劉 朋 康成林 劉江琦 曾憲海 劉 悅 邱書奇

變應性鼻炎(allergic rhinitis,AR) 作為臨床上常見的慢性鼻科病,在全球的發(fā)生率正逐年升高,較發(fā)達地區(qū)和國家尤為明顯,逐漸成為困擾全球范圍的健康問題[1]。目前經(jīng)典信號通路在變應性疾病中的應用研究中已獲得不少成果,繼續(xù)針對信號轉(zhuǎn)導通路具體發(fā)病機制的深入探討,可以探索更有效的防治AR的方法,近年來的研究熱點主要集中在可以減少AR炎性細胞因子釋放的上游通路。Toll樣受體(toll like receptor,TLR)可以借助依賴髓樣分化因子(myeloid differentiation factor 88,Myd88)及非依賴Myd88途徑來影響AR的起病,其中TLR4是可以通過兩種途徑來激活核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor-κB,NF-κB)信號通路的重要受體。當TLR4/NF-κB信號通路激活后,機體將不斷分泌白細胞介素(interleukin,IL)-4、IL-5、IL-13等與AR發(fā)病相關(guān)的炎性細胞因子,將引起AR的典型臨床癥狀[2]。既往研究表明,當抑制TLR4/NF-κB信號通路激活時,可減少炎性細胞因子的分泌量,同時能緩解患者的炎性反應。一項關(guān)于經(jīng)玉屏風散干預后TLR4/NF-κB信號通路中相關(guān)蛋白改變的研究,結(jié)果表明玉屏風散可以減少TLR4/NF-κB信號通路中的基因表達及相關(guān)蛋白的生成,進而緩解AR的臨床癥狀[3]。TLR4/NF-κB位于多種炎性細胞因子的上游,是調(diào)控細胞增殖、分化、轉(zhuǎn)移的重要通路,在AR治療中是多種抗炎藥物以及中藥療法的潛在靶點,在AR中的作用機制中也是研究熱點。研究發(fā)現(xiàn),TLR4/NF-κB信號通路存在調(diào)控輔助性T細胞(T helper lymphocyte,Th)1/Th2平衡、參與調(diào)節(jié)性T細胞(T regulatory cell,Treg)和Th17細胞的增值與分化等分子途徑的作用,可能成為治療AR的潛在靶點。因此,該文對TLR4/NF-κB在AR中的調(diào)控作用及中藥治療研究進行綜述。

一、TLR4/NF-κB的生物學特征及功能

TLR是一個跨膜受體家族,具有稱為Toll/白細胞介素1受體(IL-1R)域的細胞質(zhì)信號結(jié)構(gòu)域,并在機體免疫細胞中廣泛表達,從而調(diào)節(jié)機體的免疫應答[4]。位于B淋巴細胞表面的TLR被激活后不僅能使B淋巴細胞抗原遞呈能力增加,還可以增加共刺激分子的表達,這使得B淋巴細胞和T淋巴細胞非特異性抗原更有效地相互作用,提升機體免疫應答敏感度[5]。

在TLR家族中,TLR4是第一個識別和響應病原體相關(guān)分子模式的TLR,包括質(zhì)膜上的脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)[6]。TLR4由細胞膜外含有多個亮氨酸的重復序列(leucine-rich repeat,LRR)、中間跨膜區(qū)及細胞膜內(nèi)的Toll-IL-1R域(TIR)3部分構(gòu)成,TLR4利用TIR結(jié)構(gòu)域和分化因子(MyD88)接合子樣蛋白(myelin and lymphocyte,Mal)作用,然后Mal與MyD88相結(jié)合,當MyD88激活后可以使IL-1受體相關(guān)激酶(interleukin receptor associated kinase,IRAK)進行自動磷酸化[4]。而激活后的IRAK將和腫瘤壞死因子相關(guān)受體(transmissive right angle film,TRAF) 更深入的相互作用,其中TRAF-6是此轉(zhuǎn)導中最重要的亞型[7,8]。當TRAF-6被激活后,進一步與二聚體泛素絡合酶Ubc13-Ubc樣蛋白Uev1合成復合物,促使K63泛素鏈的產(chǎn)生,緊接著轉(zhuǎn)化生長因子β活化激酶1(transforming growth factor β-activated kinase,TAK1)被活化,經(jīng)激活后的TAK1在TLR4/NF-κB信號通路中起關(guān)鍵作用。然而MyD88非依賴性通路的激活則需要TRIF轉(zhuǎn)接分子(transverse rectus abdominis musculocuta-neous,TRAM)的參與,TRAM作為TLR和TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白(TIR-domain-containing adapter-induting interferon-β,TRIF)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)接分子,當TRAM-TRIF信號被激活,TRIF進一步經(jīng)受體相關(guān)蛋白激酶1(receptor-interacting protein 1,RIP1)傳遞給TRAF-6,這是MyD88非依賴性通路的轉(zhuǎn)導最后一步,同時,TAK1作為 IκB激酶(inhibitor of kappa B kinase,IKK)的上游蛋白可激活NF-κB信號通路[4,9]。

