Toll样受体与白癜风免疫发病机制的研究进展

邓宁宁，马志红

(1.牡丹江医学院；2.牡丹江医学院附属红旗医院皮肤科，黑龙江 牡丹江 157011)

白癜风在临床上较常见，是指皮肤表层、头发等色素脱失而致白斑样表现，其特征在于黑素细胞数量减少或其功能丧失，关于黑素细胞减少或丧失的理论主要有自身免疫、细胞毒性、氧化剂-抗氧化剂和神经机制等，目前大量证据显示白癜风是一种由先天免疫和适应性免疫效应过程促进其发生发展的自身免疫性皮肤表皮粘膜疾病[1-2]，具体原因仍不明确，临床上仍然难以治愈。作为免疫模式识别受体的Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)，主要是通过识别并聚集内源性的DAMPs 或PAMPs来激活免疫细胞，通过一系列的活化反应，从而产生免疫炎症反应[3]。越来越多的研究发现TLRs与白癜风的发生发展密切相关，本文就TLRs结构、TLRs的信号转导途径及其与白癜风免疫发病机制的相关研究作一综述。

1 TLRs的研究进展

TLRs通常存在于免疫细胞(如单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞等)上，也存在于非免疫细胞(如上皮细胞、内皮细胞等)上[4]，宿主抵抗病原体的首道防线是先天免疫应答，随之是适应性免疫应答，而TLRs普遍表达于先天免疫系统中，是先天免疫的重要组成部分，它们可以感知保守的PAMPs及内源性的DAMPs，TLRs主要是由富含亮氨酸重复序列(LRR)域，跨膜区(TM)和Toll /白细胞介素-1受体(TIR)域三个部分构成，其中位于胞外的LRR是参与感知病原体微生物的主要结构；而TLRs的胞内区类似于白细胞介素-1受体(IL-1Rs)的胞质区结构，又称为Toll/IL-1受体结构域(Toll/IL-1 receptor domain，TIR结构域)，可以启动各种细胞内信号通路，是一个促进免疫应答的基因表达的重要转录因子[5-6]。TLRs与相应的配体结合后，会触发复杂的且受严格调节的信号传导途径，以启动免疫效应反应，如可以激活下游的核转录因子-kappa B(nuclear factor- kappa B，NF-κB)，进而调节多种细胞因子、黏附分子以及趋化因子的表达，并在机体的免疫反应、炎症反应等方面产生作用[7]。迄今为止已在人体内鉴定出的 TLRs有10种，小鼠及果蝇体内鉴定出的TLRs有13种，其中与白癜风有关且研究较多的有TLR2、TLR3、TLR4、TLR7及TLR9[8-10]。TLRs作为免疫识别受体家族中重要的一员，可以触发先天免疫并进一步诱导适应性免疫，且目前已发现TLRs在某些皮肤病的发病机理中充当着非常重要的角色[11]。

1.1 TLRs结构TLRs，一种I型跨膜蛋白，属于先天免疫家族受体，由三部分构成：位于胞外的富含亮氨酸重复序列(LRR)域，跨膜区(TM)和位于胞内的Toll/白介素1受体(TIR)域。TLRs与 IL-1Rs同属一个超家族成员，主要区别在于胞外区域的不同[12]，TLRs胞外区域的LRR是涉及感知病原体的主要结构；Toll样受体的胞内结构因与IL-1Rs胞内区高度同源，该区称为TIR结构域[6]。TIR结构域含有三个高度保守的结构，而这些结构可以在触发TLRs和信号转导衔接蛋白中起作用。而LRR域是接受受体的场所，但它具有特异性，如TLR2主要识别革兰氏阳性菌的标志性蛋白，也可以识别一些特定的LPS，并与TLR1、TLR6组成异二聚体发挥功能性的作用；TLR3识别病毒感染后产生双链RNA；TLR4主要识别革兰氏阴性杆菌的脂多糖(LPS)；TLR5识别细菌的鞭毛蛋白；TLR9识别细菌、真菌和病毒中的未甲基化CpG DNA[10]等。

