TLR2、TLR4在糖尿病肾病炎症状态中的作用及药物干预研究进展

宋菲等

【关键词】 糖尿病肾病；TLR2；TLR4；药物

中图分类号：R587.2 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.10031383.2015.05.023

在经济发达国家，终末期肾脏疾病（ESRD）的首位病因仍然是糖尿病肾病（DN）。我国DN的发病率和患病率上升较快，已成为ESRD的第二位病因，严重损害到人民群众的身体健康和家庭幸福。但DN的发病关键机制尚未明了。近年来，许多研究认为DN进展的中心环节极有可能是炎症通路。持续微炎症反应及其导致的细胞外基质增生很可能是DN进展的共同通路[1]。阐明微炎症的作用机制很有可能为DN的治疗找到新的途径，而Toll样受体（TLRs）特别是其中的TLR2、TLR4在DN炎症通路中的作用成为研究热点。现将TLR2、TLR4在DN炎症通路中的作用及药物干预研究进展综述如下。

1 TLRS概述

1.1 TLRS的基本特性

研究发现TLRs有12种家族成员。早期首先在果蝇的研究中发现TLRs是一类Ⅰ型跨膜糖蛋白模式识别受体，有信号转导功能，存在于各种组织细胞如中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞和B淋巴细胞等免疫、炎症细胞中广泛分布。有趣的是，TLRs在肾小球系膜细胞、肾小管上皮细胞和足细胞等肾脏固有细胞中也有表达[2]。在12种TLRS中，除了TLR1、TLR6、TLR10，其余受体均能识别不同的配体[3]。哺乳动物与果蝇相似，TLRs都属Ⅰ型跨膜蛋白，均由胞内区、胞外区、跨膜段3部分组成。TLRs信号转导途径包括髓样分化蛋白88（MyD88）依赖性及非依赖性两种途径。MyD88依赖性途径涉及TLRs中的多个，其中包括TLR2、TLR4。TLR2和TLR4需要含TIR的接头蛋白（TIRAP）和 MyD88 共同作用[4]。当受到病原微生物或其产物刺激时，TLR可识别相应配体并与之结合，活化MARK或NFκB信号转导途径，活化后的NFκB进入胞核启动基因转录，相应的炎症因子如白细胞介素（IL）、TNFα及干扰素（IFN）等被合成并分泌出来，继而引发一系列炎性反应，早期免疫应答形成。

1.2 TLR2的信号传导通路

TLR2的信号传导通路是通过MyD88依赖途径。TLR2识别相应的配体后通过同系的PAMPs衔接，随后与MyD88通过TIRTIR相互作用。MyD88进一步激活IL1受体相关激酶（IRAK） IRAK4、IRAK1、IRAK2以及IRAKM。最先被激活的激酶是IRAK4，激活后的IRAK4利用肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）、β转化生长因子激活的蛋白激酶（TAKI）、TAKI结合蛋白1和2（TAB1，TAB2）进入下一级信号转导，经p38、JNK等促分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）途经或经IκB激酶磷酸化激活NFκB途经，最终诱发一系列炎症细胞因子和黏附分子等的表达，进而产生一系列相应的生物学效应[5，6] 。

1.3 TLR4的信号传导通路

TLR4的信号传导通路分MyD88依赖途径及不依赖MyD88的TRIF途径。前者可联结TIR域并接收IRAK、IRAK1、IRAK4和TRAF1等激活转录因子，如NFκB和AP1，从而促使大量细胞活性因子（IL1、IL6、IL8）和炎症因子的合成及转录表达；后者是与含有TRIF的受体同源区（TIR）联结TRAM形成复合物，介导IRF3生成IFNβ和IP10[7～9]，终究产生相应免疫炎症应答。

由上述可见，研究发现TLR2、TLR4属于TLRs 12种成员，在肾小球系膜细胞、肾小管上皮细胞和足细胞等肾脏固有细胞中有明显表达，均参与了炎症反应和免疫应答过程，且信号传导通路清晰，因此，可能与肾脏炎症反应有密切关系，有进一步研究的价值。

