TLR4信号通路在中药抗动脉粥样硬化中的研究进展*

杨燕燕，王训立

(福建中医药大学，福州 350122)

TLR4信号通路在中药抗动脉粥样硬化中的研究进展*

杨燕燕，王训立△

(福建中医药大学，福州 350122)

动脉粥样硬化是一种复杂的多因素疾病，近年来中药有效成分防治该病的作用研究已取得一定成果，而现有的防治机制研究也开始逐步深入到细胞和分子水平。TLR4信号通路可基于转录水平激活多种与炎症反应相关的细胞因子和黏附分子的表达，成为动脉粥样硬化病变机制之一。因此就近年来TLR4信号通路与动脉粥样硬化关系及中医药抗动脉粥样硬化在调节TLR4信号通路的研究进展作一综述。

动脉粥样硬化;Toll样受体4;中药;髓样分化因子

动脉粥样硬化(atherosderosis，AS)是一种复杂的多因素疾病，近年来中药有效成分防治该病的作用研究已取得一定成果，而现有的防治机制研究也开始逐步深入到细胞和分子水平。Toll样受体4 (toll like receptors 4，TLR4)作为天然免疫系统中一种重要的模式识别受体，通过一系列信号传导导致核因子-κB(NF-κB)和免疫反应基因的激活，可基于转录水平激活多种与炎症反应相关的细胞因子、黏附分子的表达，成为AS病变机制之一。本文基于TLR4信号传导通路机制，对近年来TLR4信号通路与AS关系以及中医药抗AS在调节TLR4信号途径的研究进展作一综述。

1 TLR4信号传导通路

TLRs家族可通过识别病原体相关分子模式(pathogen associated molecular patterns，PAMPs)和某些内源性配体激活胞内信号传导通路，致使天然免疫激活和炎性介质释放，并与多种免疫性疾病相关联［1］。自1997年Medzhitov鉴定第1种TLR以来，至今在哺乳动物体内已发现13种TLRs，但只有TLR2/4能结合糖基配体，其胞内接合体主要为含Toll/IL-1同源性受体(Toll/IL-1 receptor homologous region，TIR)衔接蛋白的髓样分化因子(myeloid differentiation factor 88，MyD88)、TRIF(TIR domaincontaining adapter-inducing interferon-β)、TRAM (TRIF-related adaptor molecule)和 MAL(MyD88 adaptor-like)。现有研究显示［2］，多种细胞上表达的TLR4作为联系天然免疫和获得性免疫的桥梁，与脂多糖、磷壁酸等配体结合后诱导产生大量的促炎因子和趋化因子，参与AS病变进程。TLR4信号传导主要包括MyD88依赖和MyD88非依赖两条途径。TLR4结合特异性配体后，通过下游一系列蛋白级联反应的激活，传导刺激信号至细胞核内，进而导致NF-κB、活化蛋白-1、干扰素调节因子(IFN regulatory factor，IRFs)等重要免疫基因转录因子的活化，诱导IL-l、IL-2、TNF-α等相应细胞因子及IFN的合成与释放，并通过促进树突状细胞(dendritic Cells，DC)的成熟而启动获得性免疫反应，最终激发一系列针对不同病原微生物的免疫反应［3］。

MyD88依赖性途径主要是介导 IRAK-1 (interleukin-1 receptor-associated kinase-1)、IRAK4和TLR4结合，IRAK-1自磷酸化后从受体复合体中解离，结合于TRAF-6(tumor necrosis factor-associated factor 6)并使其活化。TRAF-6通过活化 TAK1 (transforming growth factor-β-activating kinase 1)激活IKK(inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase)复合体，诱导IκB磷酸化释放NF-κB转移至核内启动相关基因的转录。通过此信号传导途径，诱导NF-κB活化和细胞因子产生，介导机体内早期的天然免疫反应。而TLR4还可不依赖MyD88而激活IRF-3 (interferon regulatory factor 3)、IRF-7和NF-κB。通过TRAM作用于TRIF，TRIF与TRAF6结合后活化IKK复合体，致使IκB泛素化，最终导致NF-κB释放入细胞核［4］。而IRF-3被激活后进入细胞核与I型干扰素基因上游的干扰素敏感反应元件(interferonsensitive response element，ISRE)结合，从而使得大量IFN基因表达，最终引起一系列炎症反应。MyD88非依赖性途径主要负责LPS诱导的IP-10 (interferon induced protein-10)、IRG-l(IFN-regulate gene 1)、GARG16(glucocorticoid attenuated response gene-16)表达和 DC成熟。此外相关研究表明，TLR4信号传导中还存在TLR4→MyD88→PI3K→AKT→NF-κB信号通路［5］。

