Toll樣受體4與胰腺癌的關(guān)系

褚成龍， 唐朝輝， 徐露瑤， 李昌旭， 王英超

吉林大學(xué)第一醫(yī)院 肝膽胰外科， 長(zhǎng)春 130021

胰腺癌是高度惡性的消化道腫瘤之一。根據(jù)GLOBOCAN 2018估計(jì)，胰腺癌將導(dǎo)致每年超過(guò)432 000人死亡(占全部死亡的4.5%)，由于預(yù)后較差，死亡例數(shù)與發(fā)病例數(shù)幾乎一樣多，因此是癌癥死亡的第七大主因[1]。胰腺癌一直是研究的熱點(diǎn)話題，近年來(lái)Toll樣受體(TLR)4在胰腺癌中的作用也不斷被揭示。TLR4作為TLR中一類重要的天然免疫受體，除了在免疫中起作用，還與胰腺癌細(xì)胞的增殖、遷移、凋亡等過(guò)程密切相關(guān)。本文就TLR4在胰腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其臨床意義進(jìn)行綜述。

1 TLR4的概述

TLR是一類天然免疫受體，能引發(fā)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致炎性介質(zhì)的釋放，在天然免疫防御中起重要作用[2]。TLR屬于Ⅰ型跨膜蛋白，是一組保守的模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor,PRR)，在人體中約有10個(gè)功能性TLR(TLR1～TLR10)。TLR主要由跨膜結(jié)構(gòu)域、包括富含亮氨酸的重復(fù)序列和胞質(zhì)末端的Toll / IL-1受體(TIR)域3個(gè)部分組成[3]。在其所有亞型中，TLR4作為模式識(shí)別受體的高度跨膜蛋白，可以識(shí)別病原體相關(guān)的分子模式(pathogen associated molecular pattern,PAMP)。TLR4幾乎存在于所有的細(xì)胞中，但主要表達(dá)于天然的免疫細(xì)胞。TLR4激活后，形成了TLR4-MD2-LPS二聚體復(fù)合物，然后募集特定的銜接子來(lái)啟動(dòng)相關(guān)的促炎性細(xì)胞因子和趨化因子的下游信號(hào)途徑。TLR4可以激活兩類主要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，一類是MyD88依賴的路徑，主要負(fù)責(zé)促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)；另一類是MyD88非依賴的路徑(TRIF途徑)，主要調(diào)節(jié)Ⅰ型干擾素的誘導(dǎo)[4-5]。越來(lái)越多的研究證明了腫瘤周圍的炎癥環(huán)境是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生不可忽視的因素，而胰腺周圍的炎癥同樣對(duì)胰腺癌的發(fā)生發(fā)展有調(diào)控作用，近來(lái)動(dòng)物模型證明了TLR4的炎細(xì)胞表達(dá)可以調(diào)節(jié)癌癥的進(jìn)展[6]。

2 TLR4在胰腺癌中的表達(dá)

TLR4與多種癌癥相關(guān)。已有證據(jù)[7]顯示，在食管癌、肺癌、胃癌、胰腺癌等多種常見(jiàn)的癌癥中，與正常細(xì)胞相比，絕大多數(shù)癌組織TLR4的表達(dá)有所增加。滿曉華等[8]研究證明，胰腺癌組織中TLR4蛋白陽(yáng)性表達(dá)率高于癌旁組織，且TLR4陽(yáng)性表達(dá)率與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期呈正相關(guān)，而與患者年齡、性別、腫瘤部位及分化程度等因素?zé)o關(guān)。同樣， Ochi等[6]的實(shí)驗(yàn)中也得出了類似的結(jié)論，在人胰腺癌微環(huán)境中檢測(cè)到了TLR4的大量表達(dá)。用LPS處理基因突變的小鼠后，實(shí)驗(yàn)組小鼠的胰腺質(zhì)量是對(duì)照組的3倍，胰腺發(fā)生上皮內(nèi)瘤變，B淋巴細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等顯著增加了胰腺癌微環(huán)境中TLR4的表達(dá)[6]。另外，在人類胰腺癌組織中，TLR4的表達(dá)水平與缺氧誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子(HIF)-1α呈正相關(guān)，在低氧條件下，轉(zhuǎn)染HIF-1α siRNA的Panc-1細(xì)胞所表達(dá)的TLR4蛋白水平低于對(duì)照組，且TLR4和HIF-1α的表達(dá)水平對(duì)胰腺癌患者的生存預(yù)后也有重要的影響[9-10]。與正常胰腺組織相比，TLR4在胰腺癌中的過(guò)表達(dá)是一個(gè)強(qiáng)烈的信號(hào)，對(duì)于研究胰腺癌的機(jī)制及其臨床意義有著很重要的作用。