NF-κB是重要的核蛋白因子,不僅能調(diào)控多種蛋白的合成,還參與細胞分化、增殖、凋亡等過程。TAK1激活后會使IKKβ磷酸化,當IKK整體被激活時,可與IκB/p65復合物相互作用導致IκB的磷酸化[10]。NF-κB信號通路利用模式識別受體或細胞因子受體識別其配體時開始激活,使其受體改變活化IκB激酶α(IKKα),IKKα磷酸化NF-κB抑制蛋白α(IκBα),致IκBα活化解離,自由的NF-κB立即從胞質(zhì)入核,開啟基因轉(zhuǎn)錄過程,產(chǎn)生相關(guān)炎性細胞因子[7]。同時,IκB磷酸化后再經(jīng)過泛素化,最終被26s蛋白水解酶水解,使p65從復合物中暴露,因此,核定位序列可將NF-κB拖拽至細胞核內(nèi),NF-κB p65與啟動子和增強子元件結(jié)合,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄反應和染色質(zhì)重塑,具體過程見圖1[11]。

圖1 TLR4/NF-κB通路激活介導炎性反應簡圖

二、TLR4/NF-κB信號通路在AR中的調(diào)控作用

1.TLR4/NF-κB信號通路調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡的作用:AR的重要起病機制是Th2型細胞因子(如IL-4、IL-5等)分泌增加而導致的Th1/Th2細胞比例失衡,并伴有鼻腔黏膜內(nèi)組胺的釋放及嗜酸性粒細胞的浸潤[12]。而TLR/NF-κB信號通路對Th1/Th2免疫細胞具有重要調(diào)節(jié)作用,已有充分研究證明,TLR能間接調(diào)控Th1/Th2細胞免疫炎性細胞因子的平衡,同時TLR可以調(diào)節(jié)與AR相關(guān)的肥大細胞、淋巴細胞等免疫細胞,其中關(guān)于TLR4的信號通路的研究尤其普遍[13]。在機體免疫應答反應進程中,通過TLR4/NF-κB信號通路可以調(diào)控Th1/Th2平衡及其細胞因子分泌和表面分子的表達。

研究發(fā)現(xiàn),共軛亞油酸(conjugated linoleic acid,CLA)可以通過調(diào)節(jié)TLR4/MyD88/NF-κB和環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)/5-脂氧合酶(5-lipoxygenase,5-LOX)信號通路來有效減少血清免疫球蛋白E(immunoglobulin E,IgE)和IL-4水平,使Th1/Th2細胞因子維持平衡,以達到治療小鼠特應性皮炎的目的[14]。在另一項研究中,黃芪多糖(astragalus polysaccharide,APS)可以降低小鼠組織內(nèi)TLR4、NF-κB p65蛋白的表達,同時使得Th1細胞因子IL-2、干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)比例升高,Th2細胞因子IL-4、IL-10比例降低,恢復Th1/Th2平衡[15]。相似的研究,通過降低TLR4、MyD88、NF-κB相關(guān)蛋白的表達水平,升高Th1相關(guān)的炎性細胞因子IFN-γ、IL-12,降低Th2相關(guān)的炎性細胞因子IL-4、IL-6,維持Th1/Th2平衡[16]。大量的研究表明,可以通過TLR4/NF-κB信號通路來調(diào)節(jié)機體維持Th1/Th2平衡。同時TLR4/NF-κB信號通路在上呼吸道疾病中的作用研究也在進一步開展,川穹內(nèi)酯(ligustilide,LIG)通過TLR4/MyD88/NF-κB p65信號轉(zhuǎn)導改善博萊霉素誘導的肺纖維化(pulmonary fibrosis,PF),改善通氣,減少成纖維細胞,減少氧化應激和凋亡,并重新平衡Th1/Th2免疫[17]。一項關(guān)于小鼠哮喘的研究中發(fā)現(xiàn),可通過阻斷TLR4/NF-κB信號通路調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡,提高IL-12水平,降低IL-4、IL-5和IL-13水平,并抑制哮喘中的炎性反應[18]。有關(guān)中成藥鼻淵通竅顆粒治療AR大鼠的研究發(fā)現(xiàn),結(jié)果提示能有效阻斷激活的TLR4/NF-κB信號通路,其中干預組大鼠Th1細胞亞群百分比顯著升高,Th2細胞亞群百分比降低,能有效調(diào)控Th1/Th2細胞炎性細胞因子的平衡,減輕炎性反應及臨床癥狀[19]。當TLR4參與的NF-κB信號通路被激活,其對自身免疫性疾病以及超敏反應等疾病中都有不可替代的作用,并且在激活后產(chǎn)生瀑布式反應,然后與相關(guān)炎性細胞因子發(fā)生交互作用,從而導致或加重炎性反應。上述研究均表明,可以通過調(diào)節(jié)TLR4/NF-κB信號通路來影響和改善AR中Th1/Th2的免疫平衡。