2TLR4与AS

随着科学研究的深入，TLRs与AS之间的密切关系也越来越明显。Kristina等［6］发现，人与鼠AS斑块大部分内皮细胞和巨噬细胞中TLR1、TLR2、TLR4的表达明显增加，同时伴随着NF-κB的表达，推测TLRs在斑块炎症活化过程中发挥作用。而越来越多的研究更是表明，TLR4参与了AS的起始、进展及斑块破裂的各个环节，多途径影响AS进程。Gibson等［7］分别以野生型牙龈卟啉单胞菌和毒性减弱的牙龈卟啉单胞菌菌毛缺失突变体感染ApoE－/-小鼠，证实在ApoE－/-小鼠AS模型中TLR4基因缺陷改变斑块组成，在降低斑块中脂质和巨噬细胞成分的同时，显著降低促炎因子的表达。Grenier D等［8］也经由实验证实，脂多糖通过TLR4介导MMP-9、蛋白水解酶表达，两者可降解细胞外基质引发斑块不稳定。

TLR4在AS病变中的作用包括其下游分子的作用。Takeuchi O等［9］利用基因缺失的方法证实了鼠科动物体内MyD88信号传导途径在AS中的作用。MyD88基因丢失导致ApoE－/-小鼠体内典型的粥样斑块大小、脂类组成、巨噬细胞渗透、前致炎基因的表达和IL-12、MCP-1等系统性炎症因子的分泌减少。现有的多数研究也表明，TLR4/MyD88/NF-κB信号通路贯穿于血管内皮细胞(Vascular endothelial cell，VEC)损伤的AS始动环节、炎症反应的AS形成过程、平滑肌细胞异常增殖或凋亡的AS晚期阶段。此外，AS炎症反应学说表明，TNF-α可引起血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1)和内皮细胞间黏附分子-1 (intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)表达的升高。Zeuke S等［10］经由实验证实，AS病变中，LPS通过TLR4激活NF-κB，调节E-selectin水平，进而上调ICAM-1、VCAM-1及内皮细胞白细胞黏附分子(endothelial-ieukocyte adhesion molecules，ELAM)的表达。而氧化低密度脂蛋白(oxidized-low density lipoprotein，ox-LDL)作为致AS病变的独立危险因素，主要通过其特异性受体-血凝素样氧化低密度脂蛋 白 受 体 1(lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1，LOX-1)结合、摄取及降解并介导机体内具体的生物学功能。Chen M等［11］研究已证实，TLR4与LOX-1共同表达于AS斑块内皮细胞中。LPS可通过TLR4/NF-κB信号传导途径上调LOX-1的表达，增加ox-LDL对内皮细胞的损伤，加速AS病变的进程。

Castrillo A等［12］研究还表明，TLR可通过与肝脏X受体(liver X receptor，LXR)的相互作用，抑制三磷酸腺苷结合盒转运体A1(ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1)的生成，这一非炎症、非免疫反应途径促进AS的形成。此途径非MyD88和NF-κB依赖，但依赖于 IRF3。IRF3是一种可经TLR3和TLR4信号传导途径激活的转录调节因子。已有研究证实，病毒或细菌抗原可通过IRF3对抗LXR转录活性而抑制胆固醇的清除。

