Toll樣受體與心腦血管疾病

楊永剛 王海麗 陳新華

(1長春中醫藥大學附屬醫院，吉林 長春 130021；2長春中醫藥大學)

Toll樣受體家族(TLRs)表達于細胞膜上，可通過先天性免疫和獲得性免疫系統識別微生物。TLRs和先天性免疫系統在心腦血管疾病的發生和發展中起決定性作用。本文主要對 Toll樣受體與心腦血管疾病相關性進行了總結。

1 Toll樣受體(TLRs)

1.1TLRs簡述 TLRs首次被發現在果蠅中，TLRs是由胞外區、跨膜區和胞內區組成的Ⅰ型跨膜結構蛋白，是一類介導炎癥和先天性免疫的受體，既可識別外源性病原相關模式分子(PAMPs)，又可識別內源性相關模式分子(DAMPs),與活化信號轉導有著密不可分的關聯。TLRs像是構架起的橋梁，聯系著天然免疫與獲得性免疫。在哺乳動物體內有12個TLRs,分別為TLR1～12,是結構相似的家族。人體可表達10個TLRs(TLR1～10)〔1,2〕。TLRs廣泛分布在巨噬細胞、樹突細胞等免疫細胞中，另外，還存在于像心肌細胞這樣的組織細胞中。在機體對抗病原微生物的防御中，TLRs被視為病原微生物需要突破的第一道屏障。

1.2TLRs的信號轉導途徑 TLRs與內源性受體結合后，需要依賴2個最主要信號轉導通路，一是依賴髓樣分化因子(MyD)88途徑(TLR3除外)，二是依賴β干擾素TIR結構域銜接蛋白(TRIF)途徑〔3〕。MyD88是常見的接頭分子，它可以激活炎癥反應。脂多糖(LPS)與共刺激分子CD14和髓樣分化蛋白(MD)-2結合，將其呈遞給TLR4，導致同源二聚化和裝配含有TLR結構域的對接平臺，其與分選和信號轉導接頭蛋白相互作用。TLR通過MyD88從細胞表面發出信號，導致白細胞介素-1受體相關激酶(IRAK)激酶的募集和激活及下游銜接子，激酶的參與和促炎細胞因子和趨化因子的誘導。在易位至內體腔室后，TLR4與TRIF相關接頭分子(TRAM)和TRIF結合，參與腫瘤壞死因子受體相關因子(TRAF)-3，并激活TANK結合蛋白激酶(TBK)-1和IκB激酶(IKK)-1激酶，導致干擾素調節因子(IRF)3的磷酸化、活化和易位。 通過使用核糖體失活蛋白基因(RIP)-1和TRAF6，該途徑也導致絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核因子(NF)-κB的延遲激活。 NF-κB和干擾素調節因子(IRF)-3與干擾素(IFN)-β啟動子結合，導致Ⅰ型IFN和Ⅰ型IFN依賴性基因的表達〔4〕。

2 TLRs與心腦血管疾病的關系

2.1TLRs與高血壓的關系 高血壓屬于慢性血管性疾病，可加速動脈粥樣硬化(AS)發生、也可加速它的惡化，其對心、腦、肝、腎皆有影響，甚至還可能會引起心肌梗死、腦卒中等。炎癥影響所有的心血管疾病發生、發展的過程〔5〕。而高血壓是較低濃度的炎癥性疾病。TLRs是異常炎癥的介導。高血壓發病機制中TLRs最為明確的是TLR4。這可能來自已知TLR4和血管緊張素Ⅱ之間的關聯，其中一些已列為DAMP〔6，7〕。張世魁等〔8〕研究表明高血壓和高血壓腎病患者的外周血單核細胞中TLR4濃度明顯升高，提示TLR4與高血壓及高血壓腎臟損害的發病過程有著密切的關系。Eisslar等〔9〕研究發現用NG-硝基-左旋精氨酸甲酯誘導WKY大鼠，產生高血壓后，其心臟組織中TLR4表達明顯升高。陳思等〔10〕證明TLR4介導的炎性反應會導致高血壓的發生及發展。呂宏娟等〔11〕認為TLR2參與血管緊張素Ⅱ誘導的高血壓小鼠心肌纖維化過程。TLR5尚未直接與高血壓相聯系，但它與代謝綜合征有關。最近，TLR9是脫穎而出的高血壓和血壓的調節因素。不僅在自發性高血壓大鼠中，也可在其脾細胞發現有TLR9的活化，TLR9也可起到抑制自發性高血壓(SHR)的作用，使其血壓降低〔12〕。有研究顯示，誘導妊娠高血壓大鼠模型，經由TLR9的mtDNA會促進先兆子癇的發生〔13〕。

