脂多糖信號受體TLR4在人口腔厭氧菌感染中的作用

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)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(xì)胞膜上的內(nèi)毒素脂多糖（LPS）是主要的毒力因子，通過與特異性細(xì)胞受體結(jié)合，激活核轉(zhuǎn)錄因子Kappa B（NF-κB），活化一系列與免疫反應(yīng)相關(guān)的細(xì)胞因子而發(fā)揮作用。有一類與病原識別相關(guān)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(xué)特性

人們在研究果蠅胚胎發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)，有一個基因（dToll）決定著果蠅的背腹側(cè)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(jīng)發(fā)現(xiàn)10種哺乳動物TLR即TLR1～10。TLR4是最早發(fā)現(xiàn)的能夠直接介導(dǎo)機體與病原體反應(yīng)的TLR[2]。TLR4由胞外區(qū)、跨膜段和胞內(nèi)區(qū)三部分組成，具有富含亮氨酸的重復(fù)序列（LRR）的胞外段和與IL-1R同源的胞內(nèi)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(guān)分子有關(guān)，胞內(nèi)段主要負(fù)責(zé)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[3]。

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

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(chǎn)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(jié)合表達(dá)于牙齦成纖維細(xì)胞膜上的CD14、TLR4而向胞內(nèi)傳導(dǎo)，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(xì)胞及成牙骨質(zhì)細(xì)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(fā)生、發(fā)展中可能起關(guān)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(xì)胞表面。在促炎癥反應(yīng)中，菌毛可以激活TLR信號通路，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子和趨化性細(xì)胞因子在單核細(xì)胞內(nèi)的釋放。不僅是細(xì)胞因子的釋放，被菌毛激化的TLR同樣可增加抗原呈遞細(xì)內(nèi)CD40、CD80和CD86等小分子的數(shù)量。血管內(nèi)皮細(xì)胞和牙齦成纖維細(xì)胞是牙周炎癥反應(yīng)的重要細(xì)胞成分，有研究證實，在LPS刺激下TLR4的表達(dá)上調(diào)，而TLR4還能調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞分化、巨噬細(xì)胞凋亡等。

2.2 TLR4在牙髓組織炎癥中的作用 成牙本質(zhì)細(xì)胞是牙髓牙本質(zhì)復(fù)合體的特征性細(xì)胞，當(dāng)齲損、磨耗等情況使牙本質(zhì)暴露后，外界病原刺激進(jìn)入牙本質(zhì)小管，使得成牙本質(zhì)細(xì)胞成為牙髓內(nèi)最早接觸外來抗原的細(xì)胞。LPS通過與成牙本質(zhì)細(xì)胞表面TLR4結(jié)合將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)到胞內(nèi)而引起參與炎癥反應(yīng)的介質(zhì)基因表達(dá)改變，引發(fā)牙髓的免疫防御反應(yīng)。

作為牙髓組織的主體細(xì)胞，許多研究表明LPS刺激對牙髓成纖維細(xì)胞有直接毒性。Tokuda等發(fā)現(xiàn)LPS可誘導(dǎo)牙髓成纖維細(xì)胞釋放大量炎癥因子，表達(dá)IL-6，且IL-6的表達(dá)與LPS的濃度（0.1μg/ml～100μg/ml）成絕對正相關(guān)。牙髓細(xì)胞是否同牙齦成纖維細(xì)胞一樣表達(dá)CD14、TLR4并通過其對LPS發(fā)生應(yīng)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(xì)胞等發(fā)生作用，導(dǎo)致細(xì)胞活化，加重炎癥反應(yīng)。總之，LPS通過結(jié)合TLR4激活靶細(xì)胞釋放炎癥因子，從而導(dǎo)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(fā)病機理，為疾病的防治提供指導(dǎo)依據(jù)。