康寶麗， 陸 英 綜述， 徐增光 審校

(同濟大學附屬東方醫(yī)院科研部，上海 200120)

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·綜 述·

Toll樣受體在肺癌中的研究進展

康寶麗， 陸 英 綜述， 徐增光 審校

(同濟大學附屬東方醫(yī)院科研部，上海 200120)

肺癌是目前全世界癌癥死因的第一位。盡管治療在不斷進步，但預后仍然很差。Toll樣受體(Toll-like receptors， TLRs)是一種模式識別受體，是非常重要的天然免疫分子。TLRs識別特異性分子以后能調節(jié)適應性免疫。通過TLRs激活免疫系統(tǒng)在起到抗腫瘤作用的同時，由于潛在的慢性炎癥，又促進了肺癌的進程。越來越多的研究發(fā)現TLRs在肺癌中的功能及其分子機制，提示TLRs在肺癌發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。

Toll樣受體； 炎癥； 肺腫瘤； 免疫系統(tǒng)

肺癌是目前全世界癌癥死因的第一位，是惡性腫瘤中最常見的一種。近十幾年,來全世界每年約有100多萬人死于肺癌，肺癌的5年生存率小于14%，并且發(fā)病率和病死率呈現年輕化趨勢。每年因肺癌死亡的人數遠遠超過肝癌、胃癌、結直腸癌和前列腺癌的死亡人數[1-2]。肺癌在中國的死亡率在過去30年增加了465%，是上升速度最快的腫瘤。

Toll樣受體(Toll-like receptors， TLRs)是一種模式識別受體(Pattern recognition receptors, PRRs)，是非常重要的天然免疫分子。一旦有病原體入侵機體，天然免疫即被啟動，TLRs能識別該病原體，因此，TLRs在抗感染中起著很重要的作用。越來越多的研究發(fā)現TLRs可通過促進相關免疫分子在免疫細胞膜表面的表達后誘導免疫細胞成熟和發(fā)揮功能；TLR通過調控免疫應答來抵抗病原微生物感染；TLRs產生的過度免疫應答引發(fā)全身性的免疫病理損傷；誘導依賴NO的殺菌活性，促進細胞因子的合成與釋放，TLRs家族各種類之間的協同作用對免疫應答的影響等。所以，TLRs在引發(fā)炎癥反應等方面的作用顯得尤為重要[3-4]。

流行病學研究結果顯示，全球有近15%～20%的癌癥死亡與潛在的感染和免疫反應有關。無論是在免疫細胞或腫瘤細胞中，TLRs都起到了重要作用，它們既能通過免疫應答反應起抗腫瘤作用，又能促進腫瘤生長和惡性轉化[5]。本研究主要就TLRs在肺癌中的研究現狀作一綜述。

1 Toll樣受體的結構與信號傳遞

Toll樣受體(TLRs)是一族單跨膜受體，部分表達在細胞表面，也可表達在各種不同類型細胞的胞漿內，特別是表達在與先天免疫系統(tǒng)相關的細胞中,參與啟動自身免疫炎癥反應。TLRs與不同病原體的病原相關分子模式識別后，促進免疫細胞釋放抗炎因子，啟動抵抗病原體的固有免疫應答反應，在抗感染過程中起了重要作用。迄今為止，已發(fā)現11種人類TLRs，分別命名為TLR1-11。根據受體所在位置不同分為細胞表面的TLR(TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6和TLR11)和細胞內的TLR(TLR3、TLR7、TLR8和TLR9)[6]。

1.1 Toll樣受體的結構

Toll樣受體的結構包括三部分: 胞膜外區(qū)、胞漿區(qū)和跨膜區(qū)。胞膜外區(qū)主要是含18～31個富含亮氨酸的重復序列(Leucine rich repeats， LRRs)，它參與識別病原相關分子模式；胞漿區(qū)主要與信號傳導有關，因為與IL-1R家族胞漿區(qū)相似，故稱為Toll/IL-1受體同源區(qū)(Toll/IL-1 receptor domain，TIR結構域)。

