李海霞,李映霞,程 蕓,谷有全,雒 揚
(蘭州大學第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,甘肅蘭州 730030)
帕金森病(Parkinson disease,PD)是由中腦黑質(zhì)多巴胺(dopamine,DA)能神經(jīng)元變性、丟失引起的神經(jīng)退行性疾病。PD 患者主要表現(xiàn)為以靜止性震顫、運動減少、肌強直、姿勢步態(tài)異常等為主的運動癥狀,還多伴有以認知障礙、睡眠障礙、感覺障礙等為主的非運動癥狀[1]。PD 的發(fā)病率與年齡呈正相關(guān)。一項薈萃分析顯示,從1983 年到2009 年,我國60 歲以上人口PD 平均患病率約為2.91%[2]。隨著全球老齡化的進展,PD 勢必會在不久的將來給全球尤其我國的衛(wèi)生事業(yè)帶來更多嚴峻的挑戰(zhàn)。PD 的病因主要涉及遺傳易感性、環(huán)境、衰老等因素,其發(fā)病機制的研究在α-突觸核蛋白(α-synuclein,α-SYN)異常聚集、神經(jīng)炎癥反應、氧化應激、線粒體功能障礙等方面取得了一定進展[3]。但迄今為止,其確切病因及發(fā)病機制尚未被完全闡明,為精準診斷和規(guī)范治療帶來困難,目前的臨床治療只能改善癥狀,不能逆轉(zhuǎn)疾病進展??梢姡琍D 的病因及發(fā)病機制研究是尋找治愈靶點的必由之路。
1994 年,Mogi 等[4]在PD 患者黑質(zhì)紋狀體區(qū)域發(fā)現(xiàn)大量炎癥因子,PD 神經(jīng)炎癥與DA 神經(jīng)元死亡之間的相關(guān)性隨之被越來越多的研究所證實。隨著對PD 炎癥發(fā)病機制研究的深入,在PD 動物模型的中腦黑質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了Toll 樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)的異常激活[5],促進了PD 病因?qū)W與分子病理機制的研究。本文擬從TLR4 在PD 中的表達特征及TLR4 通路調(diào)控機制出發(fā),結(jié)合我們的前期研究成果[6],綜合國內(nèi)外現(xiàn)有文獻,對TLR4 在PD 發(fā)病機制中的作用進行系統(tǒng)梳理和綜述。
TLR4 是一種模式識別受體,屬于I 型跨膜糖蛋白,主要表達于巨噬細胞、樹突狀細胞等固有免疫細胞,在大腦中主要存在于小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞等參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫反應的細胞。TLR4 通過識別革蘭氏陰性菌的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、呼吸道合胞病毒的F 蛋白、錐蟲的甘油肌醇磷脂等病原相關(guān)分子模式(pathogene-associated molec?ular patterns,PAMP)和高遷移率族蛋白B1(high mo?bility group protein B1,HMGB1)、熱休克蛋白(heat shock proteins,HSP)等損傷相關(guān)分子模式(damageassociated molecular patterns,DAMP)而被活化[7]。TLR4 的主要結(jié)構(gòu)和功能如下:(1)富含亮氨酸的胞外結(jié)構(gòu)域:識別PAMP 和DAMP,形成受體復合物;(2)胞內(nèi)Toll/白細胞介素1 受體[Toll/interleukin-1(IL-1)receptor,TIR]結(jié)構(gòu)域:與IL-1 受體同源,負責募集下游銜接因子,觸發(fā)信號從胞內(nèi)向胞核轉(zhuǎn)導。