TLR4在KSHV感染的卡波西肉瘤中表達的研究進展

李肖然綜述，魯曉擘審校

(新疆醫科大學第一附屬醫院感染科，新疆烏魯木齊 830054)

·綜述·

TLR4在KSHV感染的卡波西肉瘤中表達的研究進展

李肖然綜述，魯曉擘審校

(新疆醫科大學第一附屬醫院感染科，新疆烏魯木齊 830054)

TLR4(Toll-like receptor 4)是Toll樣受體的一個重要的組成成員，是革蘭氏陰性細胞壁成份脂多糖(LPS)的識別受體。活化TLR4將誘導產生一系列炎癥介質，包括細胞因子、趨化因子等從而產生強有力的炎癥反應，TLR4在抗細菌，抗病毒的炎癥反應中，以及在應激狀態下均發揮重要作用。TLR4在KSHV(Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus，卡波西肉瘤相關皰疹病毒)感染的卡波西肉瘤中也有表達，本文就TLR4在KSHV感染的卡波西肉瘤中的信號轉導機制及研究進展做一綜述。

TOLL樣受體4；卡波西肉瘤；卡波西肉瘤相關皰疹病毒

卡波西氏肉瘤皰疹病毒(KSHV)是卡波西肉瘤發病的病原學基礎，TLR4在KSHV感染的卡波西肉瘤中的表達作用是目前的一個研究熱點，有研究發現KSHV感染人的內皮細胞后抑制了TLR4的表達，而激活TOLL樣受體4則是一種保護機制。在KSHV感染的內皮細胞中，TLR4在mRNA水平及蛋白水平顯著下調，KSHV感染的內皮細胞中TOLL樣受體，TLR2上調，TLR3、TLR4下調，TLR9未見明顯變化。KSHV更容易感染具有TLR4的基因多態性的細胞。在KSHV感染的細胞中，vGPCR和vIRF1有助于TLR4的下調，TLR4在KLEC的表達受ERK信號通路的激活調控，TLR4下調機制與兩種病毒蛋白有關，KSHV編碼G蛋白耦聯受體(vGPCR)和病毒(vIRF1、IRF-1)部分抑制TLR4的表達。KSHV-TRIF的增高引起TLR4下調。

1 卡波西肉瘤及TLR4研究進展

1.1 卡波西肉瘤的表現及研究進展卡波西肉瘤是kaposi肉瘤(Kaposi's sarcoma，KS)是匈牙利皮膚學家Moritz Kaposi1872年首次發現的一種罕見的腫瘤性疾病，表現為皮膚表面、黏膜、內臟尤其是肺和膽道系統的單個或多個結節，呈暗紅色或紫色，伴不明原因發熱、夜間盜汗、短期體重下降，大于10%，以及持續腹瀉超過兩周等。一直被認為發生在HIV陽性患者CD4+較低和高病毒載量的患者中，約1/3為艾滋病患者合并并發癥的首發表現[1]。隨著中國HIV疾病的流行，HIV-KS也日益增多，1994年Chang等首次從KS患者正常皮膚及病損組織中同時發現了KSHV，提出KS與KSHV感染有關，現有的大量研究表明，KSHV是KS發病的病原學基礎。

1.2 TOLL樣受體4的作用TOLL樣受體(TLRs)是一類病原分子識別受體，共有11個成員屬于I型跨膜蛋白，分布廣泛，外周血白細胞中表達水平最高，在識別病原體和宿主的天然免疫反應是至關重要的[2]。而TOLL樣受體4(TLR4)已經被證實在KSHV天然免疫中起很大的作用[3]，最初研究發現，TLR4是革蘭氏陰性細胞壁成份脂多糖(LPS)的識別受體。TLR4表達于許多的免疫和非免疫細胞，在神經系統的星形膠質細胞也有所表達[4]。活化TLR4將誘導產生一系列炎癥介質，包括細胞因子、趨化因子等從而產生強有力的炎癥反應，TLR4在抗細菌、抗病毒的炎癥反應中，以及在應激狀態下均發揮重要作用。

2 HSHV與TLR4相互作用機制

2.1 KSHV感染的內皮細胞與TOLL樣受體的關系有研究[5]采用基因表達微陣列的方法發現KLEC (KSHV-infected LEC)免疫轉導通路中，TLR2被上調，TLR3、TLR4被下調，而在LEC(Human lymphatic endothelial cells人類淋巴內皮細胞)中，TLR3mRNA的水平很低，這表明TLR3在LEC中未顯著表達，因此考慮在感染后，TLR4在KLEC表達是下降的，TLR4作為LPS的功能性受體,在結構相似的可溶性CD14(sCD14)、皮膚微血管、臍靜脈、淋巴管內皮細胞內存在[6]。TLR4通過上調ICAM-1在LPS的表達和功能，用qPCR方法驗證，感染KSHV后TLR4mRNA水平下調。然而TLR9識別病毒DNA，在被KSHV感染LEC中不受影響[7-8]。TLR4活化包括磷酸化、泛素化、降解IRAK1[9]，TLR4活化后可誘導靶基因的轉錄，介導早期的天然免疫反應，在評估KSHV感染內皮細胞后TLR4下調的功能相關性后，在LEC中，觀察到LPS刺激IRAK1磷酸化5～10 min的過程中，IRAK1蛋白隨之被降解。在LPS刺激后，IRAK活化明顯受損，同樣，在LPS刺激后，KLEC中，TNF-α轉錄、誘導和分泌明顯減少。

