白自然 林 倩 余雨迪 葉小康 楊 晨 李 霞 王 冠

（大連醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫教研室，大連 116044）

Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLRs）屬于模式識(shí)別受體（pattern recognition receptor，PRR）家族，可識(shí)別多種病原體相關(guān)分子模式（pathogenassociated molecular patterns，PAMP）和損傷相關(guān)分 子 模 式（damage-related molecular patterns，DAMP），是固有免疫與適應(yīng)性免疫之間的橋梁［1］。TLR 家族成員不僅可以促進(jìn)病原體的清除，且能參與癌癥及自身免疫病等疾病的發(fā)生發(fā)展［2］。最初認(rèn)為TLR 主要由抗原提呈細(xì)胞（antigen presenting cells，APC），如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DC）等表達(dá)，而在這些細(xì)胞中TLR 與其配體的相互作用將間接導(dǎo)致適應(yīng)性免疫細(xì)胞尤其是T細(xì)胞的激活。以往的研究主要闡述了TLR 在固有免疫細(xì)胞中的功能及作用機(jī)制，對(duì)其在適應(yīng)性免疫細(xì)胞中的功能研究較少，然而近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，不同的T細(xì)胞亞群在發(fā)育和激活階段也表達(dá)TLR，它們可以共刺激分子的形式直接調(diào)控T細(xì)胞的功能。

T 細(xì)胞在適應(yīng)性免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要的作用，它們通過(guò)分泌細(xì)胞因子或直接殺傷靶細(xì)胞發(fā)揮免疫學(xué)功能，其發(fā)育、分化及功能的異常與多種疾病有關(guān)。而越來(lái)越多的研究報(bào)道，能量代謝驅(qū)動(dòng)機(jī)體和細(xì)胞的功能，且已證明T細(xì)胞代謝的改變與其功能密切相關(guān)［3］。而TLR 也被報(bào)道可以直接調(diào)節(jié)不同細(xì)胞的代謝，本綜述主要探討TLR信號(hào)在T細(xì)胞代謝及功能的直接調(diào)控作用，此外還探討了T細(xì)胞中TLR信號(hào)的活化如何參與疾病的發(fā)生發(fā)展，為T細(xì)胞介導(dǎo)的疾病預(yù)防與免疫治療提供新策略。

1 TLR家族及其信號(hào)通路

1.1 TLR結(jié)構(gòu)及分布

Toll最初是在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)果蠅背腹部體軸發(fā)育的必需蛋白質(zhì)，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)該蛋白質(zhì)具有受體功能，能識(shí)別入侵的病原體，介導(dǎo)果蠅天然免疫反應(yīng)。1997年，Medzhitov等［4］首次發(fā)現(xiàn)與果蠅同源的人Toll 蛋白，其能夠激活核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB 信號(hào)，稱之為Toll 樣受體，目前在人類和小鼠中已經(jīng)鑒定出13 種TLR，為TLR1～TLR13。TLR家族是一類典型的PRR，均為Ⅰ型跨膜蛋白，由富含亮氨酸重復(fù)序列的胞外區(qū)、包含單個(gè)α 螺旋的跨膜區(qū)以及帶有Toll 的胞質(zhì)區(qū)Toll-白介素-1 受體結(jié)構(gòu)域（Toll/ⅠL-1R resistance，TⅠR）組成［5］。TLR 廣泛分布在包括DC、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞以及一些內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中［6］，可分布于細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)，其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、TLR10、TLR11 和TLR12 在細(xì)胞表面大量表達(dá)，主要識(shí)別微生物膜分子，例如脂質(zhì)、脂蛋白、脂肽等。而TLR3、TLR7、TLR8、TLR9、TLR13 位于胞質(zhì)區(qū)室，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核內(nèi)體、溶酶體中，可以識(shí)別微生物核酸［7］。這些TLR 家族分子識(shí)別相應(yīng)配體，激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，觸發(fā)免疫反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞因子、趨化因子產(chǎn)生，在固有免疫及適應(yīng)性免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要的作用。