TLR4 活化后先發(fā)生寡聚化,后募集激活髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)、誘導干擾素β 的含TIR 結(jié)構(gòu)域銜接蛋白(TIR domain-con?taining adaptor protein inducing interferon-β,TRIF)、TRIF 相關(guān)銜接分子(TRIF related adaptor molecule,TRAM)等下游銜接因子,銜接蛋白被激活后發(fā)生一系列級聯(lián)生化反應,啟動下游信號傳導,最終使信號由胞外傳向胞核內(nèi),激活核因子κB(nuclear factorκB,NF-κB)、激活蛋白1(activator protein-1,AP-1)、信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(signal transducer and ac?tivator of transcription 3,STAT3)等轉(zhuǎn)錄因子,不同轉(zhuǎn)錄因子啟動相應靶基因轉(zhuǎn)錄和蛋白表達,如誘導腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-1β、IL-6 等促炎細胞因子產(chǎn)生并釋放,發(fā)揮抗感染、自身免疫等效應。TLR4 被激活后,一方面啟動固有免疫應答,相當于固有免疫的“電閘”;另一方面也可以通過釋放趨化因子、調(diào)節(jié)T 細胞分化而調(diào)控適應性免疫應答[8],因此也被稱為連接固有免疫和適應性免疫的“橋梁”。
動物實驗發(fā)現(xiàn),對小鼠腹腔注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetra?hydropyridine,MPTP)建立PD模型后,相比野生型小鼠,TLR4基因缺陷小鼠的黑質(zhì)-紋狀體部位表現(xiàn)出更少的小膠質(zhì)細胞激活和更少的DA 神經(jīng)元丟失[9]。細胞實驗也證實,在1-甲基-4-苯基吡啶鎓離子(1-methyl-4-phenylpyridinium,MPP+)誘導的BV-2 細胞中TLR4 表達上調(diào)[10]。對PD 患者尸檢時發(fā)現(xiàn)中腦黑質(zhì)中TLR4 的表達增加[11-12]。以上研究強烈提示,TLR4在PD發(fā)病與進展中扮演著重要的角色。
2.1 PD 中TLR4 的信號轉(zhuǎn)導通路 TLR4 信號通路較復雜,涉及多種分子及銜接因子的參與。研究發(fā)現(xiàn),慢性胃腸疾?。?3]和惡性腫瘤[14]等多種疾病的病理機制都與TLR4 的異常激活有關(guān),且均提示TLR4信號通路轉(zhuǎn)導方式復雜而精細。PD 也不例外,其發(fā)病機制研究中,TLR4 信號轉(zhuǎn)導涉及多條通路,其中首當其沖的是參與免疫炎癥反應的經(jīng)典TLR4/NFκB 通路[15-16]。有研究發(fā)現(xiàn),TLR4 缺乏顯著減弱了MPTP 誘導的PD 小鼠中腦部位TLR4/NF-κB 通路的激活,減輕了神經(jīng)炎癥[17-18]。
除此之外,在PD 病理過程中,TLR4 還可與調(diào)節(jié)細胞生長分化的絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-acti?vated protein kinases,MAPKs)、調(diào)控細胞分化增殖的糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK3β)、調(diào)控氧化應激的AP-1 和核因子E2 相關(guān)因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)等因子形成級聯(lián)通路。對百草枯激活的BV2細胞的研究顯示,相比MAPKs 抑制劑,TLR4 抑制劑更能顯著逆轉(zhuǎn)MAPKs的磷酸化,降低促炎細胞因子的轉(zhuǎn)錄水平[19]。對PD 動物模型的研究也發(fā)現(xiàn),TLR4/TNF 受體相關(guān)因子6(TNF receptor-associated factor 6,TRAF6)介導的MAPKs 信號通路的激活參與神經(jīng)炎癥過程[15]。