【摘要】Toll樣受體是天然免疫系統(tǒng)識別病原微生物的主要受體，在天然免疫反應(yīng)中具有重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)Toll-NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路能夠引起一系列細胞因子合成增加，而這些細胞因子在病毒性心肌炎（viral myocarditis；VMC）的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。探討VMC時Toll-NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的作用，對于揭示VMC的發(fā)病機制和篩選有效治療藥物具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】Toll-NF-κB；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；病毒性心肌炎；細胞因子

【中圖分類號】R542.2+1【文獻標識碼】A【文章編號】1007-8517(2009)12-0023-02

通常認為病毒性心肌炎（viral myocarditis；VMC）的發(fā)生與病毒直接損傷心肌以及病毒感染引起免疫紊亂有關(guān)。心肌細胞膜上的TLR4能識別病毒或是病毒損傷后的心肌細胞成分（均屬于PAMP），激活后的TLR可進一步激活核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，后者則可引起一系列的炎癥應(yīng)答，包括炎性因子（TNF，IL-1，IL-6，INF-γ等）釋放，細胞粘附分子產(chǎn)生，炎癥細胞募集等[1]。當炎性反應(yīng)時，這些細胞因子之間有相互的協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)作用，促成炎癥的發(fā)生和發(fā)展；這可能是VMC發(fā)病的重要機制之一。

1Toll樣受體4及其介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

1.1Toll樣受體4的發(fā)現(xiàn)及其配體隨著對蛋白結(jié)構(gòu)的闡明及其在天然免疫及炎癥反應(yīng)中作用的揭示，人們發(fā)現(xiàn)，果蠅受體Toll介導(dǎo)信號通路中的轉(zhuǎn)錄因子Dorsal及其抑制物Cactus與人類和哺乳動物轉(zhuǎn)錄因子NF-κB及其抑制物IκB有同源性[2]。1997年Janeway等[3]發(fā)現(xiàn)了第一個存在于人細胞表面的Toll樣蛋白，并指出它對機體免疫，特別是感染免疫的重要性。TLR因與果蠅Toll分子高度同源，故稱其為Toll樣受體。目前，己發(fā)現(xiàn)人體有10個TLRs（TLR1-TLR10），均為I型跨膜蛋白。這些分子由胞外區(qū)、跨膜段和胞內(nèi)區(qū)3部分組成。在研究心血管疾病中，TLR-4引起越來越多的關(guān)注。TLR-4是主要的LPS識別受體，而LPS是革蘭氏陰性菌細胞外壁的一種組成成份。研究表明，LPS的識別和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是宿主對G-菌發(fā)生防御反應(yīng)的關(guān)鍵。革蘭氏陰性菌釋放LPS，在血流中與血清因子LPS結(jié)合蛋白（LBP）形成復(fù)合物，然后與單核細胞和巨噬細胞表面的膜性CD₁₄相互作用。內(nèi)皮細胞與成纖維細胞缺乏CD₁₄，但可利用可溶性CD₁₄，促進與LPS的結(jié)合。LPS、LBP和CD₁₄三者相互作用激活TLR4信號途徑[4]。同時，脂磷壁酸、纖粘連蛋白、Syncytial病毒的F蛋白、紫杉酚（一種結(jié)構(gòu)上與LPS無關(guān)，但可對鼠類細胞產(chǎn)生LPS樣作用的植物雙萜）都可作為TLR-4的配體[5]。

1.2TLR信號通路類型目前，關(guān)于TLRs激活胞內(nèi)信號途徑的認識主要來自對TLR4和TLR2的研究。TLR信號通路包括髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）的依賴性和非依賴性兩個途徑。

1.2.1MyD88依賴性途徑MyD88依賴通路是所有TLR（TLR3除外）共用的。MyD88為TLR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的主要接頭蛋白，C-端為TIR結(jié)構(gòu)域，可與TLR、L-1R和IL-18R的TIR結(jié)構(gòu)域結(jié)合，N-端為死亡結(jié)構(gòu)域（death domain，DD），負責(zé)招募下游具有死亡結(jié)構(gòu)域的信號分子進入下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。MyD88與絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，即IL-1R相關(guān)激酶（1RAK）的N端死亡域連接導(dǎo)致I-RAK自磷酸化。然后依次發(fā)生轉(zhuǎn)接蛋白TNF受體相關(guān)因子6（TRAF-6）的寡聚化，激活絲裂原活化蛋白3激酶（Mitogen-activatedprotein3kinase，MAP3K）家族成員TAK-1，激活ΚIB激酶IKK-α和IKK-β，IKB蛋白的磷酸化和降解，NF-κB游離釋放并轉(zhuǎn)位至核內(nèi)NF-κB與其他轉(zhuǎn)錄因子一起協(xié)同誘導(dǎo)促炎癥因子IL-1、IL-6、IL-8等基因的表達，參與天然免疫應(yīng)答[7]（圖1）。

