TLR3在神經系統疾病中的研究進展

王慶東 花 放 崔桂云 陳 偉 宋 璞 王小鵬 沈 霞

徐州醫學院附屬醫院神經內科 徐州 221002

Toll蛋白最早在果蠅體內被發現，約有8個同源體。隨后研究發現Toll在昆蟲的抗真菌天然免疫反應中發揮重要作用，1997年Janeway等［1］研究首先發現與果蠅同源的人的Toll蛋白，并命名為Toll樣受體（Toll－like receptors，TLRs），至今已發現11種人的TLRs和13種小鼠TLRs［2］。TLR家族在天然免疫中發揮著核心作用，在誘導獲得免疫中也具有重要作用，TLR3（Toll－like receptor 3，TLR3）作為TLR家族的重要成員，在抗病毒及自身免疫反應中發揮著重要作用，本文對TLR3與神經系統疾病的關系作一綜述。

1 TLR3與神經系統疾病

1.1 TLR3與腦缺血／再灌注（ischemia／reperfusion，I／R）腦I／R損傷的病理生理機制非常復雜，學說不一，但炎癥免疫反應是最主要的損傷機制之一，腦I／R損傷時產生大量的炎性因子，如TNF－α、IL－1等，引發過度組織炎癥反應，造成腦細胞繼發性損傷［3－4］。LR3是該TLRs受體家族中的一員，被激活后通過信號傳遞，調控多種炎性介質和細胞因子的表達。Jackson等［5］報道尸檢2例腦缺血性患者中1例檢測到TLR3表達。萬玉杰等［6］將SD大鼠用電凝針電凝雙側椎動脈，于第2天將手術動物用動脈夾阻斷雙側頸總動脈的血流，使全腦缺血15min，分別再灌注6、12、24、48、72、96h，采用RT－PCR方法檢測再灌注后不同時間的海馬TLR3、TRIF和IL－6三者mRNA的表達情況，結果顯示大鼠全腦I／R后海馬TLR3及IL－6mRNA的表達從12h開始均顯著高于對照組，且在72h達到高峰，隨后下降，兩者表達呈正相關，TLR3募集轉接蛋白TRIF，兩者結構域相互結合引起一系列的級聯反應，最終導致NF－κB和IRF3的活化，活化的NF－κB核移位到細胞核，啟動TNF－α、IL－1、IL－6等炎性因子的轉錄，IRF3磷酸化和核移位，從而激活IFN－β和IFN誘導基因的轉錄［7－8］，觸發一系列炎性反應。由此可推測，大鼠腦缺血／再灌注后炎性細胞因子IL－6的產生、分泌可能與TLR3mRNA的表達存在密切聯系，TLR3可能通過TRIF促使炎性因子分泌增多來介導腦缺血／再灌注的炎性損傷。

1.2 TLR3與中樞神經系統感染 TLR3是病毒dsRNA識別受體，由于dsRNA是病毒復制過程中普遍存在的產物，因此TLR3在宿主抗病毒天然免疫反應中發揮重要作用。單純瘡疹病毒1（herpes simplex virus 1，HSV－l）感染CNS的過程中，TLR3起到抗病毒作用，HSV－1感染口鼻黏膜上皮細胞，通過三叉神經或嗅神經入侵CNS即引起單純皰疹性腦炎（herpes simplex encephalitis，HSE）［9］。Casrouge［10］研究發現HSE患者體內缺乏功能性的UNC－93B（一種TLR3、7、8信號傳導所必需的內質網蛋白），引起TLR3依賴性的IFN－α、β、γ生成減少，不能產生有效的抗病毒反應。Préhaud等［11］在體外研究了人的神經元細胞對病毒感染起天然免疫反應，他們利用狂犬病病毒感染人類神經元系細胞NT2－N發現，TLR3及IFN－βmRNA表達均上調，且用免疫熒光發現NT2－N細胞可產生TLR3蛋白，狂犬病病毒感染增加其表達。Wang等［12］研究發現，在西尼羅河病毒即West Nile病毒（West Nile virus，WNV）感染引起腦炎的過程中，TLR3促進小鼠死亡，給TLR3基因敲除（TLR3－／－）和野生型小鼠相同致死劑量的WNV，TLR3－／－小鼠成活率反而高于野生型小鼠，對此現象的研究顯示，野生型小鼠外周血中病毒數少于TLR3－／－小鼠，細胞因子的水平高于TLR3－／－小鼠，但在大腦中樞野生型小鼠病毒數量反而高于TLR3－／－小鼠，而炎癥反應和神經病理變化更為嚴重，表明TLR3不利于宿主的抗病毒反應。Diamond等［13］的研究表明，TLR3活化誘導的TNF－α過度表達致血腦屏障通透性的增加，病毒直接進入腦部，因此野生型小鼠腦部WNV病毒感染狀況、炎癥反應及神經損傷都遠比TLR3－／－小鼠嚴重。以上研究表明病毒入侵顱內感染時TLR3起了保護作用，一旦病毒侵入腦組織，TLR3可能通過過度生成炎性因子誘導組織的損傷引起病毒擴散，加重疾病的嚴重程度。

