TLR9/NF-κBp65 信号通路与溃疡性结肠炎

刘梦莹，王启之

蚌埠医学院第一附属医院消化内科，安徽 蚌埠233000

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)又称慢性非特异性溃疡性结肠炎，是一种原因不明的大肠黏膜的慢性溃疡性病变，近十年来的发病率呈上升趋势。早在19 世纪60 年代，临床医师就对UC 有所了解，但该病的特异性致病因素和发病机制至今尚未明确，各种治疗方法也尚未令人满意。目前认为UC 的发生是由多种因素相互作用所致，其中Toll 样受体9(Toll-like receptor 9，TLR9)和核转录因子κBp65(NF-κBp65)是UC 发病的分子机制的研究热点。

1 UC 的病因

UC 是一种以腹痛、腹泻及黏液、脓血便为主要临床表现的肠道非特异性炎症性疾病，病情严重程度差异大，呈慢性反复性发作［1］。UC 的发病机制尚不明确，目前认为遗传、免疫、环境、感染和精神心理等与UC 的发病有密切关系，直接原因是肠道黏膜的免疫系统发生异常反应导致的肠道慢性炎症。UC 患者结肠癌的发病风险高出正常人的2.4 倍［2］。

1.1 遗传因素 UC 的发病具有家族遗传性，较多证据表明10%以上的UC 患者有家族史，同卵双生子同患UC 的患病率远远高于异卵双生子［3］，说明遗传因素是UC 的重要病因之一。UC 为多基因疾病，有研究发现第6、7、12、16、19 等号染色体与UC 的易感性相关，UC 的易感基因位点有47 个［4-6］。

1.2 免疫因素 免疫因素在UC 发病原因中占据极其重要的地位。体内抗炎因子与促炎因子处于动态平衡，其失衡是UC 发病的原因之一。抗炎细胞因子如白介素4(IL-4)、IL-10 参与维持肠道正常的免疫功能;致炎效应细胞(T 细胞、NK 细胞)产生的促炎细胞因子IL-1、IL-6、IL-8 及肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等可以介导UC 发病，它们参与细胞免疫反应，并形成级联放大效应，加重肠道炎症反应［7］。UC 的发病与细胞异常凋亡有关。Pandiyan等［8］发现调节性T 细胞(Treg)参与细胞凋亡，可导致效应T 细胞凋亡，这是通过与T 细胞竞争细胞因子导致的。Treg/T 平衡是影响UC 发病的一项重要因素，当Treg 因数量不足或功能异常，Treg/T 平衡破坏，则可能会诱导或加剧UC 病变［9］。抗中性粒细胞抗体(antineutrophi cytoptasmlc antibodles，ANC)、细胞黏附分子(cell adhesion molecule，CAM)均与UC 有关。

1.3 其他因素 有学者认为大肠埃希菌、难辨梭状芽孢杆菌、巨细胞病毒、轮状病毒［10］与UC 的发病有一定关系。春、夏季节是UC 在中国的高发季节［11］。使用非甾体抗炎药(non-steroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)及避孕药等均可使UC 的发生概率升高。另外，种族、精神心理因素［12］与UC 的发病有一定关系。

2 TLR9

2.1 TLR9 的生物学特性 Toll 基因最早是在果蝇体内发现的，称dToll，其编码的跨膜受体蛋白称TLR。TLR 属于I 型跨膜蛋白，是一个新型的细胞受体蛋白家族，有13 个成员，由胞外氨基末端、跨膜区和胞内羧基末端三部分组成。TLRs 可以识别病原相关分子模式(PAMPs)介导固有免疫反应。2000 年Hemmi 等［13］发现一种新的受体能特异性地识别并结合细菌DNA中具有免疫刺激活性的非甲基化胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸序列(cytosine phosphate-guanosine，CpG)，进而激活小鼠的免疫细胞，这个受体即是TLR9。TLR9 的组织分布非常广泛，在B 细胞、类浆样树突细胞(plasmacytoid dendritic cells，pDCs)、单核细胞、中性粒细胞、CD4+T 细胞及IL-10 分泌型调节性T 细胞［14-15］等免疫细胞中均有表达，在肠上皮细胞(intestinal epithelial cells，IECs)上也有表达［16］。

TLR9 是TLRs 家族的成员之一，主要位于胞浆内，它的胞外区富含亮氨酸重复序列，胞内含1 型IL受体同源的结构域TLR。TLR9 的信号转导途径与除TLR3 外其他的TLRs 一样，主要通过髓样分化因子88(myeloid differentiation factor，MyD88)依赖型信号转导通路激活NF-κB。当TLR9 与其特异性配体(非甲基化CpG 或人工合成的CpG ODN)结合后，招募衔接分子MyD88，MyD88 形成TLR9 复合体，MyD88 与IL-1受体相关激酶4(IRAK-4)和IL-1 受体相关激酶I(IRAK-1)形成级联信号，最终激活NF-κB 和AP-1，启动下游靶基因的表达，从而引起各种细胞因子和抗原的释放［14］，发挥免疫学效应。当然现在有越来越多的研究认为CpG ODN 不是TLR9 的唯一配体，这在以后需进一步研究。

