Toll 樣受體基因多態性與幽門螺桿菌感染相關疾病遺傳易感性的關系

衛星如， 高 芳， 賈彥彬，3，4

幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）是一種微需氧的革蘭陰性菌，侵入機體主要定居在胃黏膜的黏液層，全球約50%人感染了幽門螺桿菌[1]，我國平均為60%左右，每年有超過1 000萬人成為新感染者[2]。幽門螺桿菌感染與一些常見的胃部疾病如慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、消化性潰瘍、以及胃癌的發生發展有關[3-4]。世界衛生組織（WHO）將幽門螺桿菌定為細菌感染與胃癌之間強關聯的Ⅰ類致癌物[5]。雖然幽門螺桿菌感染率很高，但最終發展成胃癌的患者不足3%[4]，可見宿主因素在幽門螺桿菌感染相關疾病中起著重要作 用。

Toll樣受體（TLR）是目前發現的一種模式識別受體，能夠特異性識別細菌、病毒等多種病原微生物，進而激活機體對病原微生物的非特異性免疫應答[6]。目前越來越多的證據表明TLR與幽門螺桿菌感染相關疾病的發生發展密切相關[7]，TLR的基因多態性能夠影響宿主對幽門螺桿菌感染相關疾病的遺傳易感性[8]。本文主要就TLR的基因多態性與幽門螺桿菌感染相關疾病遺傳易感性的關系進行闡述。

1 幽門螺桿菌感染與TLR

1.1 TLR的結構

目前，在哺乳動物中發現了15種TLR，其中TLR1～TLR10和TLR14在人體中存在[9]。TLR是由富含多個氨基酸的重復序列的氨基末端結構域和含有TLR適配器的羧基末端結構域組成，分為胞外區、跨膜區和胞內區三個部分。胞外區由大約550～980個氨基酸組成，其外形類似于馬鞍形，主要作用是識別多種病原體相關分子；跨膜區富含半胱氨酸，是信號傳導的主要區域，可以特異性識別亞細胞而啟動信號轉導；胞內區與白細胞介素1受體（IL-R）具有相同的C末端結構域，可以與下游的TLR結構域結合，誘導下游的信號傳導。

1.2 幽門螺桿菌感染與TLR的表達

在對抗有害病原體的免疫反應中TLR發揮著關鍵作用，TLR的表達具有組織特異性，目前研究發現TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR9、TLR10表達于胃黏膜上皮細胞，不同的TLR可以識別不同的配體，進而激活機體產生免疫應答[10]。其中，TLR1識別三酰脂多糖[11]，TLR2識別肽聚糖[10]和細菌脂蛋白[11]，TLR4識別大多數革蘭陰性菌的脂多糖（LPS）[11]，TLR5是TLR中唯一可以識別細菌蛋白質的受體，其配體是細菌的鞭毛蛋白[12]，TLR9可以識別細菌中非甲基化的雙鏈DNA分子[13]，TLR10識別三酰基脂肽[11]。在生理情況下，這6種TLR在胃腸上皮細胞中的表達水平較低，但在幽門螺桿菌感染后，它們在胃黏膜上皮細胞中的表達會發生改變[10]，成人和兒童的胃黏膜上皮中均發現這6種TLR表達水平升高[5]。結果提示，這些TLR可能在幽門螺桿菌感染以及其相關疾病的發生發展中起一定作用。

2 TLR基因多態性與感染相關疾病遺傳易感性

幽門螺桿菌感染與慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、消化性潰瘍以及胃癌的發生發展有一定關聯。研究表明，TLR基因多態性在幽門螺桿菌感染及感染后的臨床轉歸中起到了重要作用[8]，其在一定程度上可以影響宿主對幽門螺桿菌感染及相關疾病的遺傳易感性[9]。

