Toll样受体4基因多态性与糖尿病微血管并发症相关性的研究进展

张玉齐，李欢欢，吕海宏

（1.兰州大学第一临床医学院，兰州 730000；2.兰州大学第一医院内分泌科，兰州 730000）

糖尿病微血管并发症（diabetic microvascular complication，DMVC）是糖尿病最常见的慢性并发症，亦是糖尿病患者致残、致死的主要原因[1]，主要包括糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）、糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）和糖尿病神经病变[2]。DMVC的发病机制目前尚不明确，但许多危险因素被认为在其发病过程中起重要作用，如糖尿病病程、血压、血糖控制水平、患者年龄等[3]。此外，个体的遗传易感性也可作为其发病的原因之一[4-5]，即遗传因素在DMVC的发病过程中同样发挥着重要的作用。研究[6-10]表明，多个基因的多态性参与DMVC的发生、发展，如晚期糖基化终末产物受体（receptor for advanced glycation end-products，RAGE）、维生素D受体（vitamin D receptor，VDR）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、醛糖还原酶（aldose reductase，AR）等。

Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）基因多态性可影响TLR4蛋白的结构，通过降低炎性因子的水平参与炎性疾病的发生、发展[11-12]。已有研究[13-16]报道了TLR4基因多态性与DR、DN以及糖尿病神经病变之间的关系，不仅从分子水平进一步认识了DMVC的发病机制，同时也为DMVC的早期诊断和防治提供了理论依据，甚至可进行个体化的基因靶向治疗。本文对TLR4基因单核苷酸多态性与DMVC相关性的研究进展进行综述。

1 TLR4简介

1.1 TLR4结构、分布及信号转导

TLR4作为研究最早、最为明确的TLRs（Tolllike receptors）家族的关键成员之一，由胞外域、跨膜区和胞内域3部分构成。22个富含亮氨酸的重复序列组成的细胞外区域介导脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的识别和受体二聚化，而胞内域与白细胞介素1（IL-1）的结构相似，在下游的信号转导中发挥着重要的作用[17]。TLR4主要分布于B淋巴细胞、单核/巨噬细胞、平滑肌细胞、树突状细胞等细胞表面[18]。TLR4作为一种高度保守的模式识别受体，可与内源性配体如热休克蛋白（heat shock protein，HSP）、纤维蛋白原、高速泳动族B1蛋白（high mobility group box 1，HMGB1）和氧化型低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，OX-LDL）等及外源性配体如革兰阴性菌的LPS特异性结合[19-21]。通过调控MyD88（myeloid differentiation factor 88）依赖或非依赖性的信号通路[22]，诱导核因子-κB（nuclear factorkappa B，NF-κB）的激活，导致下游促炎因子、黏附分子等增加，参与炎性反应的发生，引起血管外渗或血管通透性增加、血管阻塞、新生血管的变性和病态变化等病理改变[23-24]，进而导致DMVC的发生、发展。

1.2 TLR4基因及其多态性

人类TLR4基因编码TLR4蛋白，位于9q32-33号染色体上。该基因的遗传变异可以改变TLR4的识别和相互作用的功能[25]。TLR4 Asp299Gly的基因多态性可能会影响配体结合、折叠效率、细胞表面表达和蛋白质稳定性，而Thr399Ile基因多态性的影响较小，几乎观察不到结构上的差异[11]。Kolek等[12]的研究显示，TLR4 Asp299Gly的等位基因G与CRP水平的降低、冠心病及糖尿病的患病率降低相关。通过上述研究，推测TLR4基因多态性可能通过改变其分子结构和降低炎性因子的水平来参与炎性疾病的发生、发展。

2 TLR4与DMVC

TLR4与2型糖尿病（T2DM）患者微血管并发症的发生、发展有着密切的联系[26]。相较于单纯的糖尿病患者和健康人群，单核细胞表面TLR4的表达在DMVC的患者中显著上调。此外，TLR4信号传导通路的下游信号分子也显著增加，如NF-κB的活性和IL-1β的释放[27]。研究[28]显示，TLR4的表达在糖尿病周围神经病（diabetic peripheral neuropathy，DPN）的患者中高于单纯的T2DM患者和健康对照人群，TLR4水平的上调会使DPN发病风险增加，表明TLR4可能作为糖尿病神经病变潜在的、敏感的诊断生物标记物。Cha等[29]的研究提示，抑制TLR4信号通路可改善DN患者的胰岛素抵抗和肾脏功能损伤。以上研究进一步证实了TLR4在DMVC的发病过程中起着至关重要的作用。

3 TLR4基因多态性与DMVC

3.1 TLR4基因多态性与DR

3.1.1 TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile基因多态性与DRTLR4基因以Asp299Gly的基因多态性与DR相关性的研究最多。研究表明，TLR4 Asp299Gly可能是DR发病的一个危险因素[13-14，30-31]。波兰1 090例T2DM患者和716例健康对照的研究[13]中发现，DR患者G等位基因的频率高于非DR的T2DM患者，DR患者AG基因型的频率高于AA，而AA和AG基因型携带者的DN和糖尿病神经病变患病率差异无统计学意义。该研究提示TLR4 Asp299Gly G等位基因的多态性与T2DM患者视网膜病变发病风险的增加相关，携带AG基因型的T2DM患者更易发生视网膜病变，这与Zaharieva等[14]的研究结果一致，此研究还显示TLR4 Thr399Ile的基因多态性与DR无关。

