Toll樣受體-4在急性重癥胰腺炎中作用的相關(guān)研究進(jìn)展

袁麗娟 張志強(qiáng)

急性重癥胰腺炎（SAP）是一種急性腹部極其兇險(xiǎn)的疾病，預(yù)后很差，具有極高的病死率。隨著SAP 早期促炎細(xì)胞因子的快速升高，炎癥反應(yīng)進(jìn)展為胰腺壞死，最終導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）和多系統(tǒng)器官衰竭（MODS）的發(fā)生，最常見的SAP 相關(guān)并發(fā)癥包括肺、腎、胃腸道、心血管和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙[1]。炎癥因子及其信號(hào)通路在急性胰腺炎發(fā)病的進(jìn)程中具有重要的作用，是目前研究重癥急性胰腺炎發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵點(diǎn)。越來(lái)越多的研究表明，Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLRs）的活化及其下游信號(hào)通路的激活在SAP 進(jìn)展中起著舉足輕重的作用。

TLRs 作為感知微生物及細(xì)菌入侵，然后誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的第一道宿主免疫防御屏障，激活其下游信號(hào)通路，然后最終致使促炎介質(zhì)因子的活化，TLRs 與多種細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過(guò)程密切相關(guān)。Toll樣受體4（TLR4）有兩條關(guān)鍵的信號(hào)通路，主要是通過(guò)TLR4/NF-κB 信號(hào)通路，也是SAP 發(fā)病機(jī)制中的罪魁禍?zhǔn)?，從而加重胰腺組織損傷程度及炎癥反應(yīng)[2-3]。

1 Toll樣受體4（TLR4）的概述

1.1 TLR4 的初識(shí)

TLR4 最初發(fā)現(xiàn)是與果蠅Toll 蛋白同源的Toll蛋白基因及其編碼的Toll 樣受體蛋白，它是最早被發(fā)現(xiàn)的類似Toll 的受體，是一種模式識(shí)別的自然免疫系統(tǒng)受體，也是Toll 家族的成員之一，作為脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）受體，介導(dǎo)LPS 或內(nèi)毒素引起的胞內(nèi)信號(hào)傳遞，從而在病原體相關(guān)分子模式（PAMP）和TLR 之間建立了聯(lián)系，發(fā)揮著對(duì)外來(lái)致病微生物的防御作用，構(gòu)成機(jī)體天然的第一道防線[4]。PAMP 可作為TLR 配體，被認(rèn)為是急性胰腺炎發(fā)病機(jī)制的重要媒介[5]。且在先前的研究中已經(jīng)證實(shí)TLR4 在急性胰腺炎中的作用，而且TLR4缺陷的小鼠會(huì)受到保護(hù)，可免受局部和遠(yuǎn)處損傷[3]。

1.2 TLR4 的結(jié)構(gòu)

Toll 樣受體4（TLR4）是一種跨膜蛋白，結(jié)構(gòu)分為胞外結(jié)構(gòu)域、胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域和跨膜結(jié)構(gòu)域三個(gè)部分。胞外結(jié)構(gòu)域特征是含有富含亮氨酸重復(fù)序列（LRR），可以與CD14 結(jié)合，而含有高度保守區(qū)域即Toll/IL-1 受體（TIR）結(jié)構(gòu)域的細(xì)胞質(zhì)尾部則構(gòu)成胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，以及連接外結(jié)構(gòu)域和內(nèi)結(jié)構(gòu)域的跨膜結(jié)構(gòu)域。細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)配體結(jié)合、受體二聚化和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的啟動(dòng)，而細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與白細(xì)胞介素-1 受體（IL-1R）具有高度同源性，稱為Toll 樣受體/白介素-1 受體同源域（TIR），是TLRs 與IL-1R 向下游轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的核心原件[4，6-7]。

