Toll样受体在肠易激综合征发病机制中的作用

牛冰玉，魏 薇，姚树坤

（1.北京中医药大学，北京 100029；2.中国医学科学院 北京协和医学院，北京 100032；3.中日友好医院 消化内科，北京 100029）

肠易激综合征（irritable bowel syndrome，IBS）是一种慢性、复发性、以腹痛伴排便习惯改变为特征的功能性胃肠病[1]，根据粪便性状可将IBS 分为腹泻型（IBS-D）、便秘型（IBS-C）、混合型和不定型。其病理生理学机制尚未完全阐明，目前认为可能是多种因素共同作用的结果，如内脏高敏感、肠道运动异常、肠道菌群紊乱、肠道通透性增加、应激、 饮食等[2，3]。研究发现，IBS 患者血清中白细胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、IL-8、IL-17 和肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）水平明显升高[4～6]，IL-10、γ 干扰素（interferon-γ，IFN-γ）降低[5，7]，在IBS 患者肠黏膜中亦发现IL-8、肥大细胞、肠嗜铬细胞和CD3+T 淋巴细胞呈上升趋势，IL-10 呈下降趋势[6]，提示IBS 患者存在免疫激活和以外周血细胞因子、肠黏膜细胞因子、免疫细胞、肠内分泌细胞水平发生改变为表现的低度炎症状态[8]。

Toll 样受体（toll-like receptors，TLRs）是重要的模式识别受体（pattern recognition receptors，PRR），可以识别病原体相关分子模式 （pathogen-associated molecular pattern，PAMP）和损伤相关分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP），在固有免疫中发挥重要作用[9]，并有助于适应性免疫的激活[10]。TLRs 与免疫激活和细胞因子的分泌密切相关[11]。本文将对TLRs 在肠易激综合征发病机制中的作用做一综述。

1 TLRs 概述

TLRs 是富含亮氨酸重复序列的Ⅰ型跨膜蛋白，由跨膜结构域、负责PAMP 和DAMP 识别的富含亮氨酸重复序列的氨基末端胞外配体结合域（leucine-rich repeats，LRR）和胞质羧基端Toll-IL-1 受体（Toll-interleukin-1 receptor，TIR） 结构域组成[9]。目前已发现13 种TLRs （TLR1～TLR13），其中人体内有10 种，主要分布在免疫细胞，如巨噬细胞、树突状细胞，部分TLRs 在体细胞上也有表达，如支气管内皮细胞、肠上皮细胞、心肌细胞[12]。不同的TLRs位于细胞的不同部位。TLR1、2、4、5、6 和10 为胞外受体，识别胞外环境中的PAMP。其中，TLR2 与TLR1 或TLR6结合为异二聚体，TLR10 来源于TLR1/TLR6 前体，它们都具有异二聚体受体的功能，能识别微生物细胞壁和膜的成分，包括革兰阳性菌的磷壁酸、脂蛋白、肽聚糖、酵母多糖、甘露聚糖[13]；TLR4 识别革兰阴性菌的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、合胞病毒的包膜蛋白、锥虫体内的糖肌醇磷脂、热休 克蛋白（heat shock proteins，HSP）60、70[9，12]；TLR5识别细菌鞭毛。TLR3、7、8 和9 表达于细胞的内质网膜或内体膜上，可识别病毒、细菌和宿主的核酸，如TLR3 识别dsRNA，TLR7 和TLR8 识别ssRNA，TLR9 识别非甲基化的CpG DNA[13]。TLRs 也能识别由损伤细胞产生的内源性分子，如细胞死亡或损伤过程中可将HSP（监视各种细胞压力）和高迁移率族蛋白B1（high mobility group protein B1，HMGB1）（参与转录和DNA 修复）释放到胞外，活化巨噬细胞和树突状细胞的TLR2 和TLR4 信号[14]。

