Toll樣受體與炎癥性腸病相關性的研究進展

燕 彤 張 軍

南京醫科大學第三臨床醫學院(210000)

Toll樣受體(TLR)是一類在天然免疫系統中發揮重要作用的蛋白質，能夠識別病原體分子，如病原相關分子模式(PAMPs)和損傷相關分子模式(DAMPs)，刺激下游信號轉導分子，誘導效應細胞炎性介質表達，從而影響免疫應答，并在先天性免疫與后天性免疫之間發揮橋梁作用。炎癥性腸病(IBD)屬于胃腸道的一種慢性炎癥性疾病，可分為克羅恩病(CD)和潰瘍性結腸炎(UC)兩大類。研究表明TLR可通過調節黏膜穩態、腸道菌群以及黏膜免疫等方面參與IBD的發生。本文就TLR與IBD相關性的研究進展作一綜述。

一、TLR相關的信號通路

TLR信號轉導通路可導致核因子-κB(NF-κB)激活，引起諸多促炎細胞因子的基因轉錄，如白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-12、腫瘤壞死因子(TNF)、趨化因子、急性期蛋白等，進而誘發一系列炎性反應。除TLR3通過TIR結構域接頭分子(TRIF)途徑發出信號外，其余TLR的信號均依賴髓樣分化因子88(MyD88)信號通路。TLR4可同時通過這兩種信號通路發揮作用。

1. TRIF信號通路：TRIF屬于TLR3的Toll/IL-1受體(TIR)結構域募集的一種接頭蛋白。TRIF與TLR3結合后，TRIF可與不同信號通路下游的蛋白分子結合，激活轉錄因子和轉錄激酶，如NF-κB、干擾素調節因子-3(IRF-3)，進而調控一系列免疫反應。

2. MyD88信號通路：當TLR與PAMPs結合后，受體與MyD88羧基末端相互作用，MyD88利用其死亡區募集下游同樣含死亡作用域的IL-1受體相關激酶(IRAK)家族，導致IRAK自身磷酸化。磷酸化的IRAK脫離MyD88與腫瘤壞死因子受體相關因子6(TRAF6)結合，TRAF6活化引起兩條不同途徑的信號轉導，即NF-κB和c-Jun氨基末端激酶-應激活化蛋白激酶(JNK-SAPK)。在IBD中發揮作用的轉導途徑以前者為主，NF-κB磷酸化導致一系列特定基因表達，從而產生原發性致炎因子如 TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、IL-10等，完成炎癥信號轉導過程[1]。

二、不同種類TLR在IBD中的作用機制

1. TLR對腸道黏膜穩態的調節：TLR在腸上皮中的表達具有空間、特定細胞類型以及時間上的差異[2]。腸上皮由一層極化細胞構成，將腸腔與固有層分離，可與腸腔內菌群相互作用并對其產生影響。腸上皮可通過模式識別受體，如TLR直接識別微生物成分，因而腸上皮TLR信號的激活在感應和響應致病性微生物以及維持黏膜穩態中發揮重要作用。

CD患者腸道黏膜受損時，血小板被激活，血小板上的TLR4暴露增加，其可與脂多糖(LPS)結合，進一步引起粒細胞激活和防御素產生。粒細胞激活可促進血小板激動劑分泌，誘導血小板活化并從循環中補充，此種正向循環可增強宿主防御能力[3]。在IBD中，結腸中脂質過氧化產物4-羥基壬烯醛濃度升高，其作用于全身可抑制緊密連接蛋白的表達，破壞腸道屏障功能，促進LPS和細菌產物從腸道進入體內循環，從而促使TLR4信號激活，誘發腸道炎癥反應，加重IBD[4]。由此可見，TLR4可通過調節腸道黏膜穩態在IBD中發揮作用，具有雙面效應。

2. TLR與腸道菌群的相互作用：TLR與腸道菌群的接觸會引起腸道黏膜的局部免疫反應，且此種反應會因腸道微生物逃逸而傳播至別處，進而引起器官甚至全身的炎癥反應。此外，腸上皮TLR表達增加會干擾腸道微生物的構成，進而引起菌群紊亂，促使IBD的炎癥加重。有研究[5]發現，TLR3可通過與病毒RNA或內源性mRNA結合，參與脂質運載蛋白(LCN2)的調控，進而影響腸道菌群穩態，使機體患IBD的概率增加。