2.2 KSHV對TLR4介導的天然免疫的回應TLR4參與的細胞信號轉導通路有三種：①MYD88依賴性信號轉導；②MYD88非依賴性信號轉導；③PI3K-AKT信號轉導[10]。盡管KSHV不感染小鼠的功能性T淋巴細胞，注入的NOD/SCID小鼠的巨噬細胞是一個體內的病毒的靶細胞，有文獻報道；首次在缺乏TLR4的小鼠感染模型和野生型小鼠之間證明TLR4在KSHV感染腹膜巨噬細胞中的作用，KSHV感染的TOLL樣受體基因敲除的小鼠的巨噬細胞與野生型對照有一個2～3倍病毒基因的表達差異[11]。小鼠和人類的TLR4基因活化有差異[12]，KSHV感染被認為有物種的差異，TLR4在人的LEC在原發感染的天然免疫中的作用與在被敲除TLR4的小鼠的巨噬細胞中得到的數據類似，感染的人類LEC后siRNA介導TLR4不表達，導致較高的病毒的基因表達，這種現象與在KSHV感染后LEC與天然免疫siRNA介導TLR4不表達有關、也與TNF-α、 IL1β、IL-6、IFN-β受損有關。總之，這些結果表明，TOLL樣受體4有助于KSHV感染的天然免疫反應，這種抗病毒活性可能是由病毒包膜糖蛋白被TLR4激活的結果，當LEC暴露到紫外線滅活的KSHV中也導致了TLR4依賴性誘導的TNF-α、IL1β、IL-6、IFN-β的表達減少。

2.3 TLR4的基因多態性在KSHV感染患者中的作用TLR4單核苷酸多態性與TLR4活性下降有關，可導致在體外和體內KSHV病毒載量較高，從而影響了KSHV相關腫瘤發展[13]，在比較了KSHV感染人的LEC攜帶一個雜合的TLR4(Asp299Gly)及野生型的TLR4基因，結果發現，野生型較突變型的表達TLR4較高[14]。而在TLR4的mRNA水平未表現顯著性差異(同TLR9)，為了確定在野生型和突變型TLR4活性，觀察它們受LPS刺激后的反應，與之前的結果相同，刺激突變體的LEC中的TLR4，導致炎性細胞因子的轉錄誘導顯著高于野生型LEC中的TLR4，值得注意的是，與炎癥基因表達譜數據相反，證明，在LPS刺激時，LEC-TLR4-a/g(突變型)產生較少的IFN-b。推測TLR4介導的反應：受損的干擾素和增強的炎癥組合可以使突變細胞易受KSHV感染。事實上，KSHV感染雜合的TLR4比起純合的TLR4更有效。上述結果表明，細胞TLR4 SNP更易被KSHV感染，提示功能性的TLR4可保護細胞免受KSHV的感染，感染個體更易患MCD(Multicentric Castleman's disease)[15]。鑒于TLR在免疫系統中的重要作用，其基因突變能降低機體對各種病原微生物的免疫應答，Ferwerda等[13]選取了兩個經常突變的TLR4位點，在109例HIV感染患者中，在這一組中，43例診斷為KSHV相關腫瘤(23例KS，9例KS+MCD，11例MCD)66例HIV感染者但無KSHV相關腫瘤，Asp299Gly和Ile399Thr突變率為12.8%和4.6%，觀察到Asp299Gly SNP在MCD與無KSHV感染的腫瘤和只有KS患者之間，有較高的出現頻率。因此有數據證明，HIV感染患者Asp299Gly SNP與TLR4未突變者相比更有可能得MCD(有或無KS)。此外還能證明MCD與高KSHV病毒載量相關[16]。這些發現可以推斷，在體外，KSHV感染與TLR4多態性有關。