1.3 TLR4 的分布

TLR4 分布廣泛，可見于哺乳動(dòng)物全身多處組織，如腦、肺、腎、脾、心臟、胃腸道、肝臟、胰腺等，據(jù)先前研究表明，在SAP 發(fā)病過(guò)程中胰腺損傷及相關(guān)臟器損傷中均可以發(fā)現(xiàn)TLR4 的大量表達(dá)。TLR4 也可見于不同的細(xì)胞，主要表達(dá)在參與宿主防御功能的細(xì)胞上，如單核巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞，可以推斷，不同的細(xì)胞類型以不同的方式運(yùn)輸和利用TLR4。某些TLR4 也可見于非免疫細(xì)胞，如血管內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、胰腺腺泡細(xì)胞、肺上皮細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞等，以及各種腫瘤細(xì)胞等[4]。

1.4 TLR4 的配體

TLR4 配體可分為外源性及內(nèi)源性配體兩大類，其中，外源性配體主要是一種內(nèi)毒素/脂多糖（LPS），是一種革蘭陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁成分，還有呼吸道合胞病毒融合蛋白、逆轉(zhuǎn)錄病毒胞膜蛋白及人工合成的抗癌藥物紫杉醇等。TLR4 也能識(shí)別內(nèi)源性配體，如：熱休克蛋白、硫酸乙酰肝素（HS）、纖維蛋白原、透明質(zhì)酸等[8]。TLR4 配體為病原體的代表，以不同的方式與胞外結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，從而導(dǎo)致募集啟動(dòng)信號(hào)級(jí)聯(lián)的銜接子，其中以LSP 為代表的外源性配體，與TLR4 相結(jié)合，通過(guò)髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88） 依賴性途徑發(fā)出信號(hào)，激活下游TLR4/NF-κB 信號(hào)通路，導(dǎo)致SAP 并加重相關(guān)的臟器損傷。TLR4、彈性蛋白酶或HS 的單獨(dú)或聯(lián)合抑制可能會(huì)改善SAP的胰腺損傷，從而顯著降低SAP 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[9]。

1.5 TLR4 介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路

MyD88 依賴性及非依賴性兩種途徑是TLR4誘導(dǎo)炎癥因子及刺激因子釋放的主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。MyD88 依賴性途徑主要介導(dǎo)NF-κB 激活和產(chǎn)生細(xì)胞因子的過(guò)程，在細(xì)胞外，當(dāng)LPS 的信號(hào)作用于TLR4 時(shí)，TLR4 聚合使信號(hào)向胞內(nèi)傳遞。MyD88 的羧基端與TLR4 的胞內(nèi)TIR 區(qū)域結(jié)合，N-末端與IL-1 受體相關(guān)激酶（interleukin-1 receptorassociated kinase，IRAK）結(jié) 合，引 起IRAK 自 身磷酸化，促使腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TNFreceptor association factor 6，TRAF-6）激活，進(jìn)而激活其下游轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子B 激活激酶（TAK）1、2 及3，然后活化NF-κB 抑制物激酶（inhibitor of NFκB kinases IKKs）復(fù)合物，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的激活和轉(zhuǎn)位，同時(shí)激活c-jun 氨基末端活化蛋白激酶（JNK）和絲裂原活化蛋白激酶P38 形成轉(zhuǎn)錄因子1（AP-1），最終促使炎癥因子如IL-1β、IL-6、IL-8 等的大量釋放，從而在SAP 中發(fā)揮作用，NF-κB 通路激活直接增加了胰腺炎的嚴(yán)重程度[4，8]。此外，TLR4 可以通過(guò)Toll 受體相關(guān)的干擾素激活蛋白（Toll receptor-associated interferonactivating proteins，TRIF）依賴性途徑（MyD88 非依賴性途徑）發(fā)出信號(hào)，募集TRIF 相關(guān)適配器分子TRAM，然后活化NF-κB 抑制物激酶（inhibitor of NF-κB kinases IKKs）復(fù)合物中的IKKε，再與TANK 結(jié)合激酶1（TANK binding kinase 1，TBK1）相結(jié)合，最后激活干擾素受體因子（IRF3），導(dǎo)致激活蛋白1 被活化，從而導(dǎo)致促炎因子發(fā)生[9]，見圖1。隨著近年來(lái)越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，TLR4 與各種疾病相關(guān)，而作為革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁成分的LPS 與TLR4 激活密不可分，導(dǎo)致各種炎癥性疾病的發(fā)生，因此其TLR4 在SAP 中的作用就不言而喻。