綜上所述，TLRs的激活或預處理是可以對血壓起到有益作用的。TLRs在高血壓治療中的價值尚待探索。

2.2TLRs與AS的關系 在AS中，炎癥和先天性免疫反應起著至關重要的作用，其中TLR2和TLR4最為重要。TLR2對AS的有益之處是在AS載脂蛋白(Apo)E和低密度脂蛋白膽固醇受體缺陷小鼠的兩種物模型中被發現的。此外TLR2的活化促使巨噬細胞脂質積聚，并可使內皮細胞的炎癥反應發生〔12〕。Michelsen等〔13〕研究發現，對比敲小鼠除TLR4/ApoE后和小鼠只敲除ApoE，小鼠敲除ApoE發生AS的比率要大。TLR4在粥樣斑塊組織顯著表達，尤其是在脂質豐富、巨噬細胞浸潤的部位，并與巨噬細胞共表達〔14〕。炎癥反應使AS的形成加快了速度，也會破壞斑塊或使斑塊移動，從而導致血栓。馬克娟等〔15〕研究表明，TLR4通過上調腫瘤壞死因子(TNF)-α的表達促進AS斑塊炎癥放入活化。TLR3對AS的不穩定性有著至關重要的作用，有一些是通過激活巨噬細胞基質金屬蛋白酶-2、9的活性〔16〕。胞內TLR7的貢獻是對血管重塑和泡沫細胞聚集〔17〕。也有研究表明，在體內TLR9的活化刺激cDC產生白細胞介素(IL)-10,可以反過來抑制pDC表達TNF-α〔18〕。TLR9在AS中，具有雙向作用，可促進斑塊的形成加速AS發展，也可緩解AS，起到保護機體的作用。搜集了大量的文獻進行比對后發現，關于描述TLRs與AS的關系，有害的文獻要多于有益的，尤其是關于對TLR2和TLR4的文獻。盡管文獻相對較少，TLRs對AS也有著積極的一面。例如，高膽固醇血癥引起的動脈損傷后TLR3會對其起到保護作用〔19〕，這種保護作用可能是由于TLR3能夠誘導細胞保護和抗炎蛋白、叢生蛋白和ApoJ的表達〔20〕。目前機制有待考察。TLR7通過MyD88依賴信號識別途徑誘導巨噬細胞自噬，是清除內部病原體的自我保護機制〔21〕。在ApoE小鼠AS中，TLR9對其起到保護作用，也是有據可依的。總之，對于PAMP和DAMP的不適當或過度炎癥引發并促進AS的發病機制，TLRs參與其中。TLRs的激活介質導致AS的機制包括血管細胞的功能障礙、招募巨噬細胞和血管損傷部位的其他免疫細胞，以促進泡沫細胞的形成及導致斑塊不穩定。研究發現TLRs有抗AS的效果〔19～21〕。平衡利弊，擴大TLRs在AS中起到保護作用的優勢，以TLRs為靶點，尋找治療AS的突破口，將是我們接下來奮斗的目標。

