Toll样受体及其与莱姆关节炎发病关系的研究进展*

王艳红，冯 时，梁 张，崔宇晖 综述，宝福凯△，柳爱华 审校

(1.昆明医科大学病原生物学与免疫学系/热带医学研究所，昆明 650500；2.承德市中心医院体检科，河北承德 067000；3.昆明医科大学科学技术处，昆明 650500；4.昆明医科大学生物化学与分子生物学系，昆明 650500)

·综 述·

Toll样受体及其与莱姆关节炎发病关系的研究进展*

王艳红1,2，冯 时1#，梁 张3，崔宇晖1综述，宝福凯1△，柳爱华4▲审校

(1.昆明医科大学病原生物学与免疫学系/热带医学研究所，昆明 650500；2.承德市中心医院体检科，河北承德 067000；3.昆明医科大学科学技术处，昆明 650500；4.昆明医科大学生物化学与分子生物学系，昆明 650500)

莱姆病；莱姆关节炎；Toll样受体

莱姆病(lyme disease)是一种人兽共患传染病，由伯氏疏螺旋体(Borrelia burgdorferi)引起，通过蜱叮咬感染。莱姆关节炎在中晚期莱姆病中发生率最高，危害较大。莱姆病广泛分布于70多个国家和地区，每年约有30万人感染及发病[1-4]。莱姆病高发于美国东北部、中西部偏北地区，北欧及东亚部分地区同属高危地区[5]。1986年由艾承绪等[6]首次报道我国黑龙江省海林县人群中有莱姆病的发生。2003年由贾月萍等[7]首次在黑龙江小兴安岭林区的全沟硬蜱肠道中分离出伯氏疏螺旋体，说明小兴安岭林区为莱姆病的自然疫源地，近来一项针对小兴安岭地区人群的血清流行病学调查证明该地区存在莱姆病感染[8]。目前，中国各省(除台湾外)均有莱姆病病例存在。由于对人身健康危害较严重，莱姆病已成为全球性卫生问题。因此，开展对莱姆病的研究及防治，有着重要的现实意义[9]。

Toll样受体(toll-like receptor，TLR)是一种连接固有免疫与获得性免疫的重要模式识别受体(pattern recognition receptor，PRR)。TLR是对病原体相关分子模式(pathogen associated molecular patterns，PAMPs)和损伤相关分子模式(danger associated molecular patterns，DAMPs)具有识别功能的，进化上保守的Ⅰ型跨膜糖蛋白，不仅在固有免疫中发挥重要作用，而且参与特异性免疫的启动和调控[10]。因此TLR在免疫性炎症疾病的发生发展中具有重要的作用。本文就Toll样受体最新研究进展，及其与莱姆关节炎的发病关系进行综述。

1 莱姆关节炎

莱姆病临床表现分为早、中、晚三期。早期症状为皮肤出现慢性游走性红斑(erythema chronicum migrans,ECM)；神经系统损害和心脏损害在中期出现，晚期以莱姆关节炎(Lyme arthritis)为主。莱姆关节炎在莱姆病晚期发生率最高，关节炎症状可见于60%的感染者[11]。莱姆关节炎在膝、肘、髋部位的大关节多发，表现为间断性单关节受累。一个或多个大关节疼痛、肿胀，症状反复发生并伴有软骨和骨组织的破坏，可进一步发展为慢性关节炎，关节滑液可用于血清学检查或聚合酶链反应以确诊莱姆关节炎[12]。与其他关节炎相比，腘窝淋巴结病和腘肌肌炎较常见于莱姆关节炎，关节囊周软组织水肿则较少见[13]。

