TOLL樣受體信號轉導通路對炎癥反應性疾病的影響

云南中醫學院，云南 昆明 650500

TOLL樣受體信號轉導通路對炎癥反應性疾病的影響

郭沛鑫解宇環陳普*

云南中醫學院，云南 昆明 650500

Toll樣受體信號轉導通路是近年來的研究熱點，其與多種炎癥性疾病密切相關，主要通過MYD88及TRIF兩條通路在免疫識別及炎癥反應中發揮調控作用，文中就Toll樣信號轉導通路在炎癥反應中的特點及在炎癥性疾病中所起的作用進行了綜述。

Toll樣受體；炎癥；信號轉導通路

Toll樣受體(Toll-likerecepters,TLRs)最早是在果蠅中發現的一型跨膜蛋白，是一種模式識別受體，可分為胞膜外區，胞漿區和跨膜區三部分。目前已發現人體內有10個 TLRs家族成員。當病原體入侵時，機體內各種TLR可通過信號轉導途徑誘導一系列基因活化，導致細胞分泌促炎癥細胞因子和趨化因子，引發系統性炎癥反應，從而發生固有性免疫應答，并在適應性免疫應答中起重要的調節作用[1-2]。因此TLR在炎癥疾病的發生發展中具有重要的作用。本文將綜述近年來TLRs信號轉導通路最新的研究進展，并探討其與炎癥性疾病的關系。

1 TLRs信號轉導通路

TLRs信號轉導通路主要由兩條胞內信號傳導途徑介導：①MyD88依賴型途徑；②TRIF依賴型途徑。MyD88(髓樣分化蛋白)是一種接頭分子，其羧基端可與活化的TLR的胞內結構域相互作用，從而使MYD88活化，進而使IRAKs激酶磷酸化，激活TRAF6，TRAF6活化后，通過TAK1與IKK信號級聯，使IκB降解，最終激活多種炎癥基因的轉錄。TRIF依賴型途徑主要依靠非MyD88轉接蛋白(含有TIR結構域)激活NF-κB和有絲分裂原，從而激活蛋白激酶級聯反應，并最終誘導相關炎癥基因的表達[3]。

2 TLRs的生物學特點

TLR樣受體在先天性免疫和獲得性免疫中均起著相應的作用。首先，TLRs能促進中性粒細胞遷移。具體過程為：TLRs在識別PAMPs之后，能夠促進細胞黏附分子及細胞因子的表達。其表達方式有直接和間接兩種表達方式，直接方式由上皮細胞表面的TLRs直接誘導表達，間接方式由TLRs通過活化巨噬細胞產生IL-1及TNF間接誘導表達。這些炎癥趨化因子結合在血管上皮細胞，誘導了中性粒細胞在向炎癥部位的黏附、滾動及積聚[4]。其次，TLRs能夠活化中性粒細胞與NK細胞，而中性粒細胞與NK細胞均與炎癥密切相關。其中，人類中性粒細胞能夠表達所有的TLRs(TLR3除外)，能夠識別多種PAMPS(如LPS、酵母多糖和R848)，從而誘導活化而分泌各種炎性因子。NK細胞一方面能夠表達TLR9，另一方面可被大量1型干擾素激活(CpGDNA可通過刺激漿細胞樣樹突狀細胞，促使分泌1型干擾素)，NK細胞活化后可分泌IFN-γ，促進吞噬細胞、嗜堿性粒細胞的吞噬作用[4-5]。第三，TLRs可介導樹突狀細胞遷移。樹突狀細胞(dendritic cell, DC)是目前所認識的體內功能最強大的抗原遞呈細胞(antigen-presenting cell, APC )，是介導機體固有免疫應答和適應性免疫應答的橋梁，DC主要通過模式識別受體(pattern-recognition receptors,PRR)識別眾多微生物中共有的、保守的致病原相關分子模式，從而對促炎因子的分泌、細胞因子和化學介質的釋放、抗原遞呈、T細胞的活化、吞噬、剌激信號的傳導等進行調控。Toll樣受體( toll-like receptors,TLRs)是其中一類重要的PRR，主要表達在巨噬細胞和DC上[6]。第四，TLRs參與了特異性T細胞的活化。一方面，TLR可通過誘導DC細胞的成熟，激活初始T細胞，參與T細胞發育，實現其免疫調節；另一方面，TLR可通過誘導Th1/Th2 細胞的分化，維持機體的免疫平衡[7]。第五，TLRs可促進B細胞活化。B細胞表面存在TLRs，當TLRs識別PAMP后能夠誘導B細胞活化。同時，腹腔的B1細胞以及邊緣池的B細胞對TLRs的信號非常敏感，它們可參與T細胞依賴的即時抗體反應[8]。

3 TLRs信號轉導通路對炎癥性疾病的影響

如前所述，TLR在機體的先天性免疫及獲得性免疫中都發揮著重要的作用，而炎癥與免疫存在著密不可分的關系，在炎癥性疾病中，上述免疫均表現為失衡或者異常。因此TLRs信號轉導通路對炎癥性疾病的影響就成為了研究者們廣泛關注的熱點。