1.2 TLR信號(hào)通路

當(dāng)PAMP 和DAMP 與相應(yīng)的TLR 結(jié)合，可通過(guò)髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）依賴或非依賴途徑進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。除TLR3外，TLR家族其他成員誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)都依賴于MyD88。MyD88 激活ⅠL-1 受體相關(guān)激酶（ⅠL-1 receptor-associated kinase，ⅠRAK）和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6 （tumor necrosis factor receptor-associated factor 6， TRAF6）， 形 成MyD88-ⅠRAKs-TRAF6 復(fù)合物，接著激活ⅠκB 激酶（ⅠκB kinase，ⅠKK）復(fù)合體并導(dǎo)致絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和NF-κB的激活，從而誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生［8］。而MyD88 非依賴途徑通過(guò)激活Toll 樣受體相關(guān)干擾素接頭分子（Toll/ⅠL-1R domaincontaining adaptor-inducing ⅠFN-beta， TRⅠF） 和TRⅠF 相 關(guān) 接 頭 分 子（TRⅠF associated connector molecules，TRAM），導(dǎo)致ⅠKK/TANK 結(jié)合激酶1（TANK-binding kinase 1，TBK1）的募集，再激活NF-κB及MAPK信號(hào)通路，誘導(dǎo)細(xì)胞因子產(chǎn)生［6］。

2 TLR對(duì)T細(xì)胞功能及代謝的影響

2.1 T細(xì)胞中TLR的表達(dá)

目前有關(guān)TLR 的研究大多數(shù)都集中于其在APC 中的作用：TLR 激活可增強(qiáng)APC 的抗原提呈作用，上調(diào)共刺激分子表達(dá)，通過(guò)先天免疫系統(tǒng)間接調(diào)控T細(xì)胞應(yīng)答［9］。但越來(lái)越多的研究證明，T細(xì)胞本身也表達(dá)TLR。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠初始CD4+T 細(xì)胞表達(dá)TLR3、TLR4、TLR5 和TLR9 的mRNA［10］。Fukata 等［11］通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)在小鼠CD4+CD45RbhighT 細(xì) 胞 上 檢 測(cè) 到TLR2、TLR3、TLR4 和TLR9 蛋 白；Cottalorda 等［12］在 小 鼠CD8+T 細(xì) 胞 上 也 檢 測(cè) 到TLR1、TLR2、TLR6、TLR7 和TLR9 的表達(dá)。此外，在高度純化的人CD4+T 細(xì)胞和CD8+T 細(xì)胞中也檢測(cè)到TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR7、TLR9 和TLR10 的基因及蛋白質(zhì)表達(dá)［13-14］，并且發(fā)現(xiàn)CD4+T 細(xì)胞比CD8+T 細(xì)胞表達(dá)更高水平的TLR1、TLR4 和TLR9， 而CD8+T 表 達(dá) 更 高 水 平 的TLR3［14］。這些現(xiàn)象提示，T細(xì)胞上的TLR信號(hào)可能直接調(diào)控T細(xì)胞的免疫功能。

有趣的是，T細(xì)胞上TLR的表達(dá)也受到T細(xì)胞抗原受體（T cell antigen receptor，TCR）激活的調(diào)節(jié)。研究報(bào)道，小鼠的na?ve T細(xì)胞表達(dá)TLR2，但只有在抗CD3 抗體激活后才可以檢測(cè)到細(xì)胞表面的TLR2蛋白［15］。也有研究發(fā)現(xiàn)，小鼠細(xì)胞毒性T淋 巴 細(xì) 胞（cytotoxic T lymphocytes，CTL） 的TLR2 基因表達(dá)水平要明顯高于靜息狀態(tài)下的CD8+T 細(xì) 胞［16］，活 化 后 的 小 鼠 初 始CD4+T 細(xì) 胞TLR3 和TLR9 基 因 表 達(dá) 水 平 也 明 顯 上 調(diào)［10］。Komai-Koma 等［13］的研究中也發(fā)現(xiàn)，人CD4+T 細(xì)胞也只有在激活狀態(tài)下，才可在細(xì)胞表面檢測(cè)到TLR2和TLR4表達(dá)。這些研究結(jié)果提示，TLR在T細(xì)胞中的表達(dá)可能與其活化狀態(tài)有關(guān)。