2.1 TLR1基因多態性

TLR1基因位于染色體4p14，編碼7個外顯子。全基因組關聯分析（genome-wide association study， GWAS）顯示TLR1基因多態性與幽門螺桿菌感染之間存在顯著的相關關系[14]。目前研究較多的基因多態性是單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP）。SNP rs4833095位于TLR1的外顯子區域，其基因的突變引起氨基酸即由天冬酰胺替換為絲氨酸。病例對照關聯研究顯示與CC基因型攜帶者相比，SNP rs4833095 CT基因型攜帶者幽門螺桿菌感染、慢性萎縮性胃炎和腸上皮化生的風險均降低[15-16]。研究表明TLR1I602S（rs5743618）攜帶GG基因型者消化性潰瘍的風險顯著降低[15]。同樣在GWAS中也顯示TLR1基因多態性與胃癌發病風險的增加有關[17]。Dargiene等[18]在1 178名歐洲人群中發現與CC+TC基因型者相比，SNP rs4833095攜帶TT基因型者胃癌的發病風險增加了1.86倍。Yang等[15]在德國人群中通過熒光標記雜交FRET探針檢測TLR1I602S（rs5743618）位點基因多態性，發現與TT基因型攜帶者相比，TLR1I602S（rs5743618）GG基因型攜帶者胃癌發病風險降低。

2.2 TLR2基因多態性

TLR2基因位于染色體4q31.3，編碼5個外顯子。TLR2可能與其他TLR（包括TLR1和TLR10）結合形成異二聚體進而識別廣泛的微生物組分[19]。幽門螺桿菌通過TLR2信號途徑介導免疫耐受，抑制Th1免疫，從而逃避宿主防御[20]。因此，TLR2可能是調節宿主對幽門螺桿菌感染相關疾病的重要靶點。SNP rs3804099位于TLR2第三外顯子區域，是標簽SNP，在某種程度上可以代表其附近位點的SNP[19]。SNP rs3804099（C/T）突變不引起氨基酸的改變，為同義突變[21]。Mirkamandar等[22]在伊朗人群中發現與攜帶TT基因型者相比，SNP rs3804099攜帶 CT基因型者幽門螺桿菌感染和消化性潰瘍的發病風險增加。Habibzadeh等[23]在愛爾蘭人群中發現rs12191786攜帶GA基因型者消化性潰瘍發病風險增加。病例對照關聯研究顯示與TC+CC基因型相比，SNP rs3804099攜帶TT基因型是胃癌發病的危險因素，使胃癌發病風險升高3.42倍 [24]。

2.3 TLR4基因多態性

TLR4基因位于染色體基因座9q33.1，編碼3個外顯子。TLR4在非特異性免疫中可以廣泛地識別配體，使其成為研究較多的分子之一。SNP rs4986790、rs4986791是位于TLR4第三外顯子非同義突變的SNP位點，能夠影響TLR4細胞外結構域的穩定性并分別導致腺嘌呤-鳥嘌呤（A-G）、胞嘧啶-胸腺嘧啶（C-T）的堿基交換，因此最終引起氨基酸的替代，即甘氨酸替代天冬氨酸、異亮氨酸替代蘇氨酸。氨基酸的替代可能能夠減少TLR4與配體的結合，降低宿主對脂多糖的反應性，進而使TLR4向細胞表面的轉運減少[25]。Loganathan等[21]在泰米爾人群中檢測rs4986790、 rs4986791位點基因多態性，發現rs4986790和rs4986791增加了幽門螺桿菌感染發生的風險，研究結果與中國[26]、巴西[25]和高加索[27]人群中rs4986790、 rs4986791與幽門螺桿菌感染遺傳易感性相關的一些報道一致。然而，一項來自印度克什米爾人群的研究表明，這兩個SNP與幽門螺桿菌感染無關聯[28]，結果的差異可歸因于群體間的遺傳異質性。SNP rs10759932位于TLR4基因的5'末端，能夠改變其相關轉錄因子與TLR4啟動子的結合，進而使TLR4的表達水平發生改變。Casta?o-Rodríguez 等[29]發現在中國人群中，SNP rs10759932攜帶CT基因型者幽門螺桿菌感染風險降低，Loganathan 等[21]在南印度泰米爾人群中也得出了同樣的結論。但在泰國人群中rs10759932與幽門螺桿菌感染無關[7]。研究結果的差異可能與研究人群的種族不同有關。病例對照研究顯示SNP rs4986790、SNP rs4986791是慢性胃炎以及消化性潰瘍發病的危險因素[25，27]。研究表明，TLR4SNP [rs11536889，rs10759931，rs1927911，rs10116253，rs10983755（-2081G/A），rs10759932、rs4986790和rs2149356]與胃癌發病風險顯著關聯[6，26，28-29]。薈萃分析結果顯示TLR4rs4986790多態性的G等位基因增加胃癌的患病風險[30]。