2.2 TLR9 与UC 有研究者认为TLR9 在UC 病变组织中阳性表达率明显高于正常结肠组织［17］。有研究发现活动性的UC 患者肠黏膜组织中TLR9 呈高表达，同时其mRNA 水平与肠内炎症的程度及炎症因子的水平呈正相关［18］。

3 NF-κBp65

3.1 NF-κBp65 的生物学特性 1986 年Sen 等［19］利用凝胶电泳迁移率方法在B 淋巴细胞核提取物中发现NF-κB 蛋白表达，它能特异性结合免疫球蛋白κ 轻链基因的增强子κB 序列(GGG ACT TTCC)。NF-κB是一种普遍存在的具有多向性转录调节作用的转录因子。其家族有5 个成员:p65(RelA)、RelB、cRel、p50/p105(NF-κB 1)、p52/p100(NF-κB 2)。它们的氨基末端都含有一约300 个氨基酸组成的保守区域称之为REL 同源区(rel homology domain，RHD)，包括3 个功能区，它们分别是二聚体化功能区、DNA 结合功能区、核定位及与抑制蛋白(inhibitor of NF-κB，IκB)结合区。p50/p65 组成的异源二聚体是NF-κB 的主要表现形式，发挥主要的生理功能，含有转录活化区域。它具有广泛的生物学活性，可以调控细胞因子、黏附分子、趋化因子、生长因子、免疫受体、促/抑凋亡蛋白、病毒、COX-2 等，几乎在所有的细胞中均有表达［20-21］。

在静止细胞内，p50/p65 异源二聚体与抑制蛋白IκB 的复合物以无活性的形式存在于细胞质中。当细胞受到外界刺激因子刺激后，特异激酶IκK 使IκB 磷酸化、泛素化，p50/p65 被激活并进入细胞核，与靶基因启动区域的κB 位点结合，启动基因转录［22］，发挥转录作用。NF-κBp65 信号通路的激活可以通过3 条途径实现，分别是:经典途径、旁路途径及B 细胞和T 细胞受体介导的NF-κB 活化途径。其中经典途径主要包括IL-1/Toll 样受体介导的活化途径和TNF-α 介导的活化途径。

3.2 NF-κBp65 与UC NF-κBp65 参与调控炎症反应、细胞增殖及细胞凋亡、病毒感染、肿瘤生成等，在UC 的发病机制中起关键作用。实验研究发现［23］UC患者肠道黏膜上皮、隐窝上皮及固有层单核细胞中可见NF-κBp65 呈高度表达。5-氨基水杨酸(5-ASA)使RelA 磷酸化受阻，阻断NF-κBp65 的激活［24］。

4 TLR9/NF-κBp65 信号通路

近年，NF-κBp65 和TLRs 信号通路已经成为研究的热点，虽然UC 的特异性病因和发病机制尚未完全清楚，但其发病机制已经随着TLRs/NF-κB 通路的深入研究被逐步揭示出来。相关研究表明TLR9/NFκBp 65 信号通路在UC 的发病机制中的作用举足轻重。

现对TLR9/NF-κBp65 信号通路属于IL-1/Toll 样受体介导的活化途径，其作用机制为:TLR9 通过胞膜外区的富含亮氨酸的重复序列(LRR)识别未甲基化CpG 或CpG ODN 后，募集TIR-TIR 功能域的接头分子MyD88，并与IRAK-1、IRAK-4 相联系，IRAK-1 补充到MyD88 上。IRAK-MyD88 联合体触动了IRAK-1 通过其自身或其他激酶如IRAK-4 的高度磷酸化，导致IRAK-1从复合体上分裂出来，并与下游的接头分子肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6)相互作用，使TRAF6活化，活化的TRAF6 可激活转化生长因子β 激活激酶1 (transforming growth factor-β activated kinase 1，TAK1)，促进下游IκB 激酶磷酸化，最终使释放出的NF-κB 转移到细胞核内［14，22］。活化的NF-κB 可以促进多种促炎细胞因子表达升高，如TNF-α、IL-6、IL-1、IL-13 等。

有研究［25］表明大鼠UC 模型组结肠组织中TLR9、NF-κBp65 表达显著高于正常对照组，且与疾病的组织学分级呈正相关。也有研究［26］证明UC 患者的炎症状态可以被NF-κB 抑制剂改变。TNF-α 作为细胞外刺激信号激活TLR9/NF-κBp65 信号通路，阿达木是一种抗人TNF 的人源化单克隆抗体，可与TNF-α 结合，研究［27］报道，对于糖皮质激素或免疫抑制剂治疗失败的中、重度活动期UC 患者，给予阿达木后显示临床缓解是安全有效的。NF-κB 的活性可以被IL-1 受体拮抗剂(IL-1 receptor antagonist，IL-1Ra)直接抑制［28］。由此可见在该信号通路中，阻断某些部分可以缓解UC的炎症反应。

虽然UC 的发病机制尚未清楚，但是TLRs/NFκBp65 介导的信号通路在UC 发生、发展中的地位日趋重要，并成为治疗UC 潜在的作用靶点。这一信号通路在各个环节的作用途径和自身调节过程均需要进行深入地探讨，发现和研究TLRs/NF-κBp65 通路的关键环节、关键因子的特异性阻滞剂，将为我们阐明UC的发病机制和临床治疗提供很大的帮助。

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