TLRS 信号转导通路与急性胰腺炎相关性研究进展

　　作者：康晓征,肖国辉　　作者单位：四川 泸州医学院附属中医院消化内科

　　【关键词】 TLRS 信号转导通路,急性胰腺炎

　　Toll样受体是生物进化过程中一种古老的天然免疫受体，是第一个能感知病原体而直接作出防御反应的天然免疫受体，并可以启动特异性免疫[1-2]，被认为是目前哺乳动物唯一将细胞外抗原识别信息向细胞内传递，并引发针对该抗原系列免疫反应的关键跨膜蛋白[3]。急性胰腺炎(acute pancreatitis，AP) 主要是由于胰腺组织受到胰蛋白酶的自身消化作用，促进了胰 腺的坏死和溶解。有研究表明肠道细菌和内毒素发生移居，是胰腺坏死组织继发细菌感染的重要原因，但在这一过程中Toll受体却起到了不可忽视的作用[5]。现就TLRs (主要是TLR4) 信号转导通路与AP相关性的研究进展简要综述如下。

　　1TLRs家族的发现、分布及结构特点

　　1.1TLRs 家族的发现1988年Hashimot等在研究果蝇胚胎发育过程中，发现有一个基因(dToll)决定着果蝇的背腹侧分化[6]，其编码的一种跨膜受体蛋白称为Toll 受体( TollRceptor )。 到目前为止，已鉴定出TLRs家族成13个[7]， 即TLR1~T LR13。其中TLR2与TLR4研究比较深入。

　　1.2TLRs家族分布及结构特点TLRs分布：TLR1广泛分布于单核细胞、中性粒细胞、B细胞以及自然杀伤细胞;TLR2主要表达外周血白细胞、脾脏;TLR3分布于树突状细胞( DC);TLR 4mRNA可见于血管内皮细胞、单核细胞、中性粒细胞、树突状细胞及气道上皮细胞、气道平滑肌细胞[8];TLR5存在于单核细胞和树突状细胞内。TLR6-9广泛表达于多种细胞;TLR10主要表达于淋巴样组织和脾脏细胞。

　　TLRs结构特点：TLRs家族成员都是 I型跨膜蛋白，由胞外区、跨膜区及胞质区三部分组成。胞外区由l8～31个富含亮氨酸的重复序列(1eucine rich repeats，LRR)和半胱氨酸结构所组成，可与协同分子如CD14分子中的亮氨酸重复序列结合，介导蛋白质之间的相互作用。胞质区由200个以上氨基酸残基组成，与IL—lR家族成员胞质区高度同源，被称为Toll/IL—lR同源区(TLR)。TLR区域是TLRs与其下游蛋白激酶相互作用的关键部位，这一区域关键位点或序列缺失将阻断信号向下传递。

　　2TLRS 信号转导通路

　　目前有关TIRs受体激活的信号转导过程主要来自对TLR2 和TLR4 的研究，且其胞内信号转导无明显的差别。TLR4它能识别内外源性致炎因子并参与信号转导，启动非特异性免疫反应。革兰氏阴性细菌表面的脂多糖lipopolysaccharide，LPS)是其主要的配体，与TLR4结合后通过一系列信号转导的级联反应才能产生效应。目前，经典的TLRs信号传导途径，TLR4介导的LPS胞内信号传递存在两条信号转导途径，这两条通路均依靠MyD88(myeloid differentiation primary–response protein88)进行信号转导，包括早期的MyD88依赖性反应通路和后期的MyD88非依赖性反应通路。其中，MyD88非依赖性反应通路由MyD88街头蛋白(MyD88-adaptor-like,MAL)负责，TLR4上的TIR结构域与MAL通过一系列作用使NFKB p65亚单位上的S536磷酸化，使NFKB游离并移位至细胞核中，结合到靶向的DNA，促使多种炎症细胞因子的表达[9-10]。

