Toll 样受体在炎症性肠病发病机制、并发症及治疗中的作用研究进展

彭娜，张慧玲，李冬，袁琳琳，海双双，刘维新

中国医科大学附属第一医院消化内科，沈阳 110000

炎症性肠病（IBD）是一种慢性复发性自身免疫相关性疾病，分为溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）两个亚型。多因素相互作用导致IBD，慢性炎症的持续产生、肠上皮屏障的破坏以及微生物失调都与IBD 的发病相关［1］。Toll 样受体（TLR）是模式识别受体之一，可参与抗原提呈、免疫细胞活化、炎症因子产生等生理过程［2］。机体与微生物群之间进行密切的双向交流来保持动态平衡是很多关键稳态的基础。模式识别受体如TLR 介导的信号通路就是一种主要的通信形式，肠道微生物被模式识别受体识别后可影响微生物定植；健康的未受破坏的肠道微生物丛可通过一种称为“定植抗性”的现象保护机体免受病原体感染［3］，这种对异种感染的定植抗性可通过“训练”增强；微生物及其代谢物还可改变机体免疫应答状态和免疫发育来影响肠道稳态。IBD 患者TLR 过度激活，对肠共生菌的耐受性降低，对微生物群和自身抗原产生异常炎症反应，肠道微生物多样性降低，肠黏膜屏障被破坏。现就TLR 在IBD 发病机制、并发症中的作用及潜在的治疗价值进行综述，以期为IBD临床诊治提供参考。

1 TLR在IBD发病机制中的作用

1.1 肠黏膜屏障 肠黏膜屏障是由生物、化学、免疫、机械屏障四部分构成的复杂半透膜屏障。肠黏膜机械屏障可阻止大部分渗透入黏液层的微生物或其来源分子的浸润，其基础是紧密连接蛋白，紧密连接蛋白在黏膜愈合中起至关重要的作用。肌球蛋白轻链激酶（MLCK）会通过促进肌动蛋白-肌球蛋白丝收缩介导紧密连接的开放，TLR4 激活后会上调MLCK诱导屏障通透性增强和肠漏的发生［4］，与此同时活化后的TLR4 的衔接因子髓样分化因子88（MyD88）将磷酸化IκB 激酶，从而激活转录因子核因子κB（NF-κB）并触发促炎细胞因子如IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子α（TNF-α）的表达，从而加重肠黏膜损伤。抑制MyD88/NF-κB 信号通路可协调促炎因子与抗炎因子的比例。花青素和飞燕草素通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB 信号通路降低结肠黏膜促炎因子TNF-α、IL-6 水平，从而调节肠道黏膜免疫和屏障功能［5］；类似的结果也出现在了抑制TLR2/MyD88/NF-κB 信号通路上［6］。但还有研究显示，双歧杆菌菌株BB1 会靶向激动TLR2 并以TLR2 依赖性方式诱导肠紧密连接屏障功能快速和持续增强。研究发现。BB1增强肠上皮紧密连接屏障功能是由p38 激酶途径的激活介导的，而不是NF-κB 信号通路［7］。由此认为TLR2 在肠黏膜屏障中具有双重作用，激动或抑制TLR2同样产生保护作用，这与TLR2复杂的网状信号传导通路有关，激活不同的通路产生不同的效果。

1.2 免疫细胞分化 在IBD 患者的结肠固有层和IBD 动物模型中，可观察到单核吞噬细胞、嗜中性粒细胞和炎性T细胞的异常浸润［8］，并且IBD患者外周循环血中调节性T 细胞（Treg）数量显著下降、功能缺陷。研究普遍认为辅助T 细胞1（Th1）/辅助T 细胞2（Th2）、辅助性T 细胞17（Th17）/Treg 失衡以及M1 型、M2 型巨噬细胞比例失调参与了IBD 发病［9］。TLR 信号传导失调后，过多的炎症因子会破坏肠内稳态平衡，进而诱导建立促进Th1、Th17应答的炎症环境［10］。TLR4 敲除（TLR4 KO）小鼠模型研究发现，TLR4 KO 会激活Toll/IL-1 受体结构域衔接蛋白（TRIF）/干扰素调节因子3（IRF3）信号通路，促进炎症的发生。此外，TLR4 KO导致脾脏指数升高，并诱导Th1/Th2 和Th17/Treg 失衡［11］。TLR 信号传导激活可增加炎症单核细胞中Th1 相关细胞因子的表达［12］。因此对TLR 通路进行调控，可影响体内免疫细胞平衡以治疗IBD。

