白自然 林 倩 余雨迪 葉小康 楊 晨 李 霞 王 冠

（大連醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院免疫教研室，大連 116044）

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

T 細胞在適應性免疫應答中發(fā)揮重要的作用，它們通過分泌細胞因子或直接殺傷靶細胞發(fā)揮免疫學功能，其發(fā)育、分化及功能的異常與多種疾病有關。而越來越多的研究報道，能量代謝驅動機體和細胞的功能，且已證明T細胞代謝的改變與其功能密切相關［3］。而TLR 也被報道可以直接調節(jié)不同細胞的代謝，本綜述主要探討TLR信號在T細胞代謝及功能的直接調控作用，此外還探討了T細胞中TLR信號的活化如何參與疾病的發(fā)生發(fā)展，為T細胞介導的疾病預防與免疫治療提供新策略。

1 TLR家族及其信號通路

1.1 TLR結構及分布

Toll最初是在果蠅體內發(fā)現(xiàn)的調節(jié)果蠅背腹部體軸發(fā)育的必需蛋白質，后來人們發(fā)現(xiàn)該蛋白質具有受體功能，能識別入侵的病原體，介導果蠅天然免疫反應。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，稱之為Toll 樣受體，目前在人類和小鼠中已經鑒定出13 種TLR，為TLR1～TLR13。TLR家族是一類典型的PRR，均為Ⅰ型跨膜蛋白，由富含亮氨酸重復序列的胞外區(qū)、包含單個α 螺旋的跨膜區(qū)以及帶有Toll 的胞質區(qū)Toll-白介素-1 受體結構域（Toll/ⅠL-1R resistance，TⅠR）組成［5］。TLR 廣泛分布在包括DC、巨噬細胞、單核細胞、T細胞、中性粒細胞、肥大細胞等多種免疫細胞以及一些內皮細胞和成纖維細胞中［6］，可分布于細胞表面和細胞內，其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、TLR10、TLR11 和TLR12 在細胞表面大量表達，主要識別微生物膜分子，例如脂質、脂蛋白、脂肽等。而TLR3、TLR7、TLR8、TLR9、TLR13 位于胞質區(qū)室，如內質網、核內體、溶酶體中，可以識別微生物核酸［7］。這些TLR 家族分子識別相應配體，激活下游信號轉導通路，觸發(fā)免疫反應，誘導細胞因子、趨化因子產生，在固有免疫及適應性免疫應答中發(fā)揮重要的作用。

1.2 TLR信號通路

當PAMP 和DAMP 與相應的TLR 結合，可通過髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）依賴或非依賴途徑進行信號轉導。除TLR3外，TLR家族其他成員誘導的炎癥反應都依賴于MyD88。MyD88 激活ⅠL-1 受體相關激酶（ⅠL-1 receptor-associated kinase，ⅠRAK）和腫瘤壞死因子受體相關因子6 （tumor necrosis factor receptor-associated factor 6， TRAF6）， 形 成MyD88-ⅠRAKs-TRAF6 復合物，接著激活ⅠκB 激酶（ⅠκB kinase，ⅠKK）復合體并導致絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和NF-κB的激活，從而誘導炎癥細胞因子和趨化因子的產生［8］。而MyD88 非依賴途徑通過激活Toll 樣受體相關干擾素接頭分子（Toll/ⅠL-1R domaincontaining adaptor-inducing ⅠFN-beta， TRⅠF） 和TRⅠF 相 關 接 頭 分 子（TRⅠF associated connector molecules，TRAM），導致ⅠKK/TANK 結合激酶1（TANK-binding kinase 1，TBK1）的募集，再激活NF-κB及MAPK信號通路，誘導細胞因子產生［6］。

2 TLR對T細胞功能及代謝的影響

2.1 T細胞中TLR的表達

目前有關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APC 的抗原提呈作用，上調共刺激分子表達，通過先天免疫系統(tǒng)間接調控T細胞應答［9］。但越來越多的研究證明，T細胞本身也表達TLR。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠初始CD4+T 細胞表達TLR3、TLR4、TLR5 和TLR9 的mRNA［10］。Fukata 等［11］通過流式細胞術在小鼠CD4+CD45RbhighT 細 胞 上 檢 測 到TLR2、TLR3、TLR4 和TLR9 蛋 白；Cottalorda 等［12］在 小 鼠CD8+T 細 胞 上 也 檢 測 到TLR1、TLR2、TLR6、TLR7 和TLR9 的表達。此外，在高度純化的人CD4+T 細胞和CD8+T 細胞中也檢測到TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR7、TLR9 和TLR10 的基因及蛋白質表達［13-14］，并且發(fā)現(xiàn)CD4+T 細胞比CD8+T 細胞表達更高水平的TLR1、TLR4 和TLR9， 而CD8+T 表 達 更 高 水 平 的TLR3［14］。這些現(xiàn)象提示，T細胞上的TLR信號可能直接調控T細胞的免疫功能。