3 中医对AS的认识

在传统的中医学中并不存在“动脉硬化”之称，但依据临床表现及发病特性，AS涉及于“眩晕”“头痛”“健忘”“中风”“痴呆”“脉痹”“胸痹”“真心痛”等一系列病症中。中医理论学层面认为，本病的病理变化主要表现为饮食失调、脾失健运，年老体衰、肾精亏损，气血不足、心脉失养，五志所伤、情志过极，其病因病机为本虚标实、虚实夹杂。本虚可累及心、脾、肝、肾四脏，以心阳鼓动无力、血液运行难以经由心气正常推动为病之本，以瘀血、痰浊、水饮阻滞为病之标。正虚邪实相互影响，痰浊-气滞-气虚等情况交互为患，致使病变不断发展，其病在血脉，根在脏腑。

现有的国内外报道已发现了多种具有抗AS作用的化学合成药物。大量研究表明，他汀类药物存在多效性作用，成为当前有效治疗AS的药物之一。然而他汀类药物抑制AS发生发展的机理尚未完全阐明，长时间应用会产生明显的副作用，这在一定程度上限制了此类西药的临床应用。近年来，中医药对AS的认识及防治方面也取得一定程度的进展。抗AS中药具有价廉、疗效好、多途径、多环节、多靶点、副作用程度较小等潜在优势，其基于中医的作用机制主要从调节血脂紊乱和血管张力、保护血管内皮、抑制血栓形成和血管平滑肌增殖、抗氧化、抗炎等方面进行研究。目前，多种中药已经被用于AS疾病的防治。

4 TLR4信号通路在中药抗AS中的研究进展

中药有效成分中具有抗AS作用的种类较多，主要包括多酚类、多糖类、黄酮类、皂苷类、生物碱类和萜类等［13］。而针对TLR4信号通路进行中药抗AS作用机制的研究为数尚少。

4.1 TLR4下游MyD88依赖性途径在中药抗AS中的研究进展

李静等［14］实验结果显示，采用丹参素冰片酯干预可明显降低血脂，抑制 SD大鼠动物模型TLR4信号通路中TLR4、MyD88和NF-κB的表达，其抗AS的作用机制与阻断此信号途径中相关信号分子的过度激活，抑制动脉管壁炎症细胞集聚具有相关性。

刘美霞和张文高等［15-16］通过大鼠动脉平滑肌细胞和ApoE－/-小鼠腹腔巨噬细胞泡沫化体外培养实验，研究了抗AS中药脂欣康胶囊、脉心康胶囊、降脂红曲、山楂、虎杖及其配伍等干预泡沫细胞生长的作用机制，通过干预 PPARγ、CD36、ABCA1传导途径抑制TLR4表达和NF-κB激活，进而减弱TLR4/NF-κB信号途径及IL-1β、TNF-α的合成与释放，降低胆固醇浓度，同时拮抗细胞内Ca2+水平。

4.2 基于TLR4通路的中药抗炎作用

阮秋蓉等［17］实验显示，川芎嗪发挥抗AS的作用是通过抑制或彻底阻断NF-κB活化及核内移位，抑制血管壁细胞VCAM-1和MCP-1的表达，进而抑制单核细胞黏附于内皮。富晶等［18］结果显示，银杏酮酯GBE抗AS机制之一可能也是经由抑制NF-κB激活这一途径降低VEC中LOX-1表达，导致VEC对ox-LDL的敏感性降低，最终保护VEC。石昌杰等［19-20］实验提示，全草蒺藜皂苷可以下调模型动脉壁ICAM-1和VCAM-1的基因表达，同时也可上调PPARα和PPARγ的基因表达，证实其防治AS炎症的作用。沈晓君和何航等［21-22］实验同样证实，淫羊藿苷通过抑制NF-κB的活性抑制活性氧基团生成，继而抑制细胞黏附因子和趋化因子的转录，在明显降低因子表达的基础上抑制炎症反应，最终干预日本大耳白兔AS形成和发展，并对其动脉VEC损伤有显著的保护作用。