2.4 TLR5基因多態性

TLR5基因位于染色體1q41，編碼7個外顯子。某些TLR5突變可控制癌癥的進展[31]。一項報告顯示幽門螺桿菌鞭毛蛋白可能在疾病進展中發揮重要作用[32]，而TLR5識別鞭毛蛋白[15]。Hayashi 等[33]證實了先天免疫系統對幽門螺桿菌感染的識別主要是通過細菌鞭毛蛋白與TLR5之間的相互作用。病例對照研究顯示與TT基因型攜帶者相比，SNP rs1640827 TC+CC基因型攜帶者，幽門螺桿菌感染風險增加了2.13倍；與攜帶GG基因型相比，SNP rs17163737攜帶GT+TT基因型者幽門螺桿菌感染風險增加了2.17倍[34]。SNP rs2072493位于TLR5的外顯子區域，其堿基突變[腺嘌呤-鳥嘌呤（A-G）]可以影響TLR5細胞外結構域的穩定性，導致氨基酸的改變，由天冬酰胺變成絲氨酸。Goda等[35]發現在印度泰米爾人中rs2072493降低了幽門螺桿菌感染的風險。然而也有報道顯示在墨西哥人群中發現TLR51775A ＞ G（rs2072493）（N592S）可能與胃癌的發病風險沒有關聯[36]。其結果的差異可能與研究人群的種族不同有關。SNP rs5744174具有干擾配體識別的潛在能力，從而使幽門螺桿菌在胃中持續存在[24]。Xu 等[34]在1 300例中國胃癌患者和1 300名中國健康對照人群中研究發現rs5744174、rs1640827和rs17163737與胃癌發病風險的增加關 聯。

2.5 TLR9基因多態性

TLR9基因位于染色體3p21.3上，編碼2個外顯子，第二外顯子是主要的編碼區。研究表明TLR9基因多態性與持續性的細菌感染、自身免疫性疾病和惡性腫瘤的發生有關[37-38]。SNP rs352140位于第二外顯子。Loganathan等[21]在印度泰米爾人群中發現rs352140攜帶CT基因型者幽門螺桿菌感染的發病風險降低。Trejo-de la等[36]發現2848G ＞ A （rs352140）基因多態性不僅是幽門螺桿菌感染潛在易感性的危險因素，而且也是十二指腸潰瘍好發的危險因素。TLR9-1486 T/C（rs187084）位于啟動子區域內，其等位基因由 T突變為 C能夠下調TLR9基因的表達，而TLR9基因表達的下調，可能促進腫瘤細胞的增殖[39]。病例對照研究顯示與TT基因型相比，SNP rs187084 CC基因型可能是胃癌發病的危險因素；與CC基因型攜帶者相比，rs352140 CT基因型或TT基因型攜帶者胃癌發病風險分別增加1.443倍和1.237倍[39-40]。然而也有報道顯示rs187084、rs352140與胃癌發病風險可能沒有關聯[24，36]。結果的差異還需要我們進一步研究去論證。

2.6 TLR10基因多態性

TLR10基因位于染色體4p14，編碼5個外顯子。Nagashima 等[41]研究發現TLR10啟動子區rs10004195 AA基因型攜帶者易感染幽門螺桿菌，同時提示這一SNP位點可能與胃損傷的發生機制相關聯。Tang等[8]在中國人群中發現SNP rs10004195 T 等位基因降低了慢性萎縮性胃炎的風險。Ravishankar等[17]在馬來西亞人群中發現與攜帶rs10004195 TT基因型相比，攜帶AA基因型患胃癌的風險增加。研究發現，TLR1rs4833095與TLR10rs10004195存在協同作用，可能共同調節宿主對幽門螺桿菌感染的免疫應答[17]。因此，我們研究復雜疾病可以針對多個基因的多個SNP位點進行關聯分析，進而分析它們之間的相互作用與疾病發生和發展的關系。

3 小結

TLR是先天免疫系統中感知病原體相關分子模式的一個主要分支，其在幽門螺桿菌感染的識別與調控等方面起著重要的作用。TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR9和TLR10基因多態性與幽門螺桿菌感染相關聯，這些TLR基因多態性可能改變機體對幽門螺桿菌的識別能力，影響機體對幽門螺桿菌感染及其相關疾病的遺傳易感性。未來可以針對這些TLR基因多態性與幽門螺桿菌感染及其相關疾病展開深入細致的研究，為幽門螺桿菌感染及其相關疾病的預防和治療提供新靶 點。