謝濤 岳增輝

摘要：Toll樣受體（toll like receptors，TLRs）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，TLR2/4-IRF3信號通路對膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控能對動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊產(chǎn)生影響。本文就TLR2/4-IRF3信號通路如何調(diào)控膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)從而影響動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：Toll樣受體；膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)；動(dòng)脈粥樣硬化

中圖分類號：R543.5 R256.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2014.04.054

文章編號：1672-1349（2014）04-0493-03

1 Toll樣受體（toll like receptors，TLRs）的概述

1.1 TLRs的分子結(jié)構(gòu) TLRs 是最早于果蠅中發(fā)現(xiàn)的一類細(xì)胞膜蛋白，是一類進(jìn)化高度保守的病原分子識別受體，是連接天然免疫和特異性免疫的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受體家族，屬于模式識別受體。迄今為止，已在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了13種TLRs分子，分別是TLR1-13，其中在人類表達(dá)有11種。TLRs屬于Ⅰ型跨膜蛋白，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)組成，其胞外區(qū)結(jié)構(gòu)有富含亮氨酸的重復(fù)序列，負(fù)責(zé)識別不同的病原分子；胞內(nèi)區(qū)與白介素-1（IL-1）受體的胞內(nèi)區(qū)相似，負(fù)責(zé)受體活化后的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)^[1]。TLRs分布廣泛，在外周血白細(xì)胞中表達(dá)水平最高，單核巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞及樹突細(xì)胞均表達(dá)TLRs mRNA^[2]。TLRs最突出的生物學(xué)功能是促進(jìn)細(xì)胞因子的合成與釋放，引發(fā)炎癥反應(yīng)^[3]；另一項(xiàng)功能是促進(jìn)抗原提呈細(xì)胞的成熟，從而誘導(dǎo)機(jī)體的獲得性免疫反應(yīng)，因而TLRs是機(jī)體介導(dǎo)天然免疫轉(zhuǎn)向獲得性免疫的橋梁^[4]。TLR有一些共同的特征：①多數(shù)TLRs的配體是微生物的保守成分（PAMPs），能夠顯示感染存在；②每個(gè)TLRs能識別幾種結(jié)構(gòu)上相差較大的配體；③一些TLRs 識別配體過程中需要一些輔助蛋白的參與；④TLRs能夠作為PPRs與配體直接結(jié)合發(fā)揮作用。

1.2 Toll受體4（TLR4） TLR4作為人類發(fā)現(xiàn)的首個(gè) TLRs 相關(guān)蛋白，幾乎在所有細(xì)胞系都有表達(dá)^[5]。TLR4表達(dá)于許多的免疫和非免疫細(xì)胞，活化TLR4將誘導(dǎo)產(chǎn)生一系列的炎癥介質(zhì)包括細(xì)胞因子、趨化因子等從而產(chǎn)生強(qiáng)有力的炎癥反應(yīng)。最初的研究發(fā)現(xiàn)TLR4是革蘭氏陰性細(xì)胞壁成分脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的識別受體；LPS結(jié)合蛋白（LPS-binding protein，LBP）與LPS結(jié)合后，介導(dǎo)LPS與CD14相互作用，并由CD14將LPS轉(zhuǎn)運(yùn)并錨定于TLR4和髓樣分化蛋白-2（myeloid differentiation protein，MD-2）構(gòu)成的受體復(fù)合物^[6]。CD14缺乏跨膜結(jié)構(gòu)域，不能單獨(dú)轉(zhuǎn)導(dǎo)LPS信號，而MD-2是一種分泌型糖蛋白。研究表明LPS結(jié)合MD-2后，通過TLR4的細(xì)胞外富含亮氨酸的重復(fù)結(jié)構(gòu)介導(dǎo)TLR4的聚合，從而誘導(dǎo)TLR4的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)^[1]。

TLR4被LPS激活后向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的通路主要是兩條，一條是髓樣分化因子88（MyD88）通路，另一條β干擾素TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白（TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF）通路。TRIF一種含TIR的轉(zhuǎn)接蛋白，其作用之一是活化干擾素調(diào)節(jié)因子3（interferon regulatory factor 3，IRF-3），誘導(dǎo)β干擾素（IFN-β）基因的表達(dá)，進(jìn)而影響干擾素誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄因子IRF-3被激活后入核與I型干擾素基因上游的干擾素敏感反應(yīng)元件（interferon-ensitiveresphonse element，

