間充質干細胞表達Toll樣受體在治療心肌梗死中意義

間充質干細胞表達Toll樣受體在治療心肌梗死中意義

楊超君楊俊

(三峽大學心血管病研究所三峽大學第一臨床醫學院心內科，湖北宜昌443003)

關鍵詞〔〕心肌梗死；間充質干細胞；Toll樣受體

中圖分類號〔〕R541.4〔文獻標識碼〕A〔

基金項目：國家自然科學基金(No.81170133，81200088，81470387)

通訊作者：楊俊(1962-)，男，教授，碩士生導師，主要從事心血管疾病的臨床及基礎研究。

第一作者：楊超君(1990-)，女，在讀碩士，主要從事心血管疾病免疫學研究。

心肌梗死(MI)的發病人群逐漸年輕化，40歲以上人群中MI的發病率約為40%〔1〕。大量臨床實驗和動物實驗研究都表明間充質干細胞(MSC)可以有效治療心肌梗死，改善心臟功能〔2，3〕，MSC移植治療MI有很好的臨床前景。MSC具有自我更新、多向分化潛能和免疫調節作用，對改善心室重構有重要。本文主要對MSC表達的免疫調控分子Toll樣受體(TLRs)在治療MI中的作用進行綜述。

1MSC

MSCs是起源于中胚層和外胚層的一類多能干細胞，在骨髓組織和脂肪組織中含量較豐富，也可來源于臍帶血、胎盤、牙髓和滑膜組織〔4～6〕。MSC在體外特定的誘導條件下，可分化為骨、脂肪、軟骨、心肌、肌肉、肌腱、神經、肝、胰島β細胞和內皮等多種組織細胞〔4，7，8〕。MSC高表達細胞標記CD105、CD73和CD90，不表達免疫共刺激分子CD40、CD80、CD86〔7〕。MSC的免疫調節功能與其抑制T細胞、B細胞、NK細胞、DC細胞等免疫細胞和表達多種免疫調控分子有關。MSC在分化的同時，通過這種細胞間、細胞因子間和免疫調控分子間復雜的相互作用而發揮免疫重建功能，發揮抗炎和組織修復功能。

2Toll樣受體

Janeway〔9〕提出的模式識別理論指出，免疫細胞可通過模式識別受體(PRR)與病原相關分子模式(PAMPs)結合和而識別病原體。PAMPs活化PRRs下游信號通路，激活轉錄因子NF-κB，導致炎癥細胞成熟和活化，產生大量的炎癥因子和趨化因子〔5，10〕。其中TLRs是天然免疫細胞主要的PRR，其介導的信號通路是天然免疫反應的重要組成部分。TLRs是Ⅰ型跨膜糖蛋白，在很多細胞表面都有表達〔5，11〕。人體中發現存在10種TLRs，小鼠中存在13種TLRs〔12〕。這些TLRs通過識別其特異性配體被激活，使胞內銜接分子(MyD88，TIRAP，TRIF，TRAM)相互作用發揮免疫效應，發揮清除病原體并修復損傷組織的功效。TLRs不僅能識別病原微生物也能識別MI后無菌組織損傷所釋放的信號〔13〕，這些信號叫做危險相關分子模式(DAMP)，包括熱休克蛋白60、纖維連接蛋白、尿酸、氧化的低密度脂蛋白、細胞碎片、透明質酸碎片和防御素3等〔5，14，15〕。

除了免疫細胞外，TLRs還可以表達于多種細胞表面，比如心肌細胞、上皮細胞和間充質干細胞。MSC表達的TLRs不同，決定其識別MI后釋放的DAMP會產生不同的效應〔16〕。TLR1-6一般在人體細胞內表達比較普遍，例如骨髓、脂肪組織、臍帶血、牙髓等〔5〕。有研究報道TLR7、9、10在人骨髓源MSC有表達〔5，9，17～19〕，TLR8在人體MSC細胞中的表達尚無報道。小鼠除了TLR9外，其他TLRs在MSC中都有表達〔19〕。來自同一組織的MSC可能由于移植部位、細胞分離方法、培養環境和其他蛋白相互作用而表達不同的TLRs，導致其效應的差別。Raicevic等〔18〕發現，炎癥反應中，MSC表達TLR2、3、4上調，而TLR6下調。

