摘 要：类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis,RA）是一种慢性、进行性、全身性的自身免疫疾病，是风湿病的局部表现之一。目前RA的发病机制尚未阐明。近年，在结构、功能等领域对其研究中发现，部分基因和分子可能与其发病和其易感性相关。Toll样受体（toll-like receptors,TLRs）作为参与固有免疫应答过程的重要分子之一，对于在RA的发生发展上具有重要的作用。该文简要综述近年对TLRs的结构、功能以及其参与RA发病中的信号传导，为进一步阐述RA发病机制提供参考。
关键词：类风湿性关节炎 Toll样受体 细胞因子 自身免疫
RA是一种可引起对称性、多关节受累的自身免疫性疾病，影响着全球0.5%～1%人口。其主要病变特点是增殖滑膜组织中的成纤维细胞、T细胞、B细胞、中性粒细胞和单核细胞向关节内浸润引起慢性持续性炎症，主要累及手、足等关节。除关节内膜滑膜炎症外，血管翳形成也是其病变特点之一[1-2]。与正常关节滑膜相比，RA的滑膜出现CD4+T细胞、B细胞、巨噬细胞浸润，并促使血管翳的形成。血管翳的形成破坏关节的正常结构；T细胞、巨噬细胞等免疫细胞的出现释放细胞因子、趋化因子、基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases,MMPs）进一步促使炎症持续化从而引起关节及骨质的进行性破坏[3]。目前，RA的发病机制仍未完全阐明，但已经确认一些遗传和环境因素与RA的发病及发展相关：HLA-DR4、PTPN22、STAT4、TNF、IL-1和IL-18的基因位点与RA的易感性相关；吸烟是增加患RA风险和严重程度的主要环境因素，尤其是在HLA-DRB1患者中，其可能是增加感染和组织损伤的额外因素之一[4]。
Toll样受体（Toll-like receptors,TLRs），作为激活如单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等非特异性免疫细胞过程中的重要成员，在非特异性免疫机制的启动及在损伤或感染后以及病原体释放介导的细胞信号转导中起着重要的作用[5]。由Toll样受体引起巨噬细胞激活在促炎细胞因子如肿瘤坏死因子（Tumor necrosis factor,TNF）、白介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）、白介素-6(Interleukin-6,IL-6）介导的Th17细胞应答中起着核心作用。但是，在炎性关节炎中，激活特定的Toll样受体不但可以介导同时也可以抑制与骨质破坏相关的细胞活动；与各类Toll样受体结合的特定内源性配体或者外源微生物配体以及辅助分子决定着上述的过程。因此，该文将从Toll样受体构、功能等角度来阐明Toll样受体介导细胞信号传导在RA的发生发展的影响。
1 Toll样受体的分类、结构以及功能
Toll样受体是一类Ⅰ型跨膜糖蛋白受体，在抵御微生物介导的免疫反应中起着重要的作用。目前，已经发现有13种Toll样受体（TLR1-13），其中有10种在人类体内大部分细胞如巨噬细胞，成纤维细胞，上皮细胞和内皮细胞均有表达（TLR1-10)[5]。根据受体表达部位的不同，Toll样受体可分为细胞膜受体及胞内受体：TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6及TLR10表达于细胞膜上，可以识别如微生物的结构等配体；TLR3、TLR7、TLR8则可以识别如双链DNA (ds D-NA）、单链RNA(ss RNA）等核酸分子[6-7]。
Toll样受体由胞外结构域、一个单次跨膜结构域和一个胞内结构域组成。胞外结构域由一个N-末端帽（N-Terminal cap）、富含亮氨酸重复结构域（leucinerich repeat domain,LLR domain）以及富含半胱氨酸重复结构域（Cysteine rich repeat domain）组成。由于Toll样受体可以识别微生物上的病原相关分子模式（pathogen associated molecular patterns,PAMPs），故Toll样受体又称为模式识别受体（pattern recognition receptors,PRRs）。胞外结构域与配体识别相关，结合后引起TIR (Toll/IL-1 resistance)即胞内结构域二聚化从而发生细胞信号转导。
2 Toll样受体介导的细胞信号转导
TLR信号通路与RA的发展和维持相关。与健康对照的组织样品相比，许多研究已经研究了患者滑膜组织细胞中TLR的表达和功能，如TLR包括TLR3、TLR7、TLR8和TLR9不仅外周血而且在RA患者人类滑膜组织中呈高表达[8]。有研究报道，TLR2在RA中具有重要的致病功能，经由TLR2滑液成纤维细胞的活化诱导产生多种炎症趋化因子，包括在RA关节内的IL-1β和TNF-α因子释放，最终导致疾病的进一步恶化[9]。
如前所述，Toll样受体作为非特异性免疫的主要受体，可以识别各种外源性以及内源性配体从而介导炎症因子的释放。受体胞外结构域识别病原相关分子模式（pathogen associated molecular patterns,PAMPs）后，介导TIR胞内结构域二聚化。TIR(Toll/interleukin-1 receptor）的二聚化募集髓样分化蛋白-88(myeloid differential protein-88,My D88）和（或）TRIF(Toll/interferon response factor）两种主要的衔接蛋白（Adaptor protein）从而激活Toll样受体。根据是否有My D88参与，Toll样受体介导的细胞信号转导可分为My D88依赖性途径以及非My D88依赖性途径（TRIF途径）。TLR2与TLR1、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9结合后只通过My D88依赖性途径进行细胞信号转导；TLR3则通过非My D88依赖性途径进行细胞信号转导；TLR4既可以通过My D88依赖性途径进行细胞信号转导又可以通过TRIF途径进行细胞信号转导。但TLR4通过TRIF途径进行细胞信号转导时需要一个额外衔接蛋白TRAM (TRIF-related adaptor molecular）的辅助[10]。
在My D88依赖性途径中，My D88由与Toll样受体相互作用的TIR结构域和死亡结构域构成。My D88的死亡结构域可以募集由N-末端的死亡结构域及中央的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域组成白细胞介素-1受体相关激酶（Interleukin-1 receptor-associated kinase,IRAK）。IRAK1募集到Toll样受体后被IRAK4磷酸化；IRAK6同样被募集以辅助IRAK1的磷酸化。磷酸化的IRAK1和IRAK6随后与受体分离，与转化生长因子β激活激酶（Transforming growth factorβactivating kinase,TAK1）、TAK1结合蛋白1 (TAK1 binding protein 1,TAB1）、TAK1结合蛋白2(TAK1 binding protein 2,TAB2）于细胞膜结合形成复合物后磷酸化TAB2和TAK1。随后IRAK1于细胞膜降解，由TRAF6、TAK1、TAB1和TAB2组成的剩余复合物转位到细胞质中泛素化TRAF6和激活TAK1,激活的TAK1与调节NF-κB的IKK(IκB Kinase）结合。激活的IKK使IκB活化，NFκB脱离并转位到细胞核从而调节细胞因子等蛋白的转录。TAK1同时可以激活MAPKK信号转导途径与NF-κB共同引起IL-1、IL-6、INF-α、INF-β等细胞因子、MHC共刺激分子的释放以及诱导CD4+T细胞向Th1、Th2或Th17细胞分化。
在非My D88依赖性途径/TRIF途径中，TLR4的激活募集TRAM和TRIF到受体的TIR胞内结构域，IKKε和TBK1 (TANK binding kinase 1）和TRAF3被募集到TRAM/TRIF/TIR复合物中。TRIF介导激活RIP1(Receptor interacting protein 1）而调节NF-κB。
3 结论
随着对RA分子生物学的进一步深入研究，目前，作为临床一线药物如阿司匹林（Aspirin）、塞来昔布（Celebrex）、萘普生（Naproxen）等非甾体抗炎药（nonsteroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs）主要以缓解患者临床症状即对症治疗为主，但对控制疾病活动和进展无任何作用且长期服用对胃肠道及心血管均有严重损害；改善病情抗风湿药(disease-modifying anti-rheumatic drugs,DMARDs)如甲氨蝶呤（methotre xate,MTX）、糖皮质激素（glucocorticoid,GC）虽可控制疾病活动和进展，但仍有长期服用不良反应多、停药后复发等情况。近年出现的靶向生物制剂是治疗RA的一个重大突破，如TNF阻断剂依那西普（Etanercept）、阿达木单抗（Adalimumab）等能更有效地缓解症状，并能预防和延缓关节破坏等疾病进程，但药物疗效存在个体差异，40%的RA患者用药后无明显改善[11]且费用昂贵。随着近年对TLRs研究的深入，目前已经研发出疗效更佳诸如OPN305等TLRs阻断剂。作为RA发病过程中重要途径之一的Toll样受体，了解其作用机制及受体间的相互作用、阻断部分受体的激活以及其下游的细胞活动或许能成为一种不良反应少、疗效显着的RA治疗方案之一。
[1] Yap HY, Tee SZ, Wong MM, et al. Pathogenic Role of Immune Cells in Rheumatoid Arthritis:Implications in Clinical Treatment and Biomarker Development[J]. Cells,2018, 7(10).
[2] Alam J, Jantan I, Bukhari SNA. Rheumatoid arthritis:Recent advances on its etiology,role of cytokines and pharmaco therapy[J].Biomedicine&pharmacotherapy=Biomedecine&pharmacotherapie,2017,92:615-633.
[3] Cristina C, Roberto B, Donatella S, et al. One Year in Review 2019:Pathogenesis of Rheumatoid Arthritis[J].Clin Exp Rheumatol, 2019, 37(3):347-357.
[4] Torres-Ruiz J, Carrillo-Vazquez DA, Padilla-Ortiz DM, et al. TLR Expression in Peripheral Monocyte Subsets of Patients With Idiopathic Inflammatory Myopathies:Association With Clinical and Immunological Features[J].J Transl Med, 2020, 18(1), 125.
[5] Pandey S, Kawai T, Akira S. Microbial sensing by Tolllike receptors and intracellular nucleic acid sensors[J].Cold Spring Harbor perspectives in biology, 2014, 7(1):a016246.
[6] Zhang Z,Ohto U,Shimizu T.Toward a structural understand ing of nucleic acid-sensing Toll-like receptors in the innate immune system[J].FEBS letters,2017,591(20):3167-3181.
[7] Elshabrawy HA, Essani AE, Szekanecz Z. TLRs, Future Potential Therapeutic Targets for RA[J].Autoimmun Rev,2017,16(2):103-113.
[8] McGarry T,Biniecka M,Gao W,et al. Resolution of TLR2-induced Inflammation Through Manipulation of Metabolic Pathways in Rheumatoid Arthritis[J].sci Rep,2017(7):43165.
[9] Bergstrm B, Carlsten H, Ekwall AH. Methotrexate inhibits effects of platelet-derived growth factor and interleukin-1βon rheumatoid arthritis fibroblast-like synoviocytes[J].Arthritis Res Ther, 2018, 20(1):49.
[10] Sieper J, Poddubnyy D. Axial spondyloarthritis[J]. Lancet,2017, 390(10089):73-84.
[11] Reilly M, Miller RM, Thomson MH, et al. Randomized,double-blind, placebo-controlled, dose-escalating phase I, healthy subjects study of intravenous OPN-305, a humanized anti-TLR2 antibody[J]. Clinical pharmacology and therapeutics, 2013, 94(5):593-600.