3 TLR4調(diào)控胰腺癌的機(jī)制

TLR4不僅在胰腺癌中大量表達(dá)，還能通過(guò)與非編碼RNA、腫瘤微環(huán)境等發(fā)生關(guān)系，共同調(diào)控胰腺癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。

3.1 TLR4與腸道菌群 微生物的失調(diào)和細(xì)菌的易位被認(rèn)為是腫瘤轉(zhuǎn)化的重要因素，已有研究[11]證明了胃腸道微生物在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用。同樣，腸道內(nèi)的細(xì)菌也可以遷移到胰腺，直接影響胰腺微環(huán)境。Pushalkar等[12]發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)物模型中，實(shí)驗(yàn)組小鼠腸道菌群富集，腸道細(xì)菌的提取物檢測(cè)到了大量的TLR2、TLR4及TLR5，且在巨噬細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了TLR2和TLR5的表達(dá)上調(diào)。胰腺的微生物可以通過(guò)上調(diào)PRR來(lái)抑制T淋巴細(xì)胞的免疫原性，從而促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生；而微生物的消融可以促進(jìn)CD4+T淋巴細(xì)胞和CD8+的Th1分化來(lái)預(yù)防胰腺癌的發(fā)生。在胰腺癌組織中也發(fā)現(xiàn)了小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)(SIBO)陽(yáng)性率大于癌旁組織，同時(shí)癌組織中TLR4蛋白大量表達(dá)。小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)是胰腺癌發(fā)病的危險(xiǎn)因素之一，與TLR4蛋白有明顯的正相關(guān)關(guān)系[13]。目前微生物促進(jìn)胰腺癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制還不是十分明確，有待更進(jìn)一步的研究來(lái)完善發(fā)病機(jī)制。

3.2 TLR4與NF-κB TLR4在胰腺癌中的過(guò)表達(dá)，通過(guò)NF-κB和有絲分裂原活化蛋白激酶(MAP)可以產(chǎn)生炎癥，進(jìn)而調(diào)節(jié)癌癥的進(jìn)展。通過(guò)分別使用MyD88、TLR4抑制劑的小鼠模型實(shí)驗(yàn)，證明了MyD88依賴通路和TRIF通路的抑制對(duì)于胰腺癌的作用是對(duì)立的，即抑制MyD88的依賴通路能明顯促進(jìn)腫瘤的發(fā)展，TRIF通路的抑制則具有保護(hù)作用，而且即使在TRIF抑制的狀況下，MyD88的抑制作用可能更加明顯，依然可以激活腫瘤周圍的炎性細(xì)胞[5]。早期已有研究[14]報(bào)道基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的過(guò)表達(dá)對(duì)于促進(jìn)胰腺癌的發(fā)展有重要意義。源自腸道菌群的內(nèi)源性LPS能通過(guò)TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)途徑發(fā)生作用，而NF-κB的激活可以誘導(dǎo)MMP-9的過(guò)表達(dá)，進(jìn)而增加胰腺癌的侵襲性[15]。另外，在兩種人類胰腺癌細(xì)胞系中也表明了TLR / MyD88 /NF-κB信號(hào)通路在連接炎癥與癌癥的侵襲和進(jìn)展中的重要作用[16]。研究中使用了siRNA等三種不同NF-κB的抑制劑，這些抑制劑降低了NF-κB的激活，減弱了TLR4和MyD88的表達(dá)，從而抑制了由LPS誘導(dǎo)的胰腺癌細(xì)胞侵襲能力。促炎細(xì)胞因子可以誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞中的NF-κB活化，IFNγ可以協(xié)同LPS共同上調(diào)TLR4和MyD88的表達(dá)水平，并進(jìn)一步增強(qiáng)NF-κB和雙重氧化酶的表達(dá)程度，從而導(dǎo)致細(xì)胞外過(guò)氧化氫的蓄積。大量的過(guò)氧化氫導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增殖下降，并伴有G1期的阻滯、細(xì)胞凋亡程度的降低，這些炎癥因子的相互作用均在很大程度上增加了胰腺癌的風(fēng)險(xiǎn)[17]。B7-H3屬于B7家族的免疫調(diào)節(jié)蛋白，B7-H3的過(guò)表達(dá)存在于各種類型的癌癥中，有研究[18]證實(shí)了B7-H3能通過(guò)TLR4 /NF-κB途徑促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。而Zhao等[19]的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了BRD4/B7-H3/TLR4/NF-κB的調(diào)節(jié)軸，B7-H3可以作為預(yù)后的生物標(biāo)志物，并促進(jìn)胰腺癌中的細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移?？梢园l(fā)現(xiàn)TLR4/NF-κB信號(hào)通路在炎癥和多種腫瘤進(jìn)展中的重要意義，但其機(jī)制還需進(jìn)一步研究，尤其是TLR4上游調(diào)控因子的問(wèn)題，為以后的治療提供更多隱藏靶點(diǎn)的可能性。