ISRE）結(jié)合，從而使TLR誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素（IFN）基因活化表達(dá)。在MyD88敲除的小鼠，LPS仍可以激活TLR4，出現(xiàn)延遲的核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor kappB，NF-κB），JNK激活。這個(gè)發(fā)現(xiàn)提示，在TLR4 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中可能存在MyD88非依賴通路，隨后研究發(fā)現(xiàn)，在MyD88敲除細(xì)胞中，LPS可以經(jīng)TLR4通路激活I(lǐng)RF-3促進(jìn)IFN-β以及IFN誘導(dǎo)基因的表達(dá)^[7]。

2 TLR2/4-IRF3信號通路

在受到TLR配體刺激后，TIR域的接受子蛋白（TIR domain-containing adaptor protein，TIRAP）和TRIF相關(guān)接頭分子（trif-related adaptor molecule，TRAM）先TLR2，TLR4招募到受體的胞內(nèi)段，分別結(jié)合MyD88和TRIF。MyD88再募集并激活I(lǐng)L-1R相關(guān)激酶（IRAK）家族中的IRAK1和IRAK4，IRAK隨后與TNF受體相關(guān)因子6（TRAF6）結(jié)合，將信號傳遞給TRAF6。

IRAK與TRAF6的相互作用可激活轉(zhuǎn)化生長因子β激活激酶1（TAK1），IRAK還可以促進(jìn)TAK1結(jié)合蛋白2（TAB2）由胞膜向胞漿的轉(zhuǎn)運(yùn)，與TRAF6相互作用，并介導(dǎo)TRAF6與TAK1的連接，進(jìn)而激活I(lǐng)κB激酶（IKK）復(fù)合體。另一方面，TRIF可以直接招募TRAF6，還可以協(xié)助TRAF6激活I(lǐng)KK。

TRIF N端介導(dǎo)的IRF-3的激活收到兩個(gè)IKK相關(guān)蛋白激酶的調(diào)控，分別是IKKε和TBK1。目前認(rèn)為TBK1和IKKε激活I(lǐng)R-F3要依賴上路的接頭蛋白TANK，NAP1等，TANK作為某些TRAF家族成員及TBK1，IKKε的綁定配體，能使TBK1，IKKε橋連TRAF3，調(diào)節(jié)IFN分泌^[8]。TLR4介導(dǎo)的IRF3激活依賴TRIF對TRAF3的招募。TRAF3是一種E3泛素連接酶，其活性被自身寡聚化激活并在E2泛素交聯(lián)酶的協(xié)同作用下，使自身發(fā)生63位賴氨酸連接的多聚泛素化，泛素化的TRAF3可以與NEMO 的泛素蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合，后者通過TANK（ 或 TANK 相關(guān)接頭蛋白） 作用于 TBK1，IKKε^[9]，TRAF3介導(dǎo) TBK1， IKK發(fā)生寡聚反應(yīng)，寡聚化的TBK1，IKKε 可能通過自身反式磷酸化激活自身的磷酸酶活性。具有磷酸酶活性的TBK1，IKKε 激活I(lǐng)RF3單體使其二聚化，最終促進(jìn)IFN表達(dá)。