1.3 TLR3與神經膠質瘤 TLR是連接天然免疫和獲得性免疫的重要橋梁，TLR3能通過多條信號啟動細胞活化進程，分泌腫瘤壞死因子、IL－6等細胞因子，TLR3配體dsRNA能直接激活NK細胞，增強抗原特異CD8＋細胞應答［14－15］，Seya等報道dsRNA激活細胞TLR3，釋放1型IFN，進而誘導腫瘤細胞凋亡和NK細胞介導的腫瘤細胞毒反應［16］。Zhu等［17］用中樞神經膠質瘤GL261和黑色素瘤M5的小鼠模型進行試驗發現，在肌注多肽疫苗的基礎上給予TLR3激動劑poly（I：C）的poly－ICLC治療，能促進抗原特異性1型細胞毒性T細胞表達IFN－γ，提高實驗小鼠的存活率。TLR3除了能單獨誘導腫瘤細胞凋亡外，還能和一些細胞因子協同作用誘導更加顯著的細胞凋亡。在黑色素瘤細胞株上能檢測到有功能性TLR3的表達，若用低劑量IFN－α預處理細胞后再加入Poly（I：C），發現細胞凋亡率比單獨用IFN－α提高40%～90%，而且這種協同效應與TLR3表達量沒有關系［17］。

1.4 TLR3與神經病理性疼痛 神經病理性疼痛是神經系統損傷或功能紊亂引起的一種慢性疼痛。研究表明，激活的神經膠質細胞（小膠質細胞和星形膠質細胞）參與了神經病理性痛的發生和維持［18］。小膠質細胞表面有TLR3表達，其與特異性配體結合后激活小膠質細胞，誘發大鼠痛覺過敏［19］。TLR3也在星形膠質細胞的表面及胞漿表達［20］。Poly（I：C）是TLR3的特異性配體，章沿鋒等［21］用結扎右側大鼠L5脊神經模型研究脊髓星形膠質細胞TLR3在神經病理性痛中的作用，其指出脊髓背角星形膠質細胞TLR3可能參與了神經病理性疼痛的發生與發展過程，鞘內注射TLR3反義寡聚核苷酸抑制了TLR3和IL－6mRNA的表達，對脊神經結扎大鼠有鎮痛作用，脊髓星形膠質細胞TLR3與大鼠痛覺過敏形成亦有密切關系。雄性SD大鼠腹腔同時注射米諾環素＋鞘內注射TLR3激動劑Poly（I：C），1次／d，連續7d，取腰L4和腰L5脊髓節段，采用RT－PCR方法測定TLR3 mRNA表達，正常對照組生理鹽水組鞘內注射等量生理鹽水，1次／d，連續7d，2組比較實驗組機械痛閾降低，脊髓背角GFAP和TLR3mRNA表達上調，表明TLR3與其特異性配體結合后，激活脊髓背角星形膠質細胞從而誘發大鼠痛覺過敏。廖永鋒等［22］研究發現，糖尿病痛性周圍神經病變大鼠脊髓小膠質細胞TLR3表達與對照組相比明顯增加，提示TLR3可能通過介導小膠質細胞的活化參與糖尿病性周圍神經痛的發生。若阻斷TLR3的表達，則可減少IL－1、TNF等細胞因子的產生和釋放，從而緩解疼痛。

1.5 TLR3與阿爾茨海默病 阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是當今社會老年人最常見的神經退行性疾病之一，近年來，對AD病因提出了許多假說，如β－淀粉樣蛋白（Aβ25－35）腦內過度沉積，Tau蛋白過度磷酸化、過氧化作用、炎癥因素、金屬，與細胞內Ca2＋超載以及遺傳因素等。越來越多的證據表明天然免疫在AD病理過程中起著決定性作用。TLRs是參與機體固有免疫的第一道屏障。趙寶勝等［23］應用Aβ25－35刺激海馬神經細胞株細胞（NG108－15細胞），結果顯示正常的NG108－15細胞表達一定量的TLR3，Aβ25－35刺激的NG108－15細胞TLR3，TLR3mRNA的表達量明顯增加，表明Aβ25－35誘導AD發病可能與免疫炎癥有關，臨床研究也發現，AD患者腦內均存在炎癥發生，且應用抗炎藥物治療AD患者作用顯著［24］。這一免疫反應可能通過TLR3信號轉導通路形成。

2 結語

通過對TLR3在神經系統疾病中發揮作用的研究，可推測TLR3信號通路被激活后，與多種神經系統疾病的發生發展存在密切關系。但TLR3信號通路在神經系統疾病發病機制中發揮的作用，TLR3是單獨還是伴隨其通路的共同作用，以及TLR3通路的表達異常是否能單獨引起神經系統疾病等一系列問題有待進一步研究探討。

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