TLR2/4 与消化系统疾病研究进展

林开文，邓 堂，屈慧娟，魏 娜

（1.海南医学院海南省热带药用植物研发重点实验室，2.海南医学院第一附属医院急危重症医学部，海南海口570000）

Toll 样受体（TLRs）是存在于生物体内固有天然免疫防御体系中模式识别受体家族重要成员之一，最先发现存在于果蝇胚胎发育过程中，后经过发现它不仅可影响着果蝇胚胎的背腹轴侧的分化，也可介导成年果蝇在天然免疫应答作用［1，2］。此后，由Medzhitoy 等［3］首次证明了在人体存在着果蝇Toll 样受体蛋白类似物，并将其命名为TLR4。因为Toll 样受体的先天天然免疫性，激发了人们对其的极大关注，目前已发现在人体存在的TLRs 家族已有10 个亚型成员（LR1～10）［4］。而被研究最广泛并具有对抗细菌病原体免疫应答功能的家族成员是TRL2 和TLR4。 相 关 的 研 究 发 现TLR2 和TLR4 可 能 与 胃 肠 道 疾 病 有 一 定 的 相 关 作 用［5，6］。本文对TLR2/4 与消化系统疾病相关性的研究作一概述小结。

1 TLRs

1.1 TLRs 结构与功能及相关信号传导

1.1.1 TLRs 结构与功能 TLRs 作为识别受体（PRR）的家族一员，是先天免疫重要参与者，对识别外源性细菌病原体的特定分子模式与内源性因素介导炎症反应具有至关重要的作用。在结构上TLRs 的同源分子均为白介素-1 受体（Iinterleukin-1 receptor，IL-1R）家族上的Ⅰ型跨膜蛋白，一般由三部分功能区组成：胞外配体识别区、单个跨膜区，胞内结构域。胞外配体识别区（ectodomain）具有19～25 个串联形式丰富的亮氨酸重复序列（leucine rich repeats，LRR），而每个序列由24～29 个氨基酸构成，因此也称LRR 功能区，其形状似为马蹄形，主要作用为识别不同病原体上的特定的相关分子模式（PAMPs 或DAMPs），可将其识别为同源/异源二聚体［7］。跨膜区的结构域主要由富含半胱氨酸构成，可与包膜结合定位受体。而胞内结构域胞内与IL-IR 的胞内区结构同源，故称为TIR 结构域（Toll/IL-IR domain，TIR），可识别并募集信号向下游转接蛋白［8］。

1.1.2 TLRs 相关信号传导 TLR 作为天然免疫中的第一道防御阵线，其信号通路在免疫调节中发挥重要作用。机体通过细菌病原体在胞外识别中或吞噬胞内识别后，启动免疫应答作用，清除病原体，过程包括细胞内的信号级联反应释放炎症介质。TLR 信号通路通过相关途径由胞外配体识别体与PAMPs 识别并结合，发生二聚化。而二聚化后的TIR 结构域与TLRs 识别并且激活的下游转接蛋白结合形成多聚物信号复合物。随后通过细胞级联反应，多聚物信号复合体与相关转接蛋白或者相关激酶结合包括：包括IL-1R 相关激酶（IRAK）、MyD88、IRAK-1、TRAF-6、MyD88 样 转 接 蛋 白 分子（MAL）、TRIF 相关的转接蛋白（TRAM）和β 干扰素（Interferon-β，TRIF）的TIR 结构域的转接蛋白［9，10］。这一系列的免疫行为再次激活细胞内级联免疫应答反应，释放前炎性因子和抗菌肽等，起到天然免疫防御和相关疾病的调控作用。多聚化后的TLR 可 激 活IRAKs［11］，这 个 过 程 需 要MyD88 样转接蛋白分子的N-末端死亡区（DD），C-末端Toll功能区，通过形成DD-DD 及Toll-Toll 之间的协同作用生成二聚体来实现。与此同时，TRAF6 与磷酸化后的IRAKs 相互作用，激活后的TRAF6 招募并结合β-转化生长因子活化激酶1（TGF-βactivated kinase-1，TAK1）以 及TAK1 的 结 合 蛋 白TAB1 和TAB2 形成信号复合物，活化转接下游的信号引起I-κB 家族磷酸化并降解，促进NF-κB 的释放以及与其相关前炎症因子包括：TNF-α、IL-1 和IL-6 的活化释放［12］。另外信号复合物还可活化C-J un N 端激酶（JNK）、丝裂原活化蛋白激酶P38（MAPKp38）及调节蛋白激酶（ERK1/2）等［13］。在近些年中，对TLR 家族的成员TLR2 和TLR4 的功能研究得到比较明确的揭示，无论是TLR2 识别的G+菌病原体上的PAMPs 亦或是TLR4 介导的G-细胞膜上的信号传导，它们的表达上调最终结果使转录因子NFκB 从I-κB/NF-κB 的复合物中释放出来，转移到胞内，引起相关基因转录因子的激活以及释放协同刺激分子。对消化系统疾病中TLR/NF-κB 信号通路的研究具有重要的意义。因为NF-κB 信号通路参与了大约40%的人类疾病基因的调控［14］，尤其是在NF-κB 信号通路的活化与相关炎性因子包括IL-1β、IL-6 和TNF-α 的释放参与的炎性反应中。

