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(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，吉林 長春 130021；2長春中醫(yī)藥大學(xué))

Toll樣受體家族(TLRs)表達(dá)于細(xì)胞膜上，可通過先天性免疫和獲得性免疫系統(tǒng)識(shí)別微生物。TLRs和先天性免疫系統(tǒng)在心腦血管疾病的發(fā)生和發(fā)展中起決定性作用。本文主要對(duì) Toll樣受體與心腦血管疾病相關(guān)性進(jìn)行了總結(jié)。

1 Toll樣受體(TLRs)

1.1TLRs簡述 TLRs首次被發(fā)現(xiàn)在果蠅中，TLRs是由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)組成的Ⅰ型跨膜結(jié)構(gòu)蛋白，是一類介導(dǎo)炎癥和先天性免疫的受體，既可識(shí)別外源性病原相關(guān)模式分子(PAMPs)，又可識(shí)別內(nèi)源性相關(guān)模式分子(DAMPs),與活化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有著密不可分的關(guān)聯(lián)。TLRs像是構(gòu)架起的橋梁，聯(lián)系著天然免疫與獲得性免疫。在哺乳動(dòng)物體內(nèi)有12個(gè)TLRs,分別為TLR1～12,是結(jié)構(gòu)相似的家族。人體可表達(dá)10個(gè)TLRs(TLR1～10)〔1,2〕。TLRs廣泛分布在巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞等免疫細(xì)胞中，另外，還存在于像心肌細(xì)胞這樣的組織細(xì)胞中。在機(jī)體對(duì)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 TLRs與內(nèi)源性受體結(jié)合后，需要依賴2個(gè)最主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(yīng)。脂多糖(LPS)與共刺激分子CD14和髓樣分化蛋白(MD)-2結(jié)合，將其呈遞給TLR4，導(dǎo)致同源二聚化和裝配含有TLR結(jié)構(gòu)域的對(duì)接平臺(tái)，其與分選和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)接頭蛋白相互作用。TLR通過MyD88從細(xì)胞表面發(fā)出信號(hào)，導(dǎo)致白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)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(xì)胞因子和趨化因子的誘導(dǎo)。在易位至內(nèi)體腔室后，TLR4與TRIF相關(guān)接頭分子(TRAM)和TRIF結(jié)合，參與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(TRAF)-3，并激活TANK結(jié)合蛋白激酶(TBK)-1和IκB激酶(IKK)-1激酶，導(dǎo)致干擾素調(diào)節(jié)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(dǎo)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(diào)節(jié)因子(IRF)-3與干擾素(IFN)-β啟動(dòng)子結(jié)合，導(dǎo)致Ⅰ型IFN和Ⅰ型IFN依賴性基因的表達(dá)〔4〕。

2 TLRs與心腦血管疾病的關(guān)系

2.1TLRs與高血壓的關(guān)系 高血壓屬于慢性血管性疾病，可加速動(dòng)脈粥樣硬化(AS)發(fā)生、也可加速它的惡化，其對(duì)心、腦、肝、腎皆有影響，甚至還可能會(huì)引起心肌梗死、腦卒中等。炎癥影響所有的心血管疾病發(fā)生、發(fā)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(dǎo)。高血壓發(fā)病機(jī)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(guān)聯(lián)，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(xì)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(fā)病過程有著密切的關(guān)系。Eisslar等〔9〕研究發(fā)現(xiàn)用NG-硝基-左旋精氨酸甲酯誘導(dǎo)WKY大鼠，產(chǎn)生高血壓后，其心臟組織中TLR4表達(dá)明顯升高。陳思等〔10〕證明TLR4介導(dǎo)的炎性反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致高血壓的發(fā)生及發(fā)展。呂宏娟等〔11〕認(rèn)為TLR2參與血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓小鼠心肌纖維化過程。TLR5尚未直接與高血壓相聯(lián)系，但它與代謝綜合征有關(guān)。最近，TLR9是脫穎而出的高血壓和血壓的調(diào)節(jié)因素。不僅在自發(fā)性高血壓大鼠中，也可在其脾細(xì)胞發(fā)現(xiàn)有TLR9的活化，TLR9也可起到抑制自發(fā)性高血壓(SHR)的作用，使其血壓降低〔12〕。有研究顯示，誘導(dǎo)妊娠高血壓大鼠模型，經(jīng)由TLR9的mtDNA會(huì)促進(jìn)先兆子癇的發(fā)生〔13〕。