TLR5在新生小鼠腸道上皮細胞中存在年齡依賴性表達，有研究[6]發現，TLR5表達對小鼠腸道菌群組成有顯著影響，且TLR5多態性增強會破壞宿主-微生物的穩態，增加CD的患病風險。而某些TLR可通過特殊機制抑制腸道細菌移位。研究[7]顯示，Paneth細胞特異性基因MyD88的表達可促進抗菌肽Reg3g產生，防止小鼠腸道菌群移位。

3. TLR對腸道黏膜免疫的調節：人體中腸道巨噬細胞可通過調節其表面TLR吞噬細菌、分泌細胞因子，從而維持腸道免疫功能。但此種調節機制出現紊亂，可導致自身免疫性疾病的發生，包括IBD。在TLR配體刺激較強的狀態下，腸內巨噬細胞可下調TLR關鍵分子MyD88和TRAF6，以及上調負調節因子如IRAK-M、鋅指蛋白A20來抑制免疫反應[8]。由此可推斷巨噬細胞對TLR的適度調節可維持腸道黏膜免疫平衡以及抑制炎癥。全基因組相關研究[9]表明，TLR1和蛋白激酶活化的α1催化亞基基因的遺傳多態性與胃腸道慢性炎癥、胃癌、幽門螺桿菌感染易感性增加有關。慢性幽門螺桿菌感染可通過作用于TLR1相關信號通路誘導系統免疫耐受和抑制炎癥反應，從而預防IBD的發生[10]。由此推測，TLR-1對IBD可能具有潛在的保護作用。TLR6與TLR2形成異二聚體，參與Th17細胞發育，介導炎癥反應。有研究[11]證實TLR6可刺激小鼠內臟相關淋巴組織細胞在體外誘導Th1/Th17應答，抑制由后者介導的腸道炎癥。TLR7 是一種核苷酸敏感的TLR，可與病毒的單鏈RNA結合。研究[12]表明，TLR7與TLR8可聯合作用，激活效應T細胞，清除腸道有害物質，從而抑制炎癥進展。TLR9以同源二聚體的形式存在于胞內內質網中，主要識別細菌和病毒。TLR9被未甲基化的CpG DNA 激活后，可觸發先天性免疫應答。研究[13]表明，TLR9-IL23-IL17軸在IBD的進展中發揮重要作用。TLR9通路激活可促進IL-23釋放，從而進一步激活Th17通路，Th17細胞通過產生促炎介質IL-17介導炎癥的發生。上述TLR均可誘發黏膜免疫反應，通過一系列免疫細胞和淋巴組織調節腸道功能，進而在IBD的發生、發展中發揮作用。

4. TLR對腸道炎癥反應的調節：Yokoyama等[14]的研究發現，TLR2可識別腸道內致病菌DNA，并在活化后表達升高，激活炎性因子，參與炎癥反應的發生。該研究發現UC患者回腸末端炎癥部位TLR2表達增加，患者出現腸道息肉的概率顯著提高，可能是由TLR2激活抗炎因子引起腸道黏膜修復所致。TLR4亦有類似效應。TLR4是第一個被發現的TLR，其與CD14、LPS結合蛋白(LBP)、髓樣分化蛋白22(MD22)聯合作為模式識別受體發揮作用，可通過抗炎、促炎兩種機制對IBD的進展產生影響。

①抗炎機制：通過對IBD伴腸息肉的小鼠腸道黏膜上皮TLR mRNA檢測發現，TLR2和TLR4 mRNA主要定位于Ⅰ期病變的結直腸上皮和Ⅲ期病變的炎性細胞和成纖維細胞。在Ⅱ期病變中兩者均定位于上皮和肉芽組織。在炎性結腸黏膜中，TLR2和TLR4表達增加，通過激活IL-10抗炎因子和炎癥局部細胞增生，發揮抗炎作用，修復腸道黏膜[15]。

激活TLR4通路可促進糖皮質激素合成，從而減輕消化道由于應激反應所致的損傷。TLR4基因缺失的小鼠體內糖皮質激素水平降低，胃腸道炎癥加重，提示TLR4信號通路有抑制腸道炎癥的作用[16]。

②促炎機制：環氧合酶-2(COX-2)是引起炎性反應的關鍵酶，可促進炎癥反應，導致損傷。研究[17]指出，激活TLR4信號通路可促進COX-2表達，導致慢性腸道黏膜炎癥，尤其在UC患者中多見。