识别PAMP 和DAMP 后，TLRs 通过髓样分化因子88（myeloid differentiation primary response protein 88，MyD88）依赖性信号通路和诱导干扰素β 的TIR 域结合蛋白 （TIR domain-containing adaptor protein-inducing interferon β，TRIF）依赖性信号通路产生多种转录因子。一组转录因子是核因子κB（ nuclear factor κB，NF-κB）和活化蛋白1（activator protein1，AP-1），两者促进细胞因子、趋化因子和黏附分子的基因表达，介导固有免疫的炎症效应，且NF-κB 还可以调节T 细胞的活化、分化和效应功能[15]。另一组转录因子是干扰素调节因子3 （interferon regulatory factor 3，IRF3）和干扰素调节因子7（IRF7），两者促进Ⅰ型干扰素（interferon-Ⅰ，IFN-Ⅰ）的产生，介导固有免疫的抗病毒反应。在人类TLRs 中，仅TLR3 通过TRIF 依赖性通路进行信号转导，其他TLRs 信号均由MyD88 依赖性通路转导。应注意的是，TLR4 识别的细胞外信号可通过2 条通路进行转导，并表现出时间依赖性[16]。

2 TLRs 在IBS 中的作用

2.1 在外周血中

McKernan 等[17]研究发现，IBS患者外周血TLRs活性有明显变化。与健康对照组相比，IBS 患者外周血TLR2、3、4、5、7 和8 活性增强，此外，男女患者对LPS 的刺激存在一定差异，女性IBS 患者在LPS 刺激后TLR4 活性较男性增强，提示TLR4 活性的变化不仅与病情有关，而且可能与性别有关。Song 等[18]研究发现伴有抑郁的IBS（IBS with depression，DP-IBS） 患者和无抑郁IBS （IBS without depression，NDP-IBS）患者的外周血TLR2 和TLR4 的mRNA水平显著高于健康对照组，且DP-IBS 患者显著高于NDP-IBS 患者。但需要注意的是，外周血TLRs 水平的变化趋势可能与肠黏膜不一致。

2.2 在肠黏膜中

Dlugosz 等[19]发现，与健康对照相比，IBS 患者TLR2 在小肠的固有层和上皮，尤其是结肠（隐窝和上皮）表达增强，TLR4 主要在小肠和大肠固有层的迁移细胞胞浆中表达增强，TLR5 主要在固有层，也在绒毛上皮细胞纹状缘表达增强，TLR9 在小肠固有层迁移细胞胞浆及结肠上皮（表面上皮和隐窝）和固有层表达增强，然而研究仅在IBS 患者小肠黏膜（近端空肠黏膜）发现TLR4、5、9 mRNA 表达增加，在结肠中这些受体的基因转录无显著差异。另一研究[20]证实了IBS 患者结肠黏膜中有TLR4、TLR7 和TLR8蛋白的表达，且这种受体在隐窝和腔面表达最多，此外，该研究检测了10 种TLRs（TLR1-TLR10）的表达，发现IBS患者结肠TLR4 和TLR5 mRNA 的表达增加，TLR7 和TLR8 mRNA 表 达减少。Shukla 等[10]也发现IBS 患者结肠TLR4 和TLR5 的mRNA 表达增加，且IBS患者TLR4 和TLR5 蛋白在隐窝和腔面表达更多，但TLR2 的mRNA 表达水平无差异。另外，Kocak 等[21]在蛋白水平证实了IBS 患者结肠组织TLR4 水平升高，TLR2 水平无统计学差异。肠黏膜TLRs 的表达改变提示IBS 患者可能存在肠道免疫调节异常，为免疫因素参与IBS 的发病提供了支持证据。

在IBS-D 中有较多关于TLR2 和TLR4 的研究。研究发现IBS-D 患者结肠TLR2、TLR4 的蛋白水平[22]和mRNA水平均升高，且TLR2 和TLR4 表达呈正相关[23]，证实了不同的TLRs 协同作用于肠道菌群发挥其对天然免疫的调节作用。但是在结肠不同部位，TLR2 和TLR4 的表达可能不同，IBS-D 患者TLR4 在肠腔肠上皮细胞 （intestine epithelial cells，IECs）的基底侧及肠腔侧表达的阳性率均高于健康对照组，而2 组TLR2 在肠腔IECs 表达无显著差异，在隐窝上皮，TLR2 弱表达者较健康对照组少，均匀表达增强者较健康对照组多[22]。另外，在感染后IBS-D 患者中也发现回肠和结肠黏膜中TLR4 蛋白的表达显著高于健康对照组[24]。