2 TLR2/4 与消化系统疾病相关性

2.1 TLR2/4 与胃溃疡

有研究表明，TLR2/4 在消化系黏膜中表达，其中TLR4 在远端结肠和胃黏膜上，而TLR2 主要在近端结肠和胃黏膜中表达［15］。张莲等［16］研究显示，经过20 mmol/L 的脱氧胆酸钠2 mL 空腹灌胃，成功制作出的萎缩性胃炎大鼠中，胃组织中MyD88 和TLR4 阳性表达率较正常胃组织明显增加，药物作用干预后MyD88 和TLR4 受体的活化被抑制且炎症性病理情况明显改善。虽然此研究作用机制尚不明确，但研究证明了萎缩性胃炎与TLR4/MyD88之间的关联性。TLR4 作为启动NF-κB 信号通路的上游信号，进而能够激活NF-κB 下游炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6 等）的释放从而加剧溃疡性炎症。有证据表明在综合法复制慢性萎缩性胃炎模型中，抑制胃黏膜组织中TLR4 和NF-κB p65 阳性细胞的高表达率可以减轻胃黏膜损伤［17］。由此我们可以推测阻断TLR4/NF-κB 信号通路进而抑制其下游各种炎性因子的释放是防治胃溃疡的重要免疫级联途径方式之一。秦凯凯等［18］在幽门螺杆菌相关胃黏膜病变中发现胃炎组的TLR2/4 mRNA 表达量明显高于正常组，这表明幽门螺杆菌相关的胃炎发病机制可能与活化TLR 信号通路激活宿主免疫系统有关。在幽门螺杆菌感染的胃溃疡，发现胃窦和胃体区域的TLR2 和TLR4 mRNA4较正常的组织区域明显增多，这可能是TLR2/4 基因表达在胃黏膜细胞表面的聚集性对幽门螺杆菌感染后的免疫应答［19］。同样王小娟等［20］采用复合因素（肥甘食物+ 湿热环境+ 幽门螺杆菌）建立BALB/c 小鼠幽门螺杆菌关性胃炎中，较正常组，模型组的小鼠胃黏膜中的TLR2 阳性表达率和蛋白表达显著增加进而激活NF-κB p65 蛋白表达和刺激炎症因子分泌，引起炎症持续或者扩大化。

