Toll樣受體與Barrett食管相關(guān)性的研究進(jìn)展

楊寧寧 金世柱 李 寧

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院消化內(nèi)科(150081)

Barrett食管(Barrett’s esophagus, BE)是一種以鱗狀上皮異常轉(zhuǎn)化為腸型柱狀上皮為特征的常見疾病，是惟一可識(shí)別的食管腺癌(esophageal adenocarcinoma, EAC)的癌前病變，BE患者發(fā)生EAC的風(fēng)險(xiǎn)是普通人群的30～40倍[1-2]。然而，BE的具體發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，目前認(rèn)為其發(fā)生與慢性炎癥、損傷、局部微生態(tài)變化等因素有關(guān)。Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)是一種重要的模式識(shí)別受體，參與識(shí)別病原體相關(guān)分子模式和宿主自身產(chǎn)生的各種損傷相關(guān)分子模式，在先天免疫和適應(yīng)性免疫中發(fā)揮核心作用[3]。研究證實(shí)TLRs表達(dá)異常參與了BE發(fā)生及其向EAC進(jìn)展的過程[4],干擾TLRs通路可能成為治療BE或預(yù)防其向EAC進(jìn)展的新途徑。本文就TLRs與BE相關(guān)性的研究進(jìn)展作一綜述。

一、BE

BE的具體發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，目前較受認(rèn)可的機(jī)制為胃食管反流的胃酸和膽汁引起慢性炎癥損傷，導(dǎo)致SHH-BMP4/pSMAD-CDX2、Wnt、Notch等信號(hào)通路上調(diào)或重新表達(dá)，從而驅(qū)動(dòng)上皮細(xì)胞柱狀表型的表達(dá)。在此過程中，食管微生物群的轉(zhuǎn)化亦不可忽視。研究[5]表明，食管遠(yuǎn)端微生物群在食管炎和BE過程中發(fā)生明顯變化，主要表現(xiàn)為微生物群由需氧菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦锾m陰性厭氧菌。聚類分析顯示，與正常對照組相比，BE和反流性食管炎患者食管中革蘭陰性厭氧菌和微需氧菌的比例增高，鏈球菌減少。盡管食管微生物組在BE和EAC中的表現(xiàn)具有特征性，但其確切致病意義尚未闡明，可能與TLRs通路有關(guān)。目前尚缺乏有效診斷BE的臨床參數(shù)和生物學(xué)標(biāo)志物，對TLRs通路的深入研究將有助于完善與BE診斷和治療相關(guān)的分子生物學(xué)標(biāo)志物。

二、TLRs

TLRs作為一種重要的模式識(shí)別受體，是一種進(jìn)化保守的先天免疫組分。TLRs可識(shí)別來自病原體或宿主的廣泛的分子模式，激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，誘導(dǎo)促炎因子如炎癥細(xì)胞因子、趨化因子、抗原呈遞分子、共刺激分子等表達(dá)，從而產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[6-7]。目前已在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了11種TLRs，在實(shí)驗(yàn)大鼠中發(fā)現(xiàn)了13種TLRs，其中人類TLR11無功能，因?yàn)槠渚幋a基因中存在一個(gè)終止密碼子[8]。通過對氨基酸序列的比較研究，可將人類TLRs的功能成員分為5個(gè)族(TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR9)，其中TLR2族包括TLR1、TLR2、TLR6和TLR10；TLR9族包括TLR7、TLR8和TLR9[9]。