2 TLR2、TLR4在DN炎症状态中的作用

国内外研究表明DN受遗传因素、血流动力学异常以及高糖相关的生化代谢异常等多方面因素影响[10，11]。基于炎症通路是DN进展的中心环节这一最新学说，目前成为研究热点，研究DN炎症状态特别是炎症通路的形成机制，并对其进行干预或阻断显得十分有意义，有望成为DN治疗的新方法。

2.1 TLR2在DN炎症状态中的作用

从上述可知，TLR2、TLR4在炎症通路中起着十分重要的作用。有研究发现[12]，DN大鼠肾组织上TLR2和其内源性配体（热激蛋白70和高迁移率族蛋白1）的表达较正常有所增加，并与MyD88和单核细胞趋化蛋白1表达呈正相关；链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠在剔除TLR2基因后可发现其肾脏病变减轻，足细胞丢失减少。另有实验表明高糖能诱导TLR2mRNA的高表达[13]。Devaraj等[14]研究发现，敲除TLR2基因的T1DM小鼠肾脏的转化生长因子β（TGFβ）及层黏蛋白的表达减少，与此同时，nephrin、podocin的表达及足细胞数目增加。以上研究结果说明，TLR2在DN的发生发展中起着重要的作用，在DN中TLR2表达增高，反之，TLR2表达减弱则DN的病变减轻，值得进一步进行基础甚至临床的研究阐明。

2.2 TLR4在DN炎症状态中的作用

TLR4可在高糖状态下促进高血脂诱导DN肾小球病变的发生发展。Lepenies J等[15]通过对70例慢性肾脏疾病患者的肾组织TLR4、单核细胞趋化蛋白1（MCP1）、TGF、尿MCP1的表达进行定量分析，并检测与肾功能相关的主要指标，结果发现肾组织TLR4的表达与MCP1显著相关，TLR4的表达与尿蛋白的程度成正比，并随着尿蛋白的升高而增加。还有研究发现，TLR4在DM患者的肾脏中过度表达，其表达程度与间质中巨噬细胞浸润和糖化血红蛋白水平呈正相关[16，17]。而林珊等人[18]研究显示，DN患者肾组织中TLR4的表达明显上调，并与肾小管上皮细胞炎症密切相关。另有体外实验表明高糖状态下大鼠模型中肾小球系膜细胞的TLR4的表达明显升高，并随着剂量浓度的增加而上升[19]。endprint

2.3 TLR2、TLR4在DN炎症状态中的协同作用

研究发现，在DN炎症状态中TLR2、TLR4的作用具有正相关的协同性。国外一项研究证明[20]TLR2和TLR4在糖尿病肾组织中的表达均增加。Dasu等[21]发现在高糖环境下，THP1人单个核细胞上TLR2和TLR4表达增加，但在敲除TLR2和TLR4基因后再在高糖环境中孵育24 h，则不论单独或联合敲除，NFκBp65表达均明显下调。因此可以假设，通过同时或分别调控TLR2、TLR4/NFκB信号传导通路，抑制DN的炎症反应状态，对延缓DN发生发展具有重要意义。

3 DN药物治疗的新发现

随着DN肾组织病变发生发展的炎症机制研究的逐渐深入，针对肾组织TLRs通路的一些药物的研究逐渐增多，近年来研究较多的药物主要有他克莫司（Tacrolimus）以及白芍总苷（TGP）等，现就这两个药物加以综述。

3.1 他克莫司（Tacrolimus）在肾脏病中的作用

Tacrolimus为从土壤放线菌中提取的一种具有大环内酯结构的新型免疫抑制剂，因其具有疗效好、费用低及副作用小等优点而备受关注，在临床上已较广泛应用于肾移植等抗免疫排斥反应。研究表明，Tacrolimus在体外可抑制淋巴细胞转录因子活化T细胞核因子（NFAT）以及NFκB 的活性，从而抑制IL2、IL6、IL8等重要炎症因子的表达，此可能为Tacrolimus免疫抑制的基础[22]。有动物实验显示，Tacrolimus治疗组大鼠肾组织巨噬细胞的浸润数较模型组并无显著差异，但与模型组相比，治疗组肾组织的TLR2、TLR4的表达明显受到抑制，NFκB细胞数也显著减少，这一现象说明Tacrolimus或可通过直接或间接作用下调肾脏巨噬细胞上TLR2与TLR4的表达，从而抑制与TLRNFκB的信号转导及调控途径有关的炎症反应[23]。因此，可以认为Tacrolimus能通过抑制TLR2与TLR4信号传导通路而减轻肾脏炎症状态，这一点使得将Tacrolimus应用于抑制DN炎症反应这一中心环节达到延缓或阻止DN进展成为可能，有待基础及临床进一步研究。