1.2 Toll樣受體的配體

TLRs配體包括兩大類: 外源性和內源性。外源性的TLRs配體主要有LPS、鞭毛蛋白、非甲基化胞嘧啶-鳥嘌呤二核苷酸序列的DNA(CpG DNA)、脂肽、雙鏈RNA等。隨著研究的深入發(fā)現的內源性配體也逐漸增多，主要在TLR2和TLR4受體中，包括與宿主細胞相關的DNA、纖維蛋白原和熱休克蛋白等。

不同的TLR識別不同的配體。TLR1、TLR2和TLR6協同識別細菌脂肽和脂磷壁酸，TLR3識別病毒雙鏈RNA，TLR4介導革蘭陰性桿菌LPS的信號轉導，TLR5可以被細菌鞭毛蛋白激活，病毒性單鏈RNA能激活TLR7和TLR8，TLR9與未甲基化CpG DNA引起的細胞內反應有關[7-8]。

1.3 Toll樣受體的信號通路

當侵入機體的病原微生物與TLR特異性地結合后，細胞內與Toll樣受體相關的信號轉導通路被激活，活化細胞核內的多種促炎基因的表達增加，產生炎癥因子。胞內接頭蛋白主要有髓樣分化因子88(Myeloid differentiation 88， MyD88)、白細胞介素1受體銜接蛋白(Toll/IL-1 receptor domain contain-ing adaptor protein， TIRAP)、含有TIR結構能誘導干擾素β的接頭分子(Toll/IL-1 receptor domain containing adaptor inducing interferon-beta， TRIF)和TRIF相關接頭分子(TRIF-related adaptor molecule， TRAM)，與TLRs相互作用后激活多條信號通路，產生炎癥反應。MyD88是TLRs信號通路中最重要的分子，所有的TLRs介導的信號轉導與之有關，但TLR3除外。TLRs因為與IL-1受體家族的TIR結構域相似，兩者的信號傳導途徑相似[9]。TLR3的信號傳導通過TRIF途徑；TLR4的信號傳導可通過TRIF和MyD88[10]兩種途徑。因接頭蛋白的不同，將信號通路分為MyD88依賴性和非MyD88依賴性途徑。

研究表明，由TLRs誘導的信號通路在腫瘤形成過程中可能扮演著非常重要的作用。經歷一系列的信號傳導之后，分子最終會激活NF-κB[11]以及絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)，刺激細胞活化后誘導增殖和轉化，細胞凋亡被抑制，同時釋放的大量炎性因子有利于腫瘤微環(huán)境的形成，促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。

1.4 Toll樣受體的功能

TLRs在炎癥性相關疾病中激活后對機體具有保護作用，通過提高先天免疫應答和獲得性免疫反應來實現，但因伴隨的持續(xù)性炎癥反應會損傷機體，自身免疫病、感染性疾病和慢性炎癥等的發(fā)生都與之相關。TLRs在腫瘤中的研究發(fā)現: TLRs表達的上調可能對促進了腫瘤的生長；但另一方面也可能通過機體免疫系統(tǒng)中的旁路途徑，監(jiān)控惡性腫瘤細胞的轉移[12-13]。

2 Toll樣受體在肺癌中的研究現狀

在正常狀態(tài)下，TLRs信號通路的激活可以保持機體內器官組織健康良性運轉。但機體內的組織發(fā)生損傷后產生的慢性炎癥反應可能會促發(fā)腫瘤發(fā)生，而腫瘤在機體內的發(fā)生發(fā)展也可能會被免疫系統(tǒng)誤認為是組織損傷，TLRs信號通路激活產生炎癥性應答反應。

目前已報道的肺組織中表達的TLRs有TLR1，TLR2，TLR3，TLR4，TLR5，TLR6和TLR9。有趣的是TLR2，TLR4，TLR5，TLR7/8和TLR9在肺癌組織中的表達較正常肺組織更高。