3TLRs在MSC治療MI中的作用

研究顯示，MI后移植的MSC4h和24h存活率分別為10%和1%，其定向分化為新生血管和有收縮能力的心肌細胞的數量十分有限，難以在功能上起到治療作用〔20〕。我們或許可以通過激活或抑制MSC表達的TLRs來改變下游信號通路，這對MSC的增殖、分化、遷移、免疫調節都將產生不同的影響。

3.1TLRs對MSC增殖、分化、遷移的影響目前大部分關于TLRs對MSC增殖影響的研究都認為其影響甚微。Chen等〔21〕的研究顯示用TLR9激活劑CpG-ODN和TLR3激活劑poly(I：C)激活MSC，會輕微減弱MSC增殖能力，Arslan等〔22〕發現TLR2激活劑Pam3Cys會增加MSC的增殖能力。但這兩個實驗的MSC來自不同組織，其比較結果并不可靠。在體實驗也有類似的發現，TLR4基因敲除的MSC在小鼠體內增殖能力較未敲除者高〔16〕，TLR2基因敲除的MSC在小鼠體內增殖能力較未敲除者低〔23〕。

除增殖外，分化也是MSC移植治療的重要因素之一，目前對MSC分化的觀點并不一致。有實驗表明LPS、PGN、Pam3CSK4和poly(I：C)可促進MSC向成骨細胞分化〔24，25〕。有實驗發現MSC向軟骨細胞的分化程度受poly(I：C)影響而下調，受Pam3CSK4影響而上調，受LPS的影響較小〔24，26〕。同時發現，TLR2、TLR3、TLR4的激活有助于MSC向脂肪細胞分化〔24，26〕。也有研究顯示TLR3的激活將促進MSC向脂肪細胞的分化〔21〕。關于TLRs影響MSC向心肌細胞分化的研究尚無報道，但相信某個或某些TLRs對MSC的心肌細胞分化能力也有一定的影響。

MSC向壞死心肌組織遷移，通過增殖、分化，代替壞死組織，從而起到一定的治療作用。我們可以通過激活或抑制相應的TLRs而改變MSC的遷移能力，這對治療MI有重要意義。已經有研究發現poly(I：C)、LPS和CpGODN激活TLR會增加MSC的遷移能力〔25，26〕。

3.2TLRs對MSC免疫調節的影響關于TLR4的體外實驗研究結果，大部分研究結果發現TLR4識別LPS激活MSC后將降低其免疫調節能力〔18，26〕；有研究顯示TLR4的激活對MSC的免疫調節能力沒有影響〔21，27〕；也有研究顯示TLR4的激活將增進其免疫調節能力〔28，29〕。大量體外實驗研究提示TLR3識別poly(I：C)激活MSC后將增進其免疫抑制能力〔21，26，29〕，也有少量研究顯示TLR3的激活對MSC的免疫抑制能力不利〔18〕。目前普遍認為TLR4對免疫調節起負向調節作用，TLR3對免疫調節起正向調節作用，其具體效應和機制還有待進一步研究。

MI后MSC移植治療的TLR信號通路的在體實驗模型越來越成熟。TLR2基因敲除后的MI小鼠，其左心室修復能力小于TLR2基因未敲除者〔23〕，這可能與TLR2基因敲除致使MSC的增殖能力降低有關。TLR4基因敲除后的MI小鼠，心肌修復能力大于TLR4基因未敲除者〔16〕，提示TLR2對心功能恢復有正向調節作用，TLR4對心功能恢復有負向調節作用。由此推斷，對MSC表達TLRs進行預處理可能對治療MI有重要意義。

4小結和展望

MI后，由于心肌缺血缺氧導致心肌細胞和內皮細胞凋亡和壞死，有效的再灌注治療后產生缺血再灌注損傷，引起炎癥反應。MSC的增殖、分化、遷移、免疫調節都受到TLRs的調控，MSC高表達TLR2和TLR3對MI治療有正向調節作用，MSC高表達TLR4對MI治療有負向調控作用。因此預測，對MSC進行預處理，使TLR2和TLR3表達上調、TLR4表達下調或許可以增進MSC移植治療MI的療效，成為新的治療靶點。

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〔2014-10-08修回〕

(編輯郭菁)