圖1 TLR4介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路

2 TLR4在重癥急性胰腺炎中作用的相關(guān)研究進(jìn)展

TLR4 作為一種重要的炎癥介導(dǎo)因子受體，存在于各種炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制中，包括膿毒癥，胰腺炎及腸炎等，是現(xiàn)在研究SAP 發(fā)病機(jī)制進(jìn)展中的一種關(guān)鍵的促炎因子，是啟動(dòng)炎癥因子大量表達(dá)并加重器官損害的關(guān)鍵。結(jié)合目前越來(lái)越多的體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)研究表明，TLR4 及其重要的信號(hào)通路，TLR4/NF-κB 信號(hào)通路與SAP 發(fā)病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，且呈現(xiàn)出明顯正性相關(guān)。

2.1 TLR4 對(duì)胰腺本身的影響

據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)胰腺腺泡細(xì)胞凋亡是AP 細(xì)胞死亡的主要原因，胰腺腺泡壞死是SAP 細(xì)胞死亡的重要原因，而這與TLR4 的激活密切相關(guān)[10]。Li等[3]通過(guò)L-精氨酸誘導(dǎo)野生型、TLR4 缺陷小鼠制備SAP 模型，發(fā)現(xiàn)野生型小鼠的胰腺組織表現(xiàn)出包括嚴(yán)重水腫、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、大量壞死的腺泡細(xì)胞和正常腺葉結(jié)構(gòu)的消失的典型胰腺損傷的特征，相反，TLR4 缺陷的小鼠則胰腺損傷現(xiàn)象顯著減輕，且血清淀粉酶和脂肪酶水平也顯著降低。正是通過(guò)這些研究結(jié)果表明，TLR4 在急性胰腺炎胰腺損傷發(fā)展的過(guò)程中作為潛在重要的介導(dǎo)者。同樣劉小虎等[11]、郭向輝等[12]通過(guò)建立重癥急性胰腺炎模型，給予濟(jì)陰顆粒、紫草素后，觀察胰腺組織病變程度，發(fā)現(xiàn)與給藥組相比，模型組大鼠胰腺組織有明顯炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、水腫，腺泡萎縮，且血清TG 含量、TLR4、NF-κB P65 及TNF-α 顯著升高，并且TLR-4、NF-κB P65 和TNF-α 在胰腺組織的表達(dá)水平與血清中TG 含量有相關(guān)性。這項(xiàng)研究結(jié)果表明，TLR4/NF-κB 信號(hào)通路與急性胰腺炎進(jìn)展密切相關(guān)，NF-κB 通路激活直接增加了胰腺炎的嚴(yán)重程度，而通過(guò)抑制TLR4/NF-κB 信號(hào)通路對(duì)重癥急性胰腺炎具有一定的防護(hù)作用。充分證實(shí)了TLR4 在胰腺炎發(fā)病過(guò)程中具有重要促炎作用，可以加重胰腺自身?yè)p傷。

2.2 TLR4 對(duì)胰腺炎相關(guān)肺損傷的影響

SAP 是一種全身性疾病，由多種原因引起。其中以急性肺損傷高發(fā)，同時(shí)也是引發(fā)急性壞死性胰腺炎早期死亡的關(guān)鍵原因之一。目前認(rèn)為TLR4 和NF-κB 的活化在ALI 的發(fā)病中起不可或缺、舉足輕重的作用。TLR4 作為疾病發(fā)展過(guò)程中的“炎癥開關(guān)”，參與肺血管屏障功能障礙的發(fā)生過(guò)程，導(dǎo)致肺泡細(xì)胞損傷加重。

