TOLL样受体信号转导通路对炎症反应性疾病的影响

云南中医学院，云南 昆明 650500

TOLL样受体信号转导通路对炎症反应性疾病的影响

郭沛鑫解宇环陈普*

云南中医学院，云南 昆明 650500

Toll样受体信号转导通路是近年来的研究热点，其与多种炎症性疾病密切相关，主要通过MYD88及TRIF两条通路在免疫识别及炎症反应中发挥调控作用，文中就Toll样信号转导通路在炎症反应中的特点及在炎症性疾病中所起的作用进行了综述。

Toll样受体；炎症；信号转导通路

Toll样受体(Toll-likerecepters,TLRs)最早是在果蝇中发现的一型跨膜蛋白，是一种模式识别受体，可分为胞膜外区，胞浆区和跨膜区三部分。目前已发现人体内有10个 TLRs家族成员。当病原体入侵时，机体内各种TLR可通过信号转导途径诱导一系列基因活化，导致细胞分泌促炎症细胞因子和趋化因子，引发系统性炎症反应，从而发生固有性免疫应答，并在适应性免疫应答中起重要的调节作用[1-2]。因此TLR在炎症疾病的发生发展中具有重要的作用。本文将综述近年来TLRs信号转导通路最新的研究进展，并探讨其与炎症性疾病的关系。

1 TLRs信号转导通路

TLRs信号转导通路主要由两条胞内信号传导途径介导：①MyD88依赖型途径；②TRIF依赖型途径。MyD88(髓样分化蛋白)是一种接头分子，其羧基端可与活化的TLR的胞内结构域相互作用，从而使MYD88活化，进而使IRAKs激酶磷酸化，激活TRAF6，TRAF6活化后，通过TAK1与IKK信号级联，使IκB降解，最终激活多种炎症基因的转录。TRIF依赖型途径主要依靠非MyD88转接蛋白(含有TIR结构域)激活NF-κB和有丝分裂原，从而激活蛋白激酶级联反应，并最终诱导相关炎症基因的表达[3]。

2 TLRs的生物学特点

TLR样受体在先天性免疫和获得性免疫中均起着相应的作用。首先，TLRs能促进中性粒细胞迁移。具体过程为：TLRs在识别PAMPs之后，能够促进细胞黏附分子及细胞因子的表达。其表达方式有直接和间接两种表达方式，直接方式由上皮细胞表面的TLRs直接诱导表达，间接方式由TLRs通过活化巨噬细胞产生IL-1及TNF间接诱导表达。这些炎症趋化因子结合在血管上皮细胞，诱导了中性粒细胞在向炎症部位的黏附、滚动及积聚[4]。其次，TLRs能够活化中性粒细胞与NK细胞，而中性粒细胞与NK细胞均与炎症密切相关。其中，人类中性粒细胞能够表达所有的TLRs(TLR3除外)，能够识别多种PAMPS(如LPS、酵母多糖和R848)，从而诱导活化而分泌各种炎性因子。NK细胞一方面能够表达TLR9，另一方面可被大量1型干扰素激活(CpGDNA可通过刺激浆细胞样树突状细胞，促使分泌1型干扰素)，NK细胞活化后可分泌IFN-γ，促进吞噬细胞、嗜碱性粒细胞的吞噬作用[4-5]。第三，TLRs可介导树突状细胞迁移。树突状细胞(dendritic cell, DC)是目前所认识的体内功能最强大的抗原递呈细胞(antigen-presenting cell, APC )，是介导机体固有免疫应答和适应性免疫应答的桥梁，DC主要通过模式识别受体(pattern-recognition receptors,PRR)识别众多微生物中共有的、保守的致病原相关分子模式，从而对促炎因子的分泌、细胞因子和化学介质的释放、抗原递呈、T细胞的活化、吞噬、剌激信号的传导等进行调控。Toll样受体( toll-like receptors,TLRs)是其中一类重要的PRR，主要表达在巨噬细胞和DC上[6]。第四，TLRs参与了特异性T细胞的活化。一方面，TLR可通过诱导DC细胞的成熟，激活初始T细胞，参与T细胞发育，实现其免疫调节；另一方面，TLR可通过诱导Th1/Th2 细胞的分化，维持机体的免疫平衡[7]。第五，TLRs可促进B细胞活化。B细胞表面存在TLRs，当TLRs识别PAMP后能够诱导B细胞活化。同时，腹腔的B1细胞以及边缘池的B细胞对TLRs的信号非常敏感，它们可参与T细胞依赖的即时抗体反应[8]。

3 TLRs信号转导通路对炎症性疾病的影响

如前所述，TLR在机体的先天性免疫及获得性免疫中都发挥着重要的作用，而炎症与免疫存在着密不可分的关系，在炎症性疾病中，上述免疫均表现为失衡或者异常。因此TLRs信号转导通路对炎症性疾病的影响就成为了研究者们广泛关注的热点。

