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这篇综述聚焦 Toll 样受体(TLRs)与乳腺癌(BC)的关联。详细阐述了 TLRs 的信号通路、不同 TLRs 在 BC 中的作用及相关单核苷酸多态性(SNPs)。研究发现 TLRs 在 BC 中作用复杂,或可成为潜在诊断标志物和治疗靶点,为 BC 防治提供新思路。
乳腺癌现状与 Toll 样受体(TLRs)研究背景
癌症是全球范围内严重威胁人类健康的疾病,对不同经济社会和人群都产生了重大影响。乳腺癌(BC)作为女性中最常见的癌症,在印度尤为突出,占所有女性癌症的 28.2%,预计到 2022 年有 216,108 例病例 ,且在东南亚地区呈逐年上升趋势。根据美国癌症协会预测,到 2040 年,乳腺癌的死亡率将超过 61%。
乳腺癌分为多种亚型,其中管腔型(Luminal)A 和 B 最为常见,三阴乳腺癌也是一种较为恶性的类型。早期乳腺癌患者的生存率相对较高,但晚期患者的生存率则大幅下降,如 IV 期患者的生存率仅为 21%。印度女性乳腺癌的敏感性为 64 - 90%,特异性为 82 - 93%,由于乳腺组织致密且缺乏乳腺钼靶检测,导致许多病例出现假阳性结果。
Toll 样受体(TLRs)是一类在先天免疫中起重要作用的模式识别受体,能识别多种病原体相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMPs)。人类共有 10 种主要的 TLRs,它们在细胞表面(如 TLR 2、4、6)和细胞内 compartments(如 TLR 7、9)均有分布 。近年来,TLRs 与癌细胞之间的关系受到广泛关注,其在癌症发生发展中的作用复杂,既可能抑制癌症,也可能促进癌症进展,探索其遗传关联成为癌症研究的一个重要方向。
TLRs 在乳腺癌信号通路中的作用
TLRs 在免疫系统中意义重大,作为先天免疫系统的哨兵,它能识别 PAMPs 并启动免疫反应,还参与识别组织损伤和肿瘤发生过程中释放的内源性配体。
人体的 10 种不同 TLRs 分布在不同染色体上。TLRs 是 I 型跨膜糖蛋白,由胞外、跨膜和胞内信号结构域组成。胞外结构域含有富含亮氨酸的重复序列(LRRs),负责结合 PAMPs 和 DAMPs。
TLR 信号通路主要有 MyD88 依赖和 MyD88 非依赖两条途径。MyD88 依赖途径是所有 TLRs 共有的,当 TLR 与配体结合后,MyD88 与 IRAK 激酶家族成员形成 Myddosome 复合物,激活 IRAK4,进而激活 IRAK1,IRAK1 与 TRAF6 结合,激活 TAK1 和 NF-κB 抑制蛋白 IκBα,使其降解,NF-κB 得以进入细胞核诱导促炎基因表达 。MyD88 非依赖途径则特定于 TLR3 和 TLR4 信号通路,通过 TIRAP/Mal 和 TRIF 激活,最终也能激活 NF-κB 和 MAPKs,诱导炎症细胞因子产生 。
同时,TLR 信号会受到多种分子的负调控,以防止过度免疫反应带来的不良后果。例如,ST2825、SOCS1 和 Cbl-b 抑制 MyD88 依赖途径的激活,SARM 和 TAG 抑制 TRIF 依赖途径的激活,TRAF6 也会被 A20、USP4 等多种抑制分子靶向作用 。
当受到不同来源的抗原刺激时,TLRs 会激活炎症途径,产生如 IL-6 和 IL-10 等细胞因子,这些细胞因子可促进肿瘤生长,此时 TLRs 表达上调并与疾病相关。肿瘤微环境中的氧化应激会诱导细胞坏死,释放线粒体 DNA,其可作为 TLR9 的配体。但 TLRs 在癌症中是一把双刃剑,其作用效果尚未完全明确。例如,TLR4 诱导产生的细胞因子可促进肿瘤细胞逃避和癌症发展,但也有研究表明它能抑制肿瘤生长。在乳腺癌晚期,现有治疗手段有限,TLRs 在控制肿瘤微环境方面发挥着关键作用 。
不同的 TLRs 在乳腺癌的发展中扮演着不同角色。TLR2 在乳腺癌肿瘤细胞中表达升高,与患者总体生存率下降相关,抑制 TLR2 可减少肿瘤生长,但它也能通过启动细胞因子产生和免疫细胞激活来抑制肿瘤进展 。TLR3 激活 MyD88 非依赖的 TRIF 途径,主要通过促进乳腺癌细胞凋亡来抑制肿瘤,但启动子区域的 SNP(rs5743305)会增加乳腺癌风险,且其表达也可通过 NF-κB 和 MAP 激酶途径促进肿瘤生长、血管生成和免疫抑制 。TLR5 具有抗肿瘤作用,在乳腺癌上皮细胞中表达,鞭毛蛋白激活 TLR5 可抑制乳腺癌细胞增殖,或可作为乳腺癌预后的治疗靶点,其表达下调与肿瘤侵袭性增加和上皮 - 间质转化有关 。TLR7 识别单链 RNA(ssRNA),激活树突状细胞,进而激活细胞毒性 T 细胞,具有抗肿瘤活性 。TLR8 的作用目前研究较少,它能识别细菌核酸,其与乳腺癌的关联还需进一步探索 。TLR9 激活可促进乳腺癌细胞增殖和侵袭,产生促炎细胞因子和生长因子,营造免疫抑制微环境,但它也具有抗肿瘤活性,这取决于乳腺癌亚型,低表达的 TLR9 与患者生存率低和预后差相关,高表达则可能有利于癌细胞预后并降低转移概率 。TLR10 与乳腺癌的关联研究有限,其在乳腺癌组织中的表达低于正常组织,且随着癌症分期进展表达降低,或可作为检测乳腺癌不同阶段的生物标志物 。
TLRs 单核苷酸多态性(SNPs)与乳腺癌的关联
TLR1 与乳腺癌
先前研究了两个与 TLR1 和乳腺癌相关的 SNPs。rs7696175 在具有中国和欧洲血统的人群中被发现与乳腺癌风险增加有关,而 Chan 等人在对中国人群的研究中发现 rs4833095 与乳腺癌无关联 。
TLR2 与乳腺癌
TLR2 在多种细胞类型的细胞表面表达(T 细胞除外),可识别不同细菌的脂蛋白。常见的 SNP 包括 Arg677Trp 和 Arg753Gln 。在人类乳腺癌细胞中观察到 TLR2 表达,其过表达与患者总体生存率差和对内分泌治疗的耐药性相关。高表达的 TLR2 会激活 IRAK1,诱导 IL-6、TGF-β、VEGF 和金属蛋白酶(MMPs)分泌,降解细胞外基质。此外,在对内分泌治疗耐药的管腔 B 组织中也发现 TLR2 上调。乳腺癌患者血清中可溶性 TLR2 水平升高,提示其可能作为乳腺癌诊断的潜在生物标志物,同时 TLR2 也能诱导抗肿瘤免疫 。
TLR3 与乳腺癌
TLR3 基因常见的 SNPs 有 Asn284Ile、Tyr307Asp、Leu412Phe 和 Ser737Thr 。在 194 例乳腺癌患者队列中,TLR3 的表达率为 36 - 45% 。虽然 TLR3、CXCR4 和 IFN-γ 的表达在乳腺癌患者中无显著关联,但 mRNA 分析显示它们之间存在正相关 。在三阴乳腺癌组织中,TLR3 低表达导致疾病预后差和生存率低 。
TLR4 与乳腺癌
TLR4 是细胞表面受体,可识别细菌多糖、脂多糖(LPS)、紫杉醇(Taxol)等病原体 。Thr399Ile 和 Asp299Gly 是人群中最常鉴定出的 TLR4 基因 SNPs 。TLR4 是目前唯一能通过 MyD88 依赖和 MyD88 非依赖(TRIF 依赖)两条途径进行信号传导的 TLR,它负责促炎细胞因子的表达,MyD88 非依赖途径则介导 I 型干扰素的诱导 。在转移性乳腺癌细胞中,TLR4 的激活可调节整合素 αvβ3、TPM1 和 maspin 的表达,促进癌细胞的 αvβ3 介导的黏附和侵袭 。TLR4 信号通过激活 NF-κB 增加乳腺癌细胞中 miR-21 的表达。研究发现,Asp299Gly 多态性可能增加乳腺癌发生的易感性 。此外,TLR4 与二甲基苯并蒽(DMBA)相关,对乳腺肿瘤的发展具有保护作用 。在乳腺癌细胞中,TGF-β 和 TP53 可诱导 TLR4 过表达,LPS 刺激激活 TLR4 途径可促进乳腺癌细胞迁移,并通过 PI3K/Akt/GSK3B 触发 β-catenin 信号通路,促进乳腺癌转移,高表达的 TLR4 还与淋巴结转移相关 。
TLR5 与乳腺癌
在正常乳腺组织的导管上皮中观察到 TLR5 的特异性表达,在乳腺癌中 TLR5 表达较高,且其信号通路反应过度 。鞭毛蛋白激活 TLR5 信号通路在小鼠乳腺癌细胞中具有抗肿瘤活性,提示其可作为乳腺癌细胞的治疗剂 。TLR5 基因的一个 SNP,即终止密码子突变 Arg392Stop 已被报道,常见的无义 SNP rs5744168 C/T 也与乳腺癌相关 。在中国汉族人群的乳腺癌组织中,通过微阵列技术观察到 TLR5 过表达 。
TLR6 与乳腺癌
TLR6 在细胞表面表达,可识别脂肽和脂磷壁酸 。有研究报道,在三阴乳腺癌亚型中 TLR6 表达高于正常组织 。在沙特阿拉伯女性中,TLR6 的 SNP rs5743810 被发现对乳腺癌风险具有保护作用,但 rs3796508 的多态性研究显示其基因型和等位基因频率分布与乳腺癌风险无关联 ,因此需要进一步研究 TLR6 与乳腺癌的关联。
TLR7 与乳腺癌
TLR7 存在于人类的内体中,主要识别单链 RNA(ssRNA)作为配体 。TLR7/8 激动剂 R848 具有强大的抗肿瘤作用,可减少肿瘤血管生成并诱导肿瘤细胞凋亡 。在小鼠皮肤乳腺癌模型中,TLR7 激动剂咪喹莫特可抑制肿瘤生长,并与放疗协同作用 。但目前对 TLR7 在乳腺癌中的作用仍需深入研究,其未来或可作为识别不同阶段癌组织的潜在标志物 。
TLR8 与乳腺癌
TLR8 基因主要由 X 染色体编码,也称为 CD288,可识别细菌核酸作为配体 。在中国人中研究了 TLR8 的两个常见多态性变体 Methionine 1 Valine 和 129G/C(SNPs rs3764879, rs3764880)与冠状动脉疾病的关系,目前需要在不同人群中研究它们与乳腺癌的关联 。TLR8 与乳腺癌的关联研究尚处于初步阶段,其在乳腺癌发展中的作用机制还需进一步探索 。
TLR9 与乳腺癌
TLR9 基因编码的受体位于内体中,识别 CpG DNA 作为配体 。细菌 DNA 中富含这种 DNA 基序,可刺激 TLR9 并诱导产生如 IL-12 和 TNF-α 等炎症细胞因子 。在母乳和乳腺正常细胞中都发现了 TLR9 蛋白的表达,在乳腺癌的上皮癌细胞和与肿瘤相关的成纤维样细胞中也检测到 TLR9 蛋白表达 。在三阴乳腺癌细胞中,低表达的 TLR9 在缺氧条件下会导致细胞侵袭性增加和生存率降低 。研究发现,TLR9 的单核苷酸多态性(SNP,rs352140)虽不改变蛋白质氨基酸序列,但影响蛋白质功能和稳定性,与乳腺癌风险相关 。此外,低肿瘤 TLR9 表达会增加乳腺癌细胞对双膦酸盐生长抑制作用的敏感性,接受新辅助化疗的乳腺癌患者中,高 TLR9 组织表达水平可能作为预后标志物 。在非裔美国人群中,TLR9 rs352140 变体较少出现,可能对乳腺癌具有保护作用 。
TLR10 与乳腺癌
目前关于 TLR10 的数据不足,需要进一步深入研究 。TLR10 位于内体膜上,识别 profilin 作为配体 。研究发现,乳腺癌组织中 TLR10 的表达水平低于正常对照组织,且在 I 期和 II - IV 期乳腺癌之间表达模式差异显著,随着癌症分期进展表达降低,提示其可能作为检测乳腺癌不同阶段的渐进性生物标志物 ,但还需要进一步进行 SNP 研究来明确其与乳腺癌的关联 。
讨论
尽管 TLRs 与乳腺癌的遗传关联研究前景广阔,但将这些研究结果转化为临床实践仍需严格验证和完善。个体间的变异性、肿瘤的异质性以及脱靶效应等问题,都凸显了以 TLRs 为治疗靶点的复杂性 。
目前对 TLR1 与乳腺癌的关联研究证据不足,需要进一步探索潜在的等位基因变异及其在疾病发病机制中的作用 。TLR2 与乳腺癌生存的关联存在矛盾,其可溶性形式可能作为潜在的诊断生物标志物,但还需更多研究来明确 。TLR3 识别病毒双链 RNA,其激活可能与肿瘤复发、转移和细胞增殖有关,在乳腺癌中的作用值得进一步研究 。TLR4 在乳腺癌中作用关键,其 Asp299Gly 多态性与乳腺癌风险增加相关 。TLR5 可识别细菌鞭毛蛋白,有望成为评估乳腺癌组织的潜在治疗标志物 。TLR6 的等位基因变异对乳腺癌具有保护作用,需要在不同种族人群中进一步研究 。TLR7 与乳腺癌的关联研究较少,其激动剂在减少肿瘤生长方面有一定前景 。TLR8 识别细菌核酸,在乳腺癌进展中的作用需进一步探索 。TLR9 在母乳和乳腺细胞中表达多样,其基因变异与不同风险因素和癌症易感性增加有关,或可作为乳腺癌的潜在诊断标志物 。TLR10 在乳腺癌各阶段的表达均低于正常组织,对其在疾病进展中的作用还需深入研究 。
乳腺癌的发展是多因素的,探索各种遗传和环境因素对疾病发病机制的影响至关重要。全基因组关联研究(GWAS)不断发现重要的生物标志物,有助于加深对乳腺癌病理的理解,并为靶向治疗干预提供依据 。
未来展望
TLRs 在细胞存活、转移、肿瘤进展和抑制中具有双重作用,是未来乳腺癌研究的重要靶点 。深入了解其信号通路以及免疫细胞与肿瘤细胞之间的复杂相互作用,对于揭示 TLR 介导的效应的精确机制至关重要 。
TLRs 有望成为早期乳腺癌诊断的潜在生物标志物,因为它们可通过促进或抑制肿瘤生长来影响肿瘤微环境 。尽管乳腺钼靶等诊断方法有所进步,但目前技术仍难以在早期检测到肿瘤 。识别如特定 TLRs 这样的新型生物标志物,可能会彻底改变早期乳腺癌的检测和诊断,特别是在农村地区,由于缺乏先进的诊断工具,这种新型生物标志物的应用更具意义 。
虽然 CAR - T 细胞疗法等治疗方法显示出一定前景,但成本高昂且存在潜在副作用,早期检测仍是改善患者预后的更可行策略 。现有的癌症抗原检测对乳腺癌并不可靠,因为在其他疾病中也可能升高 。因此,将重点放在 TLRs 作为早期乳腺癌检测的特异性标志物上,可能会显著改善诊断和预后,为当前方法提供更具成本效益和准确性的替代方案,最终通过及时干预挽救生命 。
结论
要研究 TLRs 在乳腺癌中的潜在作用并将其开发为治疗靶点,必须深入了解它们与疾病的精确关联 。这需要进一步开展涉及不同种族人群的研究,以探讨 TLRs 与乳腺癌细胞之间的关系 。由于 TLRs 识别多种抗原,其在乳腺癌中的作用可能受到不同人群特定的遗传和环境因素影响 。因此,对全球不同种族背景的乳腺癌患者进行密切关联研究,对于确定与 TLRs 和乳腺癌发展相关的风险因素至关重要 。未来,TLRs 可能成为早期乳腺癌诊断的关键生物标志物和靶向治疗的有前景的途径 。