嚴(yán) 翹 綜述 王 飛 審校

Toll樣受體與病毒感染性皮膚病研究進(jìn)展

嚴(yán) 翹 綜述 王 飛 審校

Toll樣受體是機(jī)體主要的固有免疫受體分子，可識(shí)別病原微生物高度保守的PAMP，激活特異性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，連接機(jī)體固有免疫與獲得性免疫，在機(jī)體抗感染過程中發(fā)揮著極為重要的作用。本文對(duì)Toll樣受體在病毒感染性皮膚病中的作用及相關(guān)抗病毒藥物和疫苗的研制進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

Toll樣受體； 人乳頭瘤病毒； 藥物； 疫苗

Toll樣受體(TLRs)在宿主抗微生物免疫中發(fā)揮重要作用,在啟動(dòng)天然免疫應(yīng)答的同時(shí)也為獲得性免疫的啟動(dòng)提供必要的活化信號(hào)。它的一線防御作用存在于呼吸道、消化系統(tǒng)黏膜、皮膚、泌尿生殖系統(tǒng)黏膜等部位。TLRs通過識(shí)別外部的病原微生物相關(guān)分子模式(PAMPs)和自身損害相關(guān)的分子模式(DAMPs)的配體達(dá)到激活天然免疫應(yīng)答的作用。人乳頭瘤病毒(HPV)主要感染人類皮膚黏膜的終末分化細(xì)胞。其分為低危型和高危型。HPV低危型感染可引起皮膚的尋常疣或生殖器部位的CA,高危型感染與某些癌前病變及宮頸癌相關(guān)。TLRs作為固有免疫重要成分,同時(shí)為獲得性免疫提供活化信號(hào),其在抗HPV感染中發(fā)揮重要作用。

1 TLRs、配體及信號(hào)通路

迄今為止,TLRs在哺乳動(dòng)物體內(nèi)共發(fā)現(xiàn)13種,即TLR1～TLR13。研究發(fā)現(xiàn),TLRs3、7、8、9主要識(shí)別核酸樣結(jié)構(gòu),1其中TLR9特異性識(shí)別非甲基化胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸序列(CpG－DNA)。2TLR4識(shí)別細(xì)胞表面的脂多糖,3TLR1和TLR6在TLR2的協(xié)助下識(shí)別細(xì)菌和支原體的脂蛋白,4TLR5識(shí)別細(xì)菌的鞭毛蛋白。5PAMP識(shí)別主要依靠胞外區(qū)有富含亮氨酸的重復(fù)序列(LRRs),6,7信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)依賴胞內(nèi)Toll/Interleukin－1受體(TIR)結(jié)構(gòu)域。8,9DAMP模式識(shí)別主要靠mRNA,表面活性蛋白A,多種細(xì)胞產(chǎn)物如纖連蛋白等10激活傳遞信號(hào)。

1．1 信號(hào)傳導(dǎo)有兩條途徑:

1．1．1 MYD88依賴途徑 TLRs與其特異性配體結(jié)合,通過二聚作用形成TIR－TIR募集髓樣細(xì)胞分化因子88(MYD88),11MYD88通過死亡結(jié)構(gòu)域的相互作用激活白介素－1受體相關(guān)激酶4(IRAK4),使IRAK1磷酸化,磷酸化的IRAK1激活泛素連接酶TRAF6,其經(jīng)過泛素化得到NF－κB。因而經(jīng)過信號(hào)傳導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng),介導(dǎo)多種免疫細(xì)胞激活NF－κB、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK),最終導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄,合成IL－1,IL－6,IL－8,IL－12,TNF－α,IFN－γ等細(xì)胞因子,引起中性粒細(xì)胞等趨化聚集,發(fā)揮天然防御作用。

1．1．2 MYD88非依賴途徑 該途徑被TLR3使用, TLR4在有上述途徑外也可經(jīng)由MYD88非依賴途徑。TLR3、4通過銜接分子TRIF實(shí)現(xiàn)該途徑。該途徑經(jīng)過一系列反應(yīng)得到RIP－1,此物質(zhì)是激活NF－κB的必須中介物質(zhì)。12