3.1 TLRs信号转导通路对脓毒症的影响 脓毒症(sepsis)是指由感染引起的全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)，临床上证实有细菌存在或有高度可疑感染灶。由细菌感染引起的脓毒血症进一步发展则可能成为全身炎性反应综合征、多器官功能障碍甚至多器官功能衰竭。脓毒症的发病机制与细菌内毒素、炎症介质、免疫功能紊乱、肠道细菌/内毒素移位、凝血功能紊乱及基因多态性有关，其中最显著的一个特点就是炎性介质、细胞因子的失控性释放。脓毒症与TLR4信号通路密切相关，TLR4能特异性地识别病原相关分子模式否，通过跨膜结构将病原相关分子刺激信号转导入细胞内，导致NF-κB等转录因子活化，激活免疫细胞产生大量的细胞因子，介导IL-1、IL-6、IL-8、干扰素-B以及肿瘤坏死因子-α等炎性介质基因表达，引起相应炎性介质合成和释放[10]。

在脓毒症病程早期，TLR2和TLR4具有重要作用，单核细胞表面TLR2mRNA、TLR4mRNA显著上调[11]。表现为促炎性反应，炎性介质可激活白细胞及凝血系统，引起局部的炎性反应，阻止病原微生物的进一步扩散。有研究表明[12]，G-菌感染，感染性休克的易感性与TLR4基因突变相关。同时，TLR基因多态性与脓毒症也密切相关，不同个体对于脓毒症的易感性也存在着个体的差异。TLR4的细胞外配体识别区域存在多种基因多态性，影响机体对脓毒症的易感性以及预后。

3.2 TLRs信号转导通路对动脉粥样硬化的影响 炎症反应在动脉粥样硬化(atherosclerosis, As)从起始发病到出现临床事件的过程中都发挥重要作用[13]，从脂质条纹到纤维斑块和粥样斑块，乃至不稳定斑块的生成、破裂和血栓形成，始终都有各种炎症细胞和大量炎症介质参与，其病理变化均伴随着变质、渗出和增生等炎症的基本特征。研究表明，激活的T淋巴细胞、白细胞、内皮细胞、单核细胞及CRP、IL-6等黏附分子、趋化因子和促炎因子在AS的病灶发展中起到关键的作用，其与TLRs信号转导通路密切相关。

动脉粥样硬化的损伤主要攻击细胞，尤其是动脉壁的内皮细胞和血管平滑肌细胞，这些细胞被活化后自身也能够产生细胞因子，进一步促进炎症的发生和AS过程的发展。首先，高脂血症是动脉粥样硬化的危险因素，而研究发现TLRs信号转导通路能够抑制肝脏内胆固醇的逆转运，这与TLR3及TLR4阻断动脉内富含胆固醇的巨噬细胞的肝脏X受体信号有关[14]，从而使胆固醇在动脉壁上聚集，导致动脉粥样硬化的形成。研究者已在载脂蛋白E基因缺陷小鼠和接受动脉内膜切除术的病人的颈动脉内膜下发现大量Toll样受体4(TLR4)，颈动脉斑块处可以检测到FasL的表达和NF-κB的活化；同时发现，TLR2与LDL双缺失鼠患动脉粥样硬化的机率降低，这些都证明动脉粥样硬化与TLR密切相关[15]。其次，有研究表明，袖带能够诱发野生型小鼠新生内膜形成和管腔扩大，而TLR4-/-小鼠无上述变化，但血管外膜有大量胶原聚集，纤维化加重，进一步研究发现，TLR与TGF-β的调控有关，以上证据表明，TLR信号转导通路与动脉粥样硬化的血管重塑有关。此外，还发现TLR2在动脉粥样硬化损伤部位高密度表达，尤其是在炎性细胞浸润部位和内皮层表达量显著增加；同时半定量聚合酶链反应发现在人类AS损伤部位TLR2的表达水平明显升高，是正常动脉的3倍[16-17]。

