王曉菲,劉軍連,司少艷*
(解放軍第306 醫(yī)院1.中心實(shí)驗(yàn)室;2.皮膚科,北京100101)
Toll 樣受體(Toll like receptors,TLRs)是目前研究較為深入的模式識別受體(pattern recognition receptor,PRR),主要表達(dá)于免疫細(xì)胞及一些上皮細(xì)胞,它可以通過識別、結(jié)合外界病原體的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)和機(jī)體組織損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs),激活下游信號通路,誘導(dǎo)固有免疫細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子,引發(fā)固有免疫反應(yīng),進(jìn)一步調(diào)節(jié)獲得性免疫反應(yīng),在抗微生物感染,以及在機(jī)體的過敏、慢性炎性反應(yīng)發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis,AD)是一種與遺傳及免疫相關(guān)的復(fù)發(fā)性炎性皮膚病,以劇烈瘙癢、皮膚屏障異常、以及多種致病微生物如金葡萄球菌、真菌及某些病毒的定植與感染為特征,其發(fā)病機(jī)制尚不明確。近期研究表明,TLRs 作為連接固有免疫和獲得性免疫的橋梁,參與AD 發(fā)生發(fā)展的過程。
TLRs 識別配體后,可以誘導(dǎo)信號通路的激活,引發(fā)大量促炎性因子基因的表達(dá),從而激發(fā)固有免疫細(xì)胞釋放炎性因子和趨化因子,促進(jìn)樹突狀細(xì)胞(dendritic cells,DCs)的成熟,增加血管通透性,募集白細(xì)胞至感染和損傷部位。在感染或損傷部位活化的固有免疫細(xì)胞包括DCs、巨噬細(xì)胞(macrophages,Mφ)和中性粒細(xì)胞通過吞噬,清除外來顆粒和宿主碎片。
DCs 作為重要的抗原提呈細(xì)胞,是連接固有免疫和獲得性免疫反應(yīng)的橋梁。DCs 攝取處理抗原后,移行到外周淋巴組織,將處理后的肽段提呈給初始T 細(xì)胞,誘導(dǎo)T 細(xì)胞分化,引發(fā)獲得性免疫應(yīng)答。TLRs 在DCs 分化和功能成熟過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。表達(dá)于未成熟DCs 的TLRs 與配體識別結(jié)合后,未成熟DCs 被快速激活,細(xì)胞表面黏附分子和趨化因子受體表達(dá)發(fā)生顯著的改變。成熟DCs失去內(nèi)吞病原體活性,上調(diào)細(xì)胞表面MHC 分子及共刺激分子CD40、CD54、CD80、CD86 的表達(dá),分泌細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1(interleukin-1,IL-1)、IL-6、IL-10、IL-12、IL-18、IL-23、干擾素-α(interferon-α,IFN-α)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factorβ,TGF-β)[1]。
DCs 和其他固有免疫細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子和其他因子的類型決定CD4+T 分化為Th1 細(xì)胞、Th2 細(xì)胞、Th17 效應(yīng)細(xì)胞或者調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(regulatory T cells,Treg)。普遍認(rèn)為,TLRs 引發(fā)的信號傳導(dǎo)激發(fā)DCs 分泌大量IL-12,可以促進(jìn)IFN-γ 誘導(dǎo)Th1 效應(yīng)細(xì)胞的產(chǎn)生;DCs 分泌IL-10,可以促進(jìn)Th2 效應(yīng)細(xì)胞的產(chǎn)生;DCs 分泌TNF-α、IL-6、IL-23 可以促進(jìn)Th17 效應(yīng)細(xì)胞的產(chǎn)生;DCs 分泌TGF-β,可以促進(jìn)Treg 效應(yīng)細(xì)胞的產(chǎn)生。綜上,表達(dá)于DCs 和其他固有免疫細(xì)胞的TLRs 與配體識別結(jié)合,激發(fā)細(xì)胞分泌不同細(xì)胞因子和趨化因子,誘導(dǎo)Th0/Th1/Th2/Treg 之間比例失衡。
近來研究表明,T 細(xì)胞自身也可能表達(dá)TLRs,表達(dá)于CD4+T 細(xì)胞表面的TLR2 與TLR4 與配體識別結(jié)合,直接在細(xì)胞的激活、分化過程中起作用。小鼠的CD8+T 細(xì)胞表面表達(dá)的TLR2 和TLR2 配體識別結(jié)合,可以提高CD8+T 細(xì)胞的增殖、生存和效應(yīng)功能,減少其對DCs 的共刺激信號的需要[2]。