3.1 TLRs信號轉導通路對膿毒癥的影響 膿毒癥(sepsis)是指由感染引起的全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)，臨床上證實有細菌存在或有高度可疑感染灶。由細菌感染引起的膿毒血癥進一步發展則可能成為全身炎性反應綜合征、多器官功能障礙甚至多器官功能衰竭。膿毒癥的發病機制與細菌內毒素、炎癥介質、免疫功能紊亂、腸道細菌/內毒素移位、凝血功能紊亂及基因多態性有關，其中最顯著的一個特點就是炎性介質、細胞因子的失控性釋放。膿毒癥與TLR4信號通路密切相關，TLR4能特異性地識別病原相關分子模式否，通過跨膜結構將病原相關分子刺激信號轉導入細胞內，導致NF-κB等轉錄因子活化，激活免疫細胞產生大量的細胞因子，介導IL-1、IL-6、IL-8、干擾素-B以及腫瘤壞死因子-α等炎性介質基因表達，引起相應炎性介質合成和釋放[10]。

在膿毒癥病程早期，TLR2和TLR4具有重要作用，單核細胞表面TLR2mRNA、TLR4mRNA顯著上調[11]。表現為促炎性反應，炎性介質可激活白細胞及凝血系統，引起局部的炎性反應，阻止病原微生物的進一步擴散。有研究表明[12]，G-菌感染，感染性休克的易感性與TLR4基因突變相關。同時，TLR基因多態性與膿毒癥也密切相關，不同個體對于膿毒癥的易感性也存在著個體的差異。TLR4的細胞外配體識別區域存在多種基因多態性，影響機體對膿毒癥的易感性以及預后。

3.2 TLRs信號轉導通路對動脈粥樣硬化的影響 炎癥反應在動脈粥樣硬化(atherosclerosis, As)從起始發病到出現臨床事件的過程中都發揮重要作用[13]，從脂質條紋到纖維斑塊和粥樣斑塊，乃至不穩定斑塊的生成、破裂和血栓形成，始終都有各種炎癥細胞和大量炎癥介質參與，其病理變化均伴隨著變質、滲出和增生等炎癥的基本特征。研究表明，激活的T淋巴細胞、白細胞、內皮細胞、單核細胞及CRP、IL-6等黏附分子、趨化因子和促炎因子在AS的病灶發展中起到關鍵的作用，其與TLRs信號轉導通路密切相關。

動脈粥樣硬化的損傷主要攻擊細胞，尤其是動脈壁的內皮細胞和血管平滑肌細胞，這些細胞被活化后自身也能夠產生細胞因子，進一步促進炎癥的發生和AS過程的發展。首先，高脂血癥是動脈粥樣硬化的危險因素，而研究發現TLRs信號轉導通路能夠抑制肝臟內膽固醇的逆轉運，這與TLR3及TLR4阻斷動脈內富含膽固醇的巨噬細胞的肝臟X受體信號有關[14]，從而使膽固醇在動脈壁上聚集，導致動脈粥樣硬化的形成。研究者已在載脂蛋白E基因缺陷小鼠和接受動脈內膜切除術的病人的頸動脈內膜下發現大量Toll樣受體4(TLR4)，頸動脈斑塊處可以檢測到FasL的表達和NF-κB的活化；同時發現，TLR2與LDL雙缺失鼠患動脈粥樣硬化的機率降低，這些都證明動脈粥樣硬化與TLR密切相關[15]。其次，有研究表明，袖帶能夠誘發野生型小鼠新生內膜形成和管腔擴大，而TLR4-/-小鼠無上述變化，但血管外膜有大量膠原聚集，纖維化加重，進一步研究發現，TLR與TGF-β的調控有關，以上證據表明，TLR信號轉導通路與動脈粥樣硬化的血管重塑有關。此外，還發現TLR2在動脈粥樣硬化損傷部位高密度表達，尤其是在炎性細胞浸潤部位和內皮層表達量顯著增加；同時半定量聚合酶鏈反應發現在人類AS損傷部位TLR2的表達水平明顯升高，是正常動脈的3倍[16-17]。

