TLRs在结核杆菌感染中的作用的研究进展

毕 艳，伊正君，付玉荣

TLRs在结核杆菌感染中的作用的研究进展

毕 艳，伊正君，付玉荣

结核病是全球范围内最严重的感染性疾病之一，其防治形势日趋严峻。Toll样受体(Toll like receptors，TLRs)是一类重要的天然模式识别受体，在机体抵御微生物的固有免疫反应中发挥重要作用。研究表明，TLRs是介导宿主对结核杆菌识别及抗结核免疫反应的关键分子。现对TLRs在结核杆菌感染中的研究进展进行综述，有助于阐明结核病的发病机制并为其治疗提供新的策略。

结核分枝杆菌；Toll 样受体；免疫；感染

当今结核病(tuberculosis TB)仍是全球范围内最严重且传播最广的感染性疾病，每年至少有200万-300万人死于结核感染[1]。随着耐药结核菌株增多、结核和人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus，HIV)共同感染患者以及卡介苗免疫失效肺结核的出现，当前TB的防治形势日趋严峻[2-3]。因此进一步探寻结核感染的发病机制，寻求新的防治结核感染方法成为当前研究的热点。结核分枝杆菌(MycobacteriumtuberculosisMTB)是TB的致病菌，其为典型的胞内致病菌；MTB可借助复杂的逃逸机制来逃脱机体巨噬细胞的杀灭并在细胞内长时间存活，并逐渐降低T细胞对其免疫识别能力并诱导靶器官感染导致发病。人体依赖固有免疫系统和获得免疫系统来共同防御结核菌的侵袭, 但机体对结核菌感染的免疫反应的具体调节机制尚不明确[4]。Toll样受体(Toll- like receptors, TLRs)是一类重要的天然的模式识别受体，在机体固有免疫反应中发挥极其重要的作用[5]。随着对TLRs的发现及对其作用机制研究的深入, TLRs在结核病保护性免疫反应中的作用备受关注[6]。

1 Toll样受体

TLRs是一类重要的先天性模式识别受体，其通过识别细菌的保守结构，在机体固有免疫反应中发挥重要作用[7-8]。TLRs广泛分布于人体各种细胞的表面：包括炎性细胞(如：单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、Th1细胞、Th2细胞、B细胞等)，器官和组织细胞(如：血管内皮细胞、脂肪细胞、心肌细胞、消化道上皮细胞等)；并且不同组织细胞中TLRs的种类也不同，每种组织中至少表达一种TLRs，而在脾脏和外周血中则表达全部TLRs；同时在不同器官组织中TLRs的数量也存在差异，在呼吸道和胃肠道等经常与外界接触的部位TLRs的种类和数量最多[5,8-9]。目前已经在人体内发现有13种TLRs, 通常称为TLR1-TLR13[10]。TLRs主要通过两条的信号转导通路发挥作用[11]：(1)髓样分化因子88(Myeloid differentiation factor 88, MyD88)依赖信号通路，当TLRs被激活时，诱导活化其下游分子MyD88和IL-1受体相关激酶(IL-1R associated kinase, IRAK)，并进一步激活核转录因子(nuclear transcription factor Kappa B, NF-κB)达到信号级联放大效应。(2)MyD88非依赖信号通路，当TLRs被激活时，诱导活化其下游分子肿瘤坏死因子受体相关因子6(TNFR associated factor 6, TRAF-6)，并进一步激活NF-κB达到信号级联放大效应。两个通路激活的NF-κB将启动各种炎症细胞因子基因的转录，引起机体产生一系列免疫和炎症反应[12]。几乎所有的TLRs都利用MyD88依赖信号通路，仅TLR3和TLR4利用MyD88非依赖信号通路[13]。TLRs最突出的生物学功能是促进细胞因子的合成与释放，引发炎症反应；还可以促进抗原提呈细胞的成熟，诱导机体的获得性免疫反应，因而TLRs是机体介导固有免疫和获得性免疫的桥梁[14]。

