脂多糖信號受體TLR4在人口腔厭氧菌感染中的作用

首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院（100038）曹佳

牙髓炎和根尖周炎是以G－厭氧菌感染為主的混合感染，其細胞膜上的內毒素脂多糖（LPS）是主要的毒力因子，通過與特異性細胞受體結合，激活核轉錄因子Kappa B（NF-κB），活化一系列與免疫反應相關的細胞因子而發揮作用。有一類與病原識別相關的直接信號受體—TOLL樣受體家族在宿主防御中起重要作用。

1 TLR4生物學特性

人們在研究果蠅胚胎發育過程中發現，有一個基因（dToll）決定著果蠅的背腹側分化，其編碼的一種跨膜受體蛋白稱為Toll樣受體（TLR）[1]。人類的TLR是一類與果蠅Toll蛋白相類似的跨膜蛋白，目前已經發現10種哺乳動物TLR即TLR1～10。TLR4是最早發現的能夠直接介導機體與病原體反應的TLR[2]。TLR4由胞外區、跨膜段和胞內區三部分組成，具有富含亮氨酸的重復序列（LRR）的胞外段和與IL-1R同源的胞內段，稱為Toll/IL-1R同源域（TIR），LRR主要與識別特異性配體病原相關分子有關，胞內段主要負責信號轉導[3]。

Poltorak等人關于TLR4/MD2缺陷的小鼠的實驗認為TLR4/MD2是LPS刺激反應的實質，CD14基因敲除使細胞對LPS的反應能力降低，而TLR4基因的突變使細胞喪失對LPS的反應能力。用從LPS抵抗小鼠身上的細胞作基因互補作用分析，表明LPS與TLR4有直接聯系。目前認為LPS通過結合CD14、TLR4激活靶細胞釋放TNF-α、IL-1等炎癥因子從而導致機體損傷。TLRs表達于所有的淋巴組織中，在外周血白細胞中的表達水平最高，單核/巨噬細胞、B淋巴細胞、T細胞及樹突狀細胞都表達TLRs。不同TLRs分子在不同部位的表達存在差異，研究表明健康牙髓組織中幾乎不表達CD14、TLR4，而炎癥牙髓組織中則強陽性表達。

2 TLR4在口腔厭氧菌感染中的作用

2.1 TLR4在牙周組織炎癥中的作用 在牙周炎作用過程中，牙周病原菌產生的LPS是牙周炎的重要啟動因子，Wang及Nociti的研究表明牙齦卟啉單胞菌的LPS信號可通過結合表達于牙齦成纖維細胞膜上的CD14、TLR4而向胞內傳導，參與牙周慢性炎癥及骨吸收過程。LPS可通過作用于牙齦成纖維細胞及成牙骨質細胞上的CD14、TLR4等受體引起牙周組織破壞和骨吸收。因此CD14、TLR4在牙周炎的發生、發展中可能起關鍵作用。牙齦卟啉單孢菌作為人類牙周炎中一個重要的病原菌，可通過菌毛吸附到細胞表面。在促炎癥反應中，菌毛可以激活TLR信號通路，導致促炎細胞因子和趨化性細胞因子在單核細胞內的釋放。不僅是細胞因子的釋放，被菌毛激化的TLR同樣可增加抗原呈遞細內CD40、CD80和CD86等小分子的數量。血管內皮細胞和牙齦成纖維細胞是牙周炎癥反應的重要細胞成分，有研究證實，在LPS刺激下TLR4的表達上調，而TLR4還能調節破骨細胞分化、巨噬細胞凋亡等。

2.2 TLR4在牙髓組織炎癥中的作用 成牙本質細胞是牙髓牙本質復合體的特征性細胞，當齲損、磨耗等情況使牙本質暴露后，外界病原刺激進入牙本質小管，使得成牙本質細胞成為牙髓內最早接觸外來抗原的細胞。LPS通過與成牙本質細胞表面TLR4結合將信號轉導到胞內而引起參與炎癥反應的介質基因表達改變，引發牙髓的免疫防御反應。

作為牙髓組織的主體細胞，許多研究表明LPS刺激對牙髓成纖維細胞有直接毒性。Tokuda等發現LPS可誘導牙髓成纖維細胞釋放大量炎癥因子，表達IL-6，且IL-6的表達與LPS的濃度（0.1μg/ml～100μg/ml）成絕對正相關。牙髓細胞是否同牙齦成纖維細胞一樣表達CD14、TLR4并通過其對LPS發生應答等尚不明確，但研究表明LPS可通過CD14、TLR4對牙髓組織中單核巨噬細胞等發生作用，導致細胞活化，加重炎癥反應。總之，LPS通過結合TLR4激活靶細胞釋放炎癥因子，從而導致機體損傷，因此隨著TLR4研究的深入，有助于了解口腔厭氧菌感染疾病的發病機理，為疾病的防治提供指導依據。