TLRs信号转导通路对动脉粥样硬化的发展、血管重塑等均有明显影响[18]。

深入研究TLRs信号转导通路的机制对阐明动脉粥样硬化发病机理大有裨益，对As性疾病的临床实践也具有指导意义。

3.3 TLRs信号转导通路对慢性炎症性关节炎的影响 目前已有大量证据表明TLRs信号转导通路参与了慢性炎症性关节炎的发病机制及病理进程。有学者提出，TLR通过两条不同的途径介导关节炎的发生和破坏，一条是细胞因子依赖型，通过巨噬细胞、T和B淋巴细胞产生细胞因子，再经过p38αβ、ERK和JNKs途径介导关节破坏；另一条是细胞因子非依赖型，通过剌激滑膜成纤维细胞，导致激活的滑膜成纤维细胞分泌趋化因子，经由特定途径最终通过p38δ途径导致关节破坏。关节炎患者滑膜表达TLR2、TLR4、TLR3和TLR7升高，血清和滑液中的TLR4的配体也增加[19]，同时，在滑膜里发现了TLR4的新配体HSPB8[20]。注射TLR的配体可诱发关节炎的发生，反之，抑制TLR的配体可防止关节炎，TLR4可通过内源性配体FN-EDA对肥大细胞的激活作用可致关节炎的发病；细菌和病毒DNA的CpG序列CpGDNA是TLR9的配体，抑制性寡脱氧核糖核酸可特异性抑制由CpGDNA诱导的免疫反应，从面防止关节炎的发展[21]。TLRs信号转导通路通过诱导树突状细胞的成熟，激活NF-κB和AP-1，增加炎症因子如TNF-α和IL-1的分泌而导致关节炎的发生和发展。同时，TLR4能抑制关节软骨多形细胞的合成，阻止关节病中软骨的修复，导致关节炎的发生和关节破坏。此外，Lee等发现韩国关节炎患者含有TLR2第二个内含子的12-16个(GT)的基因，明显高于正常人，这说明TLR的基因多态性与关节炎也有一定关系[22]。

3.4 TLR信号转导通路对哮喘的影响 支气管哮喘是由多种细胞包括气道的炎症细胞和结构细胞(如嗜酸粒细胞、肥大细胞、T细胞、中性粒细胞、平滑肌细胞、气道上皮细胞等)和细胞组分参与的，以反复发作的喘息、胸闷、呼吸困难、咳嗽等为主要症状的慢性气道炎症性疾病。支气管哮喘与免疫失衡有关，而TLRs是连接天然免疫和获得性免疫的桥梁，其信号转导通路对呼吸道急性炎症反应有着重要作用，与支气管哮喘密切相关。

目前，TLR信号转导通路与哮喘之间的关联性研究主要集中在TLR2、TLR3、TLR4、TLR7和TLR9，对于哮喘起着双向调节的作用。一方面，某些TLR及其配体可以改善哮喘的症状，例如，呼吸道上皮细胞TLR2的激活，可诱导β-防御素、IL-6和IL-8的产生，降低过度免疫，减轻哮喘；TLR9的配体CpG-ODN可以激活树突状细胞，诱导肺组织中吲哚胺2，3-加双氧酶的活性增加，从而使哮喘症状减轻[23-24]。另一方面，某些TLR也可加重哮喘的症状。有研究表明，TLR4/MyD88信号转导通路参与LPS干预的哮喘气道慢性炎症，可导致气道黏蛋白Muc5acmRNA和蛋白的高分泌，以多粘菌素B、SB203580及白藜芦醇阻断或抑制TLR4/MyD88信号转导通路不同环节可减轻哮喘小鼠气道炎症与气道黏液高分泌。同时TLR4/TRIF途径导致NF-κB和MAPK激活，诱导IFN-β的产生和干扰素基因的表达，最后导致炎症因子如IL-1、IL-4、IL-6、TNF-α的增加，引起气道炎症，气道高反应和气道黏液高分泌，引起哮喘的发生[25]。另外，呼吸道平滑肌细胞上的TLR介导的促炎症反应对呼吸道炎症的加重有一定作用。激活小气道上皮细胞TLR3的配体polyI:C，可引起趋化因子、基质金属蛋白酶及多种细胞因子的分泌，引起炎症反应的发生，导致哮喘[26]。

综上所述，Toll样受体信号转导通路与炎症性疾病密切相关，TLRs对于炎症性疾病的发生、发展均有着调节作用，因此，研究TLRs及相关基因，对于阐明炎症性疾病的机制，指导临床用药及研发新药均有着重要的意义。

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EffectofTOLL-likereceptorsignaltransductionpathwayoninflammatorydiseases

Guo Pei-xin,Xie Yu-huan,Chen Pu

Yunnan University of Traditional Chinese Medicine，Kunming 650500 China

Toll signal transduction pathway is a hot research topic in recent years, which is closely related with a variety of inflammatory diseases.It play a regulatory role in immune recognition by MYD88 and TRIF. This paper reviewed the effect of Toll-like receptor signal transduction pathway on inflammatory response and inflammatory diseases.

Toll-like receptor; inflammatory; signal transduction pathway

国家中医药管理局重点建设学科“傣药学”学科、云南省重点学科“民族医学”学科资助。

陈普(1978-)，男，汉族，云南宣威人，高级实验师。主要从事民族医药研究及实验教学工作。E-mail：chenynkm@126.com

R364.5

A

1007-8517(2014)03-0044-03

2013.12.05)