TLRs 在外周血單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞,以及皮膚的細(xì)胞群,例如角化細(xì)胞、纖維母細(xì)胞、黑色素細(xì)胞中都有表達(dá),TLRs 在皮膚的免疫防御系統(tǒng)中起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)AD 患者上述細(xì)胞表達(dá)的TLR 與健康對照者相比有所改變,其中研究最多的TLR2和TLR4。
AD 患者在急性發(fā)作期,皮損角化細(xì)胞存在TLR2 和TLR4 過度表達(dá),并與炎性反應(yīng)密切相關(guān)[3]。而慢性期皮損組織的TLR-1 蛋白高表達(dá),TLR-2 蛋白低表達(dá),經(jīng)過3 周他克莫司治療后,患者皮損處水腫消除,炎性細(xì)胞浸潤減少,TLR-1 表達(dá)降低,TLR-2 表達(dá)增高[4]。
AD 患者存在上皮緊密連接(tight junction,TJ)的破壞和皮膚對金黃色葡萄球菌(Staphylococcus Aureus,S.a(chǎn)ureus)易感性增加。AD 患者上皮TJ 破壞可能與其表皮TLR2 蛋白表達(dá)降低有關(guān),TJ 功能的缺失造成皮膚愈合延遲與不完全修復(fù)[5]。AD 患者體外培養(yǎng)的人類原代角化細(xì)胞(human primary keratinocyte,HPKs)表面表達(dá)的TLR-2 識別結(jié)合體配體后,引發(fā)細(xì)胞因子和趨化因子分泌的能力下降[6]。表達(dá)于表皮細(xì)胞表面的TLR2 與配體識別結(jié)合,可以通過上調(diào)TJ 蛋白表達(dá),促進(jìn)皮膚損傷修復(fù),Tlr2-/-小鼠具有皮膚膠帶剝離傷愈合延遲的特點(diǎn)[5]。
AD 患者外周血單個核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)表面TLR2 與TLR4 蛋白表達(dá)低于正常組,TLR2 和TLR4 信號的缺失可能誘導(dǎo)Th2 型免疫應(yīng)答產(chǎn)生,從而導(dǎo)致AD 患者病情的發(fā)展[7]。
遺傳因素在AD 發(fā)病與進(jìn)展過程發(fā)揮重要的作用。TLRs 是環(huán)境和免疫系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)媒介,TLRs的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)與AD 發(fā)病與病情發(fā)展相關(guān)。
AD 患者的發(fā)病與TLR4 位點(diǎn)D299G SNP 相關(guān)。S.Aureus 在AD 患者皮膚的高定植率,PBMC表面TLR2 蛋白表達(dá)減弱,二者TLR2 位點(diǎn)R753Q SNP 相關(guān)。AD 患者病情的嚴(yán)重性與TLR2 啟動子區(qū)的A-16934T 相關(guān)。與正常兒童相比,AD 兒童患者TLR4 D299G SNP 發(fā)生率明顯升高,具有TLR-2 R753Q SNP 的AD 兒童患者有更嚴(yán)重的臨床癥狀[8]。但是,用熒光探針分析AD 兒童患者與健康兒童外周血中提取的DNA 序列,發(fā)現(xiàn)TLR-2 R753Q/TLR-4 D299G 與AD 的發(fā)病及病情嚴(yán)重程度沒有相關(guān)性[9]。
在Toll 樣受體信號通路中,MyD88 接頭樣蛋白(MyD88 adaptor protein,Mal)在下游信號傳導(dǎo)中起著重要作用,Mal 位點(diǎn)連鎖不平衡c.394 G >A(E132K)、c.428 G >A (R143Q)、c.570 G >C(E190D)會導(dǎo)致Mal 功能的缺損,-103 A >G 會抑制Mal 的轉(zhuǎn)錄,從而影響AD 病情的發(fā)展[10]。
維生素D(vitamin D,Vit.D)通過改變免疫細(xì)胞的TLRs 表達(dá),在機(jī)體免疫調(diào)控中發(fā)揮作用。例如1,25 二羥基維生素D3[1,25-dihydroxy vitamin D3,1,25(OH)2D3]通過下調(diào)TLR7 表達(dá),抑制DCs 分化及成熟,使DCs 具有耐受性,抑制DCs 激活T 細(xì)胞產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答,在免疫耐受調(diào)控中發(fā)揮重要作用[11]。