2.TLR4/NF-κB信號通路參與Th17/Treg的增值與分化:Th17、Treg細胞均是CD4+T細胞的亞群,對機體免疫穩(wěn)態(tài)和炎癥感染的調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。Th17/Treg細胞平衡失調(diào)已被證明與多種變態(tài)反應性疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān),且與多種因素相關(guān),包括T淋巴細胞受體(T cell receptor,TCR)信號、細胞因子、代謝和表觀遺傳調(diào)節(jié)因子,可影響Th17及Treg細胞分化并影響其平衡[20]。研究表明,Th17細胞及其細胞因子是AR的主要參與者,推動AR病情的發(fā)展[21]。Th17/Treg細胞免疫失衡是導致AR發(fā)病的一種重要機制,基于Th17/Treg細胞軸來調(diào)控Th17的免疫應答與Treg的免疫抑制有利于AR疾病的轉(zhuǎn)歸[22]。

研究結(jié)果表明,Graves病患者的血清中IL-6、IL-17、TLR4和NF-κB含量增多,同時轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)含量減少,TLR4/NF-κB信號通路被激活后可能導致Treg/Th17細胞因子紊亂[23]。孕早期BPA暴露可通過激活TLR4/NF-κB信號通路造成仔鼠Th1/Th2失衡與Treg/Th17細胞分化異常[24]。以上研究均表明,當激活TLR4/NF-κB信號通路可引起機體Treg/Th17失衡。一項關(guān)于槲皮素(quercetin,QE)的研究發(fā)現(xiàn),QE顯著降低了TLR4相關(guān)蛋白質(zhì)和mRNA表達,同時減少了NF-κB和其相關(guān)炎性細胞因子IL-6、IL-17,此外,阻斷TLR4增強了QE調(diào)節(jié)Th17/Treg失衡的效果,Treg優(yōu)勢受TLR4/MyD88/NF-κB信號通路調(diào)節(jié),表明QE可以恢復Th17/Treg平衡,并通過TLR4-MyD88-NF-κB途徑介導。另有研究證明,納曲酮(naltrexone,NTX)可抑制TLR4/NF-κB信號通路來調(diào)節(jié)T淋巴細胞亞群CD4+T細胞,恢復Th1/Th2細胞、Th17/Treg細胞免疫平衡,降低促炎性細胞因子腫瘤壞死因子-α(tumournecrosisfactor-α,TNF-α)、IL-6、IL-12α和IL-17的表達,增加抗炎性細胞因子IL-10的表達,并調(diào)節(jié)免疫反應以重建免疫平衡來減輕炎癥[25]。研究表明,綠原酸改善AR相關(guān)癥狀和免疫反應的作用機制與其抑制CD4+T細胞分化為Th17細胞有關(guān)。上述研究均表明,通過干預TLR4/NF-κB信號通路通過負向調(diào)控Th17細胞的分化來調(diào)節(jié)Th17/Treg細胞免疫平衡緩解AR癥狀,這為研發(fā)治療AR的新藥提供了科學依據(jù),具有廣闊的應用前景和巨大的臨床可行性。