2 TLRs研究概况

2.1 TLRs的分类、分布与信号转导 哺乳动物天然免疫分子TLR的发现是源于对果蝇Toll(dToll)蛋白的研究，Nomura等[14]于1994年首次发现有一种与果蝇Toll蛋白相似的蛋白存在于哺乳动物中。TLRs是dToll的同源蛋白，均属于PRR，在识别和抵御各种病原微生物及其产物中发挥重要作用。目前已发现人TLRs有10种，分别命名为TLR1～TLR10，而鼠有12种，分别命名为TLR1～TLR9和TLR11～TLR13[15]。TLR普遍表达于单核/巨噬细胞、B细胞、T细胞及树突状细胞，其中单核/巨噬细胞可表达除TLR3外的大部分TLR[16]。人外周血DC包括髓样树突状细胞(myeloid dendritic cell,MDC)和浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cell,PDC)两类。MDC表达TLR1、TLR2、TLR4、TLR5和TLR8，PDC专职表达TLR7和TLR9。在DC不同成熟阶段，表达不同的TLR，其中TLR1、TLR2、TLR4和TLR5在未成熟的DC上表达，但在成熟DC上表达减少；而TLR3只在成熟DC上表达[17]。Toll/IL-1受体同源区域(Toll/IL-1-receptor homologous region,TIR)是指TLR胞内区(羧基端)，因其与白细胞介素-1受体(interleukin-1 receptor,IL-1R)的胞内区结构相似而得名。TLR的信号转导途径主要有MyD88依赖型途径和MyD88非依赖型途径两种[18]。MyD88依赖型途径：活化的TLR胞内结构域与MyD88羧基端作用使髓样分化蛋白88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)活化；活化的MyD88诱导IL-1受体相关蛋白激酶(interleukin-1 receptor-associated kinase,IRAK)磷酸化，从而使肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6)激活；活化的TRAF6激活NF-κB，最终激活多种炎性细胞因子的转录。MyD88非依赖型途径是指通过具有TIR结构域的转接蛋白(TIR domain containing adapter protein,TIRAP)或MyD88转接蛋白(MyD88-adapter-like,Mal)激活NF-κB及有丝分裂原，进而激活蛋白激酶级联反应，最终启动相关基因表达[18-19]。

2.2 Toll样受体的生物学功能 美国免疫学家Ruslan等[20]首次提出模式识别理论，病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)是固有免疫针对的主要靶分子信号，相对应的识别受体称为PRR。PRR家族主要分为3类：分泌型受体(包括补体和甘露糖结合凝集素等)；内陷型受体(包括清道夫受体和巨噬细胞甘露糖受体等)；第三类受体可介导复杂的细胞内信号通路，包括TLR、NLRs(NOD-like receptor)、RLR(RIG-like receptor)等[21]。TLR胞外区(氨基端)也称为外功能区，主要组成部分是18～31个富含亮氨酸的重复序列(leucine-rich repeat,LRR)[22]。不同的TLR的胞外区氨基酸组成的差异较大，决定了其所识别的配体具有特异性[15]。TLR识别PAMP及是机体启动和扩大固有免疫的重要机制。TLR是连接固有免疫和适应性免疫的主要桥梁，通过多种途径影响适应性免疫应答，具有对适应性免疫的识别和调控作用[19]。TLR是微生物成分引起DC活化的桥梁；多数TLR活化后可以诱导抗微生物防御系统，产生炎性细胞因子和趋化因子，从而调节机体Th1、Th2细胞的分化和功能平衡；TLR诱导调节性T细胞活化是其调控适应性免疫的另一重要途径[15]。