AD 患者血清中25 羥維生素D3(25-hydroxyvitamin D3,25OHD3)水平與病情的嚴(yán)重程度成反比。母體懷孕期間維生素D 的補(bǔ)充,使孩子在兒童時期罹患AD 的風(fēng)險降低[12]。37 名意大利兒童中血清25OHD3水平與AD 臨床癥狀嚴(yán)重程度成反比,對于外界過敏原誘發(fā)的過敏反應(yīng)程度,血清維生素D 水平低的雄鼠高于對照組雄鼠[13]。維生素D 的補(bǔ)充會使AD 患者臨床癥狀改善,健康人罹患AD 的風(fēng)險降低。目前,維生素D 通過調(diào)控TLRs 影響AD 發(fā)病的機(jī)制仍有待研究。
AD 患者以劇烈瘙癢、皮膚屏障結(jié)構(gòu)破壞、對病原體的易感性增加、皮膚損傷處S.Aureus 定植率增高為特點(diǎn),AD 患者血清IgE 高于正常、Th1/Th2 比例失衡,DCs 表面分子的信號通路發(fā)生改變[14]。
劇烈瘙癢是AD 患者的主要癥狀。TLR3 配體與背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion,DRGs)神經(jīng)元表達(dá)的TLR3 分子識別結(jié)合,誘導(dǎo)DRGs 神經(jīng)元產(chǎn)生內(nèi)向電流和動作電位,引發(fā)野生型小鼠產(chǎn)生搔抓行為,TLR3-/-小鼠的皮膚瘙癢和干燥癥狀改善,通過TLR3 信號通路引發(fā)皮膚瘙癢,可以作為治療AD 瘙癢癥狀的新思路[15]。
人胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生產(chǎn)素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP)是一種由上皮細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子,可以促進(jìn)Th2 型免疫反應(yīng)的發(fā)生。TSLP 在AD 患者皮損的角質(zhì)細(xì)胞中高度表達(dá),是機(jī)體和環(huán)境相互作用引發(fā)炎性反應(yīng)的關(guān)鍵因素。體外培養(yǎng)的AD 患者HPKs 表面TLR2/TLR6 異質(zhì)二聚體,識別S.Aureus 胞膜中的二酰脂蛋白/脂肽成分,誘導(dǎo)HPKs 分泌的TSLP,隨后引發(fā)Th2 型免疫反應(yīng)極化和病情惡化,引起S.Aureus 聚集和AD 病情的惡性循環(huán)[16]。Th2 型免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用的IL-4和IL-13,抑制表皮屏障結(jié)構(gòu)中重要成分中間絲聚合蛋白(filaggrin,F(xiàn)LG)的表達(dá),造成表皮屏障缺陷持續(xù)存在的狀態(tài)[17]。
IgE 高親和力受體(FcεRI)以三聚體α2γ 形式表達(dá)于AD 患者外周血單核細(xì)胞、皮膚表皮朗格漢斯細(xì)胞(Langerhans cells,LCs)、漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(plasmacytoid dendritic cells,pDCs)和髓樣樹突狀細(xì)胞(myloid dentritic cells,mDCs)表面。單核細(xì)胞表面的FcεRI 與IgE 結(jié)合后,抑制TLR2 與配體識別結(jié)合和刺激單核細(xì)胞分泌細(xì)胞因子[18],表皮LCs 表面的TLR2 與S.Aureus 的成分識別結(jié)合后,下調(diào)FcεRI 的表達(dá)[19]。TLR9 配體通過抑制pDCs 表面FcεRI 表達(dá),抑制IgE 與FcεRI 結(jié)合,刺激pDCs 分泌大量IFN-α 與IFN-β。AD 患者皮損處幾乎檢測不到pDCs,病原體誘導(dǎo)pDCs 分泌IFN-α/β 的能力下降。二者可能是引發(fā)AD 患者皮膚對病原體易感性增加的原因[20]。
綜上所述,AD 患者外周血和皮膚損傷處均發(fā)生TLRs 的表達(dá)異常,TLRs 基因多態(tài)性與AD 的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),維生素D 可能通過通過TLR 在AD 的發(fā)生發(fā)展中起作用,TLRs 在AD 的發(fā)病機(jī)制中起著重要的作用,但尚未完全清楚。阻斷某種TLR 信號通路或給予某種TLR 配體的刺激可以改善AD 臨床癥狀。隨著TLRs 在AD 發(fā)病中的免疫機(jī)制逐漸深入研究,可以為AD 的治療提供新的思路和視角。
[1]Manicassamy S,Pulendran B.Modulation of adaptive immunity with toll-like receptors[J].Semin Immunol,2009,21:185-193.