在某些炎癥及自身免疫病中，T 細(xì)胞異?；罨谶@類患者的T細(xì)胞也發(fā)現(xiàn)TLR表達(dá)明顯上調(diào)（表1，2）。與健康對(duì)照組相比，腎小球腎炎患者T細(xì)胞上TLR2表達(dá)上調(diào)［17］。慢性丙型肝炎患者調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells，Treg）中表達(dá)更高水平的TLR2［18］。毒性彌漫性甲狀腺腫患者外周血CD4+TLR2/4+、CD8+TLR2/4+T細(xì)胞的比例明顯高于正常對(duì)照組，并發(fā)現(xiàn)CD8+T 細(xì)胞上TLR2、TLR4 表達(dá)明顯上調(diào)［19］。多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS） 患 者 的CD4+T 和CD8+T 細(xì) 胞 上TLR2、TLR4和TLR9表達(dá)更高［20］。急慢性肝衰竭患者CD4+T 和CD8+T 細(xì)胞中TLR4 表達(dá)明顯增加，并與疾病相關(guān)實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)血清總膽紅素、直接膽紅素等呈正相關(guān)［21］。這些現(xiàn)象提示，T 細(xì)胞上TLR的異常表達(dá)可能通過(guò)調(diào)控T細(xì)胞活化從而參與某些炎癥及自身免疫病等疾病的發(fā)生發(fā)展。

2.2 TLR激活對(duì)T細(xì)胞功能的影響

TLR 在不同T 細(xì)胞上的差異表達(dá)及TLR 信號(hào)的激活會(huì)影響T細(xì)胞的功能（表1，圖1）。大量的研究證實(shí)，T細(xì)胞中TLR信號(hào)可作為共刺激分子直接參與T細(xì)胞活化。Salerno等［22］研究表明，與單獨(dú)的抗CD3抗體刺激相比，TLR2配體的刺激有效提高了分泌ⅠFN-γ 的T 細(xì)胞百分比，并且發(fā)現(xiàn)TLR2 配體刺激后，細(xì)胞因子生成水平與抗CD28抗體刺激可達(dá)到相似水平，提示TLR2可以起到與CD28 信號(hào)相同的共刺激作用。在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，TLR2的激活還可以增強(qiáng)小鼠CD8+T細(xì)胞的增殖與存活，上調(diào)CD25表達(dá)，并增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞的效應(yīng)功能［12］。TLR2 信號(hào)也可調(diào)節(jié)記憶CD8+T 細(xì)胞的增殖以及ⅠFN-γ 產(chǎn)生［23］。TLR2 配體刺激的CD4+T 細(xì)胞，顯著增強(qiáng)了ⅠFN-γ、ⅠL-2 和腫瘤壞死因 子α （tumor necrosis factor α，TNF-α） 的 產(chǎn)生［13］。此外，TLR2 激活還可增強(qiáng)Th17（T helper cells 17）細(xì)胞分化，促進(jìn)Th17細(xì)胞增殖以及ⅠL-17產(chǎn) 生［24］。人CD4+T 細(xì) 胞 中TLR3 信 號(hào) 可 誘 導(dǎo)ⅠL-17A和ⅠL-21產(chǎn)生［23］。TLR3和TLR9配體刺激均可增強(qiáng)CD4+T 細(xì)胞的存活［10］。在沒有APC 的情況下，由脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）激活的CD4+CD25+Treg 細(xì)胞中TLR4 信號(hào)可以直接誘導(dǎo)Treg 細(xì)胞激活，上調(diào)細(xì)胞表面活化標(biāo)記物CD69、CD44、CD38表達(dá)［25］。TLR4激活也可增強(qiáng)CD4+T細(xì)胞的增殖和體外存活率［26］，還能誘導(dǎo)人類T 細(xì)胞黏附于纖連蛋白［27］。TLR5、TLR7和TLR8的配體刺激人CD4+T 細(xì)胞，可上調(diào)ⅠFN-γ 水平［28］。在抗CD3抗體存在下，TLR7信號(hào)的激活能促進(jìn)小鼠脾臟高度純化的CD8+T 細(xì)胞中CD25、CD44、CD69 以及轉(zhuǎn)錄因子T-bet 和Eomes 的表達(dá)［29］。另外也有研究報(bào)道，一些TLR 信號(hào)的激活也可以抑制不同T 細(xì)胞的應(yīng)答，TLR7 配體顯著抑制了人類及小鼠Th17細(xì)胞的分化，并降低了產(chǎn)生ⅠL-17的細(xì)胞數(shù)量和 ⅠL-17 mRNA 表達(dá)水平［24］。TLR8 信號(hào)激活可以直接逆轉(zhuǎn)Treg 細(xì)胞的抑制功能［30］。以上研究表明，T細(xì)胞中TLR信號(hào)可以直接調(diào)節(jié)T細(xì)胞活化、分化及功能，這可能會(huì)通過(guò)調(diào)控T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，影響多種疾病的發(fā)生與發(fā)展（表2）。