2 TLR在IBD并发症中的作用

2.1 肠纤维化 肠纤维化是CD 的并发症之一，可导致肠狭窄甚至演变为肠梗阻，病情一旦进展到肠梗阻就需手术治疗，故在IBD 治疗中需抗肠纤维化。肠纤维化发生机制有炎症依赖性与非炎症依赖性。TLR在识别微生物信号传导产生炎症信号方面起着领头羊的作用。用TLR4 KO 小鼠结肠炎模型研究TLR4 与纤维变性的关系，发现TLR4 KO 小鼠结肠炎症会减轻，巨噬细胞渗入结肠会减少，从而改善胶原沉积和肠道纤维变性［13］。

2.2 炎症相关性结直肠癌（CAC） IBD 患者患结直肠癌风险增加，CAC 也是IBD 患者手术原因之一［14］。CAC 占IBD 患者全因死亡的10%～15%［15］。CAC 的发生发展也与TLR 密不可分。通过诱变剂氧化偶氮甲烷与致炎剂葡聚糖硫酸钠（DSS）建立小鼠CAC 模型，证明TLR3/7 介导的信号传导在CAC中起诱 导 作用［16］；TLR4 在 结 肠炎和CAC 中过表达［17］，过表达的TLR4 促进生瘤细胞群体、增强肿瘤细胞的抗凋亡特性、加速恶性细胞侵袭和转移以及诱导产生利于肿瘤细胞生长的微环境［17］。在CAC的炎症阶段，使用小分子特异性抑制剂TAK-242 对TLR4信号传导进行阻滞可抑制结肠肿瘤的发展［18］。

2.3 血栓 近年来研究表明IBD 患者体内存在血液高凝状态，血栓发生的危险性增加［19］，IBD 患者合并血栓时常导致预后不良。研究显示，在IBD 患者中，中性粒细胞胞外诱捕网诱导的血栓风险增加，部分依赖于TLR2和TLR4。TLR2和TLR4会触发血小板和内皮细胞的磷脂丝氨酸阳性微粒释放和磷脂丝氨酸暴露，将它们转化为促凝表型［20］。故调控TLR可改善患者的生存质量，减少并发症的发生。

3 TLR在IBD治疗中的作用

3.1 TLR的单核苷酸多态性（SNP）与IBD治疗 SNP是同源染色体上同源区域间基因组DNA 序列的一个孤立核苷酸的差异，可能会影响表型。IBD 有200多个宿主基因风险位点，其中大部分与主要的免疫通路有关，TLR的单核苷酸突变导致表型变化主要体现在亮氨酸结构域上，这可能导致机体对配体物质反应性的改变，TLR的基因多态性与个体IBD易感性以及药物治疗反应性相关。TLR1rs5743611、TLR4rs4986790、TLR4rs4986791、TLR6rs5743810 和TLR9rs352140 多态性与高加索人IBD 的风险相关。此外，TLR4rs4986790多态性与西亚人IBD易感性相关，TLR9rs352140多态性则与非洲人IBD风险相关。根据疾病类型进行分层后，结果显示TLR4rs4986790和TLR4rs4986791 多态性与CD 风险相关，而TLR1rs5743611、TLR4rs4986790、TLR4rs4986791 和TLR6rs5743810多态性与UC风险显著相关［21］。TLR1的SNP（rs5743168）与CD易感性相关联，R80Trs5743611与全结肠炎有关。Meta分析显示TLR4T399I多态性与CD风险关联［22］。TLR4（rs5030728）与英夫利昔单抗治疗的IBD 患儿血清亚谷值水平相关，携带TLR2（rs1816702）T变体的患儿则会有更高的阿达木单抗血清谷值水平［23］。基因组生物标志物鉴定可在治疗之前发现对药物治疗不敏感的患者，从而优化治疗及判断预后。了解TLR 基因多态性并据此开发群体预测模型可能会对IBD 患者最佳药物选择、预后产生积极影响。

3.2 益生菌治疗 微生态制剂是IBD 治疗中的热门方法并且取得了一定的成效。益生菌可起到改善肠道屏障、促进肠道稳态、免疫调节等作用。TLR也参与益生菌的治疗过程［24］，益生菌可通过改变抗原提呈细胞中TLR 的表达进而影响免疫细胞之间的通信来调节免疫系统，也可抑制TLR 通路来改善结肠炎症。肠罗斯氏菌可通过TLR5 依赖性方式诱导肠道免疫反应促进Treg分化，产生高水平的IL-10和较低水平的TNF-α 来抑制肠道结肠炎的发展［25］；鼠李糖乳酸菌通过TLR2 信号通路增加Treg 的比例并降低CD4+T 细胞中Th17 细胞的比例以维持肠道稳态［26］。在DSS诱导的小鼠急性肠道炎症模型中发现丁酸梭菌抑制TLR2信号通路，进而抑制IL-23、IL-17的分泌，从而发挥剂量依赖性保护作用［27］。益生菌可改变肠道中TLR 表达水平，TLR 通路同样对益生菌丰度多样性有影响。TLR4 抑制剂TAK-242 可调节结肠炎中肠道微生物丛的结构，能显著下调变形菌门丰度，显著减轻DSS 诱导的结肠炎症状［28］。基于TLR 与益生菌的关系，提取益生菌成分也可能成为未来治疗IBD的选择之一。

3.3 TLR 调控物质 不同的TLR 在IBD 中的作用（保护、有害或双向作用）不同，为达到治疗目的需对不同通路进行精确调控。Cobitolimod 是靶向激动TLR9 的寡核苷酸，由CpGDNA 序列组成，可局部施用。cobitolimod 激活TLR9 信号通路，抑制Th17 细胞并诱导抗炎IL-10+巨噬细胞和Treg 产生，从而改善肠道细胞因子失衡，减轻肠黏膜稳态失衡［29］。临床研究表明，该激动剂对UC 患者有效［30］，目前正在计划进行3 期临床试验进一步评估其安全性与有效性。通过禁止配体与受体的结合以及终止信号传递到细胞核中可抑制TLR 通路。现可通过小分子抑制剂、抗体、寡核苷酸、脂质A类似物、转录后调节因子非编码小核糖核苷酸（RNA）、纳米抑制剂多种物质抑制TLR 通路。在急慢性IBD 模型中用RNA 干扰沉默分选连接蛋白10，因此TLR2、TLR4的表达下调，可有效减轻小鼠体质量丢失，减轻肠黏膜损伤和炎症浸润，抑制炎性细胞因子IL-1β、IL-23、TNF-α的表达［31］。Toll 作用蛋白（Tollip）是TLR4 的体内负调控因子，实验证明过表达Tollip 可使M1 型巨噬细胞TLR 通路相关靶点的上调减弱，小鼠表现出体质量下降和结肠缩短的程度减轻，结肠组织中的促炎细胞因子表达降低、肠黏膜屏障完整性提高［32］。虽然抑制TLR4 有保护效应，但肠上皮特异性缺失MyD88 的小鼠会产生自发性结肠炎并且抗菌肽分泌减少，不利于肠黏膜稳态。TLR4 的作用不是“开关式”的全或无效应，这提示需要对TLR4 受体进行适宜的调控。过度抑制TLR4 通路是否会影响机体抗感染免疫，这一举措的安全性也值得思考。有实验表明，从肠道共生类杆菌分离出的弱激动剂脂多糖与TLR4-髓样分化蛋白2 受体复合物之间有弱相互作用，不诱导促炎细胞因子的表达，反而主动诱导CD11c+细胞，使其产生对LPS刺激的低反应性，改善实验性结肠炎模型小鼠炎症免疫反应，重建肠免疫稳态，恢复肠黏膜稳态［33］。

TLR 在IBD 中的作用不是单一的，涉及遗传学、肠道微生物群、免疫反应以及微生物群与免疫反应之间的相互作用。深入研究TLR 在复杂的炎症下的精确调控有利于个体化精准医疗。以TLR 为基础的治疗方法或许可减轻患者用药的痛苦，还可根据TLR 与药物治疗反应的关系进行针对性的评估帮助进行风险分层，基于个体炎症反应特征选择个体化治疗方案；还可联合应用现代新兴生物技术进行多组学研究如基因组学、代谢组学、肠道菌群研究等探索基于TLR 靶点的疾病的最佳治疗，然而上述想法转化到临床实践还需进行更多研究。