2.1 Toll樣受體- 4(TLR4)與肺癌

TLR4是先天免疫系統(tǒng)中的一部分，是機體阻擋有害病原微生物入侵的第一道防線。TLR4主要表達于中性粒細胞、巨噬細胞、內皮細胞、及樹突狀細胞等，其主要通過與相關的內源性配體或PAMPs結合后，合成與釋放細胞因子和炎癥介質，誘導免疫細胞分化和成熟，從而起到保護機體的作用。

TLR4的主要配體為革蘭陰性桿菌的LPS。經典的信號傳遞途徑為: LPS作為配體特異性地與TLR4的胞內接頭蛋白MyD88結合，絲裂原活化蛋白激酶和IKB激酶家族發(fā)生磷酸化，最后分別活化AP-1和NF-κB，促使分泌IL-6、TNF-α和IL-1β等炎性因子發(fā)生炎癥反應，開始啟動早期免疫應答。癌癥的發(fā)生與長期慢性炎癥顯著相關。TLR4在抑制慢性肺部炎癥和腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起了重要作用。如果在機體腫瘤和炎癥之中沒有TLR4的作用，機體將更容易發(fā)生腫瘤，腫瘤和炎癥的發(fā)展更不可控，大幅增加死亡數量。在研究TLR4與肺癌的關系中證實，癌細胞表達TLR4能誘導其凋亡耐受，通過免疫抑制因子增強癌細胞的免疫逃避機制。TLR2和TLR4的協同信號通路在肺組織中對基底細胞凋亡的調控，使上皮細胞處于穩(wěn)態(tài)平衡之中，因此肺組織可以抵抗例如博來霉素或氧過多對其造成的損傷。慢性炎癥使機體易于罹患不同類型的腫瘤，以TLR4作為切入點也許能尋找一條治療慢性炎癥和減少腫瘤發(fā)生的有效途徑。

對于某些重癥炎性疾病給予TLR4拮抗劑可能發(fā)揮治療作用。TLR4的激動劑單磷酰脂質A(MPL)可以誘導IFN及調節(jié)CD80/CD86，已經用作疫苗佐劑。對臨床422名過敏性哮喘病人進行超短期免疫治療發(fā)現，MPL能減少60%以上患者服用抗過敏藥物的劑量，并未出現嚴重不良反應和藥物過敏。Eritoran(E5564)是人工合成的TLR4特異性拮抗劑，臨床Ⅱ期試驗發(fā)現將Eritoran給予敗血癥患者后，其毒性反應及病死率明顯降低。

2.2 Toll樣受體-9(TLR9)與肺癌

TLR9是一種內源性TLR，主要識別細菌或病毒DNA中的非甲基化胞苷酸鳥苷基序(CpG)或人工合成的寡脫氧核苷酸(CpG-ODN)。TLR9對外源性CpG-DNA激活固有免疫反應過程中有著了非常重要的生物學意義。經典激活途徑為: TLR9識別CpG-DNA后，細胞因子和趨化因子的分泌大量增加。使靶細胞產生Th1細胞樣炎癥反應，誘導B細胞和DCs分化成熟，獲得功能。刺激抗原提呈細胞將腫瘤抗原提呈給T細胞使其致敏，適應性免疫應答反應啟動。

研究表明，TLR9除具有抗感染作用以外，還與自身免疫紊亂、惡性腫瘤的發(fā)生有關，包括肺癌在內的很多腫瘤均發(fā)現高表達TLR9[14]。TLR9誘導的信號通路在腫瘤形成過程中起著重要作用，Droemann等的研究結果顯示肺癌組織中TLR9陽性表達率明顯高于癌旁組織和正常肺癌組織。TLR9蛋白在非小細胞肺癌組織中的表達要顯著高于癌旁正常肺組織。TLR9在組織中表達的高低與患者的年齡、性別、腫瘤的大小及部位無關，但與腫瘤分化程度、TMN分期、遠處轉移或淋巴結轉移有關。TLR9的多態(tài)性與肺癌的發(fā)生有關，TLR9基因突變會使機體罹患肺癌的危險性增加；同時，TLR9可促進Treg細胞增加，腫瘤免疫耐受增強，加快腫瘤的發(fā)生和發(fā)展進。

