Toll样受体与急性白血病合并感染

　　作者：李雪卿,苏丽萍　　作者单位：山西医科大学第二临床医学院血液内科，太原 030001

　　【摘要】感染与抗生素多重耐药已成为急性白血病临床所关注的焦点问题，使抗感染治疗面临新的挑战。To11样受体(Tolllike receptor, TLR)是新近发现的天然免疫受体，在免疫应答中的重要性受到广泛关注，对TLR研究的进一步深入，必将使感染、抗感染免疫的理论研究取得新的突破，并对急性白血病合并感染等的临床治疗起指导性作用。本文对TLR及其在急性白血病合并感染中表达的意义和研究现状作一综述。

　　【关键词】 Toll样受体 急性白血病 感染 抗生素多重耐药

　　Abstract Infection and antibiotic multidrug resistance have become the focal issue in clinical treatment of acute leukemia and will make antiinfection therapy facing to new challenge. Tolllike receptor (TLR) has been found a newly innate immunoreceptor. It is significant in immune response. Along with further investigation of TLR, infection and antiinfection immunity theory would gain a new breakthrough and play a guiding role in clinical treatment of acute leukemia complicated with infection. In this review, the progress in the research of TLR and its expression in acute leukemia complicated with infection were summarized.

　　Key words tolllike receptor; acute leukemia; infection; antibiotic; multidrug resistance

　　急性白血病(acute leukemia，AL)是恶性克隆性疾病，绝大多数白血病病变局限于髓系，或局限于淋巴系，多数白血病细胞仅仅限于某一个细胞系，甚至只限于某一个系的某个分化阶段[1]。成份输血、营养学、新型化疗药物和抗生素等的研制开发、生物免疫治疗的运用给大剂量化疗、骨髓移植提供了广阔的应用前景。由于疗效佳、安全性好，使得根治白血病已成为可能。然而，急性白血病由于强烈化疗以及白血病本身引起的白细胞减少或粒细胞缺乏极为常见，感染已成为急性白血病粒细胞缺乏期患者最常见的合并症和主要的死亡原因之一，约60%-75%的急性白血病患者直接或间接死于感染[2]。尽管广谱抗生素广泛应用于临床，但是感染的发生率和病死率仍居高不下，多重耐药性的革兰阴性菌已成为院内感染的主要病原菌，抗生素耐药的全球化已成为事实。 TOLL样受体(Tolllike receptor，TLR)是新近发现的先天性免疫系统中的细胞跨膜受体及病原模式识别受体之一，在急性炎症反应细胞吞噬作用的调节和细胞信号转导及细胞凋亡中起重要作用，随着对TLR的研究，其在感染性疾病中的作用备受关注。本综述介绍了TLR的结构、功能和在急性白血病合并感染中表达的意义及研究现状。

　　TLR的结构、功能及信号转导途径天然免疫是机体抵御病原微生物感染的第一道防线，天然免疫识别的主要是病原微生物共同的、高度保守的结构，这种结构称为病原相关的分子模式(pathogenassociated molecular patterns，PAMPS)。PAMPS受体称为模式识别受体(pattern recognition receptors，PRR)，PRR不仅识别PAMPS，有些PRR还具有向胞内传导信号而引起细胞免疫应答的作用，如TLR家族。TLR是最早在果蝇体内发现的一种信号转导蛋白质， 在胚胎发育过程中与腹背侧体轴的形成有关,而在成年果蝇,则可通过诱导产生抗细菌、真菌的肽类而参与果蝇的天然性免疫。

　　TLR分子为I型跨膜蛋白，由胞外区、跨膜段和胞内区三部分组成。胞外区有富含亮氨酸重复序列结构域(1eucinerich repeats domain，LRR domain)，而胞内区存在一段序列保守区，该序列与IL1受体的胞内区的保守序列有高度同源性，被称为Toll/IL1R (TIR)区域。在TLR中，胞外LRR的长度是不同的，而正是这种区别导致了不同微生物配体的特异性，胞内TIR区是TLR活化时向下游传导信号的主要区域。

