá)降低、腸黏膜屏障完整性提高［32］。雖然抑制TLR4 有保護效應(yīng)，但腸上皮特異性缺失MyD88 的小鼠會產(chǎn)生自發(fā)性結(jié)腸炎并且抗菌肽分泌減少，不利于腸黏膜穩(wěn)態(tài)。TLR4 的作用不是“開關(guān)式”的全或無效應(yīng)，這提示需要對TLR4 受體進行適宜的調(diào)控。過度抑制TLR4 通路是否會影響機體抗感染免疫，這一舉措的安全性也值得思考。有實驗表明，從腸道共生類桿菌分離出的弱激動劑脂多糖與TLR4-髓樣分化蛋白2 受體復(fù)合物之間有弱相互作用，不誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，反而主動誘導(dǎo)CD11c+細(xì)胞，使其產(chǎn)生對LPS刺激的低反應(yīng)性，改善實驗性結(jié)腸炎模型小鼠炎癥免疫反應(yīng)，重建腸免疫穩(wěn)態(tài)，恢復(fù)腸黏膜穩(wěn)態(tài)［33］。

TLR 在IBD 中的作用不是單一的，涉及遺傳學(xué)、腸道微生物群、免疫反應(yīng)以及微生物群與免疫反應(yīng)之間的相互作用。深入研究TLR 在復(fù)雜的炎癥下的精確調(diào)控有利于個體化精準(zhǔn)醫(yī)療。以TLR 為基礎(chǔ)的治療方法或許可減輕患者用藥的痛苦，還可根據(jù)TLR 與藥物治療反應(yīng)的關(guān)系進行針對性的評估幫助進行風(fēng)險分層，基于個體炎癥反應(yīng)特征選擇個體化治療方案；還可聯(lián)合應(yīng)用現(xiàn)代新興生物技術(shù)進行多組學(xué)研究如基因組學(xué)、代謝組學(xué)、腸道菌群研究等探索基于TLR 靶點的疾病的最佳治療，然而上述想法轉(zhuǎn)化到臨床實踐還需進行更多研究。