細胞內核酸內切酶能降解天然DNA的磷酸二酯骨架，天然CpG ODN的半衰期只有幾分鐘。而將CpG ODN的骨架經過抗核酸酶和磷硫酰人工體外修飾后，t1/3可以延長到48h。迄今為止已有多種人工合成的TLR9激動劑被應用于抗腫瘤治療之中。應用較廣泛的是美國Wellesley公司研發(fā)的CpG ODN，命名為CpG 7909(PF．3512676或者CpG ODN 2006)。已應用于抗腫瘤臨床試驗的TLR9激動劑還有ISS1018、IMO-2055和CpG-28等。

2.3 Toll樣受體2(TLR2)與肺癌

TLR2能識別廣譜的病原體產物，主要識別細菌中的肽聚糖和脂磷壁酸。TLR2與完整的革蘭陽性菌或者細胞壁中的肽聚糖和脂磷壁酸成分識別后，細胞內信號傳導通路被激活。TLR2與配體結合后引發(fā)的級聯信號既能抗腫瘤又能促進腫瘤發(fā)生發(fā)展。TLR1與TLR2結合形成的異二聚體，與其配體細菌脂蛋白結合后可以下調Treg細胞的抑制功能，上調腫瘤特異性細胞毒T淋巴細胞，發(fā)揮抗腫瘤效應[22]。其激動劑SMPl05有治療癌癥的效果。研究發(fā)現阻斷TLR2信號通道抑制B16黑色素瘤細胞的轉移，抗TLR2抗體可顯著減少轉移的B16黑色素瘤節(jié)節(jié)數，降低動物肺臟指數。阻斷THl2信號抑制B16黑色素瘤小鼠肺臟DC成熟、TLR2表達以及調節(jié)性T細胞反應。阻斷TLR2信號通道減少博來霉素誘導的急性肺損傷、肺部炎癥和纖維化。

2.4 Toll樣受體5(TLR5)與肺癌

人TLR5的基因位于1q41- 42，廣泛表達于肺、肝臟、腸上皮、胸腺、和腸固有層的樹突狀細胞，在炎癥結腸上皮細胞上有表達，研究發(fā)現在人胃癌、乳腺癌細胞和腔舌鱗狀癌等腫瘤細胞中也有表達。TLR5通過識別病原微生物中的PAMPs,激活信號通路后分泌致炎因子，參與機體粘膜屏障的免疫防御作用。

周輝等[15]的研究結果發(fā)現TLR5在肺泡間質中不表達，但表達或弱表達于正常肺組織支氣管上皮?？赡苁且驗橥庠葱缘募毦廾鞍椎萒LR5配體刺激支氣管上皮，激活下游TLR5信號通路，正常肺組織支氣管粘膜的免疫防御機制被啟動，構成防御感染的粘膜屏障。在非小細胞肺癌組織中TLR5蛋白的表達明顯高于正常肺組織，表達率達65.1%，提示在肺癌中TLR5蛋白的表達升高可能與腫瘤發(fā)生發(fā)展過程有關。TLR5蛋白的表達強度可能與NSCLC的分化程度相關，TLR5蛋白表達陽性率越高，癌細胞分化程度就越低，表明TLR5陽性表達率可作為辨別NSCLC惡性程度的潛在指標。Lion[16]等發(fā)現，雌激素受體與p53結合可以誘導激活新的基因表達，形成腫瘤細胞的微環(huán)境，說明TLR5可能是一個新的p53靶分子。

多肽藥物CBLB50是以鞭毛蛋白為基礎合成的人工藥物，通過激活NF-κB來抑制p53信號通路，除了作為一種放射損傷保護藥，在抗腫瘤藥和放療輔助方面也是極具潛力[17]。