　　3TLRs与炎症性疾病

　　TLRs最突出的生物学功能，就是促进细胞因子的合成与释放，引发炎症反应。TLRs在细菌及其它病原微生物侵入机体后，识别细菌及其它病原微生物成份，经由TLRs信号通路将信号传导入细胞核，活化NFKB 启动核内相关基因，转导出相应的mRNA，从而合成IL- I,IL-6,IL-8,IL-10,IL-12,TNF-a等细胞因子并释放到胞外，引起粒细胞、巨噬细胞趋化聚集，毛细血管通透性增高淋巴细胞浸润等炎症反应。当引发的炎症因子与抗炎因子的平衡失衡后则出现炎症加重，进一步诱发SIRS或MODS的发生。 Beutler等认为败血症与TLRs识别PAMP 后介导的过激天然免疫应答的发生密切相关，TLRs在这起到了“换能器”的作用。而感染性休克的分子作用机制：细菌脂多糖通过TLRs激活失控的NFKB的生物学效应[11]，也与TLRs 有关。金晓凤等[12]的研究发现家兔肺出血再灌注损伤肺组织TLR4mRNA表达教正常对照组明显升高，提示TLR4活化后，通过激活转录因子NF-ΚB，诱导ICAM-1等炎症介质的转录和分泌，导致肺组织的损伤和功能障碍。国内有学者对此作了相关研究提示TLR4单克隆抗体可以抑制肠道免疫的过度激活，减少炎症因子的过度表达，从而反馈性下调抑炎细胞因子的表达，打破了促炎/抑炎因子的失衡状态，减轻急性期溃疡性结肠炎的炎症表现[13]。因此，调控TLRs 表达或阻断其后的信号通路可能有助于减弱损伤性炎性应答。

　　4TLRS 信号传导通路与急性胰腺炎相关性

　　AP早期主要表现为化学性炎症，是多种因素(如梗阻、腺泡超强分泌、胰腺缺血) 作用下胰腺组织的非特异性炎症过程，是由机体天然免疫系统为主导而引发的炎性反应链。TLRs是机体非特异性炎症反应链的启动蛋白，目前认为TLRs应是AP/SAP炎症反应过程中，免疫系统对内、外源性抗原识别和信号传导的始动环节和核心。因此，探索TLRs (主要是TLR4 ) 在胰腺组织分布表达的组织特异性，研究其与AP的相关性，对于AP发病机制的研究具有重要意义。

　　在SAP的发展进程中，多种炎症细胞因子如IL-1,IL-6,TNF-α等多器官功能损害密切相关，而这些因子又与TLR4密不可分[13]。研究表明[13]，AP患者的胰腺组织中TLR4、TNF-α、IL-6的表达早期明显高于对照组，随后AP患者中血浆TNF-α水平亦上升，与TLR4表达具有正相关性( r =0.9 97，P=0.045)，提示AP早期患者外周血单核细胞(peripheral blood mono-cytes，PBMCs)表面TLR4表达升高可能与AP早期先天性免疫系统的激活有关。动物实验也发现，蛙皮素诱导的大鼠水肿性胰腺炎的胰腺组织TLR4mRNA在早期表达上调， 随后出现血TNF-α等细胞因子水平的升高，两者具有相关性。