2 TLRs與HPV感染

TLRs3、4、7、8、9可激活下游信號(hào)合成IFN－α、IFN－β和IFN－γ、IFNs是固有免疫中機(jī)體對(duì)抗侵入病原體的重要成分,其分為兩組,IFN－α,－β,－κ,－δ,－ε,－ω,和–τ為一組,主要發(fā)揮抗病毒作用。在初次感染時(shí)合成并發(fā)揮抗病毒抗腫瘤和抗免疫調(diào)節(jié)的作用。IFN－γ為第二組,主要與免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)相關(guān)。13,14TLRs即通過信號(hào)傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子、TNFs、IFNs、共刺激分子等和調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、增殖等發(fā)揮抗HPV感染作用。

研究顯示TLRs表達(dá)于表皮內(nèi),正常表皮角質(zhì)層和顆粒層TLR6、9呈強(qiáng)陽性表達(dá),TLRI、3、10呈中等強(qiáng)度表達(dá),TLR2、4、5、7、8弱表達(dá),棘層和基底層細(xì)胞不表達(dá)或弱表達(dá)TLRs；CA皮損表皮中除基底層弱表達(dá)或不表達(dá)TLRs外,其余細(xì)胞層TLRl、3、6、9強(qiáng)陽性表達(dá),TIR4、8、10中等強(qiáng)度表達(dá),TLR2、5、7弱表達(dá)。據(jù)Daud1等研究結(jié)果:HPV16型感染婦女中,感染持續(xù)存在婦女的TLR2、3、7、8、9水平較感染被清除的婦女高。說明盡管TLRs在皮損組織中表達(dá)增強(qiáng),但未能扭轉(zhuǎn)其他機(jī)制所致的局部免疫功能低下,HPV感染呈持續(xù)狀態(tài)。15Werner等的研究也發(fā)現(xiàn)在HPV感染的宮頸上皮細(xì)胞中TLRs和整合素表達(dá)增高,它們有可能會(huì)是被HPV感染的細(xì)胞向腫瘤方向發(fā)展。16

3 TLRs與皰疹病毒感染

皮膚黏膜是保護(hù)機(jī)體不受皰疹病毒感染的第一道防線,其不僅具有物理屏障作用,還因分泌多種細(xì)胞因子(如白細(xì)胞介素、干擾素、生長(zhǎng)因子等)或表達(dá)細(xì)胞因子受體而具有免疫防御功能。有研究表明其在水痘－帶狀皰疹病毒感染、單純皰疹病毒感染的病毒識(shí)別及抗病毒免疫中發(fā)揮作用。在生殖器皰疹中,機(jī)體被HSV感染后,TLRs各自識(shí)別相應(yīng)配體經(jīng)過上述途徑發(fā)生反應(yīng),其中以TLR1、2、3、5和9升高最明顯,監(jiān)視及識(shí)別病毒,激發(fā)了天然免疫和特應(yīng)性免疫發(fā)揮抗病毒作用。17另外TLRs的激活可促進(jìn)抗微生物肽的釋放和獲得性免疫反應(yīng)的發(fā)生,還可促進(jìn)宿主細(xì)胞對(duì)病原體的吞噬以及誘導(dǎo)宿主吞噬體的成熟。

4 TLRs與HIV感染

獲得性免疫缺陷綜合征是由人類免疫缺陷病毒感染引起的一種嚴(yán)重傳染病。HIV主要侵犯免疫系統(tǒng)的CD4＋T細(xì)胞,造成機(jī)體免疫功能下降,最終因患各種機(jī)會(huì)性感染或腫瘤而死亡。有研究發(fā)現(xiàn)CD123＋類漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(plasmacytoid dendritic cells, pDC)作為天然免疫中的重要效應(yīng)細(xì)胞可能在HIV新發(fā)急性感染中起著重要作用。pDC主要通過Toll樣受體7和9對(duì)HIV RNA進(jìn)行識(shí)別。TLR7和TLR9表達(dá)于pDC的酸性內(nèi)含體,TLR7主要識(shí)別病毒ssRNA, TLR9主要識(shí)別病毒CpG－ODN片段進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo),最終通過激活NF－κB,影響pDC功能的發(fā)揮。pDC的功能主要是產(chǎn)生大量的IFN－α,其可直接發(fā)揮抗病毒作用。18