　　到目前为止，人类已经发现了至少13种TLR蛋白，分别命名为TLR1，TLR2,TLR3,TLR4,TLR5,TLR6,TLR7,TLR8,TLR9,TLR10,TLR11,TLR12,TLR13。TLR是病原微生物跨膜信号转导的重要受体，主要参与机体抗感染的天然免疫反应，其中TLR2和TLR4的作用尤为突出。TLR2可识别多种病原微生物的产物，如脂蛋白、肽聚糖、真菌的酵母聚糖、分枝杆菌、螺旋体和支原体[3]，TLR4可识别细菌的脂多糖(LPS)。另外，TLR3识别双链RNA (dsRNA)[4]，TLR5识别病原菌鞭毛蛋白[5]，鼠TLR7和人TLR 8可介导种属特异性的富GUssRNA的识别，提示单链RNA(ssRNA)可能是TLR7和TLR8的生理性配体[6，7]，TLR9识别细菌CpG DNA，且可以被疱疹病毒[8，9]和曲霉菌[10]激活。真菌表面的多聚糖(GXM)也可经TLR4和CD14识别来激活NFкB的转录，热休克蛋白60(HSP60)也可作为TLR4的内源性配体[11]。TLR可对PAMP进行识别，引发的信号转导能导致炎症介质的释放，在天然免疫防御中起重要作用，并最终激活获得性免疫系统。因此，TLR还控制着由天然免疫向获得性免疫的转变。

　　体内外的研究表明，TLR主要经以下2条途径进行信号传导：①TLR髓系分化蛋白(MyD88) /白介素1(1L1)受体相关激酶(IRAK)核因子кB(NFкB)诱导激酶(NIK)/NFкB途径; ② TLRMyD88/IRKA丝裂原活化激酶(MAPK)途径。目前对前一途径的研究较为深入，并且其组成与IL1受体(IL1R)途径基本相同，主要包括：接头蛋白MyD88、IRAK、TNF受体激活因子6(TRAF6)、NIK和核抑制因子кB(IкB)激酶(IкK)等。

　　另外，现代分子生物学和遗传学理论与技术的发展，加深了对PRRPAMP、炎症信号转导途径的认识，发现了从细胞表面到细胞核的信号转导途径：TLR、各种蛋白激酶家族、JAK激酶/信号转导子(JAK/STAT)和NFкB等信号转导通路。其中PAMPTLR跨膜信号转导在急性白血病合并感染发病机制中占据核心地位。

　　急性白血病合并感染的高危因素及特点急性白血病患者由于疾病本身和长期联合化疗，导致机体免疫功能缺陷，增加了对病菌的易感性。据统计，持续粒细胞减少(中性粒细胞绝对值<0.5×109/L，持续7天以上)是急性白血病患者并发感染的主要促发因素，至少50%以上的粒细胞缺乏伴发热患者能找到感染的证据[12]。最近研究发现发生感染的高危因素有：粒细胞减少、低蛋白血症、长期应用广谱抗生素、黏膜屏障被破坏、留置静脉导管、曾经发生或正在发生的菌血症、难以控制的基础疾病等。

　　首先，急性白血病患者白血病细胞在全身各部位广泛浸润，单核细胞、T细胞、NK细胞功能缺陷而导致细胞介导的免疫功能障碍。其次，放疗和化疗直接损伤机体的免疫系统，它不仅引起细胞介导的免疫功能障碍，而且损害细胞功能，因而增加了病原菌感染的危险性。再者，化疗药物如氨甲蝶呤等常引起消化道黏膜的破坏，使固有微生物自口腔、鼻腔、肠道进入血液，而且各种穿刺、插管也易引起感染。

　　近20年来，随着免疫功能受损宿主的逐年增加，急性白血病合并感染的病原菌种类已发生了变化，如致病微生物的改变和多种耐药菌株的出现等。表现在：革兰阳性菌占据了主导地位[13]，国内报道革兰阴性菌仍为主要致病菌，占46.6%[14]，真菌感染率达20%-40%,死亡率大于70%。就深部真菌菌种分布而言,在所有的真菌感染中念珠菌属占80%,且其感染有逐年增加的趋势，是医院内感染的第6位最常见的致病原,是院内获得性急性白血病合并感染的第4位常见致病菌。

　　据最近文献报道，急性白血病的医院感染很大一部分可能为内源性感染，这提示内源性医院感染90%以上病原菌是条件致病菌,且有多重耐药的特点,它有别于社区感染[15]。1983年欧洲学者首先报道了细菌因产生了超广谱β内酰胺酶(ESBL)而对三代头孢菌素耐药。随着广谱抗生素的应用,临床耐药菌株逐渐增多,其中由ESBL引起的耐药问题也愈加复杂，据研究发现埃希大肠菌和克雷伯肺炎菌中ESBL的发生率很高，特别是在埃希大肠菌中，ESBL高达 55%以上。此数据明显高于2001至2002年的数据(35%) [16]，也高于2003年另一项全国性的监测[17]及上海地区的报道[18]。

　　相关文献报道，急性白血病患者合并感染部位以呼吸道为首，占43.6%，其次为血液和口腔，其合并的细菌感染易发生在诱导缓解期与复发或难治期的成熟粒细胞减少期[19]。