4.3 TLR4下游MyD88非依赖性途径在中药抗AS中的研究进展

赵保胜等［23］实验证实，黄连解毒汤能通过MyD88依赖途径阻断TLR4高表达，抑制TNF-α过度分泌;同时也可阻断MyD88非依赖途径，并以此途径为主，直接作用于接头蛋白TRAM和TRIF，抑制IFN-β的过度分泌。姜华等［24］通过实验探讨益气活血复方防治AS的机制，益气活血复方能显著抑制 LPS诱导的人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)中TLR4、MyD88及TRAF-6 mRNA的高表达，但对TRAM及TRIF的抑制作用不明显，说明益气活血复方可阻断TLR4胞内信号传导MyD88的依赖性途径，但对MyD88非依赖性途径的作用不显著。

5 中药抗AS作用机制的研究展望

综合近年来国内外的研究现状，中药有效成分防治AS的作用研究方面已取得一定成果。但必须看到，目前多数研究仍然停留在动物实验和传统模式的重复阶段，仅靠几个简单的指标来判断疗效，难以深入阐释中药抗AS机制。结合现代医学和分子生物学的科学分析手段，现有的研究应当由传统的调脂转变至调节其相关基因的表达。而现有的对中药某些成分防治AS机制也开始逐步深入到细胞和分子研究水平。

但对TLR信号在AS中作用的研究才刚刚起步，TLR4与MyD88依赖性或MyD88非依赖性信号传导通路在AS发生发展与中药治疗中的确切分子机制尚未完全明确。因此，深入研究中医药对TLR4及其下游信号传导通路调控机制的影响，以及对炎症反应学说中LOX-1、TNF-α及ICAM-1等基因和蛋白表达的影响，从细胞和分子水平开展前瞻性的实验研究，有可能充分发挥中药有效成分多途径、多方式、多靶点的作用优势，开发出高效低毒新型抗AS中药，可望为AS防治及其机制研究提供新的切入点。

［1］SENEVIRATNE A N，SIVAGURUNATHAN B，MONACO C．Toll-like receptors and macrophage activation in atherosclerosis［J］．Clin Chimica Acta，2012，413(1-2):3-14．

［2］LU Y C，YEH W C，OHASHI P S．LPS/TLR4signal transduction pathway［J］．Cytokine，2008，42(2):145-151．

［4］YAMAMOTO M，SATO S，HEMMI H，et al．TRAM is specifically involved in the Toll-like receptor 4-mediated MyD88-independent signaling pathway［J］．Nat Immunol，2003，4 (11):1144-1150．

［5］BRINT E K，XU D，LIU H，et al．ST2 is an inhibitor of interleukin 1 receptor and Toll-like receptor 4 signaling and maintains endotoxin tolerance［J］．Nat Immunol，2004，5(4): 373-379．

［6］KRISTINA EDFELDT，JESPER SWEDENBORG，G?RAN K．HANSSON，et al．Expression of Toll-Like receptors in human atherosclerotic lesions:a possible pathway for plaque activation［J］．Circulation，2002，105(10):1158-1161．

［7］GIBSON F C，III，YUMOTO H，TAKAHASHI Y，et al．Innate Immune Signaling and Porphyromonasgingivalis-accelerated Atherosclerosis［J］．Journal of Dental Research，2006，85(2): 106-121．

［8］GRENIER D，GRIGNON L．Response of human macrophagelike cells to stimulation by Fusobacterium nucleatum ssp．nucleatum lipopolysaccharide［J］．Oral Microbiol Immunol，2006，21(3):190-196．

［9］TAKEUCHI O，TAKEDA K，HOSHINO K，et al．Cellular responses to bacterial cell wall components are mediated through MyD88-dependent signaling cascades［J］．Int Immunol，2000，12(1):113-117．

［10］ZEUKE S，ULMER A J，KUSUMOTO S，et al．TLR4-mediated inflammatory activation of human coronary artery endothelial cells by LPS［J］．Cardiovasc Res，2002，56(1):126-134．

［11］CHEN M，KAKUTANI M，MINAMI M，et al．Increased expression of lectin-like oxidized low density lipoprotein receptor-1 in initialatherosclerotic lesions ofWatanabe heritable hyperlipidemic rabbits［J］．Arterioscler Thromb Vasc Biol，2000，20(4):1107-1115．