但在不同IBS 亚型中TLRs 的变化可能存在差异。Belmonte 等[25]发现混合型IBS（IBS-M）组TLR2 mRNA 表达和IECs 表面TLR2 蛋白表达均较IBS-C 和IBS-D 组显著增加，IBS-M 组TLR4 mRNA 表达也较IBS-D 组增加。另外，有研究发现，腹泻型（IBS-D）组TLR4、TLR5 mRNA和蛋白的表达均较便秘型（IBS-C）升高[10]，IBS-D 组TLR2蛋白水平显著高于IBS-C 组，IBS-D 患者TLR2 的组织水平升高可能导致持续的低水平结肠炎症[21]。

2.3 在炎症因子方面

一项体外实验发现与健康对照组相比，IBS 患者外周血在分别用TLR1/2/3/4/5/6/7/8/9 激动剂培养24h 后，TLR2诱导的TNF-α 释放增强，TLR3 诱导的IL-8 释放增强，TLR4 诱导的IL-1β 和TNF-α 释放增强，TLR5 诱导的IL-1β 和TNF-α 释放增强，TLR7 诱导的IL-8 释放增强，TLR8诱导的上述四种细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8 和TNF-α 释放均增强，而TLR1、TLR6 和TLR9 活性均未检测到差异[17]。

研究发现，IBS 患者TLR4、IL-6、C-X-C 基序趋化因子配体11（C-X-C motif chemokine ligand 11，CXCL-11）和C-X-C 基序趋化因子受体3 （C-X-C motif chemokine receptor 3，CXCR-3）的mRNA 水平均高于对照组，IBS 患者TLR-4 和IL-6、CXCR-3 和CXCL-11、IL-6 和CXCR-3 呈正相关[10]。另外，IBS-M 组TLR2、TLR4、IL-8 和IL-1β 显著升高，研究认为在IBS-M 患者中，TLRs 表达增加与具有结肠炎症抑制作用的过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPARγ）表达下降的不平衡，导致黏膜促炎细胞因子IL-8 和IL-1β 的表达增加[25]。

TLRs 是固有免疫系统的重要组成部分，可以识别保守的病原体相关分子模式，通过触发细胞因子和趋化因子的表达，启动固有免疫反应，还有助于适应性免疫的激活。IBS 患者外周血和肠黏膜中TLRs 的改变及其对炎症状态的影响，提示在IBS 患者中可能存在由固有免疫和适应性免疫反应的异常激活导致的黏膜和全身免疫反应失调，从而产生肠道炎症[10]。

2.4 在肠道菌群方面

在IBS-D 患者中，革兰氏阴性菌（尤其是铜绿假单胞菌和拟杆菌）和分段丝状菌数量增加，且革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的拷贝数与CXCL-11 呈正相关[10，26]。另外，IBS-D 患者肠道黏膜定植菌群的多样性及2 种优势菌属（拟杆菌门和梭菌属）均较健康人群显著减低，IBS-D 组中拟杆菌门数量与TLR2、TLR4 表达均呈负相关，梭菌属数量与TLR2 表达呈负相关，与TLR4 表达未见相关性，提示IBS-D 的发生可能与肠道菌群失调后作用于TLR 信号转导通路相关[23]。肠道菌群可能会影响TLRs 的表达和其对多种微生物配体的识别，导致细胞因子下游级联的激活和趋化因子的产生，从而产生肠道炎症。

3 结语

IBS 作为一种功能性胃肠病，虽无器质性病变，但其慢性、 复发性的临床特点严重地影响着患者的日常生活，越来越多的研究发现，IBS 患者存在免疫细胞和炎症介质异常的低度炎症状态，这可能是由于固有免疫和适应性免疫反应的异常刺激导致的IBS 患者黏膜和全身免疫反应失调。TLRs 在维持微生物与宿主之间的平衡中起着关键性的作用，有助于固有免疫和适应性免疫的激活，在IBS 的低度炎症状态中发挥重要作用。IBS 中存在微生物与宿主之间的免疫接触，IBS 的菌群紊乱作用于TLRs 可能引起异常免疫激活，血清及肠黏膜中TLRs 表达发生改变，并进一步触发细胞因子和趋化因子的产生，产生低级别的炎症反应，影响IBS 的发生、发展。但目前TLRs 在IBS 发病机制中的研究相对较少，且不乏有小样本和异质性的局限，缺乏针对性，对于TLRs 在IBS 中的作用有待进一步发掘，从而为IBS 的治疗提供新靶点。