然而也有研究[32]结果显示，TLR4 rs4986790和rs4986791的基因多态性与印度人群DR的发病无关。这与Buraczynska等[13]和Zaharieva等[14]得出的TLR4 Asp299 Gly基因多态性增加了DR发病风险的结论相悖，可能与所纳入研究人群的数量、种族差异和生活方式、饮食习惯等不同有关。另外，不同的检测方法可能对结果也有影响。

Buraczynska等[30]研究发现，糖尿病患者早期发生DR的等位基因G的频率高于非DR患者［OR=5.0，95%CI（2.33～10.71）］，而这一现象在晚期DR患者中尚未发现［OR=1.08，95%CI（0.50～2.33）］。多元Logistic回归分析结果显示，Asp299Gly的等位基因G是早发DR的一个独立危险因素。因此推测TLR4 Asp299Gly等位基因G的多态性可能是早发DR发病风险增加的一个预测因子。一项来自高加索人群的研究[31]结果显示，TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile发生基因变异后发生DR的风险降低，变异基因Thr399Ile CC基因型的携带者对DR具有保护价值，其次是Asp299Gly的杂合子携带者（即AG基因型），表明TLR4 Asp299Gly的AG基因型和Thr399Ile的CC基因型的多态性可能是DR的保护因素。此外，也有研究[33]表明TLR4 Asp299Gly基因多态性与DR无关。

3.1.2 TLR4 rs1927914和rs1927911基因多态性与DR 一项纳入510例中国人群的病例对照研究[34]结果表明，rs1927914的C等位基因与DR的易感性相关，而rs1927911与DR的发生无相关性。Singh等[32]发现，在DR患者中rs1927914的TC基因型、rs10759931的AG基因型频率均高于健康对照组，杂合子基因型TC、AG均与DR相关，而TLR4 rs1927911的任一基因型与DR的发生均无相关性，推测TLR4 rs1927914的TC基因型和rs10759931的AG基因型可能是DR发生的危险因素。

3.2 TLR4基因多态性与DN

目前有关TLR4基因多态性与DN发生、发展相关性的研究结果尚不一致。有报道[15]显示，TLR4 Asp299Gly AG基因型与口服糖耐量试验（OGTT）水平的增加相关，Thr399Ile CT基因型与DN的发生有关，该基因型的携带者可能增加了T2DM患者DN的发病风险［OR=4.35，95%CI（1.04～18.10）］。Peng等[35]研究发现，rs10759932、rs1927911、rs11536879、rs1927907、rs11536889、rs7044464和rs7856729共7个TLR4基因不同位点的多态性与DN的发生、发展均无关。

Zaharieva等[14]研究发现，TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile基因多态性与DN无相关性，且肾小球滤过率（eGFR）并未因这两种基因多态性的存在而发生显著变化。Thameem等[36]则认为TLR4 Asp299 Gly G等位基因的携带者降低了eGFR，可能是通过改变TLR4的配体结合能力及其激活、打破了促炎和抗炎细胞因子之间的平衡，从而导致慢性炎症介导的肾功能丧失；而Thr399Ile的基因变异与eGFR无关。

3.3 TLR4基因多态性与糖尿病神经病变

一项来自高加索人群的研究[33]发现，与A/A TLR4基因型阳性患者相比，A/G TLR4基因型阳性患者神经病变的患病率更高，提示携带AG基因型的糖尿病患者与神经病变的易感性相关。Rudofsky等[16]研究结果表明，在1型糖尿病（T1DM）患者中所研究的基因多态性与糖尿病神经病变和DN的发生无相关性；而在T2DM患者中Asp299Gly和Thr399Ile的杂合子携带者的糖尿病神经病变的发病率则降低［OR=0.35，95%CI（0.19～0.61）］，但并未发现其与DN有关，提示TLR4 Asp299Gly的AG基因型和Thr399Ile的CT基因型可能是T2DM患者神经病变的保护因素。Zaharieva等[14]发现，TLR4 Asp299Gly和Thr399Ile的基因多态性与糖尿病神经病变的发生未显示相关性。目前有关TLR4基因多态性与糖尿病神经病变易感性关系的研究结论尚不一致，且TLR4基因多态性在不同的种族和人群中存在显著差异[37-38]，可能与种族、地区、文化和生活习惯不同有关。

综上所述，在TLR4基因多态性与DMVC相关性的研究中，以TLR4 Asp299Gly单核苷酸多态性最多。TLR4 Asp299Gly基因多态性与DR、DN和神经病变之间的关系存在一定差异，说明虽然DR、DN和神经病变都属于DMVC，但其发病机制仍有所不同。TLR4或其配体在视网膜血管、肾小球微血管和神经组织的表达可能有组织特异性，TLR4/MyD88/NF-κB信号通道调控的炎性反应可能对视网膜血管的影响最大。因此，推测TLR4 Asp299Gly的基因多态性可能是DR的一种易感指标，对此易感基因的检测可作为临床的一种诊断指标，并可能成为DR药物治疗的新靶点。

DMVC是多种遗传和环境因素共同作用的复杂代谢性疾病，并且关于Asp299Gly之外的TLR4其他位点的基因多态性的研究较少，此外DMVC其他易感基因的多态性及环境因素对其发病的影响亦不能被忽略。因此，需要更多关于TLR4基因不同位点、其他易感基因多态性、不同种族及更大样本量的研究来进一步明确与DMVC发病相关的危险因素，从而为其预防、早期诊断和个体化治疗提供新的思路。