MyD88依賴的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以包括MyD88、I-RAK1和IRAK4在內(nèi)復(fù)合物的形成為開始，以NF-κB和MAPK的早期活化為特征。TLR-5、TLR-7和TLR-9直接同MyD88作用，而TLR-2和TLR-4則需要Mal和MyD88的共同作用。其中Mal是人們發(fā)現(xiàn)了第二種含TIR的接頭蛋白。Mal長232個氨基酸，也有C端的TIR，但N端無DD[5]。

1.2.2MyD88非依賴性途徑TLR-3和TLR-4可由TRIF進行MyD88非依賴途徑的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘導(dǎo)IFN-β和IFN誘導(dǎo)基因的表達并伴隨NF-κB晚期活化，其中TLR-4通過TRAM同TRIF相連，而TLR-3則直接通過TRIF進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

2Toll-NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制

TLR4是一種重要PLR，能識別多種病毒抗原，多個TLR協(xié)同活化，通過MyD88依賴的信號通路和非MyD88依賴的信號通路誘導(dǎo)NF-κB產(chǎn)生。NF-κB是由一組結(jié)構(gòu)上相關(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)家族組成，這些蛋白都有一個300個氨基酸組成的氨基末端，稱為Rel同源區(qū)，包括DNA結(jié)合部位、二聚體化部位、κB抑制蛋白（IκB）結(jié)合區(qū)及核定位序列。NF-κB的活性受細胞漿中多種蛋白的精細調(diào)控，NF-κB與這些蛋白質(zhì)組成NF-κB系統(tǒng)。在大多數(shù)細胞中，NF-κB與其抑制蛋白IκB家族的成員結(jié)合，以無活性的復(fù)合物形式存在于胞漿中，當細胞受到各種刺激后，NF-κB與IκB解離，從而進入細胞核，與相應(yīng)的靶序列結(jié)合，調(diào)節(jié)基因的表達。IκB解離的前提是自身的磷酸化，而IκB激酶（IκB kinase，IκK）擔(dān)當了IκB磷酸化的角色，與NF-κB構(gòu)成著一條重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。近年來發(fā)現(xiàn)參與激活NF-κB的IKK和大量其他酶（酪蛋白酶Ⅱ，絲裂原和應(yīng)激激活蛋白酶，蛋白酶C等）有可能通過IκB這一單一途徑，但均必須通過不同位點直接磷酸化[8]。NF-κB活化后，IL-1、IL-6、IL-8，IFN-γ以及TNF-α等炎性介質(zhì)基因表達，引起相應(yīng)炎性介質(zhì)的合成和釋放，趨化和激活嗜中性白細胞，活化淋巴細胞，激發(fā)針對病毒的炎癥反應(yīng)，最終可能導(dǎo)致不可恢復(fù)的心肌損傷[9]。VMC時存在心肌炎性反應(yīng)、心肌細胞壞死、凋亡及心功能下降等，這些病理改變與多種含有kB位點的基因過度表達有關(guān)，提示NF-κB參與VMC病理生理過程[10]。

3Toll-NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路引起的細胞因子變化

VMC時存在細胞因子平衡受損，TNF-α、IL-1β、IL-6的基因啟動子含κB位。TNF-α、IL-1β與細胞膜表面受體結(jié)合后，激活I(lǐng)κB激酶復(fù)活物，使IκBα磷酸化降解，NFκB激活與TNF-α、IL-1β、IL-6基因上特定靶序列結(jié)合，加強轉(zhuǎn)錄，使TNF-α、IL-1β、IL-6合成增加。TNF-α、IL-1β、IL-6同時刺激NFκB激活，形成正反饋的級聯(lián)放大效應(yīng)。細胞漿內(nèi)的NFκB-IκB復(fù)合物通過正負反饋達到動態(tài)平衡狀態(tài)。