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

在某些炎癥及自身免疫病中，T 細胞異?；罨谶@類患者的T細胞也發(fā)現(xiàn)TLR表達明顯上調（表1，2）。與健康對照組相比，腎小球腎炎患者T細胞上TLR2表達上調［17］。慢性丙型肝炎患者調節(jié)性T細胞（regulatory T cells，Treg）中表達更高水平的TLR2［18］。毒性彌漫性甲狀腺腫患者外周血CD4+TLR2/4+、CD8+TLR2/4+T細胞的比例明顯高于正常對照組，并發(fā)現(xiàn)CD8+T 細胞上TLR2、TLR4 表達明顯上調［19］。多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS） 患 者 的CD4+T 和CD8+T 細 胞 上TLR2、TLR4和TLR9表達更高［20］。急慢性肝衰竭患者CD4+T 和CD8+T 細胞中TLR4 表達明顯增加，并與疾病相關實驗室指標血清總膽紅素、直接膽紅素等呈正相關［21］。這些現(xiàn)象提示，T 細胞上TLR的異常表達可能通過調控T細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T細胞功能的影響

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

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

2.3 TLR激活對T細胞代謝的影響

越來越多的證據(jù)表明，能量代謝指導免疫細胞的分化發(fā)育及功能，T細胞代謝與功能之間存在緊密的聯(lián)系。靜息狀態(tài)下的T 細胞通常依賴葡萄糖、脂質和氨基酸的氧化產生ATP，以維持其正常的生理活動［34］。活化后，T 細胞迅速增殖并發(fā)揮效應功能，為滿足其快速的能量需求，其糖酵解與谷氨酰胺氧化增加，中間代謝產物也可為細胞快速增殖提供所需的生物合成原料［34］。研究發(fā)現(xiàn)，T 細胞代謝的改變與許多疾病有關，類風濕關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）患者CD4+T 細胞缺乏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，這種代謝的轉變與關節(jié)炎的嚴重程度有關［35］。Ho等［36］研究表明，葡萄糖缺乏會抑制腫瘤中CD4+T細胞的抗腫瘤效應。這些結果表明，T細胞代謝可能通過影響其效應功能，參與疾病的發(fā)生發(fā)展。

近年來有很多研究探討了TLR 信號對巨噬細胞和DC代謝的影響，但表達在T細胞上的TLR是否能夠調節(jié)以及如何調節(jié)不同T細胞亞群的代謝仍在研究中。本文總結了近年來有關TLR 信號直接調控T 細胞代謝的研究（表1）。研究發(fā)現(xiàn)，用TLR1/TLR2 配體刺激Treg 細胞，可以促進其增殖并增強PⅠ3K-AKT-mTORC1信號轉導，通過上調葡萄糖轉運蛋白1（glucose transporter 1，Glut1）和己糖激酶2（hexokinase 2，HK2）的表達，增強其糖酵解［37］。也有研究報道，激活TLR2信號可上調CD8+T 細胞中生物能量代謝相關基因的表達，增強糖酵解和谷氨酰胺代謝，從而直接激活CD8+T細 胞［38］。TLR2 和TLR7 信 號 的 激 活 會 促 進 鼠CD8+T 細 胞 產 生ⅠFN-γ，可 以 激 活PⅠ3K-AKTmTOR 信號，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 細胞，可以使mTOR磷酸化增強，同時TLR7信號的激活能夠進一步上調CD8+T細胞中mTOR和Akt的水平以及糖酵解相關基因的表達，并可增加乳酸的生成［29］。最近的研究表明，人Treg 中TLR8 信號的激活通過下調Glut 以及調控糖酵解的關鍵酶表達，抑制Treg 細胞攝取葡萄糖和糖酵解，從而逆轉Treg 細胞的抑制功能［40］。此外，在黑色素瘤過繼性T 細胞治療模型中，TLR8 信號介導的Treg 細胞糖代謝以及功能的改變可以增強體內的抗腫瘤免疫［40］。

T細胞的代謝可直接影響其活化及發(fā)揮功能，關于T 細胞代謝的分子調控機制仍需進一步探索，研究人員發(fā)現(xiàn)TLR 信號可以直接調控T 細胞代謝［29，37-40］，但目前都集中于其對T細胞糖代謝的調節(jié)。進一步研究TLR信號對不同T細胞糖、脂、氨基酸代謝調控及具體分子機制將為腫瘤、自身免疫病等疾病的預防與治療提供有效的分子靶標。

Table 1 Effects of activation of TLRs on T cell function and metabolism表1 TLRs激活對T細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細胞上TLRs的差異表達與疾病的關系

Fig.1 The effect of TLR signal on T cell function and metabolism圖1 TLR信號對T細胞功能及代謝的影響

3 總結與展望

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