1. TLRs的結(jié)構(gòu)和功能：TLRs為Ⅰ型跨膜蛋白分子，其包括一個(gè)介導(dǎo)配體識(shí)別的富含亮氨酸重復(fù)序列的胞外結(jié)構(gòu)域，一個(gè)跨膜域和一個(gè)介導(dǎo)下游信號(hào)通路的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域[10]。一類TLRs在細(xì)胞表面表達(dá)，包括TLR2、TLR4、TLR5族，可識(shí)別脂質(zhì)、脂蛋白、蛋白質(zhì)等微生物膜成分；另一類在核內(nèi)體中表達(dá)，包括TLR3、TLR9族，識(shí)別來自細(xì)菌、病毒、寄生蟲的核酸，以及上述病原體感染后機(jī)體產(chǎn)生的雙鏈RNA[11]。生理情況下，TLRs幾乎在每一種免疫細(xì)胞中均有表達(dá)，參與了對幾乎所有病原體的識(shí)別，包括細(xì)菌、病毒、真菌以及動(dòng)物體內(nèi)的寄生蟲，與感染、炎癥、生殖、發(fā)育、自身免疫、癌癥、同種異體移植等過程密切相關(guān)。在初始水平，TLRs針對感染和組織損傷誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)是一種保護(hù)性免疫反應(yīng)，但隨著激活的延長可能轉(zhuǎn)變?yōu)槁匝装Y。TLRs過度激活可能導(dǎo)致自身免疫紊亂，發(fā)生膿毒癥和慢性炎癥性疾病[12]。

2. TLRs信號(hào)通路：配體與TLRs的胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合后，誘導(dǎo)其二聚體化，通過胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與下游銜接蛋白結(jié)合，啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。大多數(shù)TLRs形成同源二聚體，少數(shù)例外，如TLR1、TLR6、TLR10可作為TLR2的共同受體，與其形成異二聚體。TLRs的下游銜接蛋白包括5種，但其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)主要依賴髓樣分化因子88(MyD88)和TLRs相關(guān)干擾素激活因子(TRIF)[13-14]。TLR4可通過兩條通路調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，其余TLRs僅能執(zhí)行一條通路：MyD88依賴性通路(TLR1、TLR2、TLR5、TLR6、TLR10)或TRIF依賴性通路(TLR3、TLR7、TLR8、TLR9)[9]。

①M(fèi)yD88依賴性通路：MyD88通過C端與TLRs結(jié)合，并通過N端死亡結(jié)構(gòu)域與白細(xì)胞介素-1(IL-1)受體相關(guān)激酶(IRAK)家族成員結(jié)合，主要為IRAK1和IRAK4，其自身磷酸化后，與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)結(jié)合，TRAF6 活化引起兩條不同途徑的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，分別為NF-κB通路和JNK/SAPK通路，從而引起細(xì)胞反應(yīng)[15]。

②TRIF依賴性通路：TLR3直接招募TRIF，TLR4則通過TRIF相關(guān)銜接蛋白分子(TRAM)與TRIF相關(guān)聯(lián)。TRIF與TRAF3或TRAF6相互作用。 TRAF3通過NF-κB抑制蛋白激酶(IKK)相關(guān)激酶導(dǎo)致干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3)磷酸化，之后磷酸化的IRF3發(fā)生二聚體化和核轉(zhuǎn)位，Ⅰ型干擾素基因表達(dá)上調(diào)，刺激樹突細(xì)胞成熟。另一方面，TRIF-TRAF6交互調(diào)節(jié)NF-κB和MAPK通路，介導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子表達(dá)[14]。

三、TLRs在BE發(fā)生、發(fā)展中的作用

TLRs不僅連接先天免疫與適應(yīng)性免疫，亦是連接炎癥與癌癥的重要環(huán)節(jié)。迄今為止，在實(shí)驗(yàn)大鼠正常食管上皮細(xì)胞和腺癌細(xì)胞中已識(shí)別出全部13種TLRs，并發(fā)現(xiàn)這些分子的表達(dá)存在明顯差異[4]。在人類正常食管鱗狀上皮中亦鑒定出了全部10種功能性TLRs。