3 Toll样受体与莱姆关节炎

固有免疫应答和特异性免疫应答均参与有关莱姆关节炎的发生过程。针对伯氏疏螺旋体基因组的生物信息学分析未发现其有明显的毒力因子，如内毒素、外毒素及致病性酶类等。进一步研究发现，伯氏疏螺旋体的主要致病物质为作用类似于脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的外膜表面脂蛋白(outer surface protein,Osp)[23-24]。TLR在莱姆病固有免疫中发挥关键作用。研究表明，当机体感染伯氏疏螺旋体后，螺旋体的脂蛋白可激活TLR2，引起巨噬细胞活化和白细胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、白细胞介素-8(interleukin-8，IL-8)及肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)等促炎细胞因子(pro-inflammatory cytokines)的释放。促炎细胞因子诱导中性粒细胞启动炎症过程。巨噬细胞具有对螺旋体抗原的加工、处理和提呈作用，可活化CD4+T细胞，使其发挥细胞免疫反应，进一步释放细胞因子，加重关节炎，并使其慢性化[24-25]。Dennis等[26]用活的伯氏疏螺旋体体外刺激人单核细胞THP-1诱导产生炎性介质，用RNAi技术分别使MyD88、TLR1和TLR2基因表达减少，均可使炎性细胞因子TNF-α、IL-8和IL-6减少，研究结果表明，伯氏疏螺旋体脂蛋白主要通过TLR信号通路刺激细胞产生炎性细胞因子。Liu等[27]通过研究显示MyD88依赖型信号通路虽然不是伯氏疏螺旋体诱导炎性因子产生所必需的途径，但是吞噬细胞有效控制病原体所必需的途径。Oosting等[28]通过在TLR1和TLR6基因缺陷小鼠腹腔巨噬细胞及分别使用特异TLR1和TLR6抗体封闭的人外周血单个核细胞接种伯氏疏螺旋体，检测由螺旋体诱导细胞产生的细胞因子。研究显示在伯氏疏螺旋体的刺激下TLR1和TLR6基因缺陷小鼠腹腔巨噬细胞均表现Th1/Th2细胞因子表达的失衡，使用特异TLR1抗体封闭的人外周血单个核细胞在螺旋体刺激下细胞因子的产生减少，而使用特异TLR6抗体封闭的人外周血单个核细胞细胞因子产生未受抑制，说明TLR1/TLR2异二聚体在对伯氏疏螺旋体的早期炎症反应中起重要作用。使用TLR1/TLR2异二聚体的合成配体和伯氏疏螺旋体，作为TLR1/TLR2受体的激活剂，Tanja等[29]发现TIR基域接头分子(TRIF)可介导针对伯氏疏螺旋体的TLR2依赖的炎症反应。TLR2利用TRIF的方式与其他TLR不同，而依赖于MyD88的存在。在小鼠感染伯氏疏螺旋体的模型上，TRIF的缺失并不像MyD88的缺失会导致机体对感染控制的减弱，这可能与清道夫受体(scavenger receptor)(如MARCO)参与MyD88介导吞噬作用有关。Tschirren等[30]首次发现TLR2的多样性与野生啮齿动物种群螺旋体感染有关，携带有一个特异簇的TLR2单体型(TLR2c2)比其他单体型更易患病。近来研究表明，在单核细胞和巨噬细胞的胞内噬菌小室(phagosomal compartment)中，伯氏疏螺旋体被内化和降解，释放脂蛋白和包括RNA和肽聚糖等其他微生物产物[31]。这可能会在固有免疫细胞表面引发更广泛和复杂的炎症反应，TLR家族中具有识别核酸功能的TLR7、TLR8、TLR9可能通过识别螺旋体的DNA和RNA，引发Ⅰ型干扰素(TypeⅠIFNs)的产生[32]。

4 展 望

固有免疫应答和特异性免疫应答均参与莱姆关节炎的发生。TLR可有效识别“非己”成分而发挥重要作用，是机体抵抗感染性疾病的第一道屏障，不仅在固有免疫中发挥关键作用，而且还是连接固有免疫和适应性免疫的主要桥梁，通过多种途径影响适应性免疫应答，具有对适应性免疫的识别和调控作用[31-32]。TLR在莱姆病的产生和慢性化过程中起到重要作用。目前，对伯氏疏螺旋体致莱姆关节炎的机制还有待进一步研究和探索。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2016.05.041

国家自然科学基金资助项目(81060134，81371835)；云南省自然基金资助项目(2010CD221，2011FB244，2012FB011，2013FZ057，2014FA011,2014FB001)。 作者简介：王艳红(1988-)，在读硕士研究生，主要从事热带传染病和结核病的研究。#共同第一作者：冯时(1989-)，在读硕士研究生，主要从事热带传染病的防治研究。△

，Tel：13888369882；E-mail:baofukai@126.com。▲通讯作者，Tel：13529279792；E-mail:lunaliu123@yahoo.com.cn。

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