3 TLR與動(dòng)脈粥樣硬化（AS）

AS已被公認(rèn)為一種炎癥性疾病，炎癥和免疫反應(yīng)在AS的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。氧化應(yīng)激等所致的內(nèi)皮功能障礙是AS發(fā)生發(fā)展的病理基礎(chǔ)，其中巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞在免疫防御上有著重要作用，致內(nèi)皮損傷的各種危險(xiǎn)因子可引起單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞黏附聚集于內(nèi)皮層，引起機(jī)體保護(hù)性免疫反應(yīng)。巨噬細(xì)胞中激活的Toll樣受體能引起一系列信號級聯(lián)反應(yīng)誘發(fā)炎癥因子、蛋白酶表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的形成。有研究發(fā)現(xiàn)血管外膜成纖維細(xì)胞中TLR4的激活可促進(jìn)新內(nèi)膜的生成，此效應(yīng)在TLR4缺陷的基因敲除小鼠模型中明顯降低。在動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型中應(yīng)用TLR4配體后動(dòng)脈粥樣硬化面積增大，說明TLR4激活可促進(jìn)斑塊進(jìn)展^[10]。Bjorkbacka等^[11]利用基因缺失的方法在鼠科動(dòng)物體內(nèi)證實(shí)了MyD88 基因丟失導(dǎo)致了典型的粥樣斑塊的大小、 脂類組成、 前致炎基因的表達(dá)和系統(tǒng)性炎癥因子 （IL-12、MCP-1） 的分泌減少， 同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在有 AS傾向的高膽固醇血癥 apo E基因缺乏的小鼠身上， TLR4基因的丟失也會出現(xiàn)粥樣斑塊的大小、 脂類組成和巨噬細(xì)胞滲透的減少。研究表明， 健康人群和患者的AS動(dòng)脈中均有TLRs表達(dá)，AS患者的斑塊中以 TLR4、 TLR2 表達(dá)為主， 并且局限在巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞上。TLR4 在 AS 中的作用是多方面的， 內(nèi)源性（如 LDL、 HSP6O、 EDA） 和外源性配體 （如 LPS） 可能均發(fā)揮了作用。TLRs介導(dǎo)的免疫細(xì)胞炎癥反應(yīng)過程首次把AS形成中的脂代謝紊亂、 自身免疫反應(yīng)及慢性炎癥過程連接到了一起。

4 膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系

膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)肝外組織膽固醇返回肝臟，在肝臟通過生成膽汁酸排出，這一過程稱為膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)。由于過多膽固醇可使巨噬細(xì)胞變成泡沫細(xì)胞（促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生），因此，膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)對巨噬細(xì)胞來說尤為重要。在AS的病理生理過程中， 從早期的脂紋期到進(jìn)一步的斑塊形成期，巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞均起了至關(guān)重要的作用^[12]。脂紋（fatty streak） 的形成首先是由血液中的單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附活化內(nèi)皮細(xì)胞開始的， 繼而在趨化因子的影響下被黏附的單核細(xì)胞趨化遷移至血管內(nèi)皮下轉(zhuǎn)變成為巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞在內(nèi)皮下可大量吞噬吸收修飾后低密度脂蛋白（modified low density lipoprotein， modified，LDL） ， 當(dāng)細(xì)胞內(nèi)吸收膽固醇超過膽固醇的排泄，此時(shí)的巨噬細(xì)胞就成為了超載脂質(zhì)的泡沫細(xì)胞。巨噬細(xì)胞向泡沫細(xì)胞的轉(zhuǎn)變與細(xì)胞內(nèi)膽固醇穩(wěn)態(tài)失衡、 膽固醇的吸收與排泄、 胞內(nèi)的代謝等機(jī)制相關(guān)^[13]。此外隨著對脂蛋白研究的深入， 人們發(fā)現(xiàn)主要是低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C） 水平與 AS 的發(fā)生呈正相關(guān)^[14]，其機(jī)制是LDL可以通過 apoB100與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用沉積在動(dòng)脈內(nèi)膜下形成粥樣硬化斑塊^[15]。而高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C ）將膽固醇逆向運(yùn)輸至肝臟處理， 可降低機(jī)體膽固醇水平， 從而抵抗動(dòng)脈粥樣硬化。

5 TLR2/4-IRF3信號通路調(diào)控膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)

過多膽固醇可使巨噬細(xì)胞變成泡沫細(xì)胞（促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生），在被巨噬細(xì)胞吞噬掉的游離膽固醇有兩種命運(yùn)：一是通過三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體超家族的ABCA1和ABCG1等介導(dǎo)的膽固醇流出，由HDL逆向轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟以膽汁的形式排出體外。二是在逆向轉(zhuǎn)運(yùn)受限的情況下多余的游離膽固醇在膽固醇?；D(zhuǎn)移酶A1（ACAT1）的催化作用下合成膽固醇酯，進(jìn)而形成脂滴儲存下來。研究發(fā)現(xiàn)，在人單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞上的TLR2或TLR下游腫瘤壞死因子（TNF- α）的激活可上調(diào)ACAT1的表達(dá)， 從而促進(jìn)游離膽固醇的酯化增加膽固醇酯的蓄積。此外，TLRs以及它的配體可能對膽固醇的流出也有所影響。實(shí)驗(yàn)證明介導(dǎo)膽固醇流出的ABCA1和ABCG1基因受轉(zhuǎn)錄因子LXR調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)TLR2和TLR4的下游分子IRF-3的激活可抑制LXRs的轉(zhuǎn)錄活性， 使ABCA1、ABCG1的基因表達(dá)下調(diào)，這可能是TLR促進(jìn)游離膽固醇的酯化，抑制膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)的重要機(jī)制。Tseng等^[8]在從富含 TLR4 基因 的 C3H /HeN 小鼠和缺乏 TLR4 基因的 C3H /HeJ 小鼠的實(shí)驗(yàn)中證明， TLR 通過促進(jìn)游離膽固醇的酯化和脂滴的形成， 抑制膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)等多種方式促進(jìn)了脂質(zhì)核心的形成。

