膿毒癥與Toll樣受體基因多態性研究*

[摘要] 膿毒癥是機體對嚴重感染的全身反應，研究表明其易感性和臨床轉歸與機體的遺傳背景等多種因素有關。筆者對與膿毒癥相關的Toll樣受體基因多態性進行如下綜述。

[關鍵詞] Toll樣受體；基因多態性；膿毒癥

[中圖分類號] R631 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2011）25-22-03

Study of Toll-like Receptor Gene Polymorphism in Sepsis

WANG Zhiyi SUN Laifang

Department of Emergency，the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College，Wenzhou 325000，China

[Abstract] Sepsis is defined as the systemic inflammatory response of the body to an infection. Numerous studies show that the susceptibility and clinical outcome of sepsis associated with the different genetic background. This review summarizes the research on relationship between the sepsis and Toll-like receptor gene polymorphisms.

[Key words] Toll-like receptors；Gene polymorphisms；Sepsis

膿毒癥是感染引起的全身性炎癥反應綜合征，是創傷、燒傷、術后感染和危重病的常見并發癥，可進一步發展成嚴重膿毒血癥、膿毒性休克和器官功能障礙綜合征，甚至死亡。流行病學調查顯示[1]，膿毒癥的發病率和死亡率隨年齡的增長而增加，且黑人膿毒癥易感性比白人高，死亡率也明顯高于其他人種，可見機體的遺傳因素對膿毒癥的易感性和臨床轉歸具有重要的作用。為進一步證實遺傳因素對膿毒癥的作用，2001年國際膿毒癥定義會議建議將遺傳背景因素作為膿毒癥病因的重要組成部分進行研究。近年來，國內外對膿毒癥的基礎與臨床研究十分重視，大量研究表明Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）與膿毒癥的發病機制有關[2]。本文就膿毒癥與TLRs基因多態性研究作如下綜述。

1Toll樣受體

TLRs是參與非特異性免疫的一類重要蛋白質分子。1980年，Nusslein-Volhard等在研究果蠅胚胎發育過程中發現一個決定果蠅的背腹側分化的基因，將其命名為Toll基因。目前，在人類中已經發現的TLRs家族成員有11個，根據染色體的位置、基因結構和氨基酸序列，可分為5個亞科，即TLR2（包括TLR1、TLR2、TLR6和TLR10）、TLR3、TLR4、TLR5和TLR9（包括TLR7、TLR8和TLR9）。TLRs結構包括胞外富含亮氨酸的重復序列（LRR），跨膜區，胞內Toll/IL-1受體結構域。TLRs介導的信號途徑包括激活NF-κB、MAP激酶、干擾素調節因子（interferon regulatory factors，IRFs），從而釋放細胞因子、化學增活素、干擾素與免疫球蛋白，在宿主防御免疫反應方面起著重要作用。1997年，Medzhitov等報道了與果蠅同源性的人類Toll，當其過多表達時可活化NF-κB，并誘發刺激分子表達[3]。

2TLRs基因多態性與膿毒癥

基因多態性是指在一個遺傳座位上具有一個以上的等位基因，且各個等位基因在群體中的出現頻率皆高于1％，是人體對疾病易感性與耐受性、臨床表型多樣性及藥物治療反應差異性的重要因素。研究發現TLRs、腫瘤壞死因子TNF等炎癥因子、絲裂原活化抑制因子（PAI-1）、人白細胞抗原（HLA）和熱休克蛋白（HSP-70）等基因多態性均與膿毒癥有關。目前，研究較多的是TLRs基因多態性。

2.1#8195;TLR4基因多態性與膿毒癥

Poltorak等[4]和Qureshi等[5]用遺傳學方法發現，攜帶C3H/HeJ和C57BL/lOScCr基因的兩株小鼠表現為對脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）高度耐受性和對革蘭陰性菌感染高度易感性。前者為TLR4基因第3外顯子的錯義突變致TLR4基因編碼產物多肽鏈第712位上的脯氨酸被組氨酸所取代，后者為TLR4基因存在無義突變。這種基因突變或多態性解釋了同種個體間對膿毒癥易感性的差異和不同種屬對部分脂多糖結構反應不同，表明TLR4基因是調節LPS反應的關鍵。單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP）研究是最常見的基因組學研究方法。目前對TLR4的SNP研究主要集中在Asp299Gly（299位天門冬氨酸與甘氨酸的置換）和Try399Ile（399位蘇氨酸與異亮氨酸的置換）2個位點的突變。Arbour等[6]通過轉染Th.1細胞發現Asp299Gly位點的突變可干擾TLR4介導的LPS信號轉導通路，降低呼吸道上皮細胞對人LPS的刺激反應性。Agnese等[7]研究表明Asp299Gly/Thr399Ile突變可是使革蘭氏陰性菌感染發生率明顯升高。Lorenz等[8]發現單純Asp299Gly多態性只存在于感染性休克患者中，且有等位基因TLR4 Asp299Gly/Thr399Ile的患者易發生革蘭陰性菌感染。Barber RC等[9]研究發現，燒傷患者TLR4的Asp299Gly突變可增加其發生嚴重膿毒癥的危險性。Shalhub等[10]認為TLR4基因的突變與創傷后膿毒癥的嚴重性相關，并認為這種相關性可能不僅是由Asp299Gly單核甘酸多態性引起的，也可能與TLR4其他位點的突變協同導致。