同樣,LPS 誘導的細胞炎癥模型中,TLR4/MAPKs 信號通路也被發(fā)現(xiàn)參與激活小膠質(zhì)細胞,最終引起SHSY5Y 細胞誘導分化的神經(jīng)元炎性損害[16]。另外,Shao 等[20]在對α-SYN 刺激的神經(jīng)炎癥的研究中,發(fā)現(xiàn)TNF-α 表達受TLR4/磷脂酰肌醇3-激酶(phospha?tidylinositol 3-kinase,PI3K)/AKT/GSK3β 信號通路的調(diào)控。還有研究顯示,MPTP 誘導的Tlr4-/-小鼠表現(xiàn)為AP-1 的表達下調(diào)[18];LPS 誘導的星形膠質(zhì)細胞模型中,TLR4 激活引起Nrf2 表達下調(diào)[21]。此方面研究的局限性是,目前尚無研究證明以上各單獨通路之間可能存在的串聯(lián)、并聯(lián)或級聯(lián)等錯綜復雜的關(guān)系,還迫切需要思路清晰的大樣本實驗和人體試驗以更好地闡明TLR4 在PD 中的信號轉(zhuǎn)導通路和作用機制。
2.2 TLR4 與α-SYN α-SYN 作為路易小體的來源和PD 病理標志之一,一般認為α-SYN 的產(chǎn)生和降解失衡是造成其病理性累積的原因。近年來,α-SYN和TLR4 的關(guān)系有較多爭議。Stefanova 等[22]發(fā)現(xiàn),TLR4 的功能阻斷或基因敲除都可導致小膠質(zhì)細胞對α-SYN 的吞噬減少,造成小鼠大腦中α-SYN 的積累和DA 神經(jīng)元的減少。另外一項類似研究[23]也證實,Tlr4-/-小鼠中腦部位α-SYN 蛋白聚集增多,大腦皮層、紋狀體、海馬和小腦中α-SYN 的mRNA 表達水平增高?;讦?SYN 聚集首先出現(xiàn)在嗅球和迷走神經(jīng)中[24],Chen等[25]進行了對嗅球病理組織的研究,發(fā)現(xiàn)PD 模型小鼠嗅球中TLR4/NF-κB通路激活,p65蛋白的磷酸化水平顯著升高。綜合以上研究,小膠質(zhì)細胞可能通過TLR4 依賴的方式調(diào)控α-SYN 在腦中的合成、清除和分布,TLR4 通路紊亂或轉(zhuǎn)導失調(diào)可引起α-SYN聚集而導致PD的發(fā)生。
研究發(fā)現(xiàn),α-SYN 可作為TLR4 激活劑誘導TLR4 信號通路激活,引起TNF-α 高表達為主的神經(jīng)炎癥[20]。Tlr4-/-巨噬細胞接受α-SYN 寡聚物刺激時,促炎因子分泌顯著降低[12]。增加生理濃度的α-SYN低聚物劑量會敏化小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞表面的TLR4,使得其下游促炎性細胞因子的產(chǎn)生增加[12]。另外,對星形膠質(zhì)細胞的離體研究發(fā)現(xiàn),重組人α-SYN 和寡聚體可以激活離體原代星形膠質(zhì)細胞中TLR4 信號通路,導致促炎因子產(chǎn)生,但是星形膠質(zhì)細胞對α-SYN 的攝取與TLR4 無關(guān)[12,26]。還有研究證實,α-SYN 通過激活TLR4 信號通路誘導C-X-C模序趨化因子配體12(C-X-C motif chemokine ligand 12,CXCL12;一種經(jīng)典的炎癥趨化因子)的分泌,而CXCL12 又參與了α-SYN 誘導的小膠質(zhì)細胞積聚過程[27]。可見,α-SYN 似乎通過這種“自殺式”方式激活TLR4,從而介導其對自身的清除。當然,依賴α-SYN 的TLR4 激活的炎癥病理過程可能也是PD 的早期病因。
2.3 TLR4 與氧化應激 氧化應激以活性氧簇(re?active oxygen species,ROS)產(chǎn)生過多為標志,涉及多種疾病的病理過程。很多學者認為,氧化應激可能是DA神經(jīng)元死亡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Zhao等[28]發(fā)現(xiàn),氧化還原敏感性轉(zhuǎn)錄因子AP-1在PD模型小鼠中腦的DA神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞中呈高表達,這一過程可能受到TLR4 信號通路的介導。該研究證實,Tlr4缺陷可減弱AP-1 的表達和DA 神經(jīng)元的減少,減輕PD 小鼠的行為學障礙。前述Tlr4-/-小鼠在MPTP建模后也表現(xiàn)出中腦紋狀體部位AP-1 表達的下調(diào)和ROS 的減少[17-18],進一步支持這個觀點。