2 Toll-like受体与结核分枝杆菌感染

当机体感染MTB时，TLRs通过识别病原相关分子模式(pathogen associated molecular patterns，PAMP)实现对MTB及其组分的识别，启动机体固有免疫的效应机制，激活巨噬细胞并活化T淋巴细胞参与清除MTB。许多研究指出MTB感染诱发机体发生免疫反应的过程中TLRs信号通路发挥了重要作用，尤以TLR2、TLR4、TLR7和TLR9备受关注[6]。

2.1 TLR2在结核感染中的作用 TLR2的基因定位于4号染色体，主要分布于单核巨噬细胞，识别脂蛋白、脂多肽、脂壁酸、脂阿拉伯甘露聚糖(Lipoarabinomannan, LAM)等[15]。LAM是构成MTB细胞壁的重要成分之一，正常机体固有免疫系统可以通过TLR2成功识别LAM从而识别MTB，然后激活巨噬细胞进而清除MTB[16]。同时，MTB分泌的多种抗原可以明显提高TLR2通路活化对T淋巴细胞的激活作用，增强机体对MTB的免疫清除能力[17]。但近期有研究指出，MTB分泌的亨廷顿蛋白相互作用蛋白1(Huntingtin-interacting protein 1, Hip1)可以明显抑制TLR2的激活，从而抑制机体固有免疫系统对MTB的识别，降低机体对MTB的免疫能力，导致结核发病[18]。同时有研究指出，脂蛋白可以与LAM竞争性结合TLR2，从而降低机体对MTB的识别能力而降低机体对MTB的清除能力[19]。还有研究指出，逃避了机体免疫清除的MTB可以降低TLR2信号依赖性主要组织相容性复合物(Major Histocompatibility Complex MHC)反式激活物表达；进而形成负反馈机制降低T细胞介导的炎症反应，导致MTB在其感染的巨噬细胞中存活并逃避CD4+T细胞的免疫识别，从而使MTB逃脱机体的免疫拦截[8]。以上研究虽证实TLR2在MTB感染中起重要的细菌清除作用，是机体对结核防御的第一道防线；但TLR2也可以在MTB感染中起掩护作用，但TLR2的具体作用方式尚未阐明。随着结核防治局势的日趋严峻，新的增加TLR2对MTB识别能力并降低其对MTB的适应能力的靶向药物可能为结核的防治找到新的方向。

2.2 TLR4在结核感染中的作用 TLR4的基因定位于9号染色体，主要分布于单核巨噬细胞，识别脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)和宿主坏死细胞释放的热休克蛋白(heat-shock proteins, HSP)[9]。许多研究证实，因MTB分泌的抗原可以明显抑制巨噬细胞对LPS的识别能力，因此TLR4在结核初期固有免疫反应中的作用有限[20]。但TLR4对HSP仍有很强的识别能力，急性期的结核病会出现大量宿主细胞坏死导致HSP大量释放，因此TLR4在急性期结核的机体免疫反应中起十分重要的作用[21]。研究证实TLR4也明显分布于T淋巴细胞，TLR4可以激活T淋巴细胞进而参与机体自身免疫性炎症反应，可能参与机体对MTB的清除过程[22]。同时，许多研究指出TLR4基因多态性与肺结核的严重程度和治疗效果密切相关[20]。以上研究证实TLR4信号通路对MTB早期免疫应答和感染控制是非必需的，但是它可能在调节慢性炎症向好的方向转归的过程中起关键作用，而且其与机体对抗结核治疗的敏感性相关；因此可以说TLR4信号通路是机体抗击MTB感染的第二道防线，靶向调节TLR4功能可能是促进急性期结核病快速康复的有效途径。

2.3 TLR7在结核感染中的作用 TLR7的基因定位于X号染色体，广泛分布于呼吸道上皮细胞，主要参与机体对病毒感染的免疫反应及自身免疫性疾病并与B细胞的激活密切相关。但近期有报道指出TLR7参与了机体的自体吞噬清除病原体的过程，并且参与了机体抗结核反应[23]。还有报道指出，TLR7可以作为疫苗的佐剂从而增强疫苗的效果，有可能被运用于提高卡介苗的效果[24]。但TLR7在机体抗结核感染免疫中的作用机制及其对卡介苗的增敏机制均尚不十分明确，TLR7在结核感染中的作用尚待进一步研究证实。