以上研究表明TLR4基因多態性與膿毒癥的發生、發展有密切關系，但也有不少研究得出陰性結果。Jessen等[11]研究顯示，TLR4的基因多態性與革蘭氏陰性菌引起的膿毒癥無明顯相關性。Feterowski等[12]對多種微生物感染引起的術后膿毒癥進行研究，結果顯示膿毒癥的發生率及死亡率與TLR4位點的突變無相關性。Kumpf[13]，Taudoff[14]等認為Asp299Gly與Thr399Ile的突變與膿毒癥細胞因子的變化無明顯相關性。國內學者也有類似報道[15]，單小鷗等[16]研究發現TLR4基因（Asp299Giy、Thr399Ile）多態性與溫州地區漢族兒童膿毒癥易感性無明顯相關性。因此，TLR4基因多態性與膿毒癥相關性及參與因素的影響仍有待進一步研究。

2.2TLR2基因多態性與膿毒癥

TLR2是TLRs家族中的主要成員之一，是宿主防御細菌、真菌及病毒感染的識別受體。目前已發現TLT-2基因存在兩種多態性：Arg753Gln（TLR-2-Ⅰ）和Arg677Trp（TLR-2-Ⅱ）。前者與膿毒癥的發生有關，后者與瘤型麻風的發生有關[17]。研究表明，TLR2基因敲除小鼠對金黃色葡萄球菌和肺炎鏈球菌的易感性明顯增強，對螺旋體的易感性也較野生型的高[18]。Lorenz等[19]對91例膿毒癥休克患者進行TLR2基因分析，發現2例患者具有Arg753Gln多態性，且都伴有金黃色葡萄球菌感染。Thuong等[20]對358名越南結核患者研究發現，TLR2基因多態性與肺結核和結核性腦膜炎的易感性有關。以上研究表明，TLR2基因的變異可能增強機體對致死性細菌的易感性。而Moore CE等[21]對420例金黃色葡萄球菌感染患者進行研究，結果顯示TLR2的Ar9753Gln基因多態性與機體對金黃色葡萄球菌的易感性和嚴重程度不相關。宋振舉等[22]研究也顯示，TLR2基因多態性與中國漢族人群的重癥社區獲得性肺炎易感性和預后無明顯相關性。因此，TLR2基因多態性與膿毒癥的確切關系尚需進一步的研究證實。

2.3TLR5基因多態性與膿毒癥

TLR5在細菌鞭毛誘導的炎性反應中起核心作用。Lissauer等[23]研究表明，膿毒癥患者TLR5的表達較正常人群顯著增高。TLR5基因內存在3個頻率較高的編碼性單核苷酸多態性位點。其中兩個錯義多態性位點﹩592N（rs2072493）和L616F（rs5744174）位于TLR5的胞外區，為引起氨基酸發生改變的SNP位點。另一個多態性位點R392X（rs5744168）是無義突變，可引起11LR5的跨膜結構域和胞內部分的完全缺失，該位點與發生軍團菌引起的肺炎的高風險相關[24]。以上研究表明LR5很可能是膿毒血癥的易感基因，其遺傳學變異可能會影響TLR5的功能。而王志富等[25]對中國255例膿毒癥患者和260例對照個體的3個cSNP（rs5744168，ra5744174和rs2072493）進行研究，結果顯示以上3個導致氨基酸發生改變的SNP位點與膿毒血癥的易感性和嚴重程度無顯著關聯，但不排除其它未進行研究的TLR5基因多態性可能會影響膿毒血癥的發生、發展和轉歸。

2.4Toll樣受體基因多態性的種族差異對膿毒癥的影響

在TLRs基因多態性與炎性應答損傷的遺傳易感性研究中，不同種族及地區的研究結果往往不同。通過對比中國漢族與其他種族TLR4基因的Asp299GIy、Thr399Ile和TLR2基因的Ar9753Glu、Ar9677Trp多態性分布，發現不同種族及地區人群的等位基因頻率及基因型頻率的分布有差異。呂欣等[26]檢測了健康漢族人群及缺血性卒中患者DNA樣本，未發現Asp299Gly和Thr399Ile基因多態性。Hang等[27]也認為TLR4基因編碼區Asp299Gly和Thr399Ile基因多態性在中國人群中非常罕見。其他類似研究也表明中國浙江漢族人[28]、中國湖北漢族人[29]與日本人的等位基因頻率及基因型頻率相似，均未檢測到TLR4基因Asp299Gly、TLR2基因Ar9753Glu和Ar9677Trp的突變位點，而德國人TLR4基因的Asp299Gly突變頻率5.6％、Ar9753Glu突變頻率9.4％，西班牙人Ar9753Glu突變頻率1％[30]，突尼斯人Ar9677Trp為31％[31]。lorenz等[8]、Agnese DM等[32]、Read等[33]分別調查了73例美國人、39例美國人、879例英國人和80例蘇格蘭人（均為健康白種人），發現Asp299Gly攜帶者的比例分別為13％，11％，10.5％，10％。據Smirnoval等[34]統計，歐洲人種多為Asp299Gly/Thr399Ile單倍型，Asp299Gly單倍型在非洲人中出現頻率更高，在亞洲人中這2種突變均極為罕見，也證實了大部分研究中出現這2處基因突變的人群都為白種人或非洲人。

3結語

盡管有大量研究表明Toll樣受體基因多態性與膿毒癥的發生、發展有關，但仍需進一步研究證實。通過不同遺傳背景人群的研究，可以初步推測我國漢族人群中TLR4基因多態性Asp299Gly攜帶者的比例較西方白種人低。TLRs基因多態性的種族差異研究使我們認識到遺傳背景的不同可能會影響其基因多態性在感染性疾病發病中的作用。為膿毒血癥臨床診療提供新的思路、方法和途徑。

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（收稿日期：2011-05-17）