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

2.2TLRs與AS的關(guān)系 在AS中，炎癥和先天性免疫反應(yīng)起著至關(guān)重要的作用，其中TLR2和TLR4最為重要。TLR2對(duì)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(fā)現(xiàn)的。此外TLR2的活化促使巨噬細(xì)胞脂質(zhì)積聚，并可使內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)發(fā)生〔12〕。Michelsen等〔13〕研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)比敲小鼠除TLR4/ApoE后和小鼠只敲除ApoE，小鼠敲除ApoE發(fā)生AS的比率要大。TLR4在粥樣斑塊組織顯著表達(dá)，尤其是在脂質(zhì)豐富、巨噬細(xì)胞浸潤的部位，并與巨噬細(xì)胞共表達(dá)〔14〕。炎癥反應(yīng)使AS的形成加快了速度，也會(huì)破壞斑塊或使斑塊移動(dòng)，從而導(dǎo)致血栓。馬克娟等〔15〕研究表明，TLR4通過上調(diào)腫瘤壞死因子(TNF)-α的表達(dá)促進(jìn)AS斑塊炎癥放入活化。TLR3對(duì)AS的不穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用，有一些是通過激活巨噬細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶-2、9的活性〔16〕。胞內(nèi)TLR7的貢獻(xiàn)是對(duì)血管重塑和泡沫細(xì)胞聚集〔17〕。也有研究表明，在體內(nèi)TLR9的活化刺激cDC產(chǎn)生白細(xì)胞介素(IL)-10,可以反過來抑制pDC表達(dá)TNF-α〔18〕。TLR9在AS中，具有雙向作用，可促進(jìn)斑塊的形成加速AS發(fā)展，也可緩解AS，起到保護(hù)機(jī)體的作用。搜集了大量的文獻(xiàn)進(jìn)行比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，關(guān)于描述TLRs與AS的關(guān)系，有害的文獻(xiàn)要多于有益的，尤其是關(guān)于對(duì)TLR2和TLR4的文獻(xiàn)。盡管文獻(xiàn)相對(duì)較少，TLRs對(duì)AS也有著積極的一面。例如，高膽固醇血癥引起的動(dòng)脈損傷后TLR3會(huì)對(duì)其起到保護(hù)作用〔19〕，這種保護(hù)作用可能是由于TLR3能夠誘導(dǎo)細(xì)胞保護(hù)和抗炎蛋白、叢生蛋白和ApoJ的表達(dá)〔20〕。目前機(jī)制有待考察。TLR7通過MyD88依賴信號(hào)識(shí)別途徑誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞自噬，是清除內(nèi)部病原體的自我保護(hù)機(jī)制〔21〕。在ApoE小鼠AS中，TLR9對(duì)其起到保護(hù)作用，也是有據(jù)可依的?？傊瑢?duì)于PAMP和DAMP的不適當(dāng)或過度炎癥引發(fā)并促進(jìn)AS的發(fā)病機(jī)制，TLRs參與其中。TLRs的激活介質(zhì)導(dǎo)致AS的機(jī)制包括血管細(xì)胞的功能障礙、招募巨噬細(xì)胞和血管損傷部位的其他免疫細(xì)胞，以促進(jìn)泡沫細(xì)胞的形成及導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)TLRs有抗AS的效果〔19～21〕。平衡利弊，擴(kuò)大TLRs在AS中起到保護(hù)作用的優(yōu)勢，以TLRs為靶點(diǎn)，尋找治療AS的突破口，將是我們接下來奮斗的目標(biāo)。