1.2 TLRs的信号传导途径TLRs是先天免疫的主要识别受体，并在诱导获得性免疫反应方面有着重要作用，近年来，它受到了很多关注，对其研究不断增加，并且已经发现TLRs与免疫、感染、炎症、肿瘤等密切相关[5，13-14]。现发现TLRs有四种典型的配体：MyD88(myeloid differentiation primary response gene88；髓样分化初级应答蛋白88)、TIRAP/ MAL(TIR domain- containing adaptor protein/ MyD88 adaptor- like；含TIR结构域的衔接蛋白/ MyD88衔接子样)、 TRIF(TIR domain containing adaptor inducing IFN-β；β干扰素TIR结构域衔接蛋白)、 TRAM(TRIF related adaptor molecule；TRIF相关衔接蛋白分子)；另外还有三种调节性配体：SARM、BCAP、SCIMP[15]。MyD88是TLR信号级联反应中非常重要的衔接子，除TLR3外，其余TLRs的下游信号转导途径均可通过募集MyD88完成。TLRs的信号转导途径根据它们是否依赖于MyD88分为两类：依赖MyD88的信号转导和不依赖MyD88的信号转导[15]。

1.2.1 依赖MyD88的信号转导途径 MyD88主要由三个功能域构成：分别是N端的死亡域(death domain，DD)、C端的TIR结构域和中间域，它是一种连接TLRs和TIR的信号转导的衔接蛋白。在信号转导过程中，MyD88通过其C端的TIR结构域与TLRs的TIR相结合，并且N端的DD蛋白与下游的IRAK4(白介素-1受体相关激酶4)的死亡结构域蛋白发生相互作用，结果是IRAK4募集IRAK1(白介素-1受体相关激酶1)和 IRAK2(白介素-1受体相关激酶2)形成受体复合物，该受体复合物被激活后可以使信号继续下传，该信号可以激活NF-κB和AP-1(激活蛋白-1)，进而诱导炎性细胞因子如IL-6、TNF-α等的表达。另外，MyD88还可以通过诱导并激活IFN调节因子7( IRF7)来促进IFN-α的分泌。除TLR3外，其它的TLR都需要依赖MyD88衔接子介导完成，但是TLR2和TLR4的信号转导过程中MyD88的募集是需要一种特殊的衔接子MAL(MyD88 adaptor- like)来辅助完成的[15]。

1.2.2 不依赖MyD88的信号转导途径 目前，有关TLR4如何实现信号转导的研究较多，且发现TLR4可以通过依赖MyD88和不依赖MyD88两种途径介导完成信号下传。在TLR4信号下传过程中，需要一种特殊的衔接子Mal的介入，因MyD88不能直接与受体结合，它需要Mal将MyD88带到膜上并允许其下游信号传导。另外TLR4还可以与TRIF和TRAM关联，可通过TRAM帮助募集TRIF，进而发挥功能作用。而TLR3是不依赖MyD88的信号转导途径，TLR3是通过衔接子TRIF进行信号转导的，TRIF激活TBK1(TRAF-family-member-associated NF-κB activator-binding kinase；TRAF家族成员相关的NF-κB激活剂结合激酶1)，进而促进干扰素调节因子3(Interferon regulatory Factor 3；IRF3)的激活，诱导IFN-β等表达；TRIF还可与受体相互蛋白1(receptor -interacting protein 1；RIP1 ) 相互作用，进而激活NF-κB[15]；促进IFN及促炎细胞因子来协调先天性免疫应答过程。但目前对于不依赖MyD88的信号转导途径仍不能完全阐述清楚，有待进一步探索及深入研究。

