Toll 样受体基因多态性与幽门螺杆菌感染相关疾病遗传易感性的关系

卫星如， 高 芳， 贾彦彬，3，4

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）是一种微需氧的革兰阴性菌，侵入机体主要定居在胃黏膜的黏液层，全球约50%人感染了幽门螺杆菌[1]，我国平均为60%左右，每年有超过1 000万人成为新感染者[2]。幽门螺杆菌感染与一些常见的胃部疾病如慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、消化性溃疡、以及胃癌的发生发展有关[3-4]。世界卫生组织（WHO）将幽门螺杆菌定为细菌感染与胃癌之间强关联的Ⅰ类致癌物[5]。虽然幽门螺杆菌感染率很高，但最终发展成胃癌的患者不足3%[4]，可见宿主因素在幽门螺杆菌感染相关疾病中起着重要作 用。

Toll样受体（TLR）是目前发现的一种模式识别受体，能够特异性识别细菌、病毒等多种病原微生物，进而激活机体对病原微生物的非特异性免疫应答[6]。目前越来越多的证据表明TLR与幽门螺杆菌感染相关疾病的发生发展密切相关[7]，TLR的基因多态性能够影响宿主对幽门螺杆菌感染相关疾病的遗传易感性[8]。本文主要就TLR的基因多态性与幽门螺杆菌感染相关疾病遗传易感性的关系进行阐述。

1 幽门螺杆菌感染与TLR

1.1 TLR的结构

目前，在哺乳动物中发现了15种TLR，其中TLR1～TLR10和TLR14在人体中存在[9]。TLR是由富含多个氨基酸的重复序列的氨基末端结构域和含有TLR适配器的羧基末端结构域组成，分为胞外区、跨膜区和胞内区三个部分。胞外区由大约550～980个氨基酸组成，其外形类似于马鞍形，主要作用是识别多种病原体相关分子；跨膜区富含半胱氨酸，是信号传导的主要区域，可以特异性识别亚细胞而启动信号转导；胞内区与白细胞介素1受体（IL-R）具有相同的C末端结构域，可以与下游的TLR结构域结合，诱导下游的信号传导。

1.2 幽门螺杆菌感染与TLR的表达

在对抗有害病原体的免疫反应中TLR发挥着关键作用，TLR的表达具有组织特异性，目前研究发现TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR9、TLR10表达于胃黏膜上皮细胞，不同的TLR可以识别不同的配体，进而激活机体产生免疫应答[10]。其中，TLR1识别三酰脂多糖[11]，TLR2识别肽聚糖[10]和细菌脂蛋白[11]，TLR4识别大多数革兰阴性菌的脂多糖（LPS）[11]，TLR5是TLR中唯一可以识别细菌蛋白质的受体，其配体是细菌的鞭毛蛋白[12]，TLR9可以识别细菌中非甲基化的双链DNA分子[13]，TLR10识别三酰基脂肽[11]。在生理情况下，这6种TLR在胃肠上皮细胞中的表达水平较低，但在幽门螺杆菌感染后，它们在胃黏膜上皮细胞中的表达会发生改变[10]，成人和儿童的胃黏膜上皮中均发现这6种TLR表达水平升高[5]。结果提示，这些TLR可能在幽门螺杆菌感染以及其相关疾病的发生发展中起一定作用。

2 TLR基因多态性与感染相关疾病遗传易感性

幽门螺杆菌感染与慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、消化性溃疡以及胃癌的发生发展有一定关联。研究表明，TLR基因多态性在幽门螺杆菌感染及感染后的临床转归中起到了重要作用[8]，其在一定程度上可以影响宿主对幽门螺杆菌感染及相关疾病的遗传易感性[9]。

2.1 TLR1基因多态性

TLR1基因位于染色体4p14，编码7个外显子。全基因组关联分析（genome-wide association study， GWAS）显示TLR1基因多态性与幽门螺杆菌感染之间存在显著的相关关系[14]。目前研究较多的基因多态性是单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）。SNP rs4833095位于TLR1的外显子区域，其基因的突变引起氨基酸即由天冬酰胺替换为丝氨酸。病例对照关联研究显示与CC基因型携带者相比，SNP rs4833095 CT基因型携带者幽门螺杆菌感染、慢性萎缩性胃炎和肠上皮化生的风险均降低[15-16]。研究表明TLR1I602S（rs5743618）携带GG基因型者消化性溃疡的风险显著降低[15]。同样在GWAS中也显示TLR1基因多态性与胃癌发病风险的增加有关[17]。Dargiene等[18]在1 178名欧洲人群中发现与CC+TC基因型者相比，SNP rs4833095携带TT基因型者胃癌的发病风险增加了1.86倍。Yang等[15]在德国人群中通过荧光标记杂交FRET探针检测TLR1I602S（rs5743618）位点基因多态性，发现与TT基因型携带者相比，TLR1I602S（rs5743618）GG基因型携带者胃癌发病风险降低。

2.2 TLR2基因多态性

TLR2基因位于染色体4q31.3，编码5个外显子。TLR2可能与其他TLR（包括TLR1和TLR10）结合形成异二聚体进而识别广泛的微生物组分[19]。幽门螺杆菌通过TLR2信号途径介导免疫耐受，抑制Th1免疫，从而逃避宿主防御[20]。因此，TLR2可能是调节宿主对幽门螺杆菌感染相关疾病的重要靶点。SNP rs3804099位于TLR2第三外显子区域，是标签SNP，在某种程度上可以代表其附近位点的SNP[19]。SNP rs3804099（C/T）突变不引起氨基酸的改变，为同义突变[21]。Mirkamandar等[22]在伊朗人群中发现与携带TT基因型者相比，SNP rs3804099携带 CT基因型者幽门螺杆菌感染和消化性溃疡的发病风险增加。Habibzadeh等[23]在爱尔兰人群中发现rs12191786携带GA基因型者消化性溃疡发病风险增加。病例对照关联研究显示与TC+CC基因型相比，SNP rs3804099携带TT基因型是胃癌发病的危险因素，使胃癌发病风险升高3.42倍 [24]。

2.3 TLR4基因多态性

TLR4基因位于染色体基因座9q33.1，编码3个外显子。TLR4在非特异性免疫中可以广泛地识别配体，使其成为研究较多的分子之一。SNP rs4986790、rs4986791是位于TLR4第三外显子非同义突变的SNP位点，能够影响TLR4细胞外结构域的稳定性并分别导致腺嘌呤-鸟嘌呤（A-G）、胞嘧啶-胸腺嘧啶（C-T）的碱基交换，因此最终引起氨基酸的替代，即甘氨酸替代天冬氨酸、异亮氨酸替代苏氨酸。氨基酸的替代可能能够减少TLR4与配体的结合，降低宿主对脂多糖的反应性，进而使TLR4向细胞表面的转运减少[25]。Loganathan等[21]在泰米尔人群中检测rs4986790、 rs4986791位点基因多态性，发现rs4986790和rs4986791增加了幽门螺杆菌感染发生的风险，研究结果与中国[26]、巴西[25]和高加索[27]人群中rs4986790、 rs4986791与幽门螺杆菌感染遗传易感性相关的一些报道一致。然而，一项来自印度克什米尔人群的研究表明，这两个SNP与幽门螺杆菌感染无关联[28]，结果的差异可归因于群体间的遗传异质性。SNP rs10759932位于TLR4基因的5'末端，能够改变其相关转录因子与TLR4启动子的结合，进而使TLR4的表达水平发生改变。Castaño-Rodríguez 等[29]发现在中国人群中，SNP rs10759932携带CT基因型者幽门螺杆菌感染风险降低，Loganathan 等[21]在南印度泰米尔人群中也得出了同样的结论。但在泰国人群中rs10759932与幽门螺杆菌感染无关[7]。研究结果的差异可能与研究人群的种族不同有关。病例对照研究显示SNP rs4986790、SNP rs4986791是慢性胃炎以及消化性溃疡发病的危险因素[25，27]。研究表明，TLR4SNP [rs11536889，rs10759931，rs1927911，rs10116253，rs10983755（-2081G/A），rs10759932、rs4986790和rs2149356]与胃癌发病风险显著关联[6，26，28-29]。荟萃分析结果显示TLR4rs4986790多态性的G等位基因增加胃癌的患病风险[30]。

2.4 TLR5基因多态性

TLR5基因位于染色体1q41，编码7个外显子。某些TLR5突变可控制癌症的进展[31]。一项报告显示幽门螺杆菌鞭毛蛋白可能在疾病进展中发挥重要作用[32]，而TLR5识别鞭毛蛋白[15]。Hayashi 等[33]证实了先天免疫系统对幽门螺杆菌感染的识别主要是通过细菌鞭毛蛋白与TLR5之间的相互作用。病例对照研究显示与TT基因型携带者相比，SNP rs1640827 TC+CC基因型携带者，幽门螺杆菌感染风险增加了2.13倍；与携带GG基因型相比，SNP rs17163737携带GT+TT基因型者幽门螺杆菌感染风险增加了2.17倍[34]。SNP rs2072493位于TLR5的外显子区域，其碱基突变[腺嘌呤-鸟嘌呤（A-G）]可以影响TLR5细胞外结构域的稳定性，导致氨基酸的改变，由天冬酰胺变成丝氨酸。Goda等[35]发现在印度泰米尔人中rs2072493降低了幽门螺杆菌感染的风险。然而也有报道显示在墨西哥人群中发现TLR51775A ＞ G（rs2072493）（N592S）可能与胃癌的发病风险没有关联[36]。其结果的差异可能与研究人群的种族不同有关。SNP rs5744174具有干扰配体识别的潜在能力，从而使幽门螺杆菌在胃中持续存在[24]。Xu 等[34]在1 300例中国胃癌患者和1 300名中国健康对照人群中研究发现rs5744174、rs1640827和rs17163737与胃癌发病风险的增加关 联。

2.5 TLR9基因多态性

TLR9基因位于染色体3p21.3上，编码2个外显子，第二外显子是主要的编码区。研究表明TLR9基因多态性与持续性的细菌感染、自身免疫性疾病和恶性肿瘤的发生有关[37-38]。SNP rs352140位于第二外显子。Loganathan等[21]在印度泰米尔人群中发现rs352140携带CT基因型者幽门螺杆菌感染的发病风险降低。Trejo-de la等[36]发现2848G ＞ A （rs352140）基因多态性不仅是幽门螺杆菌感染潜在易感性的危险因素，而且也是十二指肠溃疡好发的危险因素。TLR9-1486 T/C（rs187084）位于启动子区域内，其等位基因由 T突变为 C能够下调TLR9基因的表达，而TLR9基因表达的下调，可能促进肿瘤细胞的增殖[39]。病例对照研究显示与TT基因型相比，SNP rs187084 CC基因型可能是胃癌发病的危险因素；与CC基因型携带者相比，rs352140 CT基因型或TT基因型携带者胃癌发病风险分别增加1.443倍和1.237倍[39-40]。然而也有报道显示rs187084、rs352140与胃癌发病风险可能没有关联[24，36]。结果的差异还需要我们进一步研究去论证。

2.6 TLR10基因多态性

TLR10基因位于染色体4p14，编码5个外显子。Nagashima 等[41]研究发现TLR10启动子区rs10004195 AA基因型携带者易感染幽门螺杆菌，同时提示这一SNP位点可能与胃损伤的发生机制相关联。Tang等[8]在中国人群中发现SNP rs10004195 T 等位基因降低了慢性萎缩性胃炎的风险。Ravishankar等[17]在马来西亚人群中发现与携带rs10004195 TT基因型相比，携带AA基因型患胃癌的风险增加。研究发现，TLR1rs4833095与TLR10rs10004195存在协同作用，可能共同调节宿主对幽门螺杆菌感染的免疫应答[17]。因此，我们研究复杂疾病可以针对多个基因的多个SNP位点进行关联分析，进而分析它们之间的相互作用与疾病发生和发展的关系。

3 小结

TLR是先天免疫系统中感知病原体相关分子模式的一个主要分支，其在幽门螺杆菌感染的识别与调控等方面起着重要的作用。TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR9和TLR10基因多态性与幽门螺杆菌感染相关联，这些TLR基因多态性可能改变机体对幽门螺杆菌的识别能力，影响机体对幽门螺杆菌感染及其相关疾病的遗传易感性。未来可以针对这些TLR基因多态性与幽门螺杆菌感染及其相关疾病展开深入细致的研究，为幽门螺杆菌感染及其相关疾病的预防和治疗提供新靶 点。