1. TLRs在BE上皮細(xì)胞中的表達(dá)變化：研究[16]表明，TLR1、TLR2、TLR4、TLR6與BE的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，在正常食管鱗狀上皮細(xì)胞中表達(dá)最低，在化生、異型增生、EAC中表達(dá)逐步增高。TLR3、TLR7、TLR8在正常食管鱗狀上皮、柱狀上皮化生、異型增生和EAC中均有豐富表達(dá)，在異型增生和EAC中表達(dá)最高[17]。主要識(shí)別細(xì)菌鞭毛蛋白的TLR5和主要識(shí)別DNA的TLR9亦與BE的發(fā)生相關(guān)。食管上皮中，TLR5的表達(dá)隨柱狀異型增生的發(fā)生而增高，可作為柱狀異型增生的標(biāo)志物[18]；TLR9的表達(dá)在癌前和癌后變化中均增高，TLR9的激活可刺激腺癌細(xì)胞侵襲，腺癌細(xì)胞高表達(dá)TLR9常提示預(yù)后不良[19]。

2. TLRs參與BE發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制：TLRs參與BE發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制尚未明確。通常認(rèn)為食管內(nèi)微生態(tài)紊亂是BE發(fā)生、發(fā)展的重要介質(zhì)，細(xì)菌感染通過TLRs改變細(xì)胞因子和趨化因子表達(dá)，從而影響癌癥的發(fā)生。食管內(nèi)微生物多為革蘭陰性菌，其脂多糖(LPS)通過TLR4信號(hào)通路產(chǎn)生前IL1b(pro-IL1b)、pro-IL18以及炎癥小體NLRP3，隨后NLRP3炎癥小體活化并裂解細(xì)胞凋亡蛋白酶caspase-1，活化的caspase-1催化蛋白水解，將pro-IL1b和pro-IL18裂解為成熟的活性形式，并由細(xì)胞分泌，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡[20]。Caspase-1誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡是一種獨(dú)特的程序性細(xì)胞死亡形式，瀕死細(xì)胞將其胞質(zhì)中的促炎物質(zhì)釋放至胞外，引發(fā)進(jìn)一步的炎癥反應(yīng)[21]。另有研究表明，TLRs在BE中的作用與其信號(hào)通路下游分子環(huán)氧合酶-2(COX-2)、IL-8、NF-κB、一氧化氮(NO)等有關(guān)[22]。TLR4激活可促進(jìn)COX-2在 BE中的表達(dá)。BE組織中IL-8水平升高與異型增生、EAC以及停止抑酸治療后癥狀復(fù)發(fā)有關(guān)。NF-κB可通過促進(jìn)炎癥反應(yīng)和調(diào)節(jié)初始化生導(dǎo)致BE。

此外，反流的酸性物質(zhì)和膽汁對細(xì)胞具有損傷作用，壞死細(xì)胞中的某些顆?？杀籘LRs(尤其是TLR3、TLR9)識(shí)別[4,23]，進(jìn)而通過級(jí)聯(lián)反應(yīng)激活I(lǐng)Ls、NF-κB、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs),導(dǎo)致炎癥性損傷反應(yīng)。此種損傷反應(yīng)可促進(jìn)細(xì)菌通過上皮細(xì)胞，引起宿主菌群穩(wěn)態(tài)失衡，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)菌成分異常并激活TLRs。炎癥反應(yīng)和炎癥性損傷反應(yīng)造成細(xì)胞損傷的惡性循環(huán)，這可能是食管上皮化生和癌變的主要原因[4]。

四、結(jié)語

BE是目前惟一可識(shí)別的EAC癌前病變，其發(fā)病機(jī)制尚未完全明確。TLRs介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)在初始階段對人體具有保護(hù)作用，但當(dāng)TLRs異常激活導(dǎo)致炎癥不可控或轉(zhuǎn)為慢性炎癥時(shí)，即會(huì)對機(jī)體產(chǎn)生損害作用，參與多種炎癥性疾病和癌癥的發(fā)生。目前，TLRs與BE之間關(guān)系的研究尚少，現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為食管微生物群改變、胃酸刺激等因素導(dǎo)致上皮細(xì)胞損傷、通過TLRs信號(hào)通路介導(dǎo)的慢性炎癥反應(yīng)在BE發(fā)生、發(fā)展以及進(jìn)展為EAC的過程中起關(guān)鍵作用。針對TLRs信號(hào)通路的靶向檢測和治療有望應(yīng)用于BE和EAC的診治，并可能成為防止BE進(jìn)展為EAC的重要手段。