TLR3在神经系统疾病中的研究进展

王庆东 花 放 崔桂云 陈 伟 宋 璞 王小鹏 沈 霞

徐州医学院附属医院神经内科 徐州 221002

Toll蛋白最早在果蝇体内被发现，约有8个同源体。随后研究发现Toll在昆虫的抗真菌天然免疫反应中发挥重要作用，1997年Janeway等［1］研究首先发现与果蝇同源的人的Toll蛋白，并命名为Toll样受体（Toll－like receptors，TLRs），至今已发现11种人的TLRs和13种小鼠TLRs［2］。TLR家族在天然免疫中发挥着核心作用，在诱导获得免疫中也具有重要作用，TLR3（Toll－like receptor 3，TLR3）作为TLR家族的重要成员，在抗病毒及自身免疫反应中发挥着重要作用，本文对TLR3与神经系统疾病的关系作一综述。

1 TLR3与神经系统疾病

1.1 TLR3与脑缺血／再灌注（ischemia／reperfusion，I／R）脑I／R损伤的病理生理机制非常复杂，学说不一，但炎症免疫反应是最主要的损伤机制之一，脑I／R损伤时产生大量的炎性因子，如TNF－α、IL－1等，引发过度组织炎症反应，造成脑细胞继发性损伤［3－4］。LR3是该TLRs受体家族中的一员，被激活后通过信号传递，调控多种炎性介质和细胞因子的表达。Jackson等［5］报道尸检2例脑缺血性患者中1例检测到TLR3表达。万玉杰等［6］将SD大鼠用电凝针电凝双侧椎动脉，于第2天将手术动物用动脉夹阻断双侧颈总动脉的血流，使全脑缺血15min，分别再灌注6、12、24、48、72、96h，采用RT－PCR方法检测再灌注后不同时间的海马TLR3、TRIF和IL－6三者mRNA的表达情况，结果显示大鼠全脑I／R后海马TLR3及IL－6mRNA的表达从12h开始均显著高于对照组，且在72h达到高峰，随后下降，两者表达呈正相关，TLR3募集转接蛋白TRIF，两者结构域相互结合引起一系列的级联反应，最终导致NF－κB和IRF3的活化，活化的NF－κB核移位到细胞核，启动TNF－α、IL－1、IL－6等炎性因子的转录，IRF3磷酸化和核移位，从而激活IFN－β和IFN诱导基因的转录［7－8］，触发一系列炎性反应。由此可推测，大鼠脑缺血／再灌注后炎性细胞因子IL－6的产生、分泌可能与TLR3mRNA的表达存在密切联系，TLR3可能通过TRIF促使炎性因子分泌增多来介导脑缺血／再灌注的炎性损伤。

1.2 TLR3与中枢神经系统感染 TLR3是病毒dsRNA识别受体，由于dsRNA是病毒复制过程中普遍存在的产物，因此TLR3在宿主抗病毒天然免疫反应中发挥重要作用。单纯疮疹病毒1（herpes simplex virus 1，HSV－l）感染CNS的过程中，TLR3起到抗病毒作用，HSV－1感染口鼻黏膜上皮细胞，通过三叉神经或嗅神经入侵CNS即引起单纯疱疹性脑炎（herpes simplex encephalitis，HSE）［9］。Casrouge［10］研究发现HSE患者体内缺乏功能性的UNC－93B（一种TLR3、7、8信号传导所必需的内质网蛋白），引起TLR3依赖性的IFN－α、β、γ生成减少，不能产生有效的抗病毒反应。Préhaud等［11］在体外研究了人的神经元细胞对病毒感染起天然免疫反应，他们利用狂犬病病毒感染人类神经元系细胞NT2－N发现，TLR3及IFN－βmRNA表达均上调，且用免疫荧光发现NT2－N细胞可产生TLR3蛋白，狂犬病病毒感染增加其表达。Wang等［12］研究发现，在西尼罗河病毒即West Nile病毒（West Nile virus，WNV）感染引起脑炎的过程中，TLR3促进小鼠死亡，给TLR3基因敲除（TLR3－／－）和野生型小鼠相同致死剂量的WNV，TLR3－／－小鼠成活率反而高于野生型小鼠，对此现象的研究显示，野生型小鼠外周血中病毒数少于TLR3－／－小鼠，细胞因子的水平高于TLR3－／－小鼠，但在大脑中枢野生型小鼠病毒数量反而高于TLR3－／－小鼠，而炎症反应和神经病理变化更为严重，表明TLR3不利于宿主的抗病毒反应。Diamond等［13］的研究表明，TLR3活化诱导的TNF－α过度表达致血脑屏障通透性的增加，病毒直接进入脑部，因此野生型小鼠脑部WNV病毒感染状况、炎症反应及神经损伤都远比TLR3－／－小鼠严重。以上研究表明病毒入侵颅内感染时TLR3起了保护作用，一旦病毒侵入脑组织，TLR3可能通过过度生成炎性因子诱导组织的损伤引起病毒扩散，加重疾病的严重程度。