3.3 TLR4與microRNA(miRNA) miRNA是短的非編碼RNA分子，介導(dǎo)RNA的沉默并調(diào)節(jié)基因表達(dá)，現(xiàn)在已經(jīng)有很多研究[20]證明miRNA的失調(diào)與人類多種癌癥的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。腫瘤來(lái)源的miRNA異常表達(dá)可以通過(guò)外泌體靶向轉(zhuǎn)移到免疫細(xì)胞上，進(jìn)而調(diào)控腫瘤的進(jìn)展。miR-203在胰腺癌細(xì)胞和外泌體中表達(dá)，與對(duì)照組相比，外泌體處理的樹突狀細(xì)胞上調(diào)更明顯。外泌體處理的樹突狀細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)TLR4的表達(dá)降低，且TNFα和IL-12也會(huì)降低，而再經(jīng)miR-203抑制劑轉(zhuǎn)染外泌體后的結(jié)果正好相反。因此，胰腺癌衍生的外泌體可以通過(guò)miR-203來(lái)下調(diào)樹突狀細(xì)胞中的TLR4和下游細(xì)胞因子的表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)胰腺癌的進(jìn)展[21]。Liu等[22]研究發(fā)現(xiàn)，LPS/TLR4/miR-181a信號(hào)通路在胰腺癌的侵襲和發(fā)展中起著重要作用。LPS可以促進(jìn)胰腺癌中miR-181a的表達(dá)，而抑癌基因PTEN和MAP2K4作為它的兩個(gè)靶標(biāo)，表達(dá)水平受到了顯著抑制，且PTEN和MAP2K4與miR-181a的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，通過(guò)抑癌基因表達(dá)的抑制進(jìn)而促進(jìn)了胰腺癌細(xì)胞的遷移。此外，研究[23]發(fā)現(xiàn)棕櫚酸可以刺激腫瘤細(xì)胞介導(dǎo)TLR4及下游信號(hào)分子NF-κB、MMP-9等的分泌和活化，來(lái)增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞的侵襲性，而這一過(guò)程受miR-29c表達(dá)水平的調(diào)節(jié)。miRNA與癌癥的研究近年來(lái)已經(jīng)成為熱點(diǎn)，miRNA作為TLR4的上下游靶點(diǎn)，對(duì)于胰腺癌的調(diào)控有著重要價(jià)值，同時(shí)miRNA抑制劑作為靶向藥物的價(jià)值也有著指導(dǎo)意義。