最近研究發(fā)現(xiàn),B細(xì)胞可以通過TLR9信號(hào)通路活化發(fā)揮抗HIV－l作用,B細(xì)胞上TLR的表達(dá)水平影響B(tài)細(xì)胞功能的發(fā)揮。19CD4＋T細(xì)胞數(shù)量的變化被用作監(jiān)測(cè)HIV感染疾病進(jìn)程的關(guān)鍵指標(biāo)。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示B細(xì)胞數(shù)量以及B細(xì)胞TLR9 mRNA的表達(dá)量均與CD4＋T細(xì)胞數(shù)呈正相關(guān),提示HIV/AIDS患者B細(xì)胞數(shù)量減少以及B細(xì)胞TLR9表達(dá)水平降低均是影響疾病進(jìn)展的重要因素。推測(cè)外周血B細(xì)胞數(shù)量降低和B細(xì)胞TLR9表達(dá)水平降低很可能是HIV感染者抗HIV－1中和抗體產(chǎn)生減少、體液免疫應(yīng)答損傷的重要因素之一。

5 TLRs相關(guān)抗病毒藥物、疫苗研制

TLRs在病毒感染性疾病中起到了重要作用。近年來針對(duì)TLRs信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑研制的藥物和疫苗在治療和預(yù)防病毒感染性疾病方面取得了初步成效。咪喹莫特屬于非核苷雜環(huán)胺藥物,為小分子免疫調(diào)節(jié)劑。5%咪喹莫特乳膏是美國食品與藥品管理局批準(zhǔn)的第一個(gè)外用治療外生殖器肛周疣、日光性角化病和淺表性基底細(xì)胞癌的免疫調(diào)節(jié)劑。咪喹莫特作為TLR7的顯效劑,通過誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生IFN－α、TNF－α、IL－12等細(xì)胞因子,刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別病毒感染和腫瘤存在,最終消除相關(guān)病損。另一種TLR7激動(dòng)劑艾沙托立賓(Isatoribine)已被證明在治療慢性HCV感染中取得良好療效。CRX－526是屬于脂質(zhì)A類似物。它的作用機(jī)制是阻止LPS與TLR4相互作用,阻止相關(guān)炎癥因子的釋放。目前已經(jīng)成功應(yīng)用于患炎性腸病的鼠科動(dòng)物模型中,起到了很好的抗炎作用。20

CPG－DNA疫苗促使TLR9通過識(shí)別特征性的CPG－DNA結(jié)構(gòu)來識(shí)別病原微生物,產(chǎn)生針對(duì)抗原的保護(hù)性免疫反應(yīng)。CPG－DNA疫苗與TLR9結(jié)合后,刺激巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等產(chǎn)生IFN－α、TNF－α、IL－12等細(xì)胞因子,并能增加細(xì)胞表面共刺激分子CD40,CD80,CD86及MHC II類分子等表達(dá),同時(shí)刺激未成熟的APC轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腁PC,激活抗原反應(yīng)性初始T細(xì)胞,誘導(dǎo)Th1型細(xì)胞免疫應(yīng)答,從而使機(jī)體對(duì)病毒感染產(chǎn)生保護(hù)性的免疫反應(yīng)。目前在HCV的治療中效果顯著。

HPV疫苗在國外已經(jīng)通過3期臨床試驗(yàn),其中默沙東公司研發(fā)加德西對(duì)HPV6、11(致CA)的免疫有顯著效果。同時(shí),以單純激發(fā)T細(xì)胞殺傷性功能為原理的疫苗屢次失敗,可考慮有效的疫苗是否需同時(shí)激發(fā)T細(xì)胞和B細(xì)胞。

6 結(jié)語

Toll樣受體在宿主抗微生物免疫中發(fā)揮重要作用,在啟動(dòng)天然免疫應(yīng)答的同時(shí)也為獲得性免疫的啟動(dòng)提供必要的活化信號(hào)。其通過識(shí)別外部的病原微生物相關(guān)分子模式(PAMPs)和自身損害相關(guān)的分子模式(DAMPs)的配體達(dá)到激活天然免疫應(yīng)答的作用。但是其在HPV和HIV感染中扮演的角色和作用機(jī)制仍不十分明確,需要進(jìn)一步研究和了解TLRs在機(jī)體抗病毒感染中的作用,為新型病毒疫苗和抗病毒藥物的研發(fā)提供新的、重要的理論依據(jù),為臨床治療病毒感染性疾病和其他一些難治性疾病提供新的方法和途徑。

1Alexopoulou L,Holt AC,Medzhitov R,et al．Recognition of double－stranded RNA and activation of NF－κB by Toll－like receptor 3．Nature,2001,413(6857):732－738．