1.3 TLR3与神经胶质瘤 TLR是连接天然免疫和获得性免疫的重要桥梁，TLR3能通过多条信号启动细胞活化进程，分泌肿瘤坏死因子、IL－6等细胞因子，TLR3配体dsRNA能直接激活NK细胞，增强抗原特异CD8＋细胞应答［14－15］，Seya等报道dsRNA激活细胞TLR3，释放1型IFN，进而诱导肿瘤细胞凋亡和NK细胞介导的肿瘤细胞毒反应［16］。Zhu等［17］用中枢神经胶质瘤GL261和黑色素瘤M5的小鼠模型进行试验发现，在肌注多肽疫苗的基础上给予TLR3激动剂poly（I：C）的poly－ICLC治疗，能促进抗原特异性1型细胞毒性T细胞表达IFN－γ，提高实验小鼠的存活率。TLR3除了能单独诱导肿瘤细胞凋亡外，还能和一些细胞因子协同作用诱导更加显著的细胞凋亡。在黑色素瘤细胞株上能检测到有功能性TLR3的表达，若用低剂量IFN－α预处理细胞后再加入Poly（I：C），发现细胞凋亡率比单独用IFN－α提高40%～90%，而且这种协同效应与TLR3表达量没有关系［17］。

1.4 TLR3与神经病理性疼痛 神经病理性疼痛是神经系统损伤或功能紊乱引起的一种慢性疼痛。研究表明，激活的神经胶质细胞（小胶质细胞和星形胶质细胞）参与了神经病理性痛的发生和维持［18］。小胶质细胞表面有TLR3表达，其与特异性配体结合后激活小胶质细胞，诱发大鼠痛觉过敏［19］。TLR3也在星形胶质细胞的表面及胞浆表达［20］。Poly（I：C）是TLR3的特异性配体，章沿锋等［21］用结扎右侧大鼠L5脊神经模型研究脊髓星形胶质细胞TLR3在神经病理性痛中的作用，其指出脊髓背角星形胶质细胞TLR3可能参与了神经病理性疼痛的发生与发展过程，鞘内注射TLR3反义寡聚核苷酸抑制了TLR3和IL－6mRNA的表达，对脊神经结扎大鼠有镇痛作用，脊髓星形胶质细胞TLR3与大鼠痛觉过敏形成亦有密切关系。雄性SD大鼠腹腔同时注射米诺环素＋鞘内注射TLR3激动剂Poly（I：C），1次／d，连续7d，取腰L4和腰L5脊髓节段，采用RT－PCR方法测定TLR3 mRNA表达，正常对照组生理盐水组鞘内注射等量生理盐水，1次／d，连续7d，2组比较实验组机械痛阈降低，脊髓背角GFAP和TLR3mRNA表达上调，表明TLR3与其特异性配体结合后，激活脊髓背角星形胶质细胞从而诱发大鼠痛觉过敏。廖永锋等［22］研究发现，糖尿病痛性周围神经病变大鼠脊髓小胶质细胞TLR3表达与对照组相比明显增加，提示TLR3可能通过介导小胶质细胞的活化参与糖尿病性周围神经痛的发生。若阻断TLR3的表达，则可减少IL－1、TNF等细胞因子的产生和释放，从而缓解疼痛。

1.5 TLR3与阿尔茨海默病 阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是当今社会老年人最常见的神经退行性疾病之一，近年来，对AD病因提出了许多假说，如β－淀粉样蛋白（Aβ25－35）脑内过度沉积，Tau蛋白过度磷酸化、过氧化作用、炎症因素、金属，与细胞内Ca2＋超载以及遗传因素等。越来越多的证据表明天然免疫在AD病理过程中起着决定性作用。TLRs是参与机体固有免疫的第一道屏障。赵宝胜等［23］应用Aβ25－35刺激海马神经细胞株细胞（NG108－15细胞），结果显示正常的NG108－15细胞表达一定量的TLR3，Aβ25－35刺激的NG108－15细胞TLR3，TLR3mRNA的表达量明显增加，表明Aβ25－35诱导AD发病可能与免疫炎症有关，临床研究也发现，AD患者脑内均存在炎症发生，且应用抗炎药物治疗AD患者作用显著［24］。这一免疫反应可能通过TLR3信号转导通路形成。

2 结语

通过对TLR3在神经系统疾病中发挥作用的研究，可推测TLR3信号通路被激活后，与多种神经系统疾病的发生发展存在密切关系。但TLR3信号通路在神经系统疾病发病机制中发挥的作用，TLR3是单独还是伴随其通路的共同作用，以及TLR3通路的表达异常是否能单独引起神经系统疾病等一系列问题有待进一步研究探讨。

［1］ Medzhitov R，Janeway CA Jr.Innate immunity：the virtues of a nonclonal system of recognition［J］.Cell，1997，91（3）：295－298.

［2］ Rehli M.Of mice and men：species variations of Toll－like receptor expression［J］.Trends Immunol，2002，23（8）：375－378.

