Toll样受体信号通路在OSAS及其并发症发生发展中的作用和作用机制研究进展

李雅亭，岳红梅，2，许金回，刘苗苗，武兴东，朱浩斌

1 兰州大学第一临床医学院，兰州 730000；2 兰州大学第一医院呼吸与危重症医学科

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）是一种广泛存在的睡眠障碍，在普通成年人中，OSAS 的总体患病率为9%～38%，其中男性多于女性，在老年人群、肥胖人群中更高［1］。流行病学研究［2］表明，OSAS是一种慢性、轻度全身炎症反应性疾病，主要是由慢性间歇性缺氧和睡眠碎片化介导。慢性间歇性缺氧和睡眠碎片化会引起OSAS 患者交感神经活动增加，炎症反应及氧化应激反应增强。研究表明，慢性间歇性缺氧与炎症前转录因子核因子κB（NF-κB）信号通路的活化有关。既往文献［3］提出，NF-κB 是HIF-1α 的关键转录激活因子，这表明促炎和缺氧反应通路相连接。目前，OSAS 发病率高，并发症复杂多样，发病机制也不完全明了。

Toll样受体（TLRs）是一种模式识别受体和炎症信号传递门户蛋白，在调节免疫功能和炎症反应中起重要作用。最近多项研究揭示了TLRs 与OSAS及其并发症之间的相关性，TLRs 在OSAS 及其并发症患者中表达增加，可能通过激活Toll 样受体2/4/6-NF-κB 促炎信号通路，产生一系列级联反应，CRP、IL-6、TNF-α 和IFN-γ 等炎症细胞因子释放增加。大量的炎症细胞因子和过氧化作用导致末端器官细胞坏死和凋亡，产生脑损伤（认知障碍）、心血管损伤（内皮细胞的损伤、主动脉炎症和动脉粥样硬化等）、肺损伤（肺泡腔狭窄、结构破坏等）、肾脏损伤（炎症及肾纤维化等）、肝脏损伤（肝纤维化等）等［4］。上述结果提示TLR 信号通路可能参与了OSAS 及其并发症发病的机制。本研究就TLR 信号通路在OSAS 及其并发症患者发生发展中的作用和作用机制研究进展作一综述，为OSAS 及其并发症发病机制的研究提供新思路。

1 TLR 信号通路在OSAS 发生发展中的作用及作用机制

TLRs 隶属于PRRs 家族，通过识别外源性病原体相关分子模式（PAMPs）和内源细胞损伤相关分子模式（DAMPs）［5-6］，产生细胞因子等特定反应，在炎症和宿主抵御入侵微生物中发挥着极其重要的作用。TLR 在不同细胞类型中的表达模式不同，信号传导通路也不同。在TLRs 信号传导中有两个主要衔接通路［7-8］，其中最主要的为髓样分化因子88（MyD88）依赖信号通路。MyD88作为一种适配器蛋白，可直接结合到胞质结构域，通过一系列级联反应激活NF-κB。依赖MyD88 通路也可以激活MAPKs，如p38 和JNK，通过活化NF-κB、AP-1 诱导基因表达，进而使促炎因子表达增加，炎症细胞增多，影响疾病的发生发展［9］。

OSAS的特征是上气道软腭塌陷，导致睡眠期间慢性间歇性缺氧。研究［10］表明，软腭塌陷可能是由炎症浸润的病理生理变化、黏膜厚度增加和传入神经末梢异常引起的。SU 等［11］研究结果显示，OSAS患者软腭中的巨噬细胞大量浸润会释放高迁移率群盒1 蛋白（HMGB1），HMGB1 作用于内皮细胞的TLR4，激活TLR/NF-κB 途径并磷酸化NF-κB p65，继而增加促炎因子以及血管生成相关因子（VEGF和MMP9）的表达，促使软腭血管生成、OSAS 发生。最近另一项研究发现，GAS 毒素链球菌溶血素（SLO）参与半胱氨酸白三烯（CysLTs）的产生，是通过 依 赖SLO TLR4 介 导 的、TRIF 和MyD88 依 赖 的p38 MAPK 通路。SLO 激活单核细胞的TLR4，TLR4激活后通过TRIF 和MyD88 依赖的p38 MAPK 途径调节CysLTs 的产生，激活花生四烯酸级联反应。OSAS 中 的LTC4、LTD4 和LTE4 及 其 受 体LT1-R和LT2-R 很丰富。研究［12］发现，OSAS 患儿T、B 淋巴细胞中LT1-R、LT2-R的上调可能与促进扁桃体增大有关，并且，LTD4诱导扁桃体细胞增殖，能够特异性地刺激辅助性T 细胞和浆B 细胞增殖。因此认为，CysLTs 能够在体外激活原代T 和B 细胞增殖，引起扁桃体肥大，扁桃体的GAS 亚急性慢性定植可能与儿童OSAS有关。

除此之外，王晓娜等［13］的研究结果显示，OSAS患者单核细胞、中性粒细胞的TLR4 表达增加，这表明单核细胞、中细粒细胞的TLR4 可能介导了OSAS的炎症过程；并且还发现TLR4 表达水平与OSAS 严重程度呈正相关。TLR4 水平的变化可能与夜间缺氧负荷、微觉醒关系密切，是夜间缺氧及微觉醒的影响因素，表明TLