狼疮中的“TLR悖论”

在自免病狼疮中，自身核酸通过内体或溶酶体中的TLR7和TLR9触发免疫激活，分别介导对RNA和DNA耐受的丧失，激活自反应性B细胞和一些髓源抗原呈递细胞。 尽管拥有共同信号通路MyD88，但使用单个TLR7和TLR9敲除(KO)狼疮易发MRL/lpr小鼠后显示，它们具有相反的作用： TLR7促进SLE， TLR9则抑制SLE。 这一所谓“TLR悖论”提示二者存在信号传递机制的差异。 TLR7促进SLE的机制 越来越多的证据表明，SLE患者的表型与外周血中IgD- CD27-双阴性B细胞的CXCR5- CD11c+亚群TLR7信号升高相关。 TLR7过表达导致自免疾病的矛盾表现：

小鼠模型显示，由于TLR7编码Yaa位点的复制或转基因TLR7表达而增加的TLR7信号会加剧自身免疫；而在其他狼疮模型中，TLR7的缺失可预防或改善疾病。

从机制而言，TLR7驱动的自发生发中心(GCs)与TLR7驱动的双阴性B细胞具有相对作用。

目前认为，TLR7可以 依赖于MyD88信号通路，独立于GCs 造成疾病进展。 Nature上的一项研究发现了一例与TLR7的功能获得突变有关的人类SLE病例，首次验证了 人体内TLR7与SLE的因果关系 ，同时确定了TLR7中一个 致病突变Y264H 。小鼠模型显示该变体：

可增强TLR7信号通路和下游NF-κB激活；

可增加对鸟苷的亲和力，从而使其对通常不会刺激TLR7信号的单链RNA敏感；

增强活化BCR细胞的生存能力；

增强GCs、abc和浆细胞内抗体的扩增；

临床表现包括：血小板减少、增值性肾小球肾炎加重、肝脏淋巴样浸润、局灶性心肌纤维化、血清中促炎细胞因子水平升高等等。  

TLR9保护和促进SLE发展的复杂调节 此前有三种假说用于解释TLR9对疾病的调控：

信号通路：   TLR9-MyD88信号通路可诱导拮抗调控因子；

DNA抗体：   产生依赖于TLR9的DNA抗体可通过非炎症性方式清除自身抗原而具有保护作用；

相互作用：TLR9蛋白可抑制TLR7的表达和功能，但其信号通路功能除外。

但是这三种各自独立的理论无法解释为什么在实际实验中MyD88信号通路驱动的差异性结果。 因此，研究人员通过小鼠模型来探索缺少配体或缺少结合MyD88信号通路的TLR9突变能够造成的影响：其小鼠模型选择了红斑狼疮易发的MRL/lpr株，引入内源性TLR9位点以分别 阻断TLR9配体结合 和 阻断MyD88信号通路 。

TLR9配体结合和信号通路两种变量的控制

Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022).

（1）整体可见，TLR9在狼疮中具有支架保护作用(scaffold protective role)。 同时阻断了TLR9蛋白表达、配体结合与MyD88通路的TLR9-/-（TLR9K51E）小鼠显示：

生存期增长，并改善了肾小球肾炎(GN)和间质性肾炎(IN)评分。

原始CD4+细胞百分比增加，总B细胞和边缘区(MZ) B细胞频率增加，年龄相关B细胞(ABC)和浆母细胞(PB)频率减少。

TLR9依赖性抗核小体自身抗体明显减少。

这些数据表明： 在没有TLR9配体结合的情况下，升高TLR9表达可以预防狼疮。

生存曲线差异 Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022). 

（2）阻断配体结合情况下，TLR9-MyD88信号通路有促病表现。

尽管已知TLR9的表达本身呈现保护作用，但是在表达TLR9水平的前提下，有配体结合也有MyD88通路的Tlr9+/−小鼠呈临床表现加重，存活率显著降低。 在不依赖MyD88信号通路时，缺少抗核小体自身抗体并不会导致疾病进一步进展。因此，认为疾病加重与DNA抗体及其比例的变化无关。

Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022). 因此这一致病性应该来自于单独的TLR9-MyD88信号通路。

（3） 由上述三种TLR9蛋白水平、配体结合能力阻断、信号通路阻断控制变量实验的不同小鼠模型结果，可以假设， TLR9保护疾病免于进展的机制中存在一种 依赖配体结合但独立于MyD88 的调节信号网络。

Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022). 

（4） Tlr9P915H小鼠中，TLR9的保护能力更明显。这表明 TLR9具有独立于MyD88的配体依赖、调节信号和myd88介导的促炎信号。 这种通路是B细胞中所独有的，会使其更容易分化为ABCs、CD80+PDL2+记忆样B细胞、PBs和PC，倾向于抑制B细胞激活。 Tlr9−/−和Tlr9P915H不同的基因型可产生不同的PBs亚群。

Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022).

二者也诱导不同的ABC和PB细胞状态。与Tlr9P915H相比，TLR9-/-模型能上调ABC中的共刺激(CD80, CD86和ITGB7)和PB标记(CD44, CD138和IRF4)。Tlr9P915H ABC则上调T-BET、BCL6和CD300a。

TLR9和TLR7的相互作用 （1）TLR9对TLR7分布的影响： 在B细胞中，TLR9的分布较为均匀。相对地，TLR7的分布呈异质性。B细胞固有的应变差异或与IFN依赖性TLR7上调有关。

Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022). 

TLR9和TLR7在内质网退出和转运到晚期核内体的过程中存在对UNC93b伴侣的 竞争 。 其中，UNC03bD34A突变可导致其优先与TLR7结合，从而增加TLR7内体转运和信号转导。换个角度来说，TLR7的转运和信号传递增加，那么TLR9的缺失也会导致更为严重的临床表现。 不过，TLR9的缺失对TLR7在正常静息B细胞中的数量或定位的影响很小。

（2）TLR9表达不影响TLR7信号传导： TLR7激动剂剂量反应实验和细胞RNA测序结果显示： 在一定剂量范围内，TLR7诱导的NF-κB信号没有可检测到的差异。在TLR9存在或不存在的情况下，TLR7诱导的转录并不受到TLR9那种独立于MyD88、配体依赖的保护作用的影响。

Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022). 

整体而言，TLR7促进SLE疾病的作用大于TLR9的保护作用和/或TLR9和TLR7之间的直接相互作用。

参考资料：

1. Brown, G.J., Cañete, P.F., Wang, H. et al. TLR7 gain-of-function genetic variation causes human lupus. Nature 605, 349–356 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04642-z

2. Leibler, C., John, S., Elsner, R.A. et al. Genetic dissection of TLR9 reveals complex regulatory and cryptic proinflammatory roles in mouse lupus. Nat Immunol 23, 1457–1469 (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01310-2

3.Bernard, N.J. TLR7 drives human lupus. Nat Immunol 23, 817 (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01235-w

来源：闲谈 Immunology 2022-10-26