[2]Jin B,Sun T,Yu XH,et al.The effects of TLR activation on T-cell development and differentiation[J].Clin Dev Immunol,2012,7:1-32.
[3]謝志強(qiáng),劉玲玲,竇霞,等.特應(yīng)性皮炎皮損角質(zhì)形成細(xì)胞TLR2 和TLR4 的表達(dá)[J].中國麻風(fēng)皮膚病雜志,2006,22:23-25.
[4]Antiga E,Volpi W,Torchia D,et al.Effects of tacrolimus ointment on toll-like receptors in atopic dermatitis[J].Clin Exp Dermatol,2011,36:235-241.
[5]Kuo IH,Carpenter-Mendini A,Yoshida T,et al.Activation of epidermal toll-like receptor 2 enhances tight junction function:implications foratopic dermatitis and skin barrier repair[J].J Iinvestig Dermatol,2013,133:988-998.
[6]Niebuhr M,Heratizadeh A,Wichmann K,et al.Intrinsic alterations of pro-inflammatory mediators in unstimulated and TLR-2 stimulated keratinocytes from atopic dermatitis patients[J].Exp Dermatol,2011,20:468-472.
[7]Lesiak A,Smolewski P,Sobolewska-Sztychny D,et al.The role of T-regulatory cells and Toll-like receptors 2 and 4 in atopic dermatitis[J].Scand J Immunol,2012,76:405-410.
[8]Salpietro C,Rigoli L,Miraglia Del Giudice M,et al.TLR2 and TLR4 gene polymorphisms and atopic dermatitis in Italian children[J].Int J Immunopathol Pharmacol,2011,24:33-40.
[9]Galli E,Ciucci A,Cersosimo S,et al.Eczema and food allergy in an Italian pediatric cohort:no association with TLR-2 and TLR-4 polymorphisms[J].Int J Immunopathol Pharmacol,2010,23:671-675.
[10]An Y,Ohnishi H,Matsui E,et al.Genetic variations in MyD88 adaptor-like are associated with atopic dermatitis[J].Int J Mol Med,2011,27:795-801.
[11]劉飛,楊明珍.1,25-二羥維生素D3下調(diào)Toll 樣受體7在樹突狀細(xì)胞中的表達(dá)[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2012,47:924-927.
[12]Lee SA,Hong S,Kim HJ,et al.Correlation between serum vitamin d level and the severity of atopic dermatitis associatedwith food sensitization[J].Allergy Asthma Immunol Res,2013,5:207-210.
[13]Benson AA,Toh JA,Vernon N,et al.The role of vitamin D in the immunopathogenesis of allergic skin diseases[J].Allergy,2012,67:296-301.
[14]Elias PM.Lipid abnormalities and lipid-based repair strategies in atopic dermatitis[J].Biochim Biophys Acta,2013,13:1388-1981.
[15]Liu T,Berta T,Xu ZZ,et al.TLR3 deficiency impairs spinal cord synaptic transmission,central sensitization,and pruritus in mice[J].J Clin Invest,2012,122:2195-2207.
[16]Vu AT,Baba T,Chen X,et al.Staphylococcus aureus membrane and diacylated lipopeptide induce thymic stromal lymphopoietin in keratinocytes through the toll-like receptor 2-toll-like receptor 6 pathway[J].J Allergy Clin Immunol,2010,126:985-993.
[17]Ong PY.Editorial update on emerging treatments of atopic dermatitis[J].Expert Opin Emerg Drugs,2012,17:129-133.
[18]Novak N,Bieber T.FcεRI-toll-like receptor interaction in atopic dermatitis[J].Curr Probl Dermatol,2011,41:47-53.
[19]Koch S,Leib N,Bedorf J,et al.TLR2 down-regulates FcεRI and its transcription factor PU.1 in human Langerhans cells[J].Allergy,2013,5:621-628.
[20]Novak N,Bieber T.FcεRI-toll-like receptor interaction in atopic dermatitis[J].Curr Probl Dermatol,2011,41:47-53.