3.4 TLR4與IL 腫瘤的發(fā)生與IL的產(chǎn)生有著密切的關(guān)系，M2極化的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞可以激活TLR4，導(dǎo)致IL-10的增加，進(jìn)一步導(dǎo)致腫瘤的增生和遷移、增加MMP-2和MMP-9的蛋白水解活性，所以M2極化的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞可通過(guò)TLR4/IL-10信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[24-25]。此外，Das等[26]研究證明了癌癥衍生的IL-1β可以促進(jìn)胰腺癌的增生和免疫抑制。IL-1β對(duì)于構(gòu)成胰腺癌的腫瘤微環(huán)境至關(guān)重要，腫瘤所產(chǎn)生的IL-1β促進(jìn)了胰腺星狀細(xì)胞的激活，同時(shí)調(diào)節(jié)了B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞所介導(dǎo)的免疫抑制環(huán)境。當(dāng)進(jìn)行IL-1β的抑制實(shí)驗(yàn)時(shí)，反而增強(qiáng)了CD8+T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)，減緩了腫瘤的進(jìn)展程度。胰腺癌經(jīng)過(guò)TLR4-NLRP3炎性小體的激活產(chǎn)生IL-1β，從而發(fā)生腫瘤的免疫逃逸和促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。Chen等[27]實(shí)驗(yàn)表明來(lái)自胰腺導(dǎo)管腺癌的細(xì)胞碎片和IgG可以刺激M2型巨噬細(xì)胞，并通過(guò)TLR4/TRIF/NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)IL-1β的釋放，而IL-1β的增加促進(jìn)了癌細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和侵襲。腫瘤微環(huán)境一直是促進(jìn)腫瘤進(jìn)展必不可少的因素，近年來(lái)大量的研究闡述了多種癌癥與IL的關(guān)系，因此還有待進(jìn)一步探究。

3.5 TLR4與其他 關(guān)于TLR4對(duì)胰腺癌的影響已逐漸成為熱點(diǎn)，除了上述的研究外，還有其他實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了胰腺癌的發(fā)病機(jī)制。Grimmig等[28]研究表明了在LPS的刺激下可以激活TLR4的表達(dá)，而TLR4又激活了PI3K/AKT/mTOR和MAPK的信號(hào)通路，同時(shí)能促進(jìn)抗凋亡蛋白Bcl-xL的表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)了胰腺癌中腫瘤細(xì)胞的增殖。Sun等[29]研究進(jìn)一步驗(yàn)證了TLR4還可以通過(guò)激活PI3K/AKT信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的表達(dá)，從而促進(jìn)胰腺癌組織血管的生成。也有研究[30]認(rèn)為TLR4能激活p38 MAPK信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)VEGF表達(dá)和胰腺癌的血管生成。此外，還發(fā)現(xiàn)胰腺癌中抵抗素的過(guò)表達(dá)，可以識(shí)別腺苷酸環(huán)化酶相關(guān)蛋白1和TLR4受體蛋白，進(jìn)而激活STAT3信號(hào)通路，促進(jìn)了胰腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[31]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group box 1,HMGB1)是一種細(xì)胞外損傷相關(guān)的分子模式分子，在胰腺癌中過(guò)表達(dá)。TLR2通過(guò)介導(dǎo)輻射相關(guān)的垂死細(xì)胞分泌HMGB1，來(lái)增強(qiáng)CD133+腫瘤干細(xì)胞的自我更新能力，而TLR4作為HMGB1的另一受體，與TLR2的作用相互拮抗，抑制了胰腺癌的進(jìn)展，同時(shí)也為治療胰腺癌提供了潛在的靶點(diǎn)[32]。