［3］ Frangogiannis NG.Chemokines in ischemia and reperfusion［J］.Thromb Haemost，2007，97（5）：738－747.

［4］ Ding Y，Clark JC.Cerebrovascular injury in stroke［J］.Neurol Res，2006，28（1）：3－10.

［5］ Jackson AC，Rossiter JP，Lafon M.Expression of Toll－like receptor 3in the human cerebellar cortex in rabies，herpes simplex encephalitis，and other neurological diseases［J］.J Neurovirol，2006，12（3）：229－234.

［6］ 万玉杰，崔桂云，花放，等 .大鼠全脑缺血／再灌注后TLR3 mRNA与IL－6mRNA的表达及其相关性［J］.徐州医学院学报，2011，31（3）：145－148.

［7］ Friboulet L，Pioche－Durieu C，Rodriguez S，et al.Recurrent overexpression of c－IAP2in EBV－associated nasopharyngeal carcinomas：critical role in resistance to Toll－like receptor 3－mediated apoptosis［J］.Neoplasia，2008，10（11）：1 183－1 194.

［8］ Shi GX，Harrison K，Han SB，et al.Toll－like receptor signaling alters the expression of regulator of G protein signaling proteins in dendritic cells：implications for G protein－coupled receptor signaling［J］.J Immunol，2004，172（9）：5 175－5 184.

［9］ Whitley RJ.Herpes simplex encephalitis：adolescents and adults［J］.Antiviral Res，2006，71（2／3）：141－148.

［10］ Schiff D，Rosenblum MK.Herpes simplex encephalitis（HSE）and the immunocompromised：a clinical and autopsy study of HSE in the settings of cancer and human immunodeficiency virus－type 1infection［J］.Hum Pathol，1998，29（3）：215－222.

［11］ Prehaud C，Megret F，Lafage M，et al.Virus infection switches TLR－3－positive human neurons to become strong producers of beta interferon［J］.J Virol，2005，79（20）：12 893－12 904.

［12］ Wang T，Town T，Alexopoulou L，et al.Toll－like receptor 3 mediates West Nile virus entry into the brain causing lethal encephalitis［J］.Nat Med，2004，10（12）：1 366－1 373.

［13］ Diamond MS，Klein RS.West Nile virus：crossing the bloodbrain barrier［J］.Nat Med，2004，10（12）：1 294－1 295.

［14］ Schleicher U，Liese J，Knippertz I，et al.NK cell activation in visceral leishmaniasis requires TLR9，myeloid DCs，and IL－12，but is independent of plasmacytoid DCs［J］.J Exp Med，2007，204（4）：893－906.

［15］ Salem ML，Kadima AN，Cole DJ，et al.Defining the antigenspecific T－cell response to vaccination and poly（I：C）／TLR3 signaling：evidence of enhanced primary and memory CD8T－cell responses and antitumor immunity［J］.J Immunother，2005，28（3）：220－228.

［16］ Zhu X，Nishimura F，Sasaki K，et al.Toll like receptor－3ligand poly－ICLC promotes the efficacy of peripheral vaccinations with tumor antigen－derived peptide epitopes in murine CNS tumor models［J］.J Transl Med，2007，5：10.

［17］ Salaun B，Lebecque S，Matikainen S，et al.Toll－like receptor 3expressed by melanoma cells as a target for therapy？［J］.Clin Cancer Res，2007，13（15Pt 1）：4 565－4 574.

［18］ Milligan ED，Twining C，Chacur M，et al.Spinal glia and proinflammatory cytokines mediate mirror－image neuropathic pain in rats［J］.J Neurosci，2003，23（3）：1 026－1 040.

［19］ Zhang Z，Trautmann K，Schluesener HJ，et al.Microglia activation in rat spinal cord by systemic injection of TLR3and TLR7／8agonists［J］.J Neuroimmunol，2005，164（1／2）：154－160.

［20］ Jack CS，Arbour N，Manusow J，et al.TLR signaling tailors innate immune responses in human microglia and astrocytes［J］.J Immunol，2005，175（7）：4 320－4 330.

［21］ 章沿锋，姚尚龙，张小洺，等.鞘内注射TLR3反义寡聚核苷酸对脊神经结扎大鼠的镇痛作用［J］.中国疼痛医学杂志，2009，15（4）：230－235.

［22］ 廖永锋，朋立超 .糖尿病痛性周围神经病变大鼠脊髓小胶质细胞Toll样受体3的变化［J］.中国临床医学，2011，18（3）：284－286.

［23］ 赵宝胜，马群，艾璐，等.Aβ25－35刺激海马神经细胞株细胞NG108－15Toll样受体3、4表达的影响［J］.中国实验方剂学杂志，2010，16（5）：178－180.

［24］ McGeer PL，McGeer EG.Anti－inflammatory drugs in the fight against Alzheimer＇s disease［J］.Ann N Y Acad Sci，1996，777：213－220.