I TVS bidirezionali (che tecnicamente parlando non sono altro che l'equivalente di due zener molto veloci in antiserie, con i catodi uniti insieme) si usano tranquillamente anche in caso di tensioni negative o di chiusure con pull-up e pull down indistintamente ... la R in serie e' ovviamente necessaria per limitare la corrente in caso scatti il TVS ... pero' i componenti devono per forza essere almeno tre per ingresso, perche' il TVS non sostituisce in alcun modo un condensatore fra pin e massa per cortocircuitare a massa rimbalzi dei contatti e/o disturbi RF ... per cui se proprio vuoi avere "un minimo" di sicurezza senza usare opto, R (fra 1k e 3k3, direi) in serie, poi TVS bidirezionale da 5.1V e condensatore ceramico da almeno 10nF entrambi fra pin e massa ... e quando rifai lo stampato, ricordati che ha due lati, e che non esiste alcuna legge che vieti di piazzare componenti SMD sul lato inferiore 
(ed abbonda con i vias fra i vari punti delle zone di massa, che male non gli fa ;))