2.4 在KSHV感染的細胞中，vGPCR和vIRF1有助于TLR4的下調在KSHV感染后，在TOLL介導的天然免疫中，TLR4顯著下調，據Gregory等[17]的報道，TLR4下調具體機制與兩種病毒蛋白有關，KSHV編碼G蛋白耦聯受體(vGPCR)和病毒(vIRF1、IRF-1)部分抑制TLR4的表達。KSHV編碼vIRF1已經被證明是抑制IRF介導的轉錄分子[18]，而人類的TLR4的表達是由干擾素結合蛋白的調節[19]，IRF與vIRF1具有高的序列相似性，vIRF1的N末端區有IFN DNA結合模序的類似位點，KSHV的結構蛋白及vGPCR激活ERK，磷酸化的ERK作用于TLR4啟動子上保守的ETS結合位點，降低TLR4mRNA水平，從而下調TLR4的表達。vIRF1可以阻斷介導TOLL樣受體介導的IFN，每個vIRF1有獨特的功能和機制阻止干擾素抗病毒反應[20]。

2.5 在KSHV感染的細胞中，ERK/MAPK通路中的作用RTA為KSHV的病毒復制與轉錄激活因子，有關RTA激活的分子機制研究提示多條細胞信號通路參與了其激活：(1)RAF/MEK/ERK/ETS-1信號通路參與了RTA的激活。事實上，RTA、MTA和K-bZIP各啟動子區域均含有AP-1蛋白特異結合序列，而AP-1存在于細胞核中，是該信號通路的下游效應分子，直接作用于病毒裂解期基因的轉錄調節。(2)MEK/ERK/JNK/P38 MAPK信號路活化能夠激活TPA-誘導的KSHV重激活。據報道，ERK激活與vGPCR或KSHV結構蛋白的活性有關，如K8.1或糖蛋白B[21]，在內皮細胞TLR4表達中起了關鍵作用。小鼠體內，樹突狀細胞ERK激活導致TLR4上調[22]，推測TLR4的在KLEC調控通過ERK激活，只是復雜的信號通路的一部分，包括在不同MAPK信號通路之間其他信號連鎖反應及干擾的激活，其具體機制尚不明確。

2.6 KSHV-TRIF的增高抑制TLR-TRIF信號通路引起TLR4下調TLR-TRIF信號通路的激活增強KSHV中RTA蛋白的表達，而KSHV-TRIF的增高反而抑制TLR-TRIF信號通路。從而阻止天然免疫發生。假定的KSHV-TLRs受體相互作用循環可能在KSHV的生命周期中是一個至關重要的元素，來逃避和侵占宿主天然免疫[23]TRIF是一種含有TIR的轉接蛋白，可活化IRF-3誘導IFN-β的基因表達，進而影響干擾素誘導基因的轉錄[24]，研究顯示：接TRIF和TLR4的是轉接蛋白TRIF相關接頭分子(TRAM)，TRAM在結構上與MAL相似，也含有TIR結構域，可不依賴MyD88而激活IRF-3、IRF-7和NK-Κ b，TLR4的MYD88非依賴性信號可引起NK-Κb、IRF-3遲發激活。IRF3活化后與ISRE結合誘導包括IFN-β在內的一系列基因的轉錄，最終引起炎癥反應。

3 結語

卡波西氏肉瘤皰疹病毒(KSHV)感染人的內皮細胞后抑制TLR4的表達。這是一個對KSHV感染后的TOLL樣受體4介導的天然免疫系統的免疫逃逸機制，而激活TOLL樣受體4可保護細胞免受感染。KSHV更容易感染具有TLR4的基因多態性的細胞。KSHV的結構蛋白和KSHV編碼G蛋白耦聯受體的ERK激活在TLR4的下調起到了關鍵的作用，而vIRF1也起了這個效果。KSHV-TRIF的增高抑制TLR-TRIF信號通路引起TLR4下調。雖然有些具體機制仍然在研究中，但TLR4在對皰疹病毒天然免疫中有很大作用，研究TLR4受體激動劑對KSHV相關的腫瘤治療有幫助。

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Research progress on TLR4 expression in Kaposi's sarcoma with KSHV.

LI Xiao-ran,LU Xiao-bo.
The Infectious Disease Department,The First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University,Urumqi 830054,Xinjiang,CHINA

Toll-like receptor 4(TLR4)is one of the important members of Toll like receptors,which is a recognition receptor of lipopolysaccharide(LPS),a cell wall component of gram-negative bacteria.Activation of TLR4 induced a series of inflammatory mediators,including cytokines and chemokines,to produce a strong inflammatory reaction.TLR4 played an important role in anti-bacteria,inflammation,antiviral,and stress.TLR4 was also expressed in kaposi's sarcoma,which is infected by Kaposi's sarcoma associated herpesvirus(KSHV).This paper reviewed the most recent advancements of signal transduction mechanism of TLR4 in Kaposi's sarcoma．

Toll-like receptor 4(TLR4);Kaposi's sarcoma;Kaposi's sarcoma associated herpesvirus(KSHV)

R37

A

1003—6350（2014）12—1787—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.12.0693

2014-01-02)

國家自然科學基金資助項目(編號：81060131)

魯曉擘。E-mail：luxiaobo1101@sina.com