Toll样受体4在心血管疾病中的研究进展

　　作者：杨简 杨俊 作者单位：三峡大学第一临床医学院，宜昌市中心人民医院心内科，湖北 宜昌 443003

　　【关键词】 Toll样受体4;配体;心血管病

　　Toll样受体(Toll like receptors，TLRs)家族是近年来新发现的一组细胞跨膜受体。TLRs的发现源于对果蝇Toll蛋白的研究。近年在多种植物和哺乳动物中发现与Toll蛋白有相似结构和功能的蛋白质，被称为TLRs。在TLRs家族中，TLR-4是第一个被发现的哺乳动物的TLRs，其主要功能是作为脂多糖(LPS)的信号转导受体，参与促炎反应、促进免疫细胞成熟分化及调节免疫应答。大量研究表明，TLR-4在心血管疾病的发生、发展及转归中起着重要作用。以下主要对近年来TLR-4在心血管疾病中的研究进展作一综述。

　　1 TLR-4的分布与结构特点

　　TLR-4表达于所有的细胞系，广泛分布于T淋巴细胞、B淋巴细胞、单核巨噬细胞、心肌细胞、表皮微血管细胞等。研究表明胰岛内分泌细胞中也有TLR-4的表达〔1〕。运用荧光原位杂交和序列标记位点库技术(dbEST)分析，对已克隆出的人TLR分子进行定位，其中TLR-4位于9q32～33，且主要存在于心肌细胞、外周血白细胞及脾脏中，在内皮细胞TLR-4呈高表达。心肌细胞、单核巨噬细胞等通过膜表面表达的TLR-4感受相应的配体-病原体相关分子模式(PAMP)刺激后，经由胞内信号传导通路，最终由进入胞核内的活化核因子κB(NF-κB)启动核内相关基因，转导出相应的mRNA，而产生不同的效应。TLR-4蛋白属于细胞的Ⅰ类跨膜蛋白质，可分为胞外区、胞浆区和跨膜区三个部分。胞外区由550～980个氨基酸残基组成，其中有18～31个富含亮氨酸的重复序列，参与对病原微生物的识别;胞浆区由200多个氨基酸残基组成，与白介素-1Ⅰ型受体(IL-1R1)和白介素-18受体(IL-18R)有高度同源性，称为TIR区。TIR是TLR-4分子中与下游信号调节分子相互作用的关键部位，因此，其在TLR-4的信号转导通路中发挥着重要作用。

　　2 TLR-4信号转导通路

　　TLR-4在CD14和髓样分化蛋白2(MD-2)分子的协同作用下，与相应的配体识别、结合后而激活细胞内的信号级联反应。TLR-4介导的信号转导，主要包括髓样分化蛋白88(MyD88)依赖性和非依赖性两个途径〔2〕。MyD88依赖的信号转导途径以包括MyD88、IL-1相关蛋白激酶(IRAK)等复合物的形成为开始，以NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的早期相活化为特征。MyD88途径主要介导炎性细胞因子产生。TLR-4通过MyD88非依赖途径的信号转导，诱导IFN-β和IFN诱导基因的表达并伴随NF-κB晚期活化。MyD88非依赖性途径主要负责LPS诱导的IFN诱导性蛋白-10、糖皮质激素终止反应基因-16、IFN调节基因-1表达和树突状细胞成熟〔3〕。

　　3 TLR-4与心血管疾病

　　心血管疾病发生、发展与炎症反应有密切联系，由于TLR-4在识别LPS、内源性配体及介导的炎症反应信号转导中的重要作用，其在心血管疾病中的作用正成为人们关注的焦点。

　　3.1 TLR-4与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化(AS)发病机制的研究已经历了一个多世纪，Ross〔4〕在其损伤反应学说的基础上所提出的AS是一种炎症性疾病的理论正逐渐取得人们的认同。AS病变在发生直至最终血栓形成的各个阶段，炎症反应起着根本作用。TLR-4的分布特点和信号级联反应决定了其在AS中的重要作用〔5〕。人们检测到AS斑块病变处的巨噬细胞和内皮细胞均有TLR4的表达〔6〕，而推测这些受体与AS进程可能有密切关系。单核细胞和T淋巴细胞聚集到动脉血管壁是AS形成的早期事件。这个过程是通过内皮细胞表面黏附分子介导实现的。内皮细胞表面黏附分子的转录调节与NF-κB调控有关。炎症介质通过内皮细胞表面受体介导激活NF-κB进而调节黏附分子。TLR4激动能够增加单核细胞趋动蛋白-1和其他趋化因子表达，从而参与单核细胞聚集并启动炎症反应。

　　由于TLR-4影响着AS的发生与发展，其基因多态性与AS的研究也成为当今的热点。TLR-4基因多态性Asp299Gly导致TLR-4胞外区一个氨基酸的替换，TLR-4基因多态性削弱了LPS信号通路。Ameziane等〔7〕报道具有Asp299Gly TLR-4基因多态性的人，急性冠状动脉事件发生率降低，且独立于其他危险因素。与此相反，Erridge等〔8〕认为TLR-4基因多态性Asp299Gly与AS进程无关。最近研究发现，TLR-4基因多态性Asp299 Gly与冠脉狭窄有一定联系，但是与急性或陈旧性心肌梗死的发生无相关性〔9〕。由于上述研究结果并不完全一致，TLR-4基因多态性在AS疾病进展中的作用有待进一步探讨。