2 Hemmi H,Takeuchi O,Kawai T,et al．A Toll－like receptor recognizes bacterial DNA．Nature,2000,408(6813):740－745．

3 Janssens S,Beyaert R．Role of Toll－like receptors in pathogen recognition．Clinical Microbiology Reviews,2003,16(4):637－646．

4 Takeuchi O,Kawai T,Muhlradt PF,et al．Discrimination of bacterial lipoproteins by Toll－like recepttor 6．International Immunology,2001,13(7):933－940．

5Hayashi F,Smith KD,Ozinsky A,etal．The innate immune response to bacterial flagellin ismediated by Toll－like receptor 5．Nature,2001,410(6832):1099－1103．

6Matsushima N,Tanaka T,Enkhbayar P,et al．Comparative sequence analysis of leucine－rich repeats(LRRs)within vertebrate toll－like receptors．BMC Genomics,2007,21(8):124．

7Werling D,Jann OC,Offord V,et al．Variation matters:TLR structure and species－specific pathogen recognition．Trends Immunol,2009,30(3):124－130．

8O'Neill LA,Bowie AG．The family of five:TIR－domain－containing adaptors in Toll－like receptor signaling．Nat Rev Immunol, 2007,7(5):353－364．

9Gay NJ,Gangloff M．Structure and function of Toll receptors and their ligands．Annu Rev Biochem,2007,76:141－165．

10 Sato Y,Goto Y,Narita N,et al．Cancer cells expressing tolllike receptors and the tumor m icroenvironment．Cancer Microenvironment,2009,2(1):205－214．

11 Bell JK,Botos I,Hall PR,et al．The molecular structure of the Toll－like receptor 3 ligand－binding domain．Proc Natl Acad Sci USA,2005,102(31):10976－10980．

12Meylan E,Burns K,Hofmann K,et al．RIP1 is an essential mediator of Toll－like receptor 3－induced NF－kappa B activation．Nat Immunol,2004,5(5):503－507．

13Sato Y,Goto Y,Narita N,et al．Cancer cells expressing tolllike receptors and the tumormicroenvironment,Cancer Microenvironment,2009,2(1),S205－S214．

14Miettinen M,Sareneva T,Julkunen I,etal．IFNsactivate tolllike receptor gene expression in viral infections．Genes and Immunity,2001,2:349－355．

15 Daud1 II,ScottME,YifeiMa,et al．Association between Toll－like Receptors expression and Human Papillomavirus Type 16 Persistence．Int JCancer,2011,128(4):879－886．

16Werner J,DeCarlo CA,Escott N,et al．Expression of integrins and Toll－like receptors in cervical cancer:Effect of infectious agents．Innate Immunity,2011,18(1):55－69．

17Nazli A,Yao XD,Smieja M,etal．Differential induction of innate anti－viral responses by TLR ligands against Herpes simplex virus,type 2,infection in primary genital epithelium of women．Antiviral Research,2009,81(2):103－112．

18 Zhang Z,Wang FS．Plasmacytoid dendritic cells act as the most competent cell type in linking antiviral innate and adaptive immune responses．Cellular＆Molecular Immunology,2005,2 (6):411－417．

19Dormer M,Brant S,Tinguely M,et a1．Plasma cell toll－like receptor(TLR)expression differs from that of B cells,and plasma cell TLR triggering enhances immunoglobulin production．Immunology,2009,128(4):573－579．

20Madeline FM,Probst P．A synthetic TLR4 antagonisthas antiinflammatory effects in two murine models of inflammatory effects in twomurinemodels of inflammatory bowel disease．Immunol,2005,174(10):6416－6464．

(收稿:2013－04－21 修回:2014－03－10)

Toll－like receptors in virus infectious skin diseases

YAN Qiao,WANG Fei.Department of Dermatology,Zhongda Hospital Affiliated to Southeast University, Nanjing 210009

Toll－like receptors(TLRs)are themost important receptormolecules in host defense of innate and adaptive immune．TLRs recognize discrete exogenous pathogen－associated molecular patterns(PAMPs) and activate specificity signal transduction pathways．It connects innate and adaptive immune and plays an important role in resistance to infection of the body．This review states the roles TLRs played in the virus infection－associated diseases and the development of TLRs related antiviral drugs and vaccines．

Toll－like receptors；HPV；medicine；vaccine

江蘇省自然科學(xué)基金面上(編號(hào):BK2012748；201104028)

中南大學(xué)附屬中大醫(yī)院皮膚性病科,南京,210009