2.5 Toll樣受體-7、8(TLR7、8)與肺癌

目前,對于TLR7和TLR8與肺癌的關系研究尚少。TLR7和TLR8是具有相似結構的兩個位于細胞質內的TLRs家族成員。TLR7主要表達于抗原提呈細胞和樹突狀細胞，TLR8主要表達于巨噬細胞、單核細胞和髓系DC，其配體包括天然配體(病毒復制過程中產生的單鏈RNA)和人工合成的化合物(人工合成的RNA片段及咪唑喹啉胺類等)兩種。

在肺癌細胞株上使用TLR7和TLR8相應配體刺激細胞后，細胞內NF-κB分子被激活，Bcl-2等抗凋亡蛋白表達上調。同時，有研究發(fā)現在非小細胞肺癌細胞中TLR7 mRNA的表達水平明顯高于正常肺組織[18]。馬海麗等[19]采用免疫組化方法在非小細胞肺癌及癌旁正常組織中的檢測TLR7和TLR8蛋白質表達水平，發(fā)現在鱗癌及腺癌中TLR7的陽性率均高于癌旁正常肺組織，TLR7陽性表達率為48.8%，TLR8陽性表達率為69.8%。這些研究提示TLR7、TLR8可能與肺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關。

咪喹莫特是首個靶向TLRs的藥物，通過作用于TLR7和TLR8達到調節(jié)免疫和治療腫瘤的目的，其作用機理是誘導產生大量細胞因子，如TNF-α、IL和IFN等。是目前最為成功的TLRs靶向藥之一，并已用于臨床治療。

3 展 望

先天免疫系統(tǒng)在預防慢性炎癥和腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起了重要作用,深入了解先天性免疫有利于尋求治療眾多疾病的有效途徑。現在我們已經知道TLR4的功能和基因突變對免疫應答反應的影響，若再深入探索TLR4對腫瘤生物學的影響和作用，可以為炎癥、腫瘤等慢性疾病提供新的治療靶點。已經證實人工合成的TLR9的激動劑能夠刺激細胞分泌大量細胞因子和趨化因子，有效遞呈腫瘤細胞抗原，增強過繼免疫應答起到抗腫瘤作用。

深入研究TLRs家族在肺癌中的相關機制，以TLRs作為治療靶點為防治肺癌等腫瘤提供更有效的途徑。闡明TLRs信號通路與免疫應答反應和腫瘤發(fā)生發(fā)展之間的關系及其調控機制，有利于為治療肺癌提供新的思路，也可應用于肺癌的化療和免疫治療。

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Research progress of Toll-like receptor in lung cancer

KANGBao-li,LUYing,XUZeng-guang

(Dept. of Research, East Hospital, Tongji University, Shanghai 200120, China)

Lung carcinoma is one of the leading causes of death worldwide. Despite advances in treatment, the prognosis remains poor.Toll-like receptors play a key role in the innate immune system. The recognition of specific molecules by TLRs leads to the activation of the adaptive immune system. The exogenous activation of the immune system via TLRs could on one side be a strategy to fight cancer, but on the other exacerbate, a latent chronic inflammation, which in turn, would further favour lung carcinoma progression. Recently, evidence has been accumulated to illustrate the molecular mechanisms by which these TLRs are functioning, so that to provide insight into the functional roles they may play in tumorigenesis.

Toll-like receptors; inflammation; lung cancer; immune system

10.16118/j.1008-0392.2015.03.031

2014-06-26

上海市浦東新區(qū)衛(wèi)生系統(tǒng)領先人才培養(yǎng)計劃(PWRL2014-01); 上海市浦東新區(qū)科委(PKJ2009-Y05); 上海市科委生物醫(yī)藥領域重點項目(11DZ1973800)

康寶麗(1989—)，女，碩士研究生.E-mail: fkfinnkang@outlook.com

徐增光.E-mail: xuzg1998@163.com

R 734.2

A

1008-0392(2015)03-0140-05