3.1TNF-αVMC可能的病理生理過程是柯薩奇B組病毒3（CVB₃）感染早期，病毒作為一種抗原被呈遞給免疫系統(tǒng)，激活單核-巨噬細胞，釋放TNF-α，通過限制病毒復(fù)制，溶解病毒感染的心肌細胞，從而抑制心肌炎病毒、保護心肌。當病毒清除后，持續(xù)高濃度的TNF-α可改變肌膜蛋白，破壞心肌細胞從而致?lián)p心肌[11]。在免疫系統(tǒng)中，TNF-α被認為是一種最普通的介質(zhì)。給不同品系的小鼠注射細菌脂多糖（LPS）后，均可誘導(dǎo)產(chǎn)生TNF-α。程姝娟等[12]通過用內(nèi)毒素對BALB/C及C3H/HeJ小鼠刺激后研究發(fā)現(xiàn)，兩種不同TLR4基因型的小鼠對內(nèi)毒素刺激的不同反應(yīng)以及心肌TNF-α、mRNA的表達差異，揭示了TLR4與內(nèi)毒素及心肌炎癥因子TNF-α基因表達之間的內(nèi)在聯(lián)系。TNF水平在VMC的急性期和亞急性期明顯升高，與正常對照組和VMC的恢復(fù)期組TNF水平相比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，證實TNF直接參與VMC的心肌細胞炎性損傷的病理生理過程，這對VMC的早期診斷及預(yù)后判斷具有重要意義[13]。

3.2IL-6在VMC中IL-6是加重心肌組織損傷的因素之一，在免疫調(diào)節(jié)過程中伴有重要的角色，免疫反應(yīng)和激素調(diào)節(jié)的失衡加重心肌的損傷[14]。IL-6基因啟動子中的增強子上有NF-κB的結(jié)合位點，激活的NF-κB與該位點結(jié)合后啟動該基因的轉(zhuǎn)錄翻譯[15]。在病毒感染的急性期，特別是病毒血癥期，血清中IL-6含量升高。作為機體的保護機制之一，血清中IL-6的水平適度升高對機體病毒的清除起重要作用，VMC急性期若投入抗IL-6抗體，可導(dǎo)致患病小鼠的心肌組織內(nèi)病毒滴度明顯增加，炎癥細胞浸潤與壞死擴大，生存率有所下降。但在CVB感染亞急性期，當炎癥刺激過強或持續(xù)時間過長時，過高水平的IL-6則明顯表現(xiàn)出兩面性作用，并參與心肌免疫損傷的過程[16]。

3.3INF-γ在小鼠CVB₃誘發(fā)的心肌炎中，IFN-γ主要由浸潤的NK細胞在急性心肌炎早期階段合成。已知NK細胞可通過殺死病毒感染細胞及合成IFN-γ在限制病毒復(fù)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用；而IFN-γ除直接抑制病毒復(fù)制外，同時還能進一步激活NK細胞，二者相互作用以控制病毒感染。進一步研究發(fā)現(xiàn)，CVB₃誘發(fā)的VMC小鼠IFN-γ水平明顯升高，說明IFN-γ參與VMC的發(fā)病。IFN介導(dǎo)的NO產(chǎn)生在控制病毒感染中也很重要。IFN-γ本身并不直接誘導(dǎo)心臟微血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生誘導(dǎo)型NO合成酶（iNOS），而是通過IL-1使其產(chǎn)生增加；這一點在IFN-γ和IL-1β聯(lián)用才能導(dǎo)致大鼠心室肌細胞收縮功能失常的試驗得以證實[17]。

3.4IL-1βIL-1包括由不同基因編碼的2種形式即IL-1α和1β。IL-1α-前體形式存在細胞溶質(zhì)中，而IL-1β則被排放到細胞外，并進入血液循環(huán)，故血中可檢測到IL-1的活性成分主要是IL-1β。IL-1β具有負性肌力作用，可激動iNOS而導(dǎo)致NO的大量產(chǎn)生最終發(fā)揮作用；同時可激活成纖維細胞，影響病毒感染后心肌的重塑過程。對于心室擴張這一病理變化，IL-1β可以提高慢性心肌炎的易感性，還能直接作用于心肌細胞，導(dǎo)致心功能的損害[18]。

4展望

以往對VMC的治療研究多注重阻斷炎癥因子故效果不佳，其主要原因可能是炎癥因子及代謝產(chǎn)物數(shù)量眾多，僅針對其中某一種或幾種進行干預(yù)，往往達不到預(yù)期目的。細胞的各種信號傳導(dǎo)途徑往往都涉及到轉(zhuǎn)錄因子改變才體現(xiàn)相應(yīng)的效應(yīng)，這樣才能體現(xiàn)治療的目標明確和效果顯著的特點。雖然我們[19]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Toll-NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與VMC發(fā)病過程中的細胞免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)和抗凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，還證實桂皮醛和肉桂油及肉桂酸等具有明顯治療小鼠VMC作用，但抑制TLR4-NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑對VMC是否具有治療作用，尚不明確，這正是我們感興趣和今后的研究方向。

參考文獻

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(收稿日期：2009.03.10)