2 TLRs与白癜风免疫发病机制的相关研究

白癜风是一种毁容性病变，由于皮肤、头发和粘膜中黑素细胞被破坏而形成白斑样皮损。近年来，其患病率呈逐渐增加趋势，因其严重影响患者的外观、心理及生活，故对白癜风的研究热度不减，随着对其免疫学发病机理的不断研究，发现在白斑样皮损形成过程中自身免疫有着十分重要的作用，白癜风患者体内存在免疫细胞的活化异常、大量自身抗体的产生[1]。目前人们更加认识到T细胞免疫反应是导致表皮黑素细胞损伤及破坏的主要原因[2]，一些研究发现白癜风病人的外周血中CD4+和CD8+T细胞的数目发生变化以及 CD4+/ CD8+T细胞比例发生明显变化，并且有许多促炎性细胞因子以及 CD8+细胞毒性T细胞(CTL)浸润聚集在皮损内，最终导致黑素细胞损伤及破坏[16-17]。TLR不仅存在于免疫细胞上，也存在于非免疫细胞上，通过辨认感知DAMPs和PAMPs，通过信号下传进而激活NF-κB触发促炎或抗炎性细胞因子、趋化因子等表达，进而发生适当的免疫反应抵抗病原体刺激。而TLRs可以在不同类型的T细胞中表达，如CD4+T细胞、CD8+T细胞、调节性T细胞、自然杀伤T细胞等，并且参与T细胞发育分化及功能调节，如生存、增殖、迁移、细胞因子和趋化因子的产生等，TLRs的配体对T细胞还具有共刺激作用，可以使共刺激分子(如CD40、CD80、黏附分子等)发生上调[18-19]。同时当前的研究发现 TLR2-4、TLR7、TLR9在人类黑素细胞表面亦有表达，当受到TLR相应的配体刺激时，可以释放多种细胞因子(如IL-6和 IL-8)、增强趋化因子(如CCL2，CCL3和CCL5)mRNA的产生、上调磷酸化的NF-κB抑制蛋白(IκBα)以及促进NF-κB p65的核易位等[8，11]。近年来对TLR2-4、TLR7、TLR9和白癜风的关系研究较多，引起了国内外不少学者的关注，目的是为白癜风治疗寻找新突破点和新方法。

2.1 TLR2、TLR3与白癜风白癜风是一种色素障碍性皮肤病，其典型特征是黑素细胞破坏或缺如引起皮肤黏膜脱色，表现为形状和大小各异的白斑样皮损。而皮肤色素沉着主要有赖于黑素的生成及黑素体转运两个过程。TLR2通常在先天性巨噬细胞活化的过程中参与促炎和抗炎反应，TLR2主要识别细菌的标志性蛋白，也可识别某些LPS，而 TLR2与其相应配体结合后，其信号下传是由MyD88介导完成的。TLR2还可与TLR1、TLR6形成异二聚体发挥抗炎或促炎反应，具体机制不详。TLR3位于细胞内细胞器的膜上，它是一种核苷酸感应受体，可以识别病毒感染后产生的双链RNA并通过TRIF信号转导途径激活IRF及NF-κB信号通路继续下传信号，释放IFN及炎性细胞因子来参与免疫应答反应。Koike S等[20]用TLR激动剂(TLR2激动剂HKLM、TLR3激动剂Poly(I：C))刺激了原代培养的黑色素细胞并测量了细胞外黑色素，并检查了TLR激动剂是否诱导黑色素转运到角质形成细胞上发挥功能，结果示TLR2、TLR3能增强人类黑色素产生和黑素体的转运。于宁等[21]通过体外培养正常人表皮黑素细胞，检测了TLR3激动剂Poly(I：C)对原代培养的人黑素细胞活性氧簇(ROS)的影响，结果示TLR3的激活可显著提高黑素细胞内ROS水平，参与黑素细胞的凋亡。

