TLR在腫瘤中的作用

楊 波 袁東亞 張 敏

TLR在腫瘤中的作用

楊 波 袁東亞 張 敏

Toll樣受體蛋白在非特異性免疫中的發揮著重要的作用，也是非特異性免疫和特異性免疫之間的紐帶。TLRs可以識別微生物上的保守結構的分子，從而激活機體產生免疫應答，為機體識別微生物、病毒等提供了重要的作用。除此之外，TLRs還有許多未知的作用。本文主要綜述從Toll樣受體的功能與信號轉導來探討TLRs與腫瘤在免疫逃逸、癌變過程中的表達和其在治療中作用的進展。

Toll受體；TLRs信號通路；免疫逃逸

最早發現Toll樣受體的是Medzhitov，他在1997年發現與果蠅同源的人類的Toll樣受體蛋白，即Toll樣受體4（TLR4）[1]。此次的發現，為研究TLRs奠定了基礎和具有重要的意義。到目前為止，共有13種TLRs受體被發現，即TLR1-13。

1 TLRs的結構與功能

Toll樣受體（Toll like receptors，TLRs）是一種新發現的I型的跨膜蛋白，是種新的模式識別受體（pattern recognition receptor，PRR）其被認為是天然免疫與獲得性免疫之間的紐帶，TLRs激活人體固有免疫以及釋放炎癥，是通過辨別病原相關的分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP）和一些內源性配體從而誘發信號轉導參與機體免疫疾病[2]。

TLRs的結構主要分為胞外段、跨膜區、胞內段。胞外段主要是含有大量的亮氨酸重復序列，其主要是由550-980個氨基酸所組成，可以識別大多數的病原體表面分子標志；跨膜區是富含半胱氨酸的結構；胞內段與IL-1受體同源，又稱作Toll/IL-1受體(TIR)，大約由20個氨基酸組成[3]。TIR是細胞內信號的起始部位[4]。其主要高表達在抗原提呈細胞表面如：巨噬細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞，然而TLR3、TLR7、TLR8和TLR9主要表達在核內體、溶酶體、內質網[5]。

2 Toll樣受體信號轉導通路

目前，大家主要將TLRs的信號通路分為兩個途徑[6]：髓樣分化因88(MyD88)依賴途徑與MyD88非依賴途徑。

除TLR3以外，其他的TLRs的信號通路的啟動途徑主要是依賴MYD88信號通路[7]。MyD88依賴性通路主要是通過IL-1受體相關激酶（IRAK）介導生成NF-кB，而NF-кB等相關基因通過磷酸化引起易位，從而導致MAPK通路激活，來誘導生成AP-1，同時產生一些炎性細胞因子。

而非依賴性的MyD88途徑，主要是通過召募β干擾素TLR結構域的接頭蛋白，來活化NF-кB與干攏素調節因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3）的通路,引起IFN-I及炎癥因子的釋放。

3 TLRs與在腫瘤免疫中的作用

3.1 TLRs在癌前病變中表達的轉變 在正常的機體環境當中，TLR2、TLR4和TLR5主要表達于細胞膜。在機體發育異常期間，其表達變得加強和更加趨向于細胞質中例如：在TLR5和正常食管的上皮組織向癌轉變的情況下，呈現出這樣的轉變的表達模式：在正常的食管上皮細胞中，TLR5的表達主要是表現在基底外側的細胞質膜上和基底細胞質[8]。然而當發育異常時，TLR5這樣兩極似的表達方式會停止，其表達方式也變得更加的擴散。在食管腺癌中，TLR5與發育不良的柱狀上皮相比，其著色強度變弱，但是它遵循相同的擴散染色模式[8]。在正常的口腔上皮組織中，TLR5也在細胞質中表達，但是與口腔上皮癌組織中的TLR5相比，TLR5在細胞質中的表達要比在正常的口腔上皮組織中更強[9]。

TLRs這種更強和更加擴散的表達現象，也出現在其他的TLRs亞型和癌癥類型。僅有少量的TLR4在正常的結腸黏膜內表達具有活性。在發育異常的結腸和腺癌的組織中，TLR4表達變得更加明顯，其在細胞質及細胞膜的表達也變得更強和更具擴散[10]。在胃柱狀上皮異常增生的TLR2和TLR4，惡性腺瘤以及甲狀腺癌濾泡的TLR2和TLR4，它們的TLR2、TLR4和TLR5遵循與結腸腺癌相同的細胞基質的擴散模式[11-13]。

在結腸和胃部的異常柱狀上皮，其TLRs拮抗劑的水平和Toll相互作用蛋白（TOLLIP）下降，然而TLRs的表達趨向于更加的擴散和趨向于細胞質中。正常的TOLLIP通路會導致過量的TLRs下降。TOLLIP通路的破壞將會造成TLRs的表達過量和改變[11-12]。

