李 靜(綜述),王愛忠(審校)

(上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院麻醉科,上海 200233)

鐘樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)分子由胞外區(qū)、穿膜區(qū)及胞內(nèi)區(qū)三部分組成，胞外區(qū)富含亮氨酸重復(fù)序列結(jié)構(gòu)域，胞內(nèi)區(qū)存在一段序列保守區(qū)，與白細(xì)胞介素1受體胞內(nèi)段的保守序列有高度的同源性，被稱為TIR區(qū)域。TLR4廣泛表達(dá)于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞等。TLR4能識別細(xì)菌和其他微生物的病原相關(guān)分子模式，如脂多糖、肽聚糖、酵母多糖及微生物的核酸，導(dǎo)致感染性疾病。近年來發(fā)現(xiàn)，TLR4亦可識別危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(danger-associated molecular patterns,DAMPs)。DAMPs來源于損傷組織，能使機(jī)體警戒組織損傷，啟動(dòng)組織修復(fù)過程，也可以參與炎癥和自身免疫疾病的發(fā)病。迄今已知作用于TLR4的DAMPs有十多種[1]，包括高遷移率族蛋白B1、熱激蛋白、透明質(zhì)酸、β淀粉、纖維蛋白原等。有學(xué)者研究認(rèn)為，DAMPs激活TLR4細(xì)胞內(nèi)信號通路引起炎性反應(yīng)，但也有學(xué)者認(rèn)為其并不能直接激活TLR4，而是作為病原相關(guān)分子模式連接分子或病原相關(guān)分子模式敏化分子，使TLR4易被體內(nèi)微量的病原體激活[2]。DAMPs與TLR4作用能引發(fā)非細(xì)菌性炎癥疾病，如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病、實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎、缺血/再灌注(ischemia reperfusion，I/R)損傷及組織損傷和修復(fù)再生等。

1 TLR4信號通路

TLR4的細(xì)胞內(nèi)信號通路主要有兩條:髓樣分化蛋白88依賴途徑和Trif途徑。TLR4與配體結(jié)合,通過髓樣分化蛋白88招募腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6引起IκBα激酶復(fù)合物激活，使核因子κB(nuclear factorκB,NF-κB)的抑制物IκBα降解，釋放NF-κB易位核內(nèi)，激活κB-依賴基因，包括促炎性因子和一些炎癥與免疫調(diào)節(jié)因子。TLR4的信號分子除了能激活NF-κB通路，也能激活絲裂原活化蛋白激酶家族，從而誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子蛋白1活化，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)化和死亡。Trif途徑通過Trif和Trif相關(guān)調(diào)節(jié)分子,激活下游信號，導(dǎo)致干擾素調(diào)節(jié)因子3活化，使干擾素基因轉(zhuǎn)錄。TLR4存在一些輔助分子，協(xié)助配體與其結(jié)合，如CD14、髓樣細(xì)胞分化蛋白2。

2 TLR4與自身免疫性疾病

TLR4是人類抵御微生物反應(yīng)的第一道防線，也參與一些與感染無關(guān)的炎癥和免疫疾病，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)、糖尿病、實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦炎等。TLR4的這種特性可歸因于能識別疾病進(jìn)展過程中釋放的宿主源性激動(dòng)劑,通過激活抗原呈遞細(xì)胞，在固有免疫和獲得性免疫間提供一個(gè)關(guān)鍵的聯(lián)系。

RA是以滑膜炎癥和軟骨及骨破壞為主要特征的自身免疫性疾病。在RA成纖維樣滑膜細(xì)胞中TLR2和TLR4表達(dá)增加，而TLR2和TLR4配體能促進(jìn)RA滑膜破骨細(xì)胞分化[2]。有研究發(fā)現(xiàn),TLR4激動(dòng)劑熱激蛋白88在RA滑膜組織中高表達(dá)；熱激蛋白的釋放可能引起持續(xù)的炎性細(xì)胞激活，從而放大滑膜炎癥[3]。人滑膜組織培養(yǎng)的RA體外模型中，Sacre等[4]發(fā)現(xiàn)TLR2和TLR4在培養(yǎng)的組織中表達(dá)能對外源性配體發(fā)生反應(yīng)，且髓樣分化因子88介導(dǎo)的信號通路參與RA滑膜金屬蛋白酶和細(xì)胞因子的持續(xù)生成。