研究發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）模型中，CD4+T 細(xì)胞中TLR2 的缺失可顯著改善EAE 發(fā) ?。?1］。在 慢 性 丙 型 肝 炎 中，TLR2 配 體（Pam3Csk4）的刺激增強(qiáng)Treg細(xì)胞的抑制功能，但降低Treg與Th17細(xì)胞的比例［18］。然而，在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，Pam3Csk4 的刺激可下調(diào)Foxp3+Treg細(xì)胞的抑制功能，同時(shí)增強(qiáng)腫瘤特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的細(xì)胞毒性來(lái)恢復(fù)重癥聯(lián)合免疫缺陷（severe combined immunodeficiency，SCⅠD）小鼠的抗腫瘤免疫反應(yīng)，使SCⅠD 小鼠的腫瘤得以緩解［32］。TLR2、TLR4 和TLR9 配體可直接誘導(dǎo)MS患 者CD4+T 和CD8+T 細(xì) 胞 產(chǎn) 生ⅠL-1β、ⅠL-6 和ⅠL-17等細(xì)胞因子，并且Pam3Csk4激活的MS患者CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生的ⅠL-17和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）水平與疾病活動(dòng)直接相關(guān)［20］。TLR2 和TLR4 配體可促進(jìn)視神經(jīng)脊髓炎譜系障礙（neuromyelitis optic spectrum disorder，NMOSD）患者CD4+T 細(xì)胞的增殖以及炎性細(xì)胞因子ⅠL-6、ⅠL-17、ⅠL-21的產(chǎn)生，并誘導(dǎo)患者Th17，濾泡輔助性T細(xì)胞（follicular helper T cells，Tfh）與Treg細(xì)胞 亞 群 的 失 衡［33］。TLR3 配 體Poly （Ⅰ∶C） 和TLR9 配體CpG 可以激活Th1 細(xì)胞的免疫應(yīng)答，并能調(diào)控抗腫瘤活性［24］。綜上所述，TLR 信號(hào)直接影響了T細(xì)胞的激活、分化及發(fā)揮效應(yīng)功能，研究不同T細(xì)胞亞群中TLR信號(hào)通路的功能與調(diào)控作用將能更好地了解T細(xì)胞介導(dǎo)的疾病發(fā)病機(jī)制，并可為臨床治療提供新的策略與靶點(diǎn)。

2.3 TLR激活對(duì)T細(xì)胞代謝的影響

越來(lái)越多的證據(jù)表明，能量代謝指導(dǎo)免疫細(xì)胞的分化發(fā)育及功能，T細(xì)胞代謝與功能之間存在緊密的聯(lián)系。靜息狀態(tài)下的T 細(xì)胞通常依賴葡萄糖、脂質(zhì)和氨基酸的氧化產(chǎn)生ATP，以維持其正常的生理活動(dòng)［34］。活化后，T 細(xì)胞迅速增殖并發(fā)揮效應(yīng)功能，為滿足其快速的能量需求，其糖酵解與谷氨酰胺氧化增加，中間代謝產(chǎn)物也可為細(xì)胞快速增殖提供所需的生物合成原料［34］。研究發(fā)現(xiàn)，T 細(xì)胞代謝的改變與許多疾病有關(guān)，類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）患者CD4+T 細(xì)胞缺乏6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3 (6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2, 6-bisphosphatase 3，PFKFB3），使葡萄糖代謝趨向戊糖磷酸途徑，這種代謝的轉(zhuǎn)變與關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度有關(guān)［35］。Ho等［36］研究表明，葡萄糖缺乏會(huì)抑制腫瘤中CD4+T細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)。這些結(jié)果表明，T細(xì)胞代謝可能通過(guò)影響其效應(yīng)功能，參與疾病的發(fā)生發(fā)展。