　　研究发现，TLR4在正常大鼠胰腺组织内有分布表达，主要定位于上皮组织 (胰管上皮) 和内皮组织(动脉、静脉及微血管内皮)，同样在正常人胰腺胰管上皮及血管上皮表达分布。分析TLR4在正常大鼠/人中胰腺组织内、外分泌部中均可见确切表达，证明了胰腺组织具有TLR4直接参与AP炎性反应始动的受体基础，提示TLR4可能参与胰腺感染时识别清除入侵病原体的免役防御反应，这为从机体天然免疫炎性反应链始动受体TLR4角度进一步研究AP发病机制提供了新的理论基础。有报道称，LPS体外刺激小鼠巨噬细胞，TLR4mRNA表达早期迅速达到高峰且持续至20h，而TLR4在早期达高峰后随即下降，至20h已降至正常水平;另有临床研究发现 AP合并肠穿孔患者的胰腺组织中TLR4mRNA的表达水平在早期即迅速上调，达高峰后能持续较长时间。两者研究结果基本相符，这表明胰腺组织中TLR4基因表达的迅速上升可诱导促炎细胞因子的合成与释放，启动天然免疫和获得性免疫，有助于清除入侵细菌，在感染早期即发挥其免疫防御功能。动物实验发现，蛙皮素诱导的AP小鼠中肾脏中的TLR2，4基因及其下游炎症因子TNF-a和IL-6表达明显增加，TLR2，4作为炎症反应的“闸门”可能与AP肾损害的发生发展密切相关，如能适时阻TLR 2， 4的表达，可能减轻胰腺炎肾损害的发生。同样有动物实验表明，在SAP导致的多器官功能衰竭( MOF )小鼠肝脏中的TLR2，4表达显著增加，提示TLR可能在MOF发病过程中起重要作用。另有研究发现，牛磺胆酸钠诱导的SAP肝/肺损伤大鼠中，肝/肺组织中TLR2，4、TNF-a表达明显上调，NO明显降低 ( P<0.05或 P<0.01 )，在应用氯喹阻断TLR2，4 mRNA表达后，所得结果相反，提示TLR2，4基因表达上调能诱导各种促炎症细胞因子的过量合成与释放，从而导致机体的失控性炎症反应和多器官功能衰竭，而当抑制TLR2，4表达后促炎症细胞因子的合成与释放降低，从而肝/肺损伤程度减轻;N O在低浓度时具有抗炎作用，实验结果显示抑制TLR2，4表达后，NO浓度显著升高，说明TLR2，4基因的表达可能还抑制抗炎症因子的合成释放，加重机体失控性炎症反应，这表明TLR2，4基因的表达在 SAP所导致的多脏器损害中可能起着十分重要的作用，分析可能机制为：(1)胰腺细胞破坏后释放入血的各种酶类;(2)肠道屏障损害后吸收的细菌和内毒素;(3)SAP引起的各种炎症刺激释放的细胞因子和炎性介质。三者之间是否存在协同作用，TLRs的表达在SAP中是否是一种始动因素，TLRs在 SAP中的如何激活先天性免疫系统，尚待进一步研究。也有文献报道，在急性胰腺炎中内毒素血症引起的组织损害是通过TL4途 径介导的，提示内毒素可能也可以激活肺组织中TLRs，认为TL4在内毒素介导的肺损伤中发挥了作用。SAP易并发多器官功能衰竭，究竟TLR4在其中是否起重要的促进作用，其具体机制如何，目前尚不清楚。曾有动物实验表明，应用TLR4单克隆抗体注射SAP小鼠体内后胰腺炎严重程度加重，分析原因可能是TLR4抗体可能模拟LPS参与内毒素信号传导，进一步激活NFKB并上调细胞因子、炎性介质的表达，增加中性粒细胞的活化程度，提示内毒素信号通TLR4在SAP发病过程中起重要的促进作用，若进一步有效阻断内毒素信号通路可能改善SAP的预后。也有研究发现，TLR4是LPS反应中的必要传导器，可以不依赖LPS而起作用，TLR4抗体可能模拟内毒素信号传导从而诱导激活下游区细胞因子，提示LBP重组体、CD14抗体或静息状态下的TLR4也许能缓解SAP的进展。曾有报道称，是IL-8多态性而不是TLR4多态性加重急性胰腺炎的程度，TLR4多态性在SAP发病过程中的作用需要进一步研究。