關(guān)于TLR4 信號通路在PD 氧化應激機制中發(fā)揮作用的詳細機制,目前研究較少。對腦組織細胞色素P450 2J(cytochrome P450 2J,CYP2J)蛋白在PD中保護作用的研究表明,TLR4 被LPS 刺激后,通過下調(diào)CYP2J 而導致星形膠質(zhì)細胞中抗氧化系統(tǒng)相關(guān)因子(Nrf2、SOD1、CAT 和GPx1)下調(diào)[21]??寡趸嚓P(guān)的研究也發(fā)現(xiàn),原蘇木素A 可通過抑制小膠質(zhì)細胞膜上CD14 和TLR4 的結(jié)合,減弱LPS 介導的IKKIκB-NF-κB 依賴性的氧化應激和硝化應激對神經(jīng)元的損傷[29]。綜上所述,TLR4 的激活主要通過參與氧化損傷過程或抑制抗氧化體系的運轉(zhuǎn)而加速PD 病變進展,提示抗氧化因子可能以TLR4為靶點對治療PD有益。
2.4 TLR4 與神經(jīng)炎癥 TLR4 是固有免疫反應的關(guān)鍵觸發(fā)點,這使得聚焦于TLR4 的PD 相關(guān)研究也大多以檢測促炎細胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、iNOS和COX-2等)為切入點,以神經(jīng)免疫炎癥反應研究為重點[30-32]。TLR4在PD 神經(jīng)炎癥反應的啟動、級聯(lián)放大、神經(jīng)損傷等過程中都發(fā)揮著重要作用[33-35]。我們的前期研究也證實,特異性抗TLR4抗體可以部分阻斷PD 模型小鼠中腦的神經(jīng)炎癥過程,降低小膠質(zhì)細胞的活化,減少促炎因子TNF-α 和IL-β 的表達,從而部分緩解小鼠的行為學異常[6]。需要強調(diào)的是,前述神經(jīng)元衍生的IgG 通過激活TLR4通路促進TNF-α的表達,最終表現(xiàn)為減輕6-羥基多巴胺(6-hydroxydo?pamine,6-OHDA)引起的DA 神經(jīng)元損傷[36]。TLR4信號通路被α-SYN 激活后分泌炎癥因子,進而啟動對α-SYN 的清除[22],也表現(xiàn)為對PD 腦組織的神經(jīng)保護作用。此外,對TLR4 與氧化應激相關(guān)性的研究中,參與炎癥反應的NF-κB p65 和參與氧化應激的AP-1 同時上調(diào)[18]。對TLR4 與“腦腸軸”相關(guān)性的研究中也發(fā)現(xiàn)了促炎因子的產(chǎn)生[37]??梢?,TLR4 在PD 非炎性機制中的作用也可能以其啟動炎癥反應為基礎(chǔ),或者說二者互相穿插、互為依賴。
2.5 TLR4 與“腦腸軸”近年來,隨著腸道菌群與慢性炎癥反應性疾病相關(guān)性研究的深入,PD 研究領(lǐng)域的“腦腸軸”發(fā)病假說隨之確立。腦腸軸是腦和腸之間的信息交流系統(tǒng),由免疫、迷走神經(jīng)和神經(jīng)內(nèi)分泌途徑構(gòu)成。早有研究報道,MPTP 建模的PD 小鼠十二指腸和遠端結(jié)腸的TLR4 蛋白表達均顯著增加[38]。后有研究進一步證實,PD 模型小鼠表現(xiàn)為明顯的腸道微生物生態(tài)失調(diào),向PD 小鼠腸道移植正常小鼠的腸道菌群,可通過抑制TLR4信號通路減輕腸道炎癥和神經(jīng)炎癥,減輕運動損傷[39]。另外一項研究發(fā)現(xiàn),PD 患者的結(jié)腸腸壁屏障存在破壞,結(jié)腸黏膜中TLR4 和CD3 陽性T 細胞的表達增高,結(jié)腸中的促炎因子表達量增加,與健康對照相比,糞便微生物群的組成的也呈現(xiàn)出明顯差異[37]。該研究組還利用PD 小鼠進行了深入研究,發(fā)現(xiàn)相比野生型小鼠,Tlr4-/-小鼠在魚藤酮建模后表現(xiàn)為更少的腸道炎癥、更小的腸屏障功能破壞、更輕的腸道運動功能障礙、更少的結(jié)腸肌間神經(jīng)叢腸神經(jīng)膠質(zhì)細胞激活、更少的α-SYN 水平增加和更少的黑質(zhì)DA 神經(jīng)元丟失。以上研究進一步說明,PD 發(fā)病過程中,TLR4 介導的病理紊亂不僅僅局限于腦部。由此可見,TLR4 似乎是腸道菌群失調(diào)、腸道炎癥和神經(jīng)炎癥之間的媒介或連接點,可以作為PD 尋找全身免疫性病因的突破口。