6 小 結(jié)

引起AS發(fā)生發(fā)展的主要因素是通過TLR的參與而發(fā)生作用的，TLR4在AS形成和發(fā)展過程中起著重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。同時(shí)也在一定程度上揭示了天然免疫與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病之間復(fù)雜的作用機(jī)制。TLR2/4-IRF3信號傳導(dǎo)通路促進(jìn)游離膽固醇的酯化和脂滴的形成，抑制膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，能否通過調(diào)控TLR2、TLR4基因的表達(dá)從而調(diào)控膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)，達(dá)到延緩動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程的目的，這將成為治療動(dòng)脈粥樣硬化過程的靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Akira S，Takeda K.Toll-like receptor signaling[J].Nat Rev Immunol，2004，4（7）：499-511.

[2] Sandor F，Buc M.Toll-like receptors Ⅱ distribution and pathways involved in TLR signaling[J].Folia Biol（Praha），2005，51（6）：188-197.

[3] Akira S，Uematsu S，Takeuchi O.Pathogen recognition and innate immunity[J].Cell，2006，124（4）：783-801.

[4] MacLeod H，Wetzler LM.T cell activation by TLRs：A role for TLRs in the adaptive immune response[J].Sci STKE，2007，2007（402）：pe48.

[5] Muzio M，Bisiso D，Polenarutfi N，et al.Differential expression and regulation of Toll-like receptors（TLRs） in human leukcocytes：Selective expression of TLRs in dendritic cells[J].Immunol，2000，164：5998-6004.

[6] Palsson-McDermott EM， ONeill LA.Signal transduction by the lipopolysaccharide receptor，Toll-like receptor-4[J].Immunology，2004，113（2）：153-162.

[7] Takeda K，Akira S.TLR signaling pathways[J].Semin Immunol，2004，16（1）：3-9.

[8] Tseng PH，Matsuzawa A，Zhang W，et al.Different modes of ubiq-uitination of the adaptor TRAF3 selectively activate the expression of type Ⅰ interferons and proinflammatory cytokines[J].Nat Immunol，2010，11（1）：70-75.

[9] Zhao T，Yang L，Sun Q，et al.The NEMO adaptor bridges the nuclear factor- κB and interferon regulatory factor signaling pathways[J].Nat Immunol，2007，8（6）：592-600.

[10]Hollestelle SC，De Vries MR，Van Keulen JK，et al.Toll-like receptor4 is involved in outward arterial remodeling[J].Circulation，2004，109（3）：393-398.

[11] Bjorkbacka H，Kunjathoor VV，Moore KJ，et al.Reduced atherosclerosis in MyD88-null mice links elevated serum cholesterol levels to activation of innate immunity signaling pathways[J].Nat Med，2004，10（4）：416-421.

[12] Badimon L，Storev RF，Vilahur G.Update on lipid，inflammation and atherothrombosis[J].Thromb Haemost，2011，105：34-42.

[13] Mclaren JE，Michael DR，Ashlin TG，et al.Cytokines，macrophage lipid metabolism and foam cells：Implications for cardiovascular disease therapy[J].Prog Lipid Res，2011，50：331-347.

[14] Skalen K，Gustafsson M，Rybderg EK，et al.Subendothelial retention of atherogenic lipoproteins in early herosclerosis[J].Nature，2002，417：750-754.

[15] Joyce CW，Amar MJ，Lambert GM，et al.The ATP binding cassette transporter A1（ABC1）modulates development of aortic atherosclerosis in C57BL/6 and apoE-knockout mice[J].Proc Natl Acad Sci USA，2002，99：407-412.