2.3TLRs與腦卒中及腦血管損傷中的關(guān)系 腦卒中有著非常高的致殘率和致死率。炎癥也會(huì)參與到腦缺血損傷中，因此TLRs在腦缺血的發(fā)生、發(fā)展中的作用具有很高的研究價(jià)值，如TLR2、TLR3、TLR4、TLR7、TLR9。TLRs在神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等腦組織中表達(dá)，且其均以不同方式對(duì)神經(jīng)炎癥產(chǎn)生反應(yīng)〔22〕。腦出血后TLRs被激活，然后大量的促炎細(xì)胞因子和黏附因子表達(dá)，最終導(dǎo)致炎癥，亦可加重腦卒中引起的腦損傷。在神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)的主要是TLR2。它參與腦出血炎癥反應(yīng)，從而加重腦出血及缺血性腦損傷〔23〕。此外，神經(jīng)元和損傷相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞中TLR2表達(dá)的增加是由缺血導(dǎo)致的。在臨床上來看，如與野生型對(duì)照組比較，低濃度TLR2腦卒中小鼠致使的腦損傷和神經(jīng)功能缺陷明顯減少〔24〕。在腦組織長期出血前對(duì)其進(jìn)行短時(shí)間的缺血處理稱為缺血預(yù)處理。而其會(huì)對(duì)缺血再灌注損傷產(chǎn)生耐受〔25〕。預(yù)處理與TLR2配體保護(hù)缺血再灌注損傷大腦，可能通過TLR2、PI3K、蛋白激酶B依賴機(jī)制保護(hù)缺血再灌注損傷大腦〔26〕。腦出血炎癥反應(yīng)由TLR4和下游NF信號(hào)通路介導(dǎo)，不僅致使腦出血，還會(huì)擴(kuò)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(duì)照組比較，其優(yōu)勢在于較少的預(yù)處理誘導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)作用。這種神經(jīng)保護(hù)作用可能歸因于TLR4通過促進(jìn)成神經(jīng)細(xì)胞遷移和增加新神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量來促進(jìn)腦卒中后神經(jīng)發(fā)生的能力〔28〕。相比于AS和高血壓的文獻(xiàn)，有著類似的發(fā)現(xiàn)，研究TLR5與腦卒中和腦血管損傷關(guān)系的文獻(xiàn)少之又少。但王偉等〔29〕發(fā)現(xiàn)，患者的TLR5基因mRNA表達(dá)水平在腦卒中瘀阻證、氣瘀血瘀證中明顯要比對(duì)照組高，說明TLR5基因mRNA表達(dá)與以上兩種證型的腦卒中有關(guān)。同樣的，古聯(lián)等〔30〕發(fā)現(xiàn)TLR7基因rs2897827多態(tài)性與女性腦卒中風(fēng)痰瘀阻證明顯相關(guān)〔31〕。TLR7基因可識(shí)別病原體關(guān)聯(lián)的分子模式而誘發(fā)炎癥反應(yīng)。TLR8基因rs3764880多態(tài)性與男性腦卒中風(fēng)痰瘀阻證易感性有關(guān)。TLR7和TLR8的多表達(dá)與炎癥相關(guān)，也與急性缺血性腦卒中患者的不良預(yù)后有關(guān)。最后，TLR9促進(jìn)了缺血性腦損傷，TLR9表達(dá)顯示主要在小膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)生明顯的動(dòng)態(tài)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(hào)傳導(dǎo)來誘導(dǎo)缺血性損傷的神經(jīng)保護(hù)作用〔33〕?？偟膩碚f，這些數(shù)據(jù)表明TLRs在腦卒中和腦血管損傷中具有雙重功能。雖然TLRs對(duì)神經(jīng)炎癥和缺血性腦損傷后立即產(chǎn)生顯著影響，但其信號(hào)傳導(dǎo)的受控調(diào)節(jié)可能預(yù)先處理腦卒中風(fēng)險(xiǎn)的個(gè)體，并可能改善臨床結(jié)果，未來的研究需要調(diào)查TLR靶向治療的最佳劑量和時(shí)間過程。

3 展 望

盡管大量文獻(xiàn)表明，心腦血管疾病與TLRs密不可分，然而，TLRs信號(hào)傳導(dǎo)影響血管組織功能的確切機(jī)制仍然未知。積累的數(shù)據(jù)顯示TLRs和先天性免疫系統(tǒng)在心腦血管疾病的發(fā)生和發(fā)展中起決定性作用，為靶向TLRs和先天免疫系統(tǒng)可能是這些疾病的新治療目標(biāo)提供了可能性。 TLR抑制劑和激動(dòng)劑已在哮喘、癌癥和自身免疫性疾病等疾病的臨床試驗(yàn)中，但是他們?cè)谛哪X血管疾病背景下的研究尚處于起步階段，仍需要探究。