Toll樣受體與自身免疫性疾病

【關(guān)鍵詞】  Toll樣受體；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；系統(tǒng)性紅斑狼瘡；抗磷脂綜合征

天然免疫系統(tǒng)是機體抵御病原體入侵的第一道防線。Toll樣受體（toll�瞝ike receptors，TLRs）在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用，它們直接識別并結(jié)合某些病原體所共有的高度保守的特定分子結(jié)構(gòu)，即病原相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular patterns，PAMPs)，介導(dǎo)機體的天然免疫過程，并且作為橋梁連接天然免疫和獲得性免疫而發(fā)揮多種作用。在特定條件下，TLRs可異常高表達并過度激活，導(dǎo)致機體功能紊亂，引發(fā)各種疾病，包括自身免疫性疾病。本文主要綜述人類TLRs的結(jié)構(gòu)、所識別的PAMPs（即配體）、介導(dǎo)的信號途徑以及與自身免疫性疾病的關(guān)系等方面的研究進展。

    1  TLRs概況

    1.1  TLRs的發(fā)現(xiàn)

    Toll 樣受體的認(rèn)識最早來自對果蠅的研究。果蠅的跨膜受體有4種，分別為Toll，18�瞱heeler(18W)，Mst和STSDm2245，其中Toll是最主要的跨膜受體。最早發(fā)現(xiàn)的 Toll 是果蠅胚胎發(fā)育早期與背腹側(cè)軸形成有關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要成分，在果蠅對抗病原微生物的感染中發(fā)揮重要作用。1997年，Medzhitov 等［1］發(fā)現(xiàn)哺乳動物體內(nèi)有與果蠅相似的Toll蛋白，并命名為Toll 樣受體（TLRs）。接著多種TLRs相繼被發(fā)現(xiàn)，至今在哺乳動物已發(fā)現(xiàn)13種TLRs，而人類只表達11種TLRs(即TLR1-TLR11)［2］。不同的哺乳動物種族之間TLRs的表達仍存在細(xì)微的差異，其中 TLR1��9 在人類與小鼠之間存在高度保守［2］；TLR10 在人類存在活性，而小鼠 TLR10 基因的C末端由無關(guān)的序列替代，成為一無功能的假基因；與此相反，小鼠的 TLR11，12 和 13基因有功能，而人類的TLR11 基因上由于存在一終止密碼子而失活。職稱論文發(fā)表網(wǎng)

    1.2  TLRs的結(jié)構(gòu)與分布

    人類TLRs屬于I型跨膜蛋白(type I transmembrance protein)，它由胞外區(qū)、胞漿區(qū)和跨膜區(qū)三個部分組成。其胞外區(qū)有19～25個富含亮氨酸的重復(fù)序列(leucine�瞨ich repeat， LRR)，每個LRR又由24～29個氨基酸組成，此結(jié)構(gòu)能促進蛋白質(zhì)間的相互黏附，有利于識別病原體及其產(chǎn)物，不同的TLRs胞外區(qū)同源性較低，可能與其識別不同結(jié)構(gòu)的配體有關(guān)［3］。TLRs的跨膜區(qū)富含半胱氨酸。TLRs的胞內(nèi)區(qū)與白介素1 受體(interleukin��1 receptor， IL��1R)的胞內(nèi)區(qū)結(jié)構(gòu)相似，稱為 TIR同源區(qū)（TLR/IL��1R homologous region）［4］，它是Toll蛋白和IL��1R向下游轉(zhuǎn)導(dǎo)信號的核心元件。

    TLRs廣泛分布于多種細(xì)胞表面，但主要表達于和宿主防御功能有關(guān)的細(xì)胞，如單核巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞等。根據(jù)TLRs在亞細(xì)胞的不同部位可分為兩類：一類定位于胞內(nèi)細(xì)胞器（如內(nèi)涵體），屬于此類的有TLR3,TLR7,TLR8,TLR9；另一類則是位于胞內(nèi)質(zhì)膜上，如TLR1,TLR2,TLR4,TLR5,TLR6,TLR10。