3.2 白芍总苷（TGP）在肾脏病中的作用

白芍总苷（TGP）主要由挥发油类、单萜类、三萜类及黄酮类等化合物组成。作为一种中药提取物，现已明确具有镇痛、镇静以及抗惊厥、抗炎等多种药理作用，长期的中医实验及临床应用于类风湿关节炎等免疫性疾病治疗，尚未发现TGP对人体有明显的副作用。专门的TGP的动物毒性研究也显示TGP无明显毒性损害。因此，其作为中药的免疫抑制剂，在临床免疫治疗中将可能有不可忽视的广泛应用前景。有研究[24]进一步证实TGP可以促进对特异性T调节细胞和非特异性T调节细胞的诱导，有效抑制巨噬细胞分泌IL1β、IL2、TNFα等多种炎症介质。在STZ诱导DN大鼠的研究中发现[25，26]，TGP能抑制病鼠肾组织中炎症通路及细胞因子的表达，这提示TGP可以通过减少糖尿病大鼠肾组织内巨噬细胞的浸润，抑制巨噬细胞在肾组织内局部的增殖，减少炎症因子的释放来发挥保护作用。Wu Y等发现[27]，TGP不但可以使糖尿病大鼠尿白蛋白排泄明显减轻，还能有效抑制肾组织细胞外基质蛋白Ⅳ型胶原的产生，对糖尿病大鼠肾小管间质损伤起到明显的保护作用，并发现糖尿病肾组织ICAMl的表达与TGP剂量成反比，起到了延缓大鼠DN进展的作用。由此可见，TGP对大鼠DN的肾组织病变发生发展的炎症通路这个中心环节有明显的抑制效应，起到减轻肾脏炎症及基质增殖，延缓或阻止DN进展的作用，最终可能达到提高患者生活质量及延长生存时间的目的，有待进一步的研究。

4 展望

对于多种组织细胞的TLR2、TLR4的研究，国内外已有较多的报道，其种类、分布、配体及作用机制等已经较为明确。但对于DN肾组织中的TLR2、TLR4的作用机制尚未完全明确。近年来，随着DN发病率的不断攀升和控制其进展难度大，越来越多的研究倾向于将TLR2、TLR4、MyD88、NFκB以及细胞因子作为抑制靶点来研究，最终目的为开发有效治疗DN的药物。目前，对于相关药物的基础研究仍少，临床研究未见报道，因此用药机制及临床应用研究还需进一步的深入。

参 考 文 献

[1] Arora MK，Singh UK.Molecular mechanisms in the pathogenesisof diabetic nephropathy：an update[J].Vascul Pharmacol，2013，58（4）：259271.

[2] Gluba A，Banach M，Hannam S，et al.The role of Tolllike receptors in renal diseases[J].Nat Rev Nephro of，2010，6（4）：224235.

[3] Undethill DM，Ozinsky A.Toll like receptors：key mediators of mierobe deteetion[J].Curr Opin Immunol，2002，14（l）：103110.

[4] Froy.Regulation of mammalian defenson expression by Toll likereceptordependent and independent signalling pathways[J].Cell Microbio1，2005，7（10）：13871397.

[5] Bowie AG，Haqa IR.The role of Tolllike receptors in the host response to viruses[J].Molecular Immunology，2005（42）：859867.endprint

[6] Cynthia A，ByrdLeifer1，Ellen F Block，et al.The role of MyD88 and TLR4 in the LPSmimetic activity of Taxol Eur[J].J Immunol，2001，31（8）：24482457.

[7] Saemann MD，Weiehhart T，Zeyda M，et al.TammHorsfall glycoprotein links innate immune cell activation with adaptive immunity via a Tolllike receptor4dependent mechanism[J].J Clin Invest，2005，115（2）：468475.