文獻(xiàn)[13-14]通過(guò)經(jīng)胰膽管逆行注射4%?；悄懰徕c誘導(dǎo)SAP 模型，研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠肺損傷程度、TLR4、NF-κB 蛋白表達(dá)水平顯著增高，且與TNF-α、IL-1β、IL-6 和內(nèi)毒素的增高水平呈正性相關(guān)，從而推測(cè)出SAP 時(shí)激活了肺臟中的TLR4/NF-B 信號(hào)通路，可能通過(guò)調(diào)節(jié)其下游TNF-α、IL-1β 及IL-6 等炎性因子水平共同參與SAP 所致SIRS 的發(fā)展過(guò)程。潘龍飛等[15]還發(fā)現(xiàn)，與SAP 組相比，干預(yù)組患者肺損傷程度減輕，TLR4 表達(dá)水平明顯降低，揭示了LR4/NF-κB 信號(hào)通路參與了肺損傷的發(fā)展過(guò)程，且肺臟的TLR4/NF-κB 信號(hào)通路可能進(jìn)一步加重炎癥反應(yīng)及肺損傷程度，通過(guò)調(diào)控TLR4/NF-κB 信號(hào)通路或許可以減輕SAP 相關(guān)肺損傷程度。

2.3 TLR4 對(duì)胰腺炎相關(guān)腎損傷的影響

急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）是SAP致死的并發(fā)癥之一，且病死率并不低于急性肺損傷。目前并沒有確切的研究證明關(guān)于AKI 發(fā)生的機(jī)制，但一些學(xué)者認(rèn)為，TLR4 識(shí)別內(nèi)毒素及其下游系列反應(yīng)在AKI 發(fā)生的病理生理學(xué)過(guò)程的機(jī)制中發(fā)揮重要的不可或缺的作用，AKI 發(fā)生時(shí)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)過(guò)程中就可能有TLR4/NF-κB 信號(hào)通路的參與。

Zhang 等[16]通過(guò)腹腔注射脂多糖（LPS）誘導(dǎo)急性腎損傷模型，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，AKI 組小鼠遭受包括腎小球萎縮、腎小管細(xì)胞空泡化、腎小管擴(kuò)張和扭曲、腎小管細(xì)胞壞死等表現(xiàn)的嚴(yán)重的腎臟病理?yè)p害，并出現(xiàn)BUN 及Scr 水平升高的情況，且TLR4、MyD88 水平也呈現(xiàn)出相應(yīng)顯著升高情況，且TLR4、MyD88 水平表達(dá)與腎損傷嚴(yán)重程度和BUN及Scr 水平呈顯著正相關(guān)關(guān)系，所以認(rèn)為SAP 相關(guān)AKI 的發(fā)生過(guò)程中有TLR4 信號(hào)通路的參與，且與疾病發(fā)生密切相關(guān)，在其病情進(jìn)展中起關(guān)鍵的促炎作用。

2.4 TLR4 對(duì)胰腺炎相關(guān)肝損傷的影響

胰臟血液回流，肝臟是第一站，構(gòu)成一道防線。細(xì)菌及細(xì)菌產(chǎn)物如LPS 等通過(guò)門靜脈進(jìn)入肝臟引發(fā)SAP，激活肝內(nèi)Kuppffer 細(xì)胞，然后釋放出大量的細(xì)胞因子或炎癥介質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致膿毒癥的發(fā)生，進(jìn)一步加重組織損傷。目前研究表明，SAP 所致肝損傷過(guò)程之中TLR4 表現(xiàn)出明顯的升高趨勢(shì)，這也就證實(shí)其在肝臟受損的進(jìn)展中起著舉足輕重的作用。

Zhang 等[17]通過(guò)逆行胰膽管注射5%?；悄懰徕c（1 mL/kg）建立急性胰腺炎模型，研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，急性胰腺炎組TLR2/4 mRNA 表達(dá)在3 h 顯著升高，12 h 達(dá)峰值，且肝損害程度明顯加重，Chen 等[18]的研究與該研究一致，LPS 組大鼠顯著上調(diào)了TLR4、MyD88 和NF-κB 磷酸化水平。綜合結(jié)果表明，LPS 誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和肝細(xì)胞損傷及凋亡的程度與TLR4 信號(hào)級(jí)聯(lián)的激活和NF-κB 的磷酸化密切相關(guān)。