    1.3  TLRs的配體

    根據(jù)來源可將TLRs的配體分為外源性配體和內(nèi)源性配體。所謂外源性配體是指來自宿主外的病原微生物成分，如細(xì)菌的脂多糖、胞壁酸、肽聚糖及病毒的核酸等；而內(nèi)源性配體主要指來自宿主細(xì)胞的一些物質(zhì)，如宿主細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)或損傷時釋放的熱休克蛋白等。不同的TLRs亞家族識別不同的配體：TLR1與TLR2聯(lián)合識別細(xì)菌的脂蛋白； TLR3識別病毒的雙鏈 RNA和人工合成的雙鏈 RNA聚肌胞苷酸(PolyI:C)；TLR5識別細(xì)菌的鞭毛蛋白；TLR7識別某些免疫調(diào)節(jié)劑和抗病毒制劑；TLR8的結(jié)構(gòu)和功能與TLR7相似；TLR9識別細(xì)菌和病毒DNA的CpG序列(CpG DNA)［5］；TLR10的配體目前不甚清楚，基因組的研究顯示，TLR10與TLR1,TLR6位于相同的基因座，可直接結(jié)合髓樣分化蛋白88(myeloid differentiation protein 88，MyD88)，活化某些炎癥因子［6］。

    除此以外，TLR2可與TLR1,TLR6,TLR10或其他非TLRs分子形成二聚體識別多類PAMPs，包括G+細(xì)菌的肽聚糖、脂肽和脂蛋白，支原體的脂肽和真菌的酵母聚糖。TLR4可以識別多種配體，其中最主要的是來自細(xì)菌的脂多糖(lipolpolysaccharide，LPS)，另外還包括熱休克蛋白60(heat shock protein 60，HSP60)［7］、熱休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)［8］、熱休克蛋白90(heat shock protein 90，HSP90)、纖維結(jié)合蛋白、肝素、透明質(zhì)酸的寡糖、纖維蛋白原、紫杉醇(paclitaxel)等。

    1.4  TLRs的激活及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制

    TLRs的激活及其介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制一直是人們關(guān)注和探討的重點，它對于人們認(rèn)識和理解相關(guān)生理病理機制意義重大。目前認(rèn)為，有兩條途徑參與TLRs的激活及后續(xù)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，主要區(qū)別在于其接頭蛋白的不同，由此分為MyD88依賴性途徑和MyD88非依賴性途徑［9］。

    1.4.1  MyD88依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑  含TIR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白分子家族中第一個被鑒定的是髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)，需MyD88介導(dǎo)的信號途徑稱為MyD88依賴性途徑。TLRs經(jīng)MyD88介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程目前已研究得較為清楚，過程如下：TLR/IL��1R識別配體后，發(fā)生二聚化，進而結(jié)構(gòu)發(fā)生改變并募集下游的信號蛋白MyD88［10］。 MyD88通過其羧基(C)端與TIR區(qū)發(fā)生同源性相互作用，其氨基(N)端（又名死亡結(jié)構(gòu)域）又招募下一個信號蛋白IL��1R受體相關(guān)激酶(IL��1R�瞐ssociated kinase，IRAKs)，IRAKs結(jié)合到受體復(fù)合物上隨即發(fā)生自身磷酸化，與受體復(fù)合物解離后與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(tumor necrosis factor receptor�瞐ssociated factor，TRAF)結(jié)合，由TRAF激活NF�拨蔅誘導(dǎo)的激酶（NF�拨蔅�瞚nducing kinase，NIK），NIK進一步激活NF�拨蔅激酶抑制物(inhibitor of NF�拨蔅 kinases，IKKs)，后者又使得NF�拨蔅的抑制成分IκB磷酸化，接著與NF�拨蔅分離。此后，NF�拨蔅進入細(xì)胞核，誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達，分泌炎癥因子(如 TNF�拨�,IL��6,IL��8)，化學(xué)趨化因子，脂質(zhì)介質(zhì)等，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用［11］。此外，TLR還能激活絲裂原活化的蛋白激酶(mitogen�瞐ctivated protein kinases，MAPKs)途徑，包括p38，ERK和JNK，促使轉(zhuǎn)錄因子AP��1等的生成［12］。MAPK信號通路主要參與細(xì)胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化及凋亡的調(diào)節(jié)，并與炎癥、腫瘤及其他多種疾病密切相關(guān)。