　　5结语

　　急性胰腺炎为胰酶自身消化胰腺及其周围组织所引起的化学性炎症，有关AP发病机制的研究取得不少进展，有了较多的新认识、新发现，但迄今尚未完全阐明，仍有许多基础研究与临床诊断治疗中的问题亟待解决。对TLRs及其配体的发现和功能的研究，使我们对免疫的认识达到一个新的水平，TLRs作为一种模式识别受体，不仅在天然免疫中起重要作用，同时也被视为天然免疫与获得性免疫的连接点，并影响获得性免疫。TLR4受体在启动AP早期的炎症反应及连接特异性免疫中起到了重要作用。TLRs/TLR4在大鼠/人正常胰腺组织内均有分布表达，证明胰腺组织具有天然免疫TLR4直接参与AP炎性反应始动的受体基础。AP早期是一种无菌性的炎症，此时无感染发生，亦无致病菌的入侵，TLR4的内源性配体仍然可以触发TLR4识别配体，活化巨噬细胞、释放大量炎性介质，表现为机体呈现过度炎症反应状态。如何寻找与TLRs的配体的类似物拮抗TLRs与其配体的结合避免TLRs的激活，针对细胞内信号转导阻断其转导通路等，为疾病寻找新的治疗途径与靶点提供思路，同时为有效干预AP和降低AP死亡率提供重要的理论依据。因此，有关TLRs的研究仍广阔的前景。

　　【参考文献】

　　[1]Modlin RL.Mammalian toll-like receptors[J].Ann Allergy Asthma Immunol，2002,88( 6 )：543-548.

　　[2]Lien E，Ingalls RR.Toll-like receptors[J].Crit Care Med,2002,30(1Supp1)：s1-s11.

　　[3]Wong Simon Y.Innate immune trouble detectors[J].Trends in Immunology，2001,22 (5)：235-236.

　　[4]高雁婷，张喜平，朱崇梅.Toll样受体4信号转导与急性胰腺炎相关性研究进展[J].综述与进展，2008，37(11)：117-119.

　　[5]Hashimoto C，Hudson KL，Anderson KV.The Toll gene of Drosophila，require d for dorsal-ventral embryonic polarity，appears to encode a transmembrane pr otein[J].Cell 1988，52(2)：269-279.

　　[6]D.A.Dean Toll-Like Receptors in Health and Disease.International Veterinary Information Service[J].Ithaca NY,2004,P1210:1104.

　　[7]Oshiumni H,Matsumoto M,Funami K,et al.TICAM-1,an adaptor molecule that participates in Toll like receptor 3 mediated interferon-beta induction [J].Nat Immunol,2003,4：161-167.

　　[8]苏苗赏，徐漫欢，李昌崇,等.TLR 4信号转导途径在年幼期哮喘大鼠气道炎症中的作用[J].中国病理生理杂志，2008,24(1)：15-19.

　　[9]Doyle SL,Jefferies CA,O’Neill LA.Bruton’s tyrosine is involved in p65-mediated transactivation and phosphorylation of p65 on serine 536 during NfkappaB activation by lipopolysaccharide[J].J Biol Chem,2005,280：23496-23501.

　　[10]Gray P,Dunne A,Brikos C,et al.MyD88 adaptor-like(Mal) is phosphorylated by Bruton’s tyrosine during TLR2 and TLR4 signal transduction[J]. J Biol Chem,2006,281：10489-10495.

　　[11]金晓凤，徐正衸，王万铁,等.虎杖甙对家兔肺出血再灌注损伤肺组织TLR 4和ICAM-1表达的影响[J].中国应用生理学杂志，2009,25(1)：41-44.

　　[12]王磊，刘懿，张志军,等.TLR 4mAb对急性期溃疡性结肠炎小鼠结肠黏膜中细胞因子IL-17,IL-10,TGF-β的影响[J].复旦学报(医学版)，2008,35(6)：892-896.

　　[13]王昆宁，徐敏.TLR 4，NF-ΚB与急性胰腺炎[J].世界华人消化杂志，2007,15(25)：2684-2689.