2.4 TLR9在结核感染中的作用 TLR9的基因定位于3号染色体，主要分布于树突状细胞(dendritic cells，DC)，具有识别细菌和病毒的CpG-DNA，激活B细胞和抗原呈递细胞(antigen presenting cell, APC)的免疫刺激特性[15]。有研究指出DC在MTB感染过程中起重要的呈递作用，诱导机体产生抗原抗体反应，达到进一步清除结核菌的作用[25]；但也有研究指出TLR9虽然在机体的抗结核反应中起重要作用，但其在MTB感染的抗原递呈过程中没有明显作用，与机体抗结核的TH1型免疫应答没有明显相关性[26]；这种截然不同的反应可能与机体中TLR9的基因多态性有关。同时TLR9在抗结核感染过程中还存在双面性，一方面TLR9可能与结核患者对抗结核药物的敏感性正相关，可以增强机体对抗结核药物的敏感性[27]；另一方面TLR9高表达可能与结核感染的免疫损伤成正相关[28]。TLR9在结核感染免疫中的双重作用的机制尚不十分明确，TLR9在结核感染中的正向作用尚待进一步研究证实，如何进一步提高其正向作用将成为研究新热点。

2.5 其他TLR在结核感染中的作用 对于TLR家族其他成员(TLR1、TLR6、TLR8等)与结核感染的相关性的研究较少，因此其他TLR家族成员在结核感染中是否发挥作用及其机制尚不明确。有少量报道指出TLR1和TLR6基因多态性与结核治疗敏感性相关并且TLR1可能参与了T细胞的激活过程[27,29-30]；TLR8可能与结核的遗传易感性相关[31]；TLR家族多通路的激活可明显增加HIV患者感染MTB的死亡率[32]；但他们的机制均不十分明确，尚待进一步研究证实。

3 展 望

TLRs是机体固有免疫最主要的组成部分，是机体抵抗微生物感染的重要屏障，也是诱发机体消灭侵入机体内微生物的重要桥梁，其参与多种感染性疾病的机体免疫过程。结核是当前世界上感染率最高的传染性疾病，其防治形势十分严峻。许多研究证实了TLRs与结核感染的相关性，由以TLR2、TLR4和TLR9与结核发病的关系最为密切，是参与机体抗结核反应的主要炎症受体；而TLR1、TLR6、TLR7和TLR8与结核的治疗敏感性息息相关。许多研究均证实了TLRs家族与MTB感染和治疗的相关性，为进一步了解结核感染的机制，寻求更有效的防治结核的方法指明了新的方向。

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Research progress on role of Toll-like receptors in infection ofMycobacteriumtuberculosis

BI Yan,YI Zheng-jun,FU Yu-rong

(WeifangMedicalUniversity，ShandongProvincialKeyLaboratoryofClinicalLaboratoryDiagnostics,Weifang261031,China)

Tuberculosis (TB) is the serious infectious disease in the world and its a enormous challenge for TBs prophylaxis and treatment. Toll-like receptors(TLRs),a family of pattern recognition receptors expressed on mammalian cell surface,play a crucial role in innate immunity. Many studies showed that TLRs are key elements in host-mediated recognition ofMycobacteriumtuberculosisand anti-TB immune response. We review the researches on TLRs contributes to the infection of TB in order to illuminate the pathogenesis of TB and provide the new strategy for its treatment.

Mycobacteriumtuberculosis;Toll-like receptors;immunity;infection

Fu Yu-rong, Email:yifuyurong@163.com

国家自然科学基金资助项目( No.81170080,No.30972639 )

付玉荣，Email：yifuyurong@163.com

潍坊医学院,山东省临床检验诊断学高校重点实验室，潍坊 261031

10.3969/cjz.j.issn.1002-2694.2015.01.015

R378

A

1002-2694(2015)01-0070-04

2014-02-17；

2014-07-22

Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No.81170080&30972639 ).