　　3.2 TLR-4与心肌缺血再灌注(I/R)损伤 心肌I/R损伤(MI/RI)是临床常见的病理生理现象。心肌I/R会导致强烈的炎症反应，包括ROS的产生、补体的激活及中性粒细胞(PMN)的浸润等〔10〕，而PMN的浸润是心肌IR后的主要问题。局部和全身的炎症反应为MI/RI的特征，有可能发展为组织损伤并严重影响左心室功能的恢复。近年来，在MI/RI致心功能损害的研究中，某些炎性细胞因子，如TNF-α及IL-6等的作用得到了支持。由于TLR-4在介导上述细胞因子活化的信号转导中扮演着重要角色，其在MI/RI中的作用也倍受关注。

　　Oyama等〔11〕建立小鼠心肌I/R模型，发现TLR-4缺陷型小鼠(C57/BL10 ScCr)由于TLR-4信号传导缺陷，在心肌I/R后，与对照组相比，可降低小鼠I/R期间的心肌梗死面积，并可减轻心肌I/R期间与心肌损伤加重相关的炎症反应，包括PMN的聚集、氧化应激及活化补体的沉积等。这说明TLR-4信号传导途径在心肌I/R所诱导的小鼠炎症和损伤中具有重要的作用。Chong等〔12〕对一种TLR-4突变而无功能的C3H/HeJ系小鼠做了类似的IR模型实验并证实：与野生型小鼠(C3H/HeN，一种与缺陷型小鼠除TLR-4外的所有基因相同的小鼠)相比，在相似的危险区面积之下，C3H/HeJ小鼠梗死区域下降了40%。上述研究可以发现，抗TLR-4可以成为干预MI/RI的靶目标。

　　3.3 TLR-4与心力衰竭 炎症反应与心力衰竭之间的关系，在过去就得到了较为深入的研究，在疾病的发展过程中，它们互相影响。感染是心力衰竭最常见、最重要的诱因;而在心力衰竭患者或心功能不全的实验动物中，其心脏中炎性细胞因子的水平明显增高。如由于TNF-α、IL-1等细胞因子在心功能不全患者体内大量释放，而出现进行性心肌肥大，最终导致心力衰竭。TLR-4可以识别多种PAMP，因而在心力衰竭的演变过程中涉及到TLR-4对外源性、内源性配体的识别，并且通过TLR-4介导的一系列信号传递释放出炎性因子，导致心脏功能的进一步减退。 Satoh等〔13〕发现在心肌梗死后心力衰竭的演变中，单核细胞膜TLR-4信号途径发挥着重要作用，它直接关系到促炎因子的合成与释放。而在TLR-4信号途径启动中，热休克蛋白70作为一种重要的内源性配体，参与了TLR-4对PAMP的识别、结合〔14〕。因此，循环血中热休克蛋白70的水平也与心力衰竭的发生有着密切联系。

　　3.4 TLR-4与病毒性心肌炎 心肌炎是一种由多种致病因素所引起的复杂疾病。急性或慢性感染性心肌炎是由病毒、细菌、支原体或真菌所引起的心肌炎症。其中，病毒性心肌炎最为常见。当今，对病毒性心肌炎造成的心脏损伤主要认为是病毒的感染和复制直接导致的心肌损伤以及自体免疫反应〔15〕。近来的研究表明，心肌细胞膜上TLR-4可以识别呼吸道合胞病毒(RSV)的F蛋白以及病毒损伤后的心肌细胞成分，激活后的TLR-4可进一步激活NF-κB，后者则可引起一系列的炎症应答，而加重心肌损害。病毒性心肌炎所造成的心肌损害，除了与自身免疫反应有关，还涉及细胞凋亡。凋亡是个循序渐进的过程，常受到细胞内外各种信号传导系统的控制，如Fas/FasL系统、TNF-α等，其中前者在心肌炎中起至关重要的作用。Fas和FasL相互作用增强了TLR信号通路，上调促炎细胞因子表达〔16〕。在心肌可以检测到FasL的表达和NF-κB的活化，这表明在心肌炎中FasL与TLR的促炎通路是密切相关的。因此，TLR信号通路和Fas/FasL相互作用上调促炎细胞因子表达，加重心肌的损伤。

　　4 结语

　　TLR-4在心血管疾病的发生、发展中，其作用的重要性和影响不言而喻。但毕竟从发现到现在才短短几年，大多还处在实验探索阶段，有待进一步研究。现已了解到，TLR-4对各种PAMP识别的特异性和信号转导途径以及与心血管疾病的关系，那么能否从阻断TLR-4对配体识别的这条途径来着手治疗?目前，针对TLR-4为靶点的药物研究也正成为一个热点，对TLR-4信号通路中某些环节的干预也成为一种治疗策略，但尚刚刚起步。相信随着对TLR-4研究的不断深入，会为心血管疾病的防治带来新思路。

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