實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦炎是人類多發(fā)性硬化癥的一種動(dòng)物模型，表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的廣泛性炎癥脫髓鞘病變。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，膠質(zhì)細(xì)胞的激活啟動(dòng)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致組織破壞、脫髓鞘和神經(jīng)系統(tǒng)的缺失。脂多糖激活TLR4能引起人小膠質(zhì)細(xì)胞趨化因子10的分泌，而趨化因子10是T淋巴細(xì)胞主要化學(xué)引誘物，說明TLR4介導(dǎo)的信號級聯(lián)可能促進(jìn)實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦炎時(shí)T細(xì)胞浸潤[5]。近來有研究證實(shí)了實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦炎中TLR4激動(dòng)劑的免疫左劑特性，提示TLR4通路的負(fù)性調(diào)節(jié)可能限制中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自身免疫反應(yīng)[6]。

1型糖尿病是以白細(xì)胞浸潤胰島為特征的自身免疫疾病。研究發(fā)現(xiàn)，高遷移率族蛋白在1型糖尿病患者血清中顯著升高；而與無微血管病變的患者相比，微血管并發(fā)癥患者TLR4蛋白及其信號通路表達(dá)增強(qiáng)，說明TLR4信號通路可能促進(jìn)1型糖尿病炎癥加重和并發(fā)癥發(fā)生[7]。在占糖尿病患者大多數(shù)的2型糖尿病中，陳海英等[8]發(fā)現(xiàn)單核細(xì)胞TLR4表達(dá)增高，說明單核細(xì)胞TLR4可能參與了2型糖尿病的炎性反應(yīng)。肥胖是2型糖尿病的重要危險(xiǎn)因素，它與胰島素抵抗相關(guān)。有研究顯示，飽和脂肪酸能引起脂肪細(xì)胞和其他組織的胰島素抵抗，而TLR4也能被其激活且在TLR4基因缺失的動(dòng)脈模型中，飽和脂肪酸引起的血管炎癥和胰島素反應(yīng)受損不明顯[9]。因此，TLR4似乎是肥胖和胰島素抵抗的重要介質(zhì)，同樣也是代謝紊亂治療的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。

3 TLR4和I/R損傷

近年來，器官的I/R損傷越來越引起人們高度重視。缺血引起組織損傷，再灌注又會加劇損傷，這種損傷會影響一系列病理狀態(tài)，表現(xiàn)為過度的炎癥,而TLR4信號通路在I/R引起器官損害和炎癥的機(jī)制中占據(jù)重要地位[10]。

有研究發(fā)現(xiàn),TLR4基因剔除對小鼠大腦中動(dòng)脈阻斷引起的腦缺血損傷起神經(jīng)保護(hù)作用，證實(shí)了TLR4在腦I/R中的重要作用[11]。肝I/R后肝細(xì)胞高遷移率族蛋白1的釋放和乙?；难芯恳沧C實(shí)了TLR4在肝I/R中的作用[12]。研究發(fā)現(xiàn),TLR4/Trif信號通路在腎臟I/R引起的炎癥和損傷中起重要作用[13]。而Wu等[14]研究發(fā)現(xiàn)，重組高遷移率族蛋白1預(yù)處理對TLR4介導(dǎo)的小鼠腎I/R損傷有明顯的保護(hù)作用，為腎I/R損傷的治療提供了新的視點(diǎn)。在鼠肺I/R損傷時(shí)，TLR4在肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞水腫過程中起重要作用[15]。右旋美托咪啶能減輕肺I/R引起的肺損傷和無菌性炎癥，而TLR4/髓樣分化因子88/絲裂原活化蛋白激酶信號通路是其重要作用機(jī)制[16]。

4 TLR4與創(chuàng)傷、出血性疾病

意外創(chuàng)傷導(dǎo)致的組織損傷，引起受損或壞死細(xì)胞釋放TLR4的內(nèi)源性配體。TLR4與內(nèi)源性配體結(jié)合引發(fā)炎癥，促進(jìn)急性損傷或器官功能障礙的發(fā)展。亞鐵血紅素在溶血或過度組織損傷狀態(tài)下增加，如創(chuàng)傷、血紅蛋白病、血腫清除、出血和肌肉損傷[17]。巨噬細(xì)胞暴露于亞鐵血紅素，通過依賴髓樣分化因子88、TLR4和CD14機(jī)制，引起促炎細(xì)胞因子、腫瘤壞死因子α表達(dá)增加[18]。鄭仲謹(jǐn)?shù)萚19]發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷后患者血漿腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素10升高，TLR4信使RNA的表達(dá)均降低,但預(yù)后良好的可在傷后第5日恢復(fù)正常水平,預(yù)后差的在傷后第5日仍處于低水平，說明創(chuàng)傷后人外周血單核細(xì)胞內(nèi)TLR4信使RNA的表達(dá)與患者的免疫功能、預(yù)后情況密切相關(guān)。有文獻(xiàn)報(bào)道，在雙側(cè)股骨骨折的模型中，TLR4突變小鼠系統(tǒng)炎性因子釋放和肝損傷較野生鼠低[20]。在燒傷后的TLR4-/-小鼠微血管通透性和白細(xì)胞黏附明顯減弱；燒傷后的血漿處理微血管內(nèi)皮細(xì)胞，細(xì)胞間黏附屏障功能障礙，且TLR4干擾小RNA處理能減輕功能障礙，說明TLR4在非膿毒癥燒傷后炎癥的微血管漏出和白細(xì)胞黏附方面起重要作用[21]。

