DNA损伤修复系统是维持真核生物基因组完整性所必需的。真核生物通过其DNA损伤应答系统来感应、传导并修复受损的DNA,以促进DNA复制、淋巴细胞发育、细胞转化和应对外源化学物质损害及病毒感染等。DNA修复机制的缺失与多种疾病发生密切相关,如白血病、乳腺癌、免疫缺陷等。近来的研究还发现DNA损伤修复相关蛋白可以参与多种免疫应答,如NK细胞活化、自噬活化等。那么免疫系统及免疫受体是否可以同样调节DNA损伤修复系统呢?TLR4受体是模式识别受体的一种,主要通过识别内外源模式识别分子来启动免疫应答反应,抵御内外源损伤。相关研究认为TLR4缺失能够保护肝组织对抗多种原因,包括内毒素、化学物质、缺血-再灌注等所导致的急性肝损伤。因此我们提出,先天免疫受体TLR4是否可以参与外源物质引发的DNA损伤与修复,并在化学致癌物二乙基亚硝胺(DEN)诱导的小鼠肝细胞癌模型中探讨了TLR4的生物学功能及意义。肝癌是人类常见肿瘤,发病率在全世界范围内占据第六,死亡率高居肿瘤相关疾病的第三位。化学致癌物等诱发的肝细胞基因突变是肝癌发生的主要因素,但是慢性炎症几乎参与了肝癌发展的整个进程。慢性炎症引起活性氧产物增多,加剧DNA氧化损伤,促进前癌细胞的恶性转化；同时慢性炎症诱导产生抑制性的免疫微环境,促进肿瘤的生长及转移。我们的研究主要发现,基础的TLR4活性在化学致癌物二乙基亚硝胺(DEN)诱导的小鼠肝细胞癌中具有保护性作用。给予新生15小鼠腹腔单次注射25mg/kg,诱导典型的肝细胞癌模型。研究结果发现,TLR4缺失加剧了二乙基亚硝胺所致小鼠肝细胞癌,降低了小鼠的生存率。DEN造模后6个月时所有小鼠皆出现典型的肝细胞癌。肝脏大于0.5mm的肿瘤结节数统计结果显示,野生型C3H小鼠平均18个,TLR4缺失小鼠平均37个,较野生型C3H小鼠高出一倍。TLR4缺失后,肝脏左叶最大横截面肿瘤面积高达39.3%,显著高出野生型小鼠肿瘤面积的16.8%。此外血清谷丙转氨酶检测发现TLR4缺失后肝损伤加剧。生存率研究结果表明造模18个月后,C3H小鼠存活率超过60%,而TLR4缺失小鼠死亡率达到100%。我们的研究发现TLR4缺失造成肝细胞增殖增加,凋亡水平下降。进一步研究证明TLR4缺失造成的肝细胞增殖能力提高和凋亡降低是由于TLR4下游ASK1-p38MAPK激酶通路受到抑制的结果。造模后野生型C3H小鼠各种免疫细胞因子表达升高,TLR4缺失抑制了一系列细胞因子如IL-12,TNF-α,IFN-γ等的表达。我们的实验结果还发现TLR4缺失后肝细胞DNA损伤增加,ROS大量堆积。研究证明肝细胞DNA损伤加剧主要是由于参与DNA修复的蛋白Ku70表达的下降。进一步在细胞水平验证了TLR4信号与DNA修复蛋白Ku70表达的相关性,结果发现TLR4信号活化能够调控Ku70的蛋白表达,而封闭细胞表明TLR4受体则可以降低LPS、DEN刺激的Ku70的蛋白表达。我们通过腺病毒在TLR4缺失小鼠体内过表达DNA修复蛋白Ku70,发现Ku70的过表达降低了化学致癌物造成的DNA损伤和ROS堆积,这有可能影响后期肝细胞癌发展进程。DNA损伤应答信号可以参与多种免疫应答反应,而我们的研究第一次将免疫受体与DNA损伤修复信号联系起来,可见免疫受体不仅可以作为抵抗外源微生物感染的防线,而且可以介导内源危险因子如DNA损伤事件的信号传导,抵御化学致癌物诱导的DNA损伤和细胞突变,抑制肿瘤发生。