McCabe 等[40]使用不同PD 建模藥物進行動物實驗,向大鼠紋狀體內(nèi)注射6-OHDA 后第28 天、LPS 后第4 天和聚肌胞苷酸[polyinosinic:polycytidylic acid,poly(I:C)]后第14 天,紋狀體內(nèi)均出現(xiàn)顯著的TLR4高表達,由此可以推測,TLR4 在神經(jīng)毒性、炎癥和環(huán)境相關(guān)致病因素對PD 的影響中均發(fā)揮作用。另一項研究發(fā)現(xiàn),Tlr4敲除顯著減輕了PD 模型小鼠的運動障礙、α-SYN 沉積和DA 神經(jīng)元的丟失,減輕了中腦紋狀體部位ROS 堆積為主的氧化應激,減弱了小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞激活為主的神經(jīng)炎癥[17]。這些研究進一步說明,TLR4 并非通過參與某種單一病理機制影響PD 發(fā)病,而是從多方面綜合地發(fā)揮作用。
現(xiàn)階段,以PD 為背景的TLR4 研究主要集中在基于調(diào)節(jié)TLR4 的PD 治療藥物對PD 治療新靶點的探索。在調(diào)控TLR4 信號通路的因子及治療藥物研究中,以負調(diào)節(jié)為主要導向。
3.1 PD 中調(diào)節(jié)TLR4 通路的內(nèi)源性因子 隨著人們對PD 發(fā)病分子機制研究的進展,涌現(xiàn)出許多新的調(diào)控TLR4傳導通路的內(nèi)源性生物分子。研究發(fā)現(xiàn),PD 患者死后被尸檢時,黑質(zhì)中凝血酶原kringle-2(prothrombin kringle-2,pKr-2)升高,pKr-2 可激活小膠質(zhì)細胞上的TLR4,誘導神經(jīng)損傷[41]。與之相反,許多內(nèi)源性因子通過參與調(diào)控TLR4通路轉(zhuǎn)導,表現(xiàn)為對PD 神經(jīng)組織的保護作用。對PD 致病相關(guān)基因DJ-1的研究發(fā)現(xiàn),在LPS 誘導的星形膠質(zhì)細胞中,DJ-1 蛋白通過調(diào)節(jié)脂筏(lipid raft)依賴的內(nèi)吞作用,增強質(zhì)膜對TLR4和CD14的內(nèi)吞,從而對LPS-TLR4-TNF-α 信號通路產(chǎn)生負性調(diào)節(jié)作用,抑制炎癥反應[42]。類似的還有,髓樣細胞觸發(fā)受體2(triggering receptor expressed on myeloid cells 2,TREM2)存在于小膠質(zhì)細胞上,其過表達能顯著降低PD 小鼠中腦TLR4 信號通路的激活,減輕神經(jīng)炎癥和DA 神經(jīng)元損傷[15];C2 神經(jīng)酰胺可通過抑制LPS 與小膠質(zhì)細胞表面的結(jié)合而減弱TLR4信號通路的轉(zhuǎn)導[43];生理劑量的神經(jīng)元源性IgG 可以活化小膠質(zhì)細胞上TLR4/MyD88通路,促進TNF-α的表達,減少6-OHDA對DA神經(jīng)元的損傷[36];二氫睪丸素(dihydrotestosterone,DHT)也通過抑制TLR4/NF-κB 和MAPK 信號轉(zhuǎn)導,減少小膠質(zhì)細胞中炎性介質(zhì)的釋放,發(fā)揮神經(jīng)保護作用[16]。這些因子的發(fā)現(xiàn)在PD 防治中具有重要價值,可作為以TLR4 為靶點的衍生靶點逆轉(zhuǎn)或阻止PD病變進展。