［12］CASTRILLO A，JOSEPH SB，VAIDYA SA，et al．Crosstalk between LXR and toll-like receptor signaling mediates bacterial and viral antagonism of cholesterol metabolism［J］．Molecular Cell，2003，12(4):805-816．

［13］林琦，陆金国，李杰芬．中药抗动脉粥样硬化之作用机理的研究进展［J］．中国中医基础医学杂志，2001，7(5):54-56．

［14］李静，周洁，刘勤社，等．丹参素冰片酯干预TLR4信号通路抗动脉粥样硬化的机制研究［J］．陕西中医，2012，33(5): 627-628．

［15］刘美霞，张文高，刘龙涛，等．Toll样受体4在泡沫细胞形成中的作用及中医药干预研究［J］．中西医结合心脑血管病杂志，2009，7(4):466-469．

［16］张文高，刘美霞，刘龙涛．解毒活血中药配伍干预载脂蛋白E基因敲除小鼠巨噬细胞泡沫化的炎症机制［J］．中国动脉硬化杂志，2009，17(7):585．

［17］阮秋蓉，瞿智玲，朱敏，等．川芎嗪对血管壁细胞血管细胞黏附分子1和单核细胞趋化蛋白1表达的作用及可能机制［J］．中国动脉硬化杂志，2006，14(7):560-564．

［18］富晶，王虹艳，曲鹏．银杏叶提取物对脂多糖介导的血管内皮细胞低密度脂蛋白受体LOX-1表达的影响［J］．大连医科大学学报，2006，28(5):378-380．

［19］石昌杰，瞿伟菁，高娟．蒺藜皂苷对动脉粥样硬化大鼠动脉壁ICAM-1、VCAM-1、PPARα、PPARγ基因表达的影响［J］．天然产物研究与开发，2009，21(5):761-765．

［20］石昌杰，瞿伟菁，王捷思，等．蒺藜皂苷对大鼠动脉粥样硬化形成的影响［J］．天然产物研究与开发，2009，21(1):53-57．

［21］沈晓君，何航，冯黎．淫羊藿苷下调核因子-κB通路干预兔动脉粥样硬化机制研究［J］．中国实验方剂学杂志，2009，15 (9):107-108．

［22］何航，沈晓君，冯黎．淫羊藿苷对动脉粥样硬化兔动脉内皮细胞损伤的保护作用［J］．中医研究，2009，22(12)15-17．

［23］赵保胜，刘洪斌，马悦颖，等．黄连解毒汤含药血清对Toll样受体3、4型及其下游信号传导通路的影响［J］．中国实验方剂学杂志，2007，13(5):15-19．

［24］姜华，张艳，王辰．益气活血复方对内皮细胞TLR4及其下游MyD88、TRAF-6、TRAM、TRIF mRNA表达的影响［J］．中西医结合心脑血管病杂志，2010，8(3):300-302．

Research Progress about Anti-atherosclerosis Mechanism of Chinese Medicine by the signal pathway of TLR4

YANG Yan-yan，WANG Xun-li△
(Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fuzhou 350122，China)

Atherosclerosis(AS)is a complicated multifactor disease．In recent years，the research on Chinese medicine effective composition to prevention and treatment of AS has achieved certain results．Then existing prevention mechanism research has begun gradually to go deep into the cellular and molecular level．It’s one of AS pathogenesis that TLR4(Toll-like receptor 4)extraordinarily activates the expression of inflammation-related adhesion molecule and cytokines factors．This review discusses the TLR4 signaling pathways relationship with AS，and then discusses the experimental researches about anti-atherosclerosis mechanism of Chinese medicine by regulating the signal pathway of TLR4．

Atherosclerosis;Toll-like receptor 4;Traditional Chinese medicine;Myeloid differentiation factor

R543.5

A

1006-3250(2017)01-0144-04

2016-06-11

福建省科技社会发展引导性项目(2015Y0062)

杨燕燕(1985-)，女，福建人，助理研究员，医学硕士，从事实验动物学与分子免疫学研究。

△通讯作者:王训立，男，副研究员，E-mail:wangxunli@139．com。