三、中藥通過抑制TLR4/NF-κB信號通路治療AR

AR患者的治療方式主要包括抗組胺藥鼻腔黏膜減充血劑及糖皮質(zhì)激素等,常伴有不少不良反應(如口干、嗜睡、頭暈),其中一些可能會嚴重影響生活質(zhì)量[1]。而中藥或者聯(lián)合中藥的治療方式,可提高AR的治療的效果,同時減少不良反應。研究證明,消風宣竅湯可以有效抑制AR起病過程中TLR4/NF-κB信號通路相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)錄,通過恢復T淋巴細胞失衡,減少IgE的生成及黏膜組胺的釋放,進而有效控制AR臨床癥狀。研究發(fā)現(xiàn),木犀草素通過調(diào)節(jié)TLR4/NF-κB信號通路促進Th1型細胞因子和抑制Th2型細胞因子的水平來改善AR大鼠的炎癥和恢復Th1/Th2平衡。林甦等[3]通過玉屏風散干預AR小鼠的研究,數(shù)據(jù)顯示,中、高劑量組IL-4、IL-5、IgE含量明顯減少,IL-10、IFN-γ含量明顯上升,提示玉屏風散可以有效改善AR相關(guān)炎性細胞因子水平,并進一步發(fā)現(xiàn)其可以明顯降低TLR4、NF-κB p65基因及蛋白表達,表明其對TLR4/NF-κB信號通路具有明顯的調(diào)控功能,當劑量越高調(diào)節(jié)作用相對較好。一項關(guān)于鼻淵通竅顆粒治療AR大鼠的效果及機制研究,與對照組比較,模型組鼻黏膜組織中TLR4及NF-κB p65蛋白含量明顯增多,與模型組比較,治療組大鼠鼻黏膜組織中TLR4及NF-κB p65蛋白含量明顯減少,結(jié)果提示,經(jīng)鼻淵通竅顆粒經(jīng)治療后AR大鼠的炎性反應及局部癥狀明顯緩解,同時能起到抑制TLR4/NF-κB信號通路的作用,并且阻擾TLR4/NF-κB信號通路的激活可能是其調(diào)控臨床作用的分子機制[19]。劉書芹等[26]研究發(fā)現(xiàn),通過黃連解毒湯治療后,與對照組比較,鼻黏膜組織中的IL-4、IL-5含量較低,同時鼻黏膜組織中TLR4、NF-κB p65蛋白含量明顯減少。以上研究均提示部分中藥可以有效阻斷TLR4/NF-κB信號通路治療AR,但其具體分子機制仍需進一步探討。

四、展 望

TLR4/NF-κB信號通路在AR中具有重要作用,目前AR發(fā)生、發(fā)展的炎性應激損傷機制尚未完全明確。近年來,AR發(fā)病機制逐漸發(fā)展為Th1/Th2免疫失衡及Th17/Treg細胞失衡。TLR4/NF-κB信號通路在免疫應急狀態(tài)下不僅能調(diào)控Th1/Th2平衡,還可以調(diào)控Th17及Treg細胞的分化,同時抑制TLR4/NF-κB信號通路可以引起IgE含量降低、炎性細胞因子分泌減少。因此,通過研究靶向TLR4/NF-κB信號通路的藥物去治療AR前景巨大,可為治療AR的新思路。但目前研究針對TLR4/NF-κB信號通路分子層面的研究較少,對參與TLR4/NF-κB通路的蛋白K63泛素鏈等研究不深,信號通路鏈有待于進一步完善。再者,中藥治療AR機制較為復雜,接下來的研究可以利用TLR4/NF-κB信號通路全面探索中藥治療AR的具體機制。既往研究數(shù)據(jù)證明,miRNA在機體免疫應答中具有重要調(diào)節(jié)作用,而且miRNA種類、靶點較多,可以在現(xiàn)有通路研究的基礎(chǔ)上,深入研究免疫炎癥相關(guān)miRNA與TLR4/NF-κB通路的關(guān)系。同時,中藥也可基于miRNA/TLR4/NF-κB做進一步研究,深入探討中藥治療的作用機制,這可以拓展中藥在現(xiàn)今科研領(lǐng)域的影響,同時可以作為臨床應用的理論基礎(chǔ)。