5 TLR4和組織修復(fù)/再生

除了介導(dǎo)I/R損傷，TLR4在機(jī)體對其他類型組織損傷和組織修復(fù)再生反應(yīng)中也起著至關(guān)重要的作用。有學(xué)者報(bào)道，在人急性胰腺炎發(fā)病、病情進(jìn)展中TLR4通過激活NF-κB，引起大量炎性遞質(zhì)的釋放，加重病情的進(jìn)展[22]。在嚴(yán)重急性胰腺炎并發(fā)多器官功能衰竭的小鼠肝臟中，TLR2/4表達(dá)顯著升高,說明TLR4在多器官功能衰竭中起著重要作用[23]。在TLR4或CD14缺失時(shí)減輕急性胰腺炎的嚴(yán)重程度，也證實(shí)了TLR4的促炎作用[24]。

葡聚糖硫酸鹽誘導(dǎo)的急性大腸炎中，上皮細(xì)胞TLR4激活放大炎性反應(yīng)引起黏膜損傷[25]。同樣在葡聚糖硫酸鹽誘導(dǎo)急性大腸炎模型中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)TLR4有差別地上調(diào)上皮生長因子相關(guān)的生長因子，這種因子在急性損傷和修復(fù)過程中作用不同[26]。有文獻(xiàn)報(bào)道，乙醇和燒傷損傷引起的肺部炎癥在TLR4缺陷小鼠中減弱，而急性肺損傷時(shí)，注入TLR4-短發(fā)夾RNA慢病毒抑制TLR4能改善肺組織纖維化，表明TLR4信號通路在肺損傷后炎癥的發(fā)生中起著至關(guān)重要的作用[27-28]。在乙醇誘導(dǎo)的肝損傷中，TLR4信號通路增強(qiáng)參與肝損傷[29]，也有研究發(fā)現(xiàn)TLR4缺陷能減弱非酒精性脂肪性肝炎和纖維化，提示TLR4參與肝損傷和肝損傷愈合[30]。TLR4也參與神經(jīng)炎癥，呼吸道內(nèi)用干擾小RNA處理抑制TLR4能降低神經(jīng)性疼痛[31]。此外，TLR4在酒精引起的腦損害及慢性酒精中毒導(dǎo)致的神經(jīng)退行性變中也起核心作用[32]。近來有證據(jù)表明，TLR4信號通路可促進(jìn)阿爾茨海默病小膠質(zhì)細(xì)胞的炎性反應(yīng)[33]。

6 TLR4與心血管相關(guān)疾病

在高血壓大鼠中發(fā)現(xiàn)，左心室心肌組織中TLR4和NF-κB的表達(dá)水平升高；TLR4表達(dá)水平與左心室心肌纖維化呈正相關(guān)；TLR4表達(dá)水平與左心室心肌肥厚程度、收縮功能指數(shù)顯著相關(guān)，表明TLR4信號通路的活化可能參與Goldblatt大鼠心肌肥厚的發(fā)生、發(fā)展[34]。TLR4與動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥發(fā)展也密切相關(guān)，TLR4和腫瘤壞死因子α信使RNA在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊組織中均有強(qiáng)烈表達(dá)[35]。在動(dòng)脈粥樣硬化時(shí)，CD36-TLR4-TLR6激活被認(rèn)為是致動(dòng)脈粥樣硬化的脂質(zhì)和淀粉刺激的無菌炎癥的一個(gè)共同的分子機(jī)制[36]。

7 結(jié) 語

TLR4信號通路在無菌炎癥性疾病中起著至關(guān)重要的作用。研究TLR4在非感染性炎癥疾病中的作用及機(jī)制，闡明無菌炎性反應(yīng)啟動(dòng)的關(guān)鍵事件，能使疾病的發(fā)生機(jī)制更加明確，為疾病的預(yù)防和治療提供可行的方向。目前很多TLR4預(yù)處理及TLR4表達(dá)抑制的方法已應(yīng)用到TLR4相關(guān)疾病的研究中，并取得了一定的成果。

目前的研究從基因和生化角度對TLR激活的信號通路進(jìn)行了研究，但還有些問題仍不明確，如TLR4與DAMPs如何作用，TLR4如何激活它們的下游信號通路，如何招募結(jié)合蛋白及在結(jié)合體召集和功能等。明確非感染性炎癥性疾病中TLR4信號通路的具體途徑，對尋找疾病治療的新靶點(diǎn)有重要意義。

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