[8] Ritkin IR，Leadbetter EA，Busconi L，et al.Tolllike receptors，endogenous ligands，and systemic autoimmune disease[J].Immunol Re，2005（204）：2742.

[9] Ishii KJ，Coban C，Akira S.Manifold mechanisms of Tolllike receptorligand recognition[J].J Clin Immunol，2005，25（6）：511521.

[10] Kong LL，Wu H，Cui WP，et al.Advances in murine models of diabetic nephropathy[J].J Diabetes Res，2013，2013：797548.

[11] Reddy MA，Natarajan R.Epigenetics in diabetic kidney disease[J].J Am Soc Nephrol，2011，22（12）：21822185.

[12] Li F，Yang N，Zhang L，et al.Increased expression of tolllike receptor 2 in rat diabetic nephropathy[J].Am J Nephrol，2010，32（2）：179186.

[13] Wolfs TG，Buurman WA，van SChadewijk A，et al.In vivo expression of Tolllike receptor 2 and 4 by renal epithelial cell：INF gamma and TNFalpha mediated upregulation during inflammation[J].Immunology，2002，168（3）：12861293.

[14] Devaraj S，Tobias P，Kasinath BS，et al.Knockout of tolllike receptor2 attenuates both the proinflammatory state of diabetes and incipient diabetic nephropathy[J].Arterioscler Thromb Vase Biol，2011，31（8）：17961804.

[15] Lepenies J，Eardley KS，Kienitz T，et al.Renal TLR4 mRNA e xpression correlates with inflammatory marker MCP1 and profibrotic molecule TGF1 in patients with chronic kidney disease[J].Nepheon Clin Pract，2011，119（10）：c97c104.

[16] Lin M，Yiu WH，Wu HJ，et al.Tolllike receptor 4 promotes tubular inflammation in diabetic nephrnpathy[J].J Am Soe Nephrel，2012，23（1）：86102.

[17] Devaraj S，Dasu MR，Park sH，et al.Increased levels of ligands of Tolllike receptors 2 and 4 in type1 diabetes[J].Diabetologia，2009，52（8）：16651668.

[18] 林 珊，刘建梅，贾俊亚，等.Toll样受体 4 在糖尿病肾病患者肾小管中的表达及意义[J].临床荟萃，2010，25（8）：680682.

[19] Kaur H，Chien A，Jialal I.Hyperglycemia induces Toll like receptor 4 expression and activity in mouse mesangial cells：relevance to diabetic nephropathy[J].Am J Physiol Renal Physiol，2012，303（8）：1145-1150.

[20] Rocchi R，Kimura H，Tzou SC，et al.Tolllike receptorMyD88and Fc receptor pathways of mast cells mediate the thyroid dysfunctions observed during nonthyroidal illness[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104（14）：60196024.

[21] Dasu MR，DevaraJ S，Zhao L，et al.High glucose induces tolllike receptor expression in human monocytes：mechanism of activation[J].Diabetes，2008，57（11）：30903098.

[22] 尹 广.FK506在肾移植的临床应用[J].肾脏病与透析肾移植杂志，2000，9（3）：243247.

[23] 陈姗姗，齐向明，张 炜，等.Tacrolimus 对糖尿病大鼠肾脏巨噬细胞 Toll样受体2与4表达的影响[J].中国药理学通报，2013，29（3）：377381.

[24] 王红权，詹 杰.白芍总苷治疗类风湿关节炎药理作用及机制[J].医学导报，2014，34（2）：199201.

[25] Zhang P，Zhang JJ，Su J，et al.Effect of total glucosides of paeony on the expression of nephrin in the kidneys from diabeticrats[J].Am J Chin Med， 2009，37（2）：295307.

[26] 苏 静，吴永贵，张晶晶，等.白芍总苷对糖尿病大鼠肾组织JAK/STAT信号通路的调节作用[J].中国现代医学杂志，2009，19（3）：362366.

[27] Wu Y，Ren K，Liang C，et al.Renoprotective effect of totalglucosides of paeony （TGP） and its mechanism in experimental diabetes[J].J Pharmacol Sci，2009，109（1）：7887.

（收稿日期：2015-03-10 修回日期：2015-10-25）

（编辑：潘明志）endprint