3.2 PD 中調(diào)節(jié)TLR4 通路的外源性因子 除了上述內(nèi)源性因子,部分外源性化學藥物成分也表現(xiàn)出通過負調(diào)節(jié)TLR4 通路的轉(zhuǎn)導而治療PD 的潛能。研究發(fā)現(xiàn),2-環(huán)丙基亞氨基-3-甲基-1,3-噻唑啉鹽酸鹽(2-cyclopropylimino-3-methyl-1,3-thiazoline hydro?chloride,KHG26377)可有效逆轉(zhuǎn)LPS 激活的BV-2細胞中TLR4/NF-κB 信號通路的活化,從而抑制促炎介質(zhì)的產(chǎn)生和釋放[44]。與此類似,N-金剛烷基-4-甲基噻唑-2-胺(N-adamantyl-4-methylthiazol-2-amine,KHG26693)可通過阻礙CD14與TLR4間的相互作用而減弱TLR4的激活,發(fā)揮抗炎作用[45]。還有研究發(fā)現(xiàn),新型脂介體resolvin D2(RvD2)可劑量依賴性地減輕PD 大鼠中腦小膠質(zhì)細胞的活化和DA 神經(jīng)元的炎性損傷,該功能與RvD2 對TLR4/MyD88/NF-κB p65 信號通路的抑制作用相關(guān)[35]。酪氨酸激酶小分子抑制劑PD180970 可誘導神經(jīng)元自噬,抑制TLR4介導的促炎細胞因子上調(diào),減輕神經(jīng)炎癥,對N27-BV2 細胞炎癥模型和MPTP 小鼠模型發(fā)揮神經(jīng)保護作用[46]。
除此之外,一些臨床用藥也為PD 的臨床治療研究提供了更多的選擇和更廣闊的思路。研究顯示,小膠質(zhì)細胞在與Aβ42、LPS、α-SYN 和PrP82-146 共孵育活化的過程中,降糖藥格列美脲通過激活GPIPLC 誘導CD14 從細胞脫落,從而抑制TLR4 通路的活化,導致TNF-α、IL-1、IL-6 等炎癥細胞因子的分泌減少,發(fā)揮新的抗炎作用[47]。在維生素D對MPTP誘導的PD小鼠神經(jīng)保護作用的研究中,以及乙?;?L-肉堿對單側(cè)紋狀體6-OHDA 誘導的PD 小鼠神經(jīng)保護作用的研究中,均發(fā)現(xiàn)了TLR4 的表達下調(diào)[48-49]。鑒于2 型糖尿病會增加PD 的風險,F(xiàn)ang 等[31]研究了胰高血糖素樣肽1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)對PD 的影響,發(fā)現(xiàn)飼喂MG1363-pMG36e-GLP-1 菌株可以顯著降低TLR4 的表達,減少促炎因子的生成;出乎意料的是,還可使PD 模型小鼠的微生物多樣性恢復到正常水平,減少病原菌并增強益生菌數(shù)量。該研究使得已批準上市、臨床用藥成熟、毒副作用較明確、劑量可控的GLP-1 受體激動劑exenatide應用于PD 治療成為可能,有望進行人體試驗和實現(xiàn)近期臨床應用。
調(diào)節(jié)TLR4 通路的外源性藥物成分中,很多具有抗炎、抗氧化活性的中草藥提取物也被證實可通過抑制TLR4激活而有益于治療PD。LPS誘導的PD 小鼠模型中,何首烏提取物胡桃苷可通過減弱海馬TLR4/NF-κB 信號通路轉(zhuǎn)導,降低促炎細胞因子,從而改善小鼠的記憶[32]。MPP+誘導的BV-2 細胞模型中,杜鵑素可通過抑制的TLR4/NF-κB 信號通路減弱炎癥反應[30]。五味子素可通過抑制TLR4 的激活而減弱LPS 誘導的小膠質(zhì)細胞神經(jīng)炎癥反應[33]。另外,山藥提取物薯蕷皂素[50]和淫羊藿提取物淫羊藿次苷II[51]均可通過抑制TLR4信號通路在LPS誘導的大鼠PD 模型中發(fā)揮DA 神經(jīng)元保護作用。在對黃芩甙元對魚藤酮誘導的PD 大鼠模型的抗神經(jīng)炎癥作用的研究中,也發(fā)現(xiàn)了TLR4 的下調(diào)[52]。同樣,有研究發(fā)現(xiàn),迷迭香酸可抑制HMGB1/TLR4/Myd88/NFκB 信號通路激活,最終減少中腦小膠質(zhì)細胞活化和炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生,增加DA 細胞的數(shù)量,劑量依賴性地改善PD 小鼠的運動功能[34]。另外,山柰酚通過抑制HMGB1/TLR4 通路的激活,抑制促炎細胞因子的產(chǎn)生,恢復紋狀體組織中血腦屏障的完整性,發(fā)揮DA神經(jīng)元保護作用[53]。