    1.4.2  MyD88非依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑  含有TIR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白除了MyD88外，還有（按被發(fā)現(xiàn)的時間先后）MyD88樣接頭蛋白（MyD88�瞐daptor�瞤rotein，Mal）/含有TIR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白（TLR domain�瞔ontaining adaptor protein，TIRAP），TLR樣受體相關(guān)的干擾素活化子（TIR domain�瞔ontaining adaptor protein inducing IFN�拨拢琓RIF）/含TIR結(jié)構(gòu)域的接頭分子��1(TIR�瞔ontaining adaptor molecule��1，TICAM��1)及TRIF相關(guān)的接頭分子（TRIF�瞨elated adaptor molecule，TRAM）［13-14］，由這些蛋白介導(dǎo)了MyD88非依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。MyD88非依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑主要介導(dǎo)了TLR3的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。一方面，TRIF可以激活TBK1（TRAF�瞗amily�瞞ember�瞐ssociated NF�拨蔅 activator�瞓inding kinase），繼而使IRF3激活，誘導(dǎo)IFN�拨禄�因的表達；另一方面，TRIF也可以與RIP1（receptor�瞚nteracting protein 1）相互作用，激活I(lǐng)KK1�睮KK2�睳EMO復(fù)合體，最終導(dǎo)致NF�拨蔅的激活。值得我們關(guān)注的是，TLR2和TLR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)除了MyD88外，還需接頭分子Mal輔助MyD88的募集。

    1.5  TLRs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)調(diào)控機制

    TLRs介導(dǎo)的免疫反應(yīng)有助于機體抵抗病原體的侵襲，使其免受傷害。但是，如果免疫應(yīng)答過強則會造成機體損傷，產(chǎn)生疾病，如自身免疫性疾病、LPS引起的內(nèi)毒素休克(endotoxic shock)等。因而，就需要相應(yīng)的負(fù)向調(diào)控機制以使機體處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。幾乎在TLRs每一個信號接頭蛋白處都有相應(yīng)的負(fù)向調(diào)節(jié)信號蛋白存在。比如TLR4信號通路中存在一種MyD88的剪切突變體MyD88s［15］，它缺乏死亡結(jié)構(gòu)域，不能招募下游的信號分子IRAK，NF�拨蔅也就不能被激活；IRAK�睲抑制蛋白激酶IRAKl/IRAK4與銜接蛋白MyD88解離，阻止TLR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中IRAKl�睺RAF復(fù)合物的形成；RP105能競爭TLR4的配體而發(fā)揮負(fù)向調(diào)節(jié)作用；ST2和SIGIRR為帶有TIR結(jié)構(gòu)域的膜結(jié)合分子，抑制TIR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中銜接蛋白TIRAP和MyD88的活性；Tollip抑制TLR2，TLR4信號通路中IRAK的自我磷酸化；β抑制蛋白（β�瞐rrestin）抑制TRAF泛素化等。這些調(diào)節(jié)蛋白在TLR介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中形成了一個復(fù)雜的負(fù)反饋調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，參與機體的免疫調(diào)節(jié)。

    2  TLRs與自身免疫性疾病

    TLRs作為一類模式識別受體長期被認(rèn)為只在天然免疫過程中發(fā)揮作用，保護機體免受侵害。然而，近年來的研究對TLRs有了許多新認(rèn)識，實際上TLRs與許多疾病的病理機制密切相關(guān)。TLRs不僅識別“異己”，在特定情況下，TLRs可在細(xì)胞表面過度表達和激活，甚至識別自身組織成分，最終導(dǎo)致自身免疫性疾病。職稱論文發(fā)表網(wǎng)

    2.1  TLRs與系統(tǒng)性紅斑狼瘡

    系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）是一種多因素、全身性自身免疫性疾病，主要侵犯心血管、皮膚、漿膜、腎臟和其他器官等，死亡率高。SLE發(fā)病機制復(fù)雜，近年的研究發(fā)現(xiàn)TLRs在其中也擔(dān)任重要角色，主要是TLR3，TLR7和TLR9這3個亞型。

    Patole 等［16］首先通過狼瘡性腎炎動物模型發(fā)現(xiàn)TLR3 分子在腎小球系膜細(xì)胞和炎癥部位的抗原提呈細(xì)胞中有表達，體內(nèi)注射人工合成的干擾素誘導(dǎo)劑聚肌胞苷酸(PolyI:C)后，血清中的促炎因子如IL��12，IL��6等細(xì)胞因子明顯增加。此后，他們又以PolyI:C刺激體外培養(yǎng)的TLR3陽性的腎小球系膜細(xì)胞，結(jié)果產(chǎn)生IL��6及CCL2等炎癥因子。這些結(jié)果都充分表明TLR3與狼瘡腎炎的形成有關(guān)。