2.2 TLR2/4 与溃疡性结肠炎（UC）

溃疡性结肠炎是目前公认诱发慢性腹泻病因之一，同时也被认为是消化系统疾病中较为严重的疾病之一，有研究发现溃疡性结肠炎的发病机制可能与宿主的遗传易感性、肠黏膜免疫识别与应答有关［21］。近些年来，TLR/NF-κB 通路在溃疡性结肠炎病症的发展过程中的作用，被广泛认同［22］。有研究采用聚乙烯导管插入大鼠结肠内距肛门口7～8 cm 处，以注射器注入100 mg/kg TNBS+ 等体积无水乙醇灌肠，倒置30 s，成功建立大鼠结肠炎模型中发现，较正常组大鼠，模型组大鼠的结肠黏膜下层和固有层炎性细胞胞膜和胞质的TLR2/4 表达均有明显增加，其作用机制可能与结肠的自身免疫识别和应答有关［23］。在UC 发病的过程中，由于TLR4/NF-κB 信号通路被免疫系统过度激活，导致UC 病理中的炎症效应不断扩大化。有研究表明在溃疡性结肠炎模型大鼠结肠组织中TLR4、NF-κB p65基因的表达量显著升高且阳性细胞表达量也呈增加状态从而破坏结肠黏膜完整性，并持续性或扩大炎症反应，而药物的处理使TLR4/NF-κBp 65 的表达均明显下降，进而减轻炎性因子对结肠黏膜造成损伤，改善炎症、促进结肠黏膜的修复和促进机体协调免疫［24］。

2.3 TLR2/4 与胃肠肿病

研究发现，在胃肠道肿病中，TLR 家族中的成员TLR2 显著上调，而当敲除TLR2 相关基因后，散发性肠癌、结肠炎相关结肠癌［25］和胃癌［26］的发生和形成明显受到抑制，且炎症反应也被弱化，这表明TLR2/MyD88 信号通路的激活可以维持干细胞特性，促进肿瘤的形成与发生。MyD88 信号通路的抑制也可以引起COX-2 和其他细胞因子的表达受阻，从而达到预防和治疗胃癌的策略［27］。这表明TLR/MyD88 信号通路可以通过激活COX-2/PGE2 途径信号提供炎症性环境为肿瘤的发生增加几率。另外也有研究表明，TLR2 和TLR4 功能多态性的变化与结直肠癌的发病风险几率有关，其作用机制可能与TLR2 和TLR4 的单核苷酸功能多态性的失衡有 关［28］。我 们 猜 测TLR2 和TLR4 的 被 激 发 表 达，造成细胞免疫应答敏感性增加，促炎细胞因子大量释放，致胃肠功能微生物群失调，促进局部炎症及癌症基因的激发，进而促进胃肠肿瘤的形成。

2.4 TLR2/4 与食管腺癌和炎症

TLR2/4 在某些食管相关性的疾病中发挥着重要的调节作用。在正常食管上皮细胞中TLR4 的阳性表达率仅为5.7%，而在食管鳞状细胞癌中表达率增加至66.7%，这表明TLR4 可能在食管鳞状细胞癌的表达和发病机制上发挥着重要的作用［29］。研究发现，TLR2 可在食管腺癌细胞系TE-1 和TE-7上被表达，对食管进行活检，发现TLR2 的表达且限于食管炎过程中的嗜酸性粒细胞和其他免疫细胞，这意味着TLR2 可能介导食管炎症嗜酸性粒细胞的浸润和增多［30］。Ruffner 等［31］发现TLR2 可以促进TJ 复合蛋白claudin-1 和zonula occludens-1 的表达上调，从而维持完整的屏障功能，这表明TLR2 对食管粘黏膜感染、食管溃疡等炎性疾病具有潜在的调节作用。从对TLR2/4 的作用机制和表达的情况来看，食管相关疾病的发病，大多与微生物群和先天免疫系统调节失衡有关，进而激活TLR2/4 信号通路。

3 问题与展望

近些年，虽然相关报道了TLR2/4 在消化系统中存在，也证明了它们与消化系统疾病的发生、发展进程以及调节作用存在着密切关系。但大部分研究尚未阐述清楚它们在消化系统疾病中潜在作用机制。另外，TLR2/4 是消化系统疾病中对抗炎镇痛生理和病理发展的预防和治疗具有前景的机制通路，对TLR2 和TLR4 通道之间是否具有相互协同作用的机制研究有着重大意义。综上所述，对TLRs 家族的功能特性、结构和生理重要的深入了解，寻找TLR2/4 的相关拮抗剂药物治疗靶点，通过药物对相关信号通路的调控作用，有望能够为消化系统疾病的治疗提供研究方向和临床方法。