上述中藥活性成分均通過負調(diào)節(jié)TLR4 發(fā)揮抗炎作用。除此之外,還有研究發(fā)現(xiàn),藍萼乙素(山蘇子提取物)通過抑制TLR4/NF-κB 和激活Nrf2/HO-1途徑減輕LPS 誘導的炎癥和氧化應激,緩解PD 大鼠的運動障礙和感覺障礙[54]。Haddadi 等[55]探討了水飛薊素(從植物水飛薊的種子中提取的類黃酮)對6-OHDA 建模的PD 大鼠模型黑質(zhì)致密部氧化應激、凋亡和TLR4表達的影響,證實水飛薊素預處理可能通過抑制黑質(zhì)TLR4 過表達來減少PD 大鼠中腦黑質(zhì)部的神經(jīng)元凋亡。
4.1Tlr4的遺傳多態(tài)性與PD 的發(fā)病風險 Zhao等[56]分析了Tlr4的遺傳多態(tài)性與中國漢族人群PD發(fā)病風險的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)Tlr4的rs1927914 多態(tài)性可能會減少散發(fā)性PD 和男性PD,且rs1927914 的C 等位基因可能是PD 患者的保護因子,進一步確定了TLR4與PD的關(guān)系。另外一項對基因-環(huán)境相互作用的研究分析了Tlr4單核苷酸多態(tài)性和飲酒相互作用對PD 風險的影響,發(fā)現(xiàn)rs7873784-G 等位基因和rs19279149-C 等位基因攜帶者的PD 風險顯著升高,且rs7873784-G、rs19279149-C 等位基因和rs1927914與飲酒之間的相互作用與PD 風險降低相關(guān)[57]。這種以PD 患者為受試對象、利用遺傳學工具進行的基因水平研究相對更加客觀、嚴謹,是對基礎(chǔ)實驗局限性的完善和補充,為PD 的診斷研究提供了更廣闊的思路。
4.2 外周血TLR4 與PD 的相關(guān)性 除在膠質(zhì)細胞表達外,TLR4 主要存在于外周血單個核細胞膜上。有研究報道,相比健康對照者,PD 患者尾狀核和殼核中TLR4 表達增加,外周血單個核細胞和B 細胞中TLR4 的表達也增加[11]。對PD 患者外周血先天性免疫相關(guān)標志物的檢查發(fā)現(xiàn),PD 患者外周血TLR4 陽性單核細胞的百分比較健康對照升高,且與早期癡呆的風險明顯相關(guān)[58]。同樣,Yang等[59]也發(fā)現(xiàn)PD患者外周血中HMGB1 和TLR4 蛋白含量較正常人增高,且HMGB1和TLR4蛋白含量與藥物治療療效、臨床分期和病程長短密切相關(guān),即藥物治療療效差的PD 患者外周血HMGB1 和TLR4 的含量較療效好者高,在較高PD 分期的患者中發(fā)現(xiàn)較高的HMGB1 和TLR4 水平,病程長的患者外周血HMGB1 和TLR4 含量明顯高于病程短者。此外,不同年齡PD 患者的外周血白細胞接受TLR4 激動劑刺激時,TNF-α 的產(chǎn)生與PD 發(fā)病年齡和疾病持續(xù)時間呈負相關(guān)[60],提示TLR4 的敏感性可能也會隨年齡增長而下降。鑒于外周血標本獲取安全、方便、快捷,隨著TLR4 與PD關(guān)系的臨床試驗研究進展,外周血TLR4檢測有望成為PD 一級預防、早期診斷、精準治療、臨床分期和預后評估的新型標志物和依據(jù)。
綜上所述,TLR4 通過對神經(jīng)炎癥、α-SYN 聚集、氧化應激、“腦腸軸”等病理生理過程的精密而復雜地調(diào)控,從多方面綜合影響PD的發(fā)生發(fā)展(圖1)。
Figure 1.Schematic diagram of the role of TLR4 signaling path?way in PD based on existing studies.圖1 TLR4信號通路在PD中的作用示意圖
此外,TLR4 是人體抵御病原微生物入侵的重要防線,PD 的治療中不適當?shù)刈钄郥LR4 勢必會對人體固有免疫功能造成巨大危害,這使得如何找到既不損害固有免疫又能抑制TLR4 過表達之間的平衡點顯得尤其重要。