    另有研究發(fā)現(xiàn)TLR7與SLE關(guān)系密切，TLR7可通過識別單鏈RNA,激活自身免疫系統(tǒng)。如Kiyoshi等［17］以狼瘡鼠模型為研究對象，發(fā)現(xiàn)TLR7缺陷的lpr/lpr小鼠不產(chǎn)生針對自身RNA的抗體，臨床表現(xiàn)也較正常的小鼠輕；SLE患者體內(nèi)通常會有凋亡或壞死的細(xì)胞釋放出核酸，而機體免疫系統(tǒng)又缺乏對此核酸抗原清除的能力，TLR7正是通過識別釋放出的單鏈RNA，激活處于靜止?fàn)顟B(tài)的自身免疫細(xì)胞而導(dǎo)致SLE。

    此外，TLR9可特異識別雙鏈DNA（dsDNA），在SLE發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。因而認(rèn)為可以利用這一特性對天然免疫階段的TLR9進行阻斷，從上游抑制SLE的發(fā)生。

    2.2  TLRs與抗磷脂綜合征

    抗磷脂綜合征(antiphospholipid syndrome，APS)是一種非器官特異性自身免疫性疾病［18］，其特征為血清抗磷脂抗體（antiphospholipid antibodies，APLAs）陽性，臨床主要表現(xiàn)為復(fù)發(fā)性動脈、靜脈血栓形成，多發(fā)性流產(chǎn)和血小板減少癥等，其中血栓形成是抗磷脂綜合征主要的病理基礎(chǔ)和突出的臨床表現(xiàn)。之前的研究認(rèn)為，抗磷脂抗體與細(xì)胞膜表面帶負(fù)電的磷脂結(jié)合在APS形成中起主要作用。但近年研究表明，抗磷脂抗體并不與磷脂直接結(jié)合，而是與血漿中的某些磷脂結(jié)合蛋白（主要是β2糖蛋白I）結(jié)合，且多數(shù)APS患者血清中抗β2糖蛋白I抗體（抗β2GPI）與抗磷脂抗體呈正相關(guān)，故目前認(rèn)為抗β2GPI抗體和抗磷脂抗體在APS中具有特異性。體內(nèi)外研究顯示，β2GPI/抗β2GPI抗體復(fù)合物可刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞、血液單核細(xì)胞及血小板等，使其釋放細(xì)胞黏附分子、炎性因子、組織因子等［19-20］，從而產(chǎn)生炎癥及高凝狀態(tài)。APS患者血液單核細(xì)胞的組織因子抗原含量、活性及mRNA水平比正常人高［21］。最新研究表明，β2GPI/抗β2GPI抗體復(fù)合物對細(xì)胞的作用是通過細(xì)胞表面受體介導(dǎo)一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)完成的，其中涉及TLRs。Raschi等［22］研究認(rèn)為抗磷脂抗體激活內(nèi)皮細(xì)胞就是通過與TLRs有關(guān)的MyD88途徑進行的，這與TLR4的MyD88依賴的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相似。研究提示，β2GPI/抗β2GPI抗體復(fù)合物首先與細(xì)胞表面Annexin A2分子結(jié)合，再通過TLR4激活MyD88從而啟動下游通路的活化，包括MAPK及NF�拨蔅。有關(guān)這方面的具體機制亟待探明。

 另外，也有TLR2參與APS信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的文章報道［23］。Satta等以小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞為對象，研究了由人的抗磷脂抗體介導(dǎo)的免疫細(xì)胞的活化過程。實驗用TLR1,TLR2,TLR4,TLR6基因剔除的小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞及未經(jīng)處理的野生型的小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞，分別與APS患者的抗磷脂抗體、單克隆抗β2GPI�睮gG及健康對照IgG進行孵育，以觀察血清中相關(guān)炎性分子分泌的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)TLR2缺陷的小鼠表達MCP��1,ICAM��1及 IL��6的水平，與其他TLR缺陷的細(xì)胞比較有明顯的降低。而將人的TLR2的基因轉(zhuǎn)入TLR2缺陷的小鼠成纖維細(xì)胞中，IL��6的表達是未經(jīng)轉(zhuǎn)染細(xì)胞的80倍，因而證實TLR2在由抗磷脂抗體介導(dǎo)的小鼠的成纖維細(xì)胞的活化中起了重要作用。

    3  結(jié)  語

    TLRs作為一種重要的模式識別受體，可識別多種PAMPs，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活靶基因，導(dǎo)致相應(yīng)的細(xì)胞因子釋放，在機體防御功能上擔(dān)任重要角色。TLRs的過度表達與活化將導(dǎo)致機體免疫功能紊亂，引發(fā)一系列疾病，其致病機制復(fù)雜，亟待探討。隨著對TLRs的深入研究，將TLRs作為靶點應(yīng)用于臨床疾病的診斷與治療，必將有廣闊的前景。

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