2.3TLRs與腦卒中及腦血管損傷中的關系 腦卒中有著非常高的致殘率和致死率。炎癥也會參與到腦缺血損傷中，因此TLRs在腦缺血的發生、發展中的作用具有很高的研究價值，如TLR2、TLR3、TLR4、TLR7、TLR9。TLRs在神經元、星形膠質細胞、小膠質細胞和內皮細胞等腦組織中表達，且其均以不同方式對神經炎癥產生反應〔22〕。腦出血后TLRs被激活，然后大量的促炎細胞因子和黏附因子表達，最終導致炎癥，亦可加重腦卒中引起的腦損傷。在神經元和星形膠質細胞中表達的主要是TLR2。它參與腦出血炎癥反應，從而加重腦出血及缺血性腦損傷〔23〕。此外，神經元和損傷相關小膠質細胞中TLR2表達的增加是由缺血導致的。在臨床上來看，如與野生型對照組比較，低濃度TLR2腦卒中小鼠致使的腦損傷和神經功能缺陷明顯減少〔24〕。在腦組織長期出血前對其進行短時間的缺血處理稱為缺血預處理。而其會對缺血再灌注損傷產生耐受〔25〕。預處理與TLR2配體保護缺血再灌注損傷大腦，可能通過TLR2、PI3K、蛋白激酶B依賴機制保護缺血再灌注損傷大腦〔26〕。腦出血炎癥反應由TLR4和下游NF信號通路介導，不僅致使腦出血，還會擴大腦梗死的面積，從而加速了缺血再灌注損傷大腦〔27〕。TLR4缺陷小鼠與野生型對照組比較，其優勢在于較少的預處理誘導的神經保護作用。這種神經保護作用可能歸因于TLR4通過促進成神經細胞遷移和增加新神經細胞的數量來促進腦卒中后神經發生的能力〔28〕。相比于AS和高血壓的文獻，有著類似的發現，研究TLR5與腦卒中和腦血管損傷關系的文獻少之又少。但王偉等〔29〕發現，患者的TLR5基因mRNA表達水平在腦卒中瘀阻證、氣瘀血瘀證中明顯要比對照組高，說明TLR5基因mRNA表達與以上兩種證型的腦卒中有關。同樣的，古聯等〔30〕發現TLR7基因rs2897827多態性與女性腦卒中風痰瘀阻證明顯相關〔31〕。TLR7基因可識別病原體關聯的分子模式而誘發炎癥反應。TLR8基因rs3764880多態性與男性腦卒中風痰瘀阻證易感性有關。TLR7和TLR8的多表達與炎癥相關，也與急性缺血性腦卒中患者的不良預后有關。最后，TLR9促進了缺血性腦損傷，TLR9表達顯示主要在小膠質細胞中發生明顯的動態變化〔32〕。另一方面，TLR9激活通過增加血清TNF-α和激活PI3K/蛋白激酶B依賴性信號傳導來誘導缺血性損傷的神經保護作用〔33〕。總的來說，這些數據表明TLRs在腦卒中和腦血管損傷中具有雙重功能。雖然TLRs對神經炎癥和缺血性腦損傷后立即產生顯著影響，但其信號傳導的受控調節可能預先處理腦卒中風險的個體，并可能改善臨床結果，未來的研究需要調查TLR靶向治療的最佳劑量和時間過程。

3 展 望

盡管大量文獻表明，心腦血管疾病與TLRs密不可分，然而，TLRs信號傳導影響血管組織功能的確切機制仍然未知。積累的數據顯示TLRs和先天性免疫系統在心腦血管疾病的發生和發展中起決定性作用，為靶向TLRs和先天免疫系統可能是這些疾病的新治療目標提供了可能性。 TLR抑制劑和激動劑已在哮喘、癌癥和自身免疫性疾病等疾病的臨床試驗中，但是他們在心腦血管疾病背景下的研究尚處于起步階段，仍需要探究。