4 TLR4對(duì)于治療胰腺癌的潛力

TLR4激動(dòng)劑在癌癥免疫治療領(lǐng)域已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。用于臨床前或臨床階段研究的TLR4激動(dòng)劑種類很多，但目前只有兩種卡介苗和單磷酰脂質(zhì)A獲得了美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局用于癌癥治療的臨床批準(zhǔn)[33]。而胰腺癌的預(yù)后差，因此臨床上也迫切需要更多有效的診療手段。針對(duì)上述所提出的機(jī)制，近年來(lái)展開了多種治療方法的探討。通過(guò)抑制TLR4/NF-κB相關(guān)的信號(hào)通路，可能為治療胰腺癌提供了思路。吉西他濱(GEM)作為治療胰腺癌的一線化療藥，但往往因?yàn)槟退幮缘漠a(chǎn)生導(dǎo)致療效下降[34]，而雷公藤可以通過(guò)抑制TLR4 /NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞對(duì)GEM的敏感性[35]。同時(shí)有學(xué)者[36]發(fā)現(xiàn)從生姜中提取的一種酚類(6-Shogaol)可以抑制人類腫瘤生長(zhǎng)，也可以通過(guò)抑制NF-κB來(lái)增加腫瘤對(duì)GEM的敏感性，藥物與GEM的聯(lián)合應(yīng)用比單獨(dú)用化療藥療效更強(qiáng)。此外有學(xué)者[27]發(fā)現(xiàn)選擇性COX-2抑制劑塞來(lái)昔布也可以增加GEM對(duì)胰腺癌的化療敏感性，聯(lián)合GEM可以產(chǎn)生更好的抗腫瘤作用。從裸圓球蟲卵中分離出的一種多糖具有免疫活性，通過(guò)TLR4/MAPK /NF-κB信號(hào)通路激活自然殺傷細(xì)胞來(lái)明顯抑制胰腺癌的生長(zhǎng)，且上調(diào)了NKG2D的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)了GEM的抗腫瘤作用[37]。多糖-K(PSK)是一種天然藥物，它常被用作癌癥治療的口服佐劑，在Rosendahl等[38]研究中發(fā)現(xiàn)，PSK可以作為胰腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制劑，通過(guò)上調(diào)細(xì)胞周期抑制蛋白和促凋亡蛋白的水平，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡。PSK也可以和GEM聯(lián)合用藥，發(fā)現(xiàn)有更好的抑制腫瘤生長(zhǎng)效果。由于B7-H3在胰腺癌中作為致癌蛋白發(fā)揮作用，它可能是腫瘤治療的理想靶點(diǎn)，BET抑制劑(JQ1)可以靶向降低胰腺癌中B7-H3的表達(dá)水平，抑制腫瘤的進(jìn)展[18]。另有研究[23]發(fā)現(xiàn)miR-29c模擬物可以消除棕櫚酸的刺激作用，減少M(fèi)MP-9的分泌和表達(dá)，抑制癌細(xì)胞的侵襲，可能是胰腺癌治療的潛在藥物。此外，胰腺癌組織因?yàn)橛歇?dú)特的腸道微生物的存在，所以作腫瘤特異性的微生物鑒定對(duì)于早期診斷和風(fēng)險(xiǎn)分層有著巨大的潛力[11]。

5 總結(jié)

TLR4在胰腺癌中大量表達(dá)，對(duì)于推動(dòng)腫瘤的進(jìn)展有著重要的作用。TLR-4/NF-κB通路的持續(xù)激活，誘導(dǎo)了大量促炎細(xì)胞因子、趨化因子和miRNA的異常表達(dá)，說(shuō)明腫瘤微環(huán)境對(duì)于癌癥的調(diào)控作用是不可或缺的。但目前關(guān)于TLR4在胰腺癌中的具體調(diào)節(jié)機(jī)制尚未完全明確，其上下游信號(hào)分子的調(diào)節(jié)仍需進(jìn)一步討論。另外將TLR4作為靶點(diǎn)有可能是治療癌癥的理想策略，然而研究多來(lái)源于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)或體外實(shí)驗(yàn)，有效性并不十分明確，針對(duì)通路中潛在的靶點(diǎn)仍缺乏足夠的臨床實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證結(jié)論。還有待對(duì)TLR4進(jìn)行深入研究，從胰腺癌的整體安全性角度來(lái)進(jìn)行科學(xué)治療。

作者貢獻(xiàn)聲明：褚成龍負(fù)責(zé)課題設(shè)計(jì)，資料分析，撰寫論文；唐朝輝、徐露瑤、李昌旭參與收集數(shù)據(jù)，修改論文；王英超負(fù)責(zé)擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。