DAMPs（損傷相關分子模式）引起機體的免疫反應，是通過結合到細胞膜或當細胞膜被破壞時，使其釋放到細胞外基質來引起機體的免疫反應[14-15]。DAMPs可以與免疫系統相互作用來抑制腫瘤，但是在另一方面，DAMPs也可以促進腫瘤的發展[16]。

在正常的情況下，DAMPs是被限制在正常細胞的細胞質和細胞核中[15]，但是在腫瘤細胞中它可以過量的表達，也可以改變它的細胞內定位。例如，在腫瘤中，這正常的細胞核DAMP分子HMGB1在細胞質中過量的表達[17-18]。TLR2、TLR4和TLR9是HMGB1的靶受體，它的激活可以啟動級聯反應，例如，經由細胞內的通路引導促炎因子，促進血管的新生，刺激細胞遷移[19]。先前TLRs在細胞質中過量的表達對于細胞膜的重新分配是作為一個儲備功能，其被細胞外的配體激活，例如細菌[11-12]。但是我們可以假設，過量表達的和在癌細胞質中重新定位的TLRs可能也是由細胞質的DAMP配體所激活的，而DAMP配體同樣的過度表達和重新定位在細胞質。除了正常的炎癥性的級聯以外，這種異常的和連續的細胞內TLRs刺激可以導致腫瘤的發展，然而這細胞質的TLRs的作用還是需要進一步的研究的。

3.2 TLRs在腫瘤逃逸中的作用 研究發現，促炎癥信號一般是降低適應性免疫應答的基礎環節。而TLRs信號通路會引起一種轉變，即會導致這種適應性免疫應答從抗腫瘤作用轉變到致癌作用，通過影響這種平衡而朝向炎癥和抗腫瘤免疫抑制發展。直接的激活TLRs會產生免疫抑制細胞因子IL-10和TGF-β[20-21]，以及增加副性免疫調節表面分子PD-L1和HLA-G的表達[22-24]，這些分泌細胞因子和表面蛋白會使免疫細胞產生免疫耐受。

3.3 TLRs與腫瘤放射療法 放射治療是治療多種實體腫瘤的主要方法，包括胃腸道腫瘤。多個癌癥模型也提供了足夠的證據顯示，一些有效的電離輻射不僅是促進對局部腫瘤控制，也是促進局部和系統性抗腫瘤免疫[25-28]。潛在的輻射效應，即在腫瘤內誘導一種促炎微環境和釋放可以被APC處理和提呈的腫瘤抗原,因此作為一種內在的腫瘤疫苗接種。相對于經典的腫瘤疫苗,放射誘導針對多個抗原表位的免疫反應。當腫瘤是雜交瘤時,這多克隆免疫反應可能通過下調靶抗原來阻止腫瘤逃逸。電離輻射和促炎藥物如TLR配體，可能通過協同作用促進免疫系統根除腫瘤[29-30]。因為TLRs可以敏銳的識別危險信號，所以可以利用其配體作為免疫佐劑，在腫瘤的發生、發展的過程中產生足夠的危險信號來活化機體的固有免疫系統，從而激活機體免疫系統清除腫瘤細胞。

在Scholch的研究中發現[31]，放療除了可以引起局部的細胞毒性活動以外，也可能引起局部和全身抗腫瘤免疫反應,其也有可能被免疫治療劑增強，即Toll樣受體激動劑(TLR)7/8。因此用放射療法和TLR7/TLR8的激動劑組合治療小鼠模型的結直腸癌和胰腺癌得到了明顯的效果，其原理是放射治療提供腫瘤抗原,而TLR7/TLR8受體激動劑會刺激APC去處理和提呈這些抗原，從而來誘發和增強機體抗腫瘤的免疫反應。其NK細胞和CD8+細胞產生抗癌作用，而CD8+T細胞占主導作用，其中DC是其中的關鍵點。總的來說，TLR7/TLR8受體激動劑似乎對放療是有效的佐劑,其誘導強烈的局部和全身性的系統性免疫反應，來應對常規治療釋放的腫瘤抗原。同樣在Dovedi[32]和Adlard[33]的研究中用的相似的方法，即用放射和TLR7/TLR8受體激動劑來治療其他的腫瘤模型，其也得到了顯著的療效。

4 展望

雖然細胞質的中TLRs的作用和腫瘤表達的TLRs都有助于腫瘤的免疫逃逸，但是其發生發展的機制都需要進行進一步的研究，通過對TLRs在腫瘤發生發展中作用的探索，可進一步了解腫瘤性疾病發生發展的機制與治療。

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10.3969/j.issn.1009-4393.2016.26.006

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