近年來(lái)有很多研究探討了TLR 信號(hào)對(duì)巨噬細(xì)胞和DC代謝的影響，但表達(dá)在T細(xì)胞上的TLR是否能夠調(diào)節(jié)以及如何調(diào)節(jié)不同T細(xì)胞亞群的代謝仍在研究中。本文總結(jié)了近年來(lái)有關(guān)TLR 信號(hào)直接調(diào)控T 細(xì)胞代謝的研究（表1）。研究發(fā)現(xiàn)，用TLR1/TLR2 配體刺激Treg 細(xì)胞，可以促進(jìn)其增殖并增強(qiáng)PⅠ3K-AKT-mTORC1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，通過(guò)上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，Glut1）和己糖激酶2（hexokinase 2，HK2）的表達(dá)，增強(qiáng)其糖酵解［37］。也有研究報(bào)道，激活TLR2信號(hào)可上調(diào)CD8+T 細(xì)胞中生物能量代謝相關(guān)基因的表達(dá)，增強(qiáng)糖酵解和谷氨酰胺代謝，從而直接激活CD8+T細(xì) 胞［38］。TLR2 和TLR7 信 號(hào) 的 激 活 會(huì) 促 進(jìn) 鼠CD8+T 細(xì) 胞 產(chǎn) 生ⅠFN-γ，可 以 激 活PⅠ3K-AKTmTOR 信號(hào)，這種作用依賴線粒體呼吸提供能量，而不是糖酵解［39］?？笴D3 抗體刺激CD8+T 細(xì)胞，可以使mTOR磷酸化增強(qiáng)，同時(shí)TLR7信號(hào)的激活能夠進(jìn)一步上調(diào)CD8+T細(xì)胞中mTOR和Akt的水平以及糖酵解相關(guān)基因的表達(dá)，并可增加乳酸的生成［29］。最近的研究表明，人Treg 中TLR8 信號(hào)的激活通過(guò)下調(diào)Glut 以及調(diào)控糖酵解的關(guān)鍵酶表達(dá)，抑制Treg 細(xì)胞攝取葡萄糖和糖酵解，從而逆轉(zhuǎn)Treg 細(xì)胞的抑制功能［40］。此外，在黑色素瘤過(guò)繼性T 細(xì)胞治療模型中，TLR8 信號(hào)介導(dǎo)的Treg 細(xì)胞糖代謝以及功能的改變可以增強(qiáng)體內(nèi)的抗腫瘤免疫［40］。

T細(xì)胞的代謝可直接影響其活化及發(fā)揮功能，關(guān)于T 細(xì)胞代謝的分子調(diào)控機(jī)制仍需進(jìn)一步探索，研究人員發(fā)現(xiàn)TLR 信號(hào)可以直接調(diào)控T 細(xì)胞代謝［29，37-40］，但目前都集中于其對(duì)T細(xì)胞糖代謝的調(diào)節(jié)。進(jìn)一步研究TLR信號(hào)對(duì)不同T細(xì)胞糖、脂、氨基酸代謝調(diào)控及具體分子機(jī)制將為腫瘤、自身免疫病等疾病的預(yù)防與治療提供有效的分子靶標(biāo)。

Table 1 Effects of activation of TLRs on T cell function and metabolism表1 TLRs激活對(duì)T細(xì)胞功能及代謝的影響

Table 2 Relationship between differential expression of TLRs on T cells and disease表2 T細(xì)胞上TLRs的差異表達(dá)與疾病的關(guān)系

Fig.1 The effect of TLR signal on T cell function and metabolism圖1 TLR信號(hào)對(duì)T細(xì)胞功能及代謝的影響

3 總結(jié)與展望

TLR在炎癥、自身免疫病以及腫瘤相關(guān)免疫細(xì)胞中廣泛表達(dá)，并參與疾病的發(fā)生發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)TLR 的研究都集中于其對(duì)固有免疫細(xì)胞的多種作用，包括上調(diào)共刺激分子表達(dá)及促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而間接調(diào)控T細(xì)胞應(yīng)答。越來(lái)越多的證據(jù)表明，TLR 配體也可以直接作用于T 細(xì)胞，TLR可充當(dāng)T細(xì)胞的共刺激受體，增強(qiáng)細(xì)胞因子產(chǎn)生，促進(jìn)細(xì)胞的增殖與存活。另外，TLR還可以通過(guò)調(diào)控T細(xì)胞的代謝從而影響其效應(yīng)功能，并與很多疾病密切相關(guān)。深入了解TLR在T細(xì)胞功能及代謝中的調(diào)控作用，有助于為癌癥及自身免疫病等疾病提供新的治療策略。