2.5 TLR4 對(duì)胰腺炎相關(guān)腸道損傷的影響

SAP 期間腸屏障的完整性的損害可能由于腸黏膜的缺血和再灌注有關(guān)，其會(huì)最終致使腸道細(xì)菌移到其他位置，然后不可豁免的引起局部及全身感染損傷。SAP 的主要并發(fā)癥之一是腸道黏膜屏障損傷，腸道細(xì)菌移位進(jìn)入血液，是胰臟感染壞死的罪魁禍?zhǔn)?，腸黏膜屏障損傷在SAP 病程進(jìn)展過(guò)程中扮演著重要的角色[19]。有趣的是，目前研究表明，在SAP極早期腸道黏膜內(nèi)激活大量TLR4/NF-κB 信號(hào)通路，擴(kuò)大腸黏膜屏障功能損害以及后續(xù)一系列級(jí)聯(lián)炎癥反應(yīng)的進(jìn)展。

Piao 等[20]通過(guò)逆行胰膽管注射4%牛磺膽酸鈉1 mg/kg 誘導(dǎo)SAP 模型發(fā)現(xiàn)，SAP 組大鼠腸道屏障損傷，腸絨毛丟失，線粒體破壞，病理評(píng)分顯著升 高，TNF-α、IL-1、IL-6、TLR4、PI3K、AKT、NF-κB 水平升高，而予以苦苷Ⅱ治療可降低SAP誘導(dǎo)的腸屏障損傷中TLR 依賴性磷酸化PI3K/AKT/NF-κB 的相對(duì)蛋白水平。這項(xiàng)研究揭示了急性胰腺炎發(fā)生時(shí)TLR4 的顯著增加導(dǎo)致腸道黏膜屏障損傷，而抑制TLR4 及其信號(hào)通路可明顯緩解腸道損傷。此研究結(jié)果與Su 等[21]的結(jié)論相同，表明TLR4抑制劑預(yù)處理可明顯緩解炎癥反應(yīng)，降低壞死和氧化應(yīng)激水平，最終改善腸屏障功能。總的來(lái)說(shuō)，SAP 組腸道屏障功能受損與TLR4 信號(hào)通路脫不了干系，由此可以推測(cè)出TLR4 信號(hào)通路的抑制對(duì)SAP 相關(guān)腸道損傷的保護(hù)具有十分關(guān)鍵的影響作用。

3 小結(jié)

根據(jù)修訂的亞特蘭大分級(jí)，中度或重度急性胰腺炎的特征是存在暫時(shí)性（＜48 h）或持續(xù)性（＞48 h）器官衰竭或局部并發(fā)癥，與發(fā)病率、死亡率極高有關(guān)[22]。引起早期死亡的最主要原因是器官暴發(fā)的功能衰竭，并伴有全身炎癥性反應(yīng)癥候群。作為天然免疫系統(tǒng)的模式識(shí)別受體，TLR 受體，在啟動(dòng)急性胰腺炎早期炎癥反應(yīng)及特異性免疫中起到了關(guān)鍵作用。許多研究表明，SAP 患者或者小鼠模型中TLR4 水平明顯增加，并揭示了其與疾病嚴(yán)重程度呈現(xiàn)爭(zhēng)先管。TLR4 廣泛分布于胰臟組織中，其被激活后引發(fā)的下游信號(hào)通路，不僅可以導(dǎo)致胰腺炎發(fā)生時(shí)胰腺本身受損打擊深化，而且在會(huì)加重急性重癥胰腺炎發(fā)生時(shí)肺、肝、腎、胃腸道等臟器的損傷[13]。關(guān)于TLR4 在急性重癥胰腺炎發(fā)生發(fā)展過(guò)程中所發(fā)揮的作用現(xiàn)在認(rèn)識(shí)的還較為淺表，TLR4受體及其激活的下游信號(hào)通路的深入研究對(duì)SAP 發(fā)病機(jī)制深入了解有很大的幫助，可以幫助解決SAP的治療上的較為困難的問(wèn)題。因此，有關(guān)TLR4 及其在SAP 的發(fā)病過(guò)程及進(jìn)展中的研究具有廣闊前景。