　　TLR与急性白血病合并感染

　　在急性白血病合并感染过程中，细菌致病成分诱导单核/巨噬细胞、淋巴细胞及中性粒细胞等细胞内炎症介质的生成，而引起炎症反应。最近研究发现，细菌能活化血管内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞等先天免疫细胞，并通过TLR这一信号传导通路。TLR作为识别病原微生物跨膜信号传导受体，在急性白血病合并感染中也起着重要作用。体内外实验观察显示，在TLR2和TLR4的基因上，即使出现1个碱基的突变，都会导致宿主对革兰阳性和革兰阴性菌的反应能力丧失。

　　革兰阴性菌感染

　　TLR4主要识别革兰阴性菌成份LPS。研究表明，LPS通过激活宿主细胞膜上的CD14和TLR4受体，进一步活化NFкB，使单核和巨噬细胞产生IL21 、6 、8 和TNFα，趋化炎性细胞浸润，诱发炎症，刺激树突状细胞成熟，启动先天和后天免疫。Poltorak等[20]的研究表明：TLR4在机体抵抗革兰阴性菌入侵的先天免疫中有着重要作用，TLR4介导了内毒素诱导感染性休克小鼠的左心功能不全、肺部通透性增加和大量蛋白的渗出，TLR4将是改善急性白血病合并感染的治疗靶点。

　　在急性白血病合并感染的发病机制研究中显示：急性白血病合并感染患者TLR基因4表达水平异常，而TLR4基因突变与机体对革兰阴性菌感染的易感性密切相关。Agnese等[21]采用PCR结合限制性内切酶片段长度多态性分析技术，发现人TLR4基因至少存在2种基因多态性：Asp299Gly(299位天门冬氨酸与甘氨酸的置换)和Thr399Ile (399位苏氨酸与异亮氨酸的置换)，Asp299Gly和Thr399Ile基因多态性与急性白血病合并革兰阴性菌感染(79%的非野生型等位基因携带者并发革兰阴性菌感染)的易感性密切相关。革兰阴性菌的另一重要致病毒素是鞭毛蛋白。

　　革兰阳性菌感染

　　TLR2介导细胞对酵母及革兰阳性菌的识别与吞噬，并导致细胞活化而释放炎症因子TNFα，对抵抗革兰阳性菌感染起着重要作用。Knapps等[3]通过实验发现，TLR2在对肺炎链球菌的早期炎症反应中有一定作用，在对肺炎链球菌的天然免疫反应中作用很小。TLR2基因的突变与小鼠链球菌性脑膜炎的易感性相关[22]。

　　真菌感染

　　目前研究较多的被证实具有抗真菌感染作用的TLR主要是TLR2和TLR4。TLR2参与介导细胞对酵母聚糖的识别与吞噬，是酵母菌的识别及激活受体。TLR4除了可识别LPS成分外，真菌表面的多聚糖(GXM)可以经TLR4和CD14识别来激活NFкB的转录。

　　Netea等[23]发现TLR4缺陷C3H/HeJ小鼠白色念珠菌的生长比受控的C3H/HeJ小鼠高出10倍。小鼠巨噬细胞对白色念珠菌刺激时产生的TNF、TL1a、IL1β并不受TLR4的影响。相反的C3H/HeJ小鼠巨噬细胞产生的CXC趋化性细胞因子kC及巨噬细胞抑制蛋白2要低40%-60%，因此也导致了中性粒细胞在炎症感染部位的释放降低40%。在体外，外周血单核细胞产生的TNF及ILlβ明显被阻抗TLR2抗体所抑制。因此，TLR4缺陷C3H/HeJ小鼠对白色念珠菌的感染更易感，这与削弱的趋化性细胞因子的表达及中性粒细胞的聚集有关。由此可见，TLR4在急性白血病抗真菌感染中的作用主要是通过趋化性细胞因子及中性粒细胞的表达而实现的，而TLR2主要是通过TNF及IL1β而达到抗真菌的作用。

　　小结与展望

　　TLR是存在于多细胞生命体的防御机制，该受体家族不仅能激活天然免疫.而且也为激活获得性免疫提供共刺激信号。近年来关于TLR的生物学特点及其在天然免疫中的作用研究已经取得了很大的进展，系统了解TLR与感染性疾病易感性之间的关系，对筛选和保护易感人群，切断传播途径，快速中断感染性疾病的传播具有重大意义。因此，系统研究TLR家族将使人们对宿主病原体相互作用的认识，提高到一个崭新的水平。由于TLR4在急性白血病合并感染发病机制中的重要作用，有学者提出以TLR4作为治疗急性白血病合并感染时的一个新型靶点。如果利用分子生物学手段，研究TLR对急性白血病感染的表达机理，将为预防急性白血病合并感染提供重要的监测指标，为深入研究急性白血病合并感染提供新的思路和策略，为治疗开辟新的途径。

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