2.2 TLR4与白癜风TLR4在介导免疫应答方面有重要作用，它主要以同二聚体的形式实现辨认并结合配体的。TLR4主要识别细菌细胞壁中的LPS，LPS与TLR4结合后，MyD88可以被募集到受体复合物并激活NF-κB炎症信号转导途径或者MAPK(丝裂原激活的蛋白激酶)途径，从而调控炎性细胞因子相关基因的转录以产生适当的免疫反应。Ahn JH等人[22]研究TLR4及其衔接子分子 CD14和 MyD88是否在培养的人黑素细胞中表达，并研究了革兰氏阴性杆菌衍生的 LPS对色素沉着的影响通过测量黑色素含量，结果示TLR4及其衔接子分子CD14(脂多糖受体)和MyD88在培养的人黑素细胞中组成型表达以及LPS可以上调黑素细胞中TLR4和MyD88的表达并诱导NF-κB易位，LPS可诱导色素沉着的增加，因此在微生物诱导的黑色素生成方面，TLR4可能起着重要作用。孙丽君等人[23]通过体外培养正常人表皮黑素细胞，采用TLR4激动剂LPS刺激原代培养的黑素细胞，结果示TLR4的激活可以调控黑素合成并且可以抑制黑素小体的形成。皮肤色素沉着的多少主要取决于黑素的生成及黑素体的转运，所以对黑素合成及黑素体转运的研究是解决色素障碍性疾病的主要手段，目前基于黑素细胞TLR4的活化对黑素合成的调节及对黑素小体形成的抑制性作用，或许可以从一个新的角度解释白癜风等色素障碍性疾病的发病机制。

2.3 TLR7、TLR9与白癜风TLR7和TLR9在黑素细胞表面均表达，它们主要是通过识别病毒和细菌的核酸，刺激相应的细胞，产生不同的免疫反应来抵抗入侵的病原体。咪喹莫特，具有调节免疫的功效，分子量小，属于一种TLR7的配体，目前主要被用于医治尖锐湿疣、日光性皮肤角化、原发性基底细胞癌等，当它局部外用时，它可与 TLR7结合激活依赖 MyD88的信号通路，导致多种细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12及IFN-α等释放，刺激先天免疫并诱发T细胞介导的细胞免疫产生。而当前研究也比较认可白癜风是一种由CTL介导的自身免疫相关性皮肤黏膜疾病。在此基础上，HY Kang等人[24]用咪喹莫特刺激黑素细胞通过TLR7依赖性机制降低小眼科相关转录因子(MITF)和酪氨酸酶(黑素合成的关键酶)的表达、减少色素沉着、并使黑素细胞的成长受到抑制，因此，可以考虑TLR7在白癜风的发病中是起作用。

TLRs是先天免疫的传感器即识别受体，负责检测识别多种病原体微生物。TLR9是免疫应答中重要的效应子，它是病毒、细菌及真菌中的未甲基化的CpG DNA的感应识别受体，合成的CpG核苷酸复合体被感知后，产生适当的免疫应答来抵御入侵的病原体微生物[25]。TLR9识别配体后是通过Toll/IL-1受体域募集MyD88，MyD88募集IRAK-1和IRAK-4，当IRAK-4磷酸化时，IRAK-1与TRAF(TNF受体相关因子6)相互作用并脱离受体，而后导致NF-κB易位并激活使共刺激分子上调，并能使多种炎性细胞因子分泌释放[26]。已有研究发现[27]TLR9可能在微生物诱导的黑色素生成中起作用，TLR9通过NF-κB激活调节黑色素生成，同时使用 TLR9激动剂 ODN2006刺激人黑色素细胞系 PIG1，结果示ODN2006刺激后通过PIG1中的TLR9/ NF-κB信号传导加强黑色素的产生。但是TLR9是否参与黑色素生成的致病过程，相关的具体分子机制仍不完全清楚。

3 展望

尽管白癜风发病机理仍不完全确切，但是自身免疫因素一定以某种功能参与其中。而作为先天免疫重要组成部分的TLRs，是一种病原体识别受体，触发先天免疫并进之诱导调节适应性免疫，它是连接先天免疫和适应性免疫的重要纽扣。而人类黑色素细胞表达TLR2-4、TLR7、TLR9，尽管 TLRs在白癜风发病过程中的具体机制尚不十分清楚，但它在白癜风的病情进展中一定以某种机制发挥着其功能，有待进一步探索研究。因此，随着对 TLRs在白癜风中的认识不断深入及不断研究，它或许有可能将成为研究白癜风免疫方面发病机制的新的突破点，或许可以为寻找到精确的靶向药物指出新方向及思路。