三、治療IBD的藥物設想

1. TLR拮抗劑：間苯二酚是一種天然的TLR2/1抑制劑，可抑制TLR誘導的炎癥反應。研究[18]表明間苯二酚可通過抑制TLR4激活的NF-κB通路，從而調節過氧化物酶體增殖物激活受體的釋放，使機體免受UC導致的腸道損傷。

研究[19]表明氯喹可通過TLR1/2和TLR9信號干擾先天性免疫應答，進而減輕結腸炎小鼠腸道癥狀。有學者通過測定抑郁癥患者前額葉皮質中TLR表達，發現TLR2、TLR3 mRNA表達明顯高于正常人，提示TLR抑制劑可能可緩解IBD患者的精神癥狀，提高生活質量[20]。

研究[21]顯示，黏附侵襲性大腸埃希菌可通過抑制let-7b使腸黏膜細胞調控TLR4表達的功能受損，導致TLR4過度表達，激活NF-κB通路，釋放大量炎性因子，加重結腸炎。提示let-7b可能是CD潛在的治療靶點，尤其是伴黏膜侵襲性大腸埃希菌感染的CD。

免疫系統與神經系統在細菌感染中有較強的關聯。研究[22]表明腸道感覺神經元通過TLR4受體識別病原微生物，進而激活TLR4信號通路，使痛覺受體瞬時受體電位香草酸受體1(TRPV1)表達上調，引起細菌侵襲和IBD內臟疼痛。TLR4拮抗劑在治療IBD神經性疼痛中的應用亦被證實，其中嗎啡衍生物是最強有力的TLR4拮抗劑，可增強嗎啡鎮痛的作用，但機制有待明確[23]。

單糖衍生品、蔬菜和水果中富含的酚類化合物阿魏酸[24]、白芍七物[25]、阿托伐他汀[26]等亦可通過抑制TLR4-MyD88-NF-κB信號通路發揮抑制腸道炎癥的作用。

間充質干細胞(MSCs)移植在治療IBD患者惡性血液病的同時可治療IBD腸道癥狀，其可促進細胞增殖、加速損傷腸上皮的修復過程。有研究[27]表示MSCs治療通過抑制LPS/TLR4信號通路，從而減少炎癥因子的釋放，改善IBD腸道癥狀并減少腸外并發癥。

研究[28]顯示，DSS誘導的結腸炎小鼠服用香菇多糖后可抑制LPS刺激的TLR4過表達，從而減少下游信號關鍵蛋白的表達，抑制腸道炎癥反應。此外，有研究[29]表明大黃素可通過調節鞭毛素-TLR5信號通路改善UC的癥狀。目前，針對TLR9-IL23-IL17軸的藥物靶向性已在IBD中開展研究，針對p40的單克隆抗體作為IL-23的抑制劑已用于CD的治療，抗IL-17A單克隆抗體AIN457在CD的治療中具有有效性和安全性[30]。

2. TLR激動劑：研究[31]顯示，脆弱擬桿菌多糖A(PSA)通過TLR2信號在動物結腸炎模型中誘導調節性T細胞產生抗炎因子IL-10，從而抑制胃腸道炎癥。有研究表明，分布于外界接觸皮膚黏膜的樹突細胞可通過TLR2途徑激活，從而釋放調節細胞因子，如IL-10、轉化生長因子-β(TGF-β)等，同時移行至淋巴組織，與淋巴細胞相互作用，從而調控免疫反應。Maier等[32]的研究發現，腸道益生菌普拉梭菌可誘導樹突細胞激活TLR2途徑，產生高水平IL-10，并調節T細胞應答，提示其可緩解IBD患者的腸道炎癥程度。

丁酸梭菌可顯著提高Cajal間質細胞中TLR2、IL-6、IL-8的表達，從而通過TLR2調節后兩者的表達，促進間質細胞增殖，改善腸道動力，抑制炎癥反應。TLR2沉默會降低該菌誘導的IL-6、IL-8表達[33]。喹唑啉衍生物作為TLR7/8激動劑可觸發MyD88依賴的信號通路，活化自然殺傷細胞并引起效應T細胞增殖，從而殺傷腸道有害物質[12]。Musch等[34]的研究顯示，基于DNA的寡核苷酸cobitolimod(DIMS 0150)是一種TLR9激動劑，可通過激活淋巴細胞、樹突細胞以及巨噬細胞的TLR9通路，恢復糖皮質激素的敏感性，可作為治療嚴重、慢性活動性、難治性UC的化合物。

四、結語

目前對于TLR與IBD的關系尚未完全明確。人體多系統以及各免疫通路間存在關聯，可從其他角度入手，找到IBD與相關系統疾病的聯系，從而探索新的治療思路。在實驗日益精確化、科技逐漸進步的今天，多靶點復合生物制劑或小分子藥物應用于臨床IBD的治療指日可待。