TLRs信號轉導通路對動脈粥樣硬化的發展、血管重塑等均有明顯影響[18]。

深入研究TLRs信號轉導通路的機制對闡明動脈粥樣硬化發病機理大有裨益，對As性疾病的臨床實踐也具有指導意義。

3.3 TLRs信號轉導通路對慢性炎癥性關節炎的影響 目前已有大量證據表明TLRs信號轉導通路參與了慢性炎癥性關節炎的發病機制及病理進程。有學者提出，TLR通過兩條不同的途徑介導關節炎的發生和破壞，一條是細胞因子依賴型，通過巨噬細胞、T和B淋巴細胞產生細胞因子，再經過p38αβ、ERK和JNKs途徑介導關節破壞；另一條是細胞因子非依賴型，通過剌激滑膜成纖維細胞，導致激活的滑膜成纖維細胞分泌趨化因子，經由特定途徑最終通過p38δ途徑導致關節破壞。關節炎患者滑膜表達TLR2、TLR4、TLR3和TLR7升高，血清和滑液中的TLR4的配體也增加[19]，同時，在滑膜里發現了TLR4的新配體HSPB8[20]。注射TLR的配體可誘發關節炎的發生，反之，抑制TLR的配體可防止關節炎，TLR4可通過內源性配體FN-EDA對肥大細胞的激活作用可致關節炎的發病；細菌和病毒DNA的CpG序列CpGDNA是TLR9的配體，抑制性寡脫氧核糖核酸可特異性抑制由CpGDNA誘導的免疫反應，從面防止關節炎的發展[21]。TLRs信號轉導通路通過誘導樹突狀細胞的成熟，激活NF-κB和AP-1，增加炎癥因子如TNF-α和IL-1的分泌而導致關節炎的發生和發展。同時，TLR4能抑制關節軟骨多形細胞的合成，阻止關節病中軟骨的修復，導致關節炎的發生和關節破壞。此外，Lee等發現韓國關節炎患者含有TLR2第二個內含子的12-16個(GT)的基因，明顯高于正常人，這說明TLR的基因多態性與關節炎也有一定關系[22]。

3.4 TLR信號轉導通路對哮喘的影響 支氣管哮喘是由多種細胞包括氣道的炎癥細胞和結構細胞(如嗜酸粒細胞、肥大細胞、T細胞、中性粒細胞、平滑肌細胞、氣道上皮細胞等)和細胞組分參與的，以反復發作的喘息、胸悶、呼吸困難、咳嗽等為主要癥狀的慢性氣道炎癥性疾病。支氣管哮喘與免疫失衡有關，而TLRs是連接天然免疫和獲得性免疫的橋梁，其信號轉導通路對呼吸道急性炎癥反應有著重要作用，與支氣管哮喘密切相關。

目前，TLR信號轉導通路與哮喘之間的關聯性研究主要集中在TLR2、TLR3、TLR4、TLR7和TLR9，對于哮喘起著雙向調節的作用。一方面，某些TLR及其配體可以改善哮喘的癥狀，例如，呼吸道上皮細胞TLR2的激活，可誘導β-防御素、IL-6和IL-8的產生，降低過度免疫，減輕哮喘；TLR9的配體CpG-ODN可以激活樹突狀細胞，誘導肺組織中吲哚胺2，3-加雙氧酶的活性增加，從而使哮喘癥狀減輕[23-24]。另一方面，某些TLR也可加重哮喘的癥狀。有研究表明，TLR4/MyD88信號轉導通路參與LPS干預的哮喘氣道慢性炎癥，可導致氣道黏蛋白Muc5acmRNA和蛋白的高分泌，以多粘菌素B、SB203580及白藜蘆醇阻斷或抑制TLR4/MyD88信號轉導通路不同環節可減輕哮喘小鼠氣道炎癥與氣道黏液高分泌。同時TLR4/TRIF途徑導致NF-κB和MAPK激活，誘導IFN-β的產生和干擾素基因的表達，最后導致炎癥因子如IL-1、IL-4、IL-6、TNF-α的增加，引起氣道炎癥，氣道高反應和氣道黏液高分泌，引起哮喘的發生[25]。另外，呼吸道平滑肌細胞上的TLR介導的促炎癥反應對呼吸道炎癥的加重有一定作用。激活小氣道上皮細胞TLR3的配體polyI:C，可引起趨化因子、基質金屬蛋白酶及多種細胞因子的分泌，引起炎癥反應的發生，導致哮喘[26]。

綜上所述，Toll樣受體信號轉導通路與炎癥性疾病密切相關，TLRs對于炎癥性疾病的發生、發展均有著調節作用，因此，研究TLRs及相關基因，對于闡明炎癥性疾病的機制，指導臨床用藥及研發新藥均有著重要的意義。

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EffectofTOLL-likereceptorsignaltransductionpathwayoninflammatorydiseases

Guo Pei-xin,Xie Yu-huan,Chen Pu

Yunnan University of Traditional Chinese Medicine，Kunming 650500 China

Toll signal transduction pathway is a hot research topic in recent years, which is closely related with a variety of inflammatory diseases.It play a regulatory role in immune recognition by MYD88 and TRIF. This paper reviewed the effect of Toll-like receptor signal transduction pathway on inflammatory response and inflammatory diseases.

Toll-like receptor; inflammatory; signal transduction pathway

國家中醫藥管理局重點建設學科“傣藥學”學科、云南省重點學科“民族醫學”學科資助。

陳普(1978-)，男，漢族，云南宣威人，高級實驗師。主要從事民族醫藥研究及實驗教學工作。E-mail：chenynkm@126.com

R364.5

A

1007-8517(2014)03-0044-03

2013.12.05)