膿毒癥與Toll樣受體基因多態(tài)性研究*

[摘要] 膿毒癥是機體對嚴重感染的全身反應(yīng)，研究表明其易感性和臨床轉(zhuǎn)歸與機體的遺傳背景等多種因素有關(guān)。筆者對與膿毒癥相關(guān)的Toll樣受體基因多態(tài)性進行如下綜述。

[關(guān)鍵詞] Toll樣受體；基因多態(tài)性；膿毒癥

[中圖分類號] R631 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2011）25-22-03

Study of Toll-like Receptor Gene Polymorphism in Sepsis

WANG Zhiyi SUN Laifang

Department of Emergency，the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College，Wenzhou 325000，China

[Abstract] Sepsis is defined as the systemic inflammatory response of the body to an infection. Numerous studies show that the susceptibility and clinical outcome of sepsis associated with the different genetic background. This review summarizes the research on relationship between the sepsis and Toll-like receptor gene polymorphisms.

[Key words] Toll-like receptors；Gene polymorphisms；Sepsis

膿毒癥是感染引起的全身性炎癥反應(yīng)綜合征，是創(chuàng)傷、燒傷、術(shù)后感染和危重病的常見并發(fā)癥，可進一步發(fā)展成嚴重膿毒血癥、膿毒性休克和器官功能障礙綜合征，甚至死亡。流行病學(xué)調(diào)查顯示[1]，膿毒癥的發(fā)病率和死亡率隨年齡的增長而增加，且黑人膿毒癥易感性比白人高，死亡率也明顯高于其他人種，可見機體的遺傳因素對膿毒癥的易感性和臨床轉(zhuǎn)歸具有重要的作用。為進一步證實遺傳因素對膿毒癥的作用，2001年國際膿毒癥定義會議建議將遺傳背景因素作為膿毒癥病因的重要組成部分進行研究。近年來，國內(nèi)外對膿毒癥的基礎(chǔ)與臨床研究十分重視，大量研究表明Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）與膿毒癥的發(fā)病機制有關(guān)[2]。本文就膿毒癥與TLRs基因多態(tài)性研究作如下綜述。

1Toll樣受體

TLRs是參與非特異性免疫的一類重要蛋白質(zhì)分子。1980年，Nusslein-Volhard等在研究果蠅胚胎發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)一個決定果蠅的背腹側(cè)分化的基因，將其命名為Toll基因。目前，在人類中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的TLRs家族成員有11個，根據(jù)染色體的位置、基因結(jié)構(gòu)和氨基酸序列，可分為5個亞科，即TLR2（包括TLR1、TLR2、TLR6和TLR10）、TLR3、TLR4、TLR5和TLR9（包括TLR7、TLR8和TLR9）。TLRs結(jié)構(gòu)包括胞外富含亮氨酸的重復(fù)序列（LRR），跨膜區(qū)，胞內(nèi)Toll/IL-1受體結(jié)構(gòu)域。TLRs介導(dǎo)的信號途徑包括激活NF-κB、MAP激酶、干擾素調(diào)節(jié)因子（interferon regulatory factors，IRFs），從而釋放細胞因子、化學(xué)增活素、干擾素與免疫球蛋白，在宿主防御免疫反應(yīng)方面起著重要作用。1997年，Medzhitov等報道了與果蠅同源性的人類Toll，當其過多表達時可活化NF-κB，并誘發(fā)刺激分子表達[3]。

2TLRs基因多態(tài)性與膿毒癥

基因多態(tài)性是指在一個遺傳座位上具有一個以上的等位基因，且各個等位基因在群體中的出現(xiàn)頻率皆高于1％，是人體對疾病易感性與耐受性、臨床表型多樣性及藥物治療反應(yīng)差異性的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)TLRs、腫瘤壞死因子TNF等炎癥因子、絲裂原活化抑制因子（PAI-1）、人白細胞抗原（HLA）和熱休克蛋白（HSP-70）等基因多態(tài)性均與膿毒癥有關(guān)。目前，研究較多的是TLRs基因多態(tài)性。

2.1#8195;TLR4基因多態(tài)性與膿毒癥

Poltorak等[4]和Qureshi等[5]用遺傳學(xué)方法發(fā)現(xiàn)，攜帶C3H/HeJ和C57BL/lOScCr基因的兩株小鼠表現(xiàn)為對脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）高度耐受性和對革蘭陰性菌感染高度易感性。前者為TLR4基因第3外顯子的錯義突變致TLR4基因編碼產(chǎn)物多肽鏈第712位上的脯氨酸被組氨酸所取代，后者為TLR4基因存在無義突變。這種基因突變或多態(tài)性解釋了同種個體間對膿毒癥易感性的差異和不同種屬對部分脂多糖結(jié)構(gòu)反應(yīng)不同，表明TLR4基因是調(diào)節(jié)LPS反應(yīng)的關(guān)鍵。單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）研究是最常見的基因組學(xué)研究方法。目前對TLR4的SNP研究主要集中在Asp299Gly（299位天門冬氨酸與甘氨酸的置換）和Try399Ile（399位蘇氨酸與異亮氨酸的置換）2個位點的突變。Arbour等[6]通過轉(zhuǎn)染Th.1細胞發(fā)現(xiàn)Asp299Gly位點的突變可干擾TLR4介導(dǎo)的LPS信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，降低呼吸道上皮細胞對人LPS的刺激反應(yīng)性。Agnese等[7]研究表明Asp299Gly/Thr399Ile突變可是使革蘭氏陰性菌感染發(fā)生率明顯升高。Lorenz等[8]發(fā)現(xiàn)單純Asp299Gly多態(tài)性只存在于感染性休克患者中，且有等位基因TLR4 Asp299Gly/Thr399Ile的患者易發(fā)生革蘭陰性菌感染。Barber RC等[9]研究發(fā)現(xiàn)，燒傷患者TLR4的Asp299Gly突變可增加其發(fā)生嚴重膿毒癥的危險性。Shalhub等[10]認為TLR4基因的突變與創(chuàng)傷后膿毒癥的嚴重性相關(guān)，并認為這種相關(guān)性可能不僅是由Asp299Gly單核甘酸多態(tài)性引起的，也可能與TLR4其他位點的突變協(xié)同導(dǎo)致。

以上研究表明TLR4基因多態(tài)性與膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)系，但也有不少研究得出陰性結(jié)果。Jessen等[11]研究顯示，TLR4的基因多態(tài)性與革蘭氏陰性菌引起的膿毒癥無明顯相關(guān)性。Feterowski等[12]對多種微生物感染引起的術(shù)后膿毒癥進行研究，結(jié)果顯示膿毒癥的發(fā)生率及死亡率與TLR4位點的突變無相關(guān)性。Kumpf[13]，Taudoff[14]等認為Asp299Gly與Thr399Ile的突變與膿毒癥細胞因子的變化無明顯相關(guān)性。國內(nèi)學(xué)者也有類似報道[15]，單小鷗等[16]研究發(fā)現(xiàn)TLR4基因（Asp299Giy、Thr399Ile）多態(tài)性與溫州地區(qū)漢族兒童膿毒癥易感性無明顯相關(guān)性。因此，TLR4基因多態(tài)性與膿毒癥相關(guān)性及參與因素的影響仍有待進一步研究。

2.2TLR2基因多態(tài)性與膿毒癥

TLR2是TLRs家族中的主要成員之一，是宿主防御細菌、真菌及病毒感染的識別受體。目前已發(fā)現(xiàn)TLT-2基因存在兩種多態(tài)性：Arg753Gln（TLR-2-Ⅰ）和Arg677Trp（TLR-2-Ⅱ）。前者與膿毒癥的發(fā)生有關(guān)，后者與瘤型麻風的發(fā)生有關(guān)[17]。研究表明，TLR2基因敲除小鼠對金黃色葡萄球菌和肺炎鏈球菌的易感性明顯增強，對螺旋體的易感性也較野生型的高[18]。Lorenz等[19]對91例膿毒癥休克患者進行TLR2基因分析，發(fā)現(xiàn)2例患者具有Arg753Gln多態(tài)性，且都伴有金黃色葡萄球菌感染。Thuong等[20]對358名越南結(jié)核患者研究發(fā)現(xiàn)，TLR2基因多態(tài)性與肺結(jié)核和結(jié)核性腦膜炎的易感性有關(guān)。以上研究表明，TLR2基因的變異可能增強機體對致死性細菌的易感性。而Moore CE等[21]對420例金黃色葡萄球菌感染患者進行研究，結(jié)果顯示TLR2的Ar9753Gln基因多態(tài)性與機體對金黃色葡萄球菌的易感性和嚴重程度不相關(guān)。宋振舉等[22]研究也顯示，TLR2基因多態(tài)性與中國漢族人群的重癥社區(qū)獲得性肺炎易感性和預(yù)后無明顯相關(guān)性。因此，TLR2基因多態(tài)性與膿毒癥的確切關(guān)系尚需進一步的研究證實。

2.3TLR5基因多態(tài)性與膿毒癥

TLR5在細菌鞭毛誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)中起核心作用。Lissauer等[23]研究表明，膿毒癥患者TLR5的表達較正常人群顯著增高。TLR5基因內(nèi)存在3個頻率較高的編碼性單核苷酸多態(tài)性位點。其中兩個錯義多態(tài)性位點﹩592N（rs2072493）和L616F（rs5744174）位于TLR5的胞外區(qū)，為引起氨基酸發(fā)生改變的SNP位點。另一個多態(tài)性位點R392X（rs5744168）是無義突變，可引起11LR5的跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)部分的完全缺失，該位點與發(fā)生軍團菌引起的肺炎的高風險相關(guān)[24]。以上研究表明LR5很可能是膿毒血癥的易感基因，其遺傳學(xué)變異可能會影響TLR5的功能。而王志富等[25]對中國255例膿毒癥患者和260例對照個體的3個cSNP（rs5744168，ra5744174和rs2072493）進行研究，結(jié)果顯示以上3個導(dǎo)致氨基酸發(fā)生改變的SNP位點與膿毒血癥的易感性和嚴重程度無顯著關(guān)聯(lián)，但不排除其它未進行研究的TLR5基因多態(tài)性可能會影響膿毒血癥的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。

2.4Toll樣受體基因多態(tài)性的種族差異對膿毒癥的影響

在TLRs基因多態(tài)性與炎性應(yīng)答損傷的遺傳易感性研究中，不同種族及地區(qū)的研究結(jié)果往往不同。通過對比中國漢族與其他種族TLR4基因的Asp299GIy、Thr399Ile和TLR2基因的Ar9753Glu、Ar9677Trp多態(tài)性分布，發(fā)現(xiàn)不同種族及地區(qū)人群的等位基因頻率及基因型頻率的分布有差異。呂欣等[26]檢測了健康漢族人群及缺血性卒中患者DNA樣本，未發(fā)現(xiàn)Asp299Gly和Thr399Ile基因多態(tài)性。Hang等[27]也認為TLR4基因編碼區(qū)Asp299Gly和Thr399Ile基因多態(tài)性在中國人群中非常罕見。其他類似研究也表明中國浙江漢族人[28]、中國湖北漢族人[29]與日本人的等位基因頻率及基因型頻率相似，均未檢測到TLR4基因Asp299Gly、TLR2基因Ar9753Glu和Ar9677Trp的突變位點，而德國人TLR4基因的Asp299Gly突變頻率5.6％、Ar9753Glu突變頻率9.4％，西班牙人Ar9753Glu突變頻率1％[30]，突尼斯人Ar9677Trp為31％[31]。lorenz等[8]、Agnese DM等[32]、Read等[33]分別調(diào)查了73例美國人、39例美國人、879例英國人和80例蘇格蘭人（均為健康白種人），發(fā)現(xiàn)Asp299Gly攜帶者的比例分別為13％，11％，10.5％，10％。據(jù)Smirnoval等[34]統(tǒng)計，歐洲人種多為Asp299Gly/Thr399Ile單倍型，Asp299Gly單倍型在非洲人中出現(xiàn)頻率更高，在亞洲人中這2種突變均極為罕見，也證實了大部分研究中出現(xiàn)這2處基因突變的人群都為白種人或非洲人。

3結(jié)語

盡管有大量研究表明Toll樣受體基因多態(tài)性與膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)，但仍需進一步研究證實。通過不同遺傳背景人群的研究，可以初步推測我國漢族人群中TLR4基因多態(tài)性Asp299Gly攜帶者的比例較西方白種人低。TLRs基因多態(tài)性的種族差異研究使我們認識到遺傳背景的不同可能會影響其基因多態(tài)性在感染性疾病發(fā)病中的作用。為膿毒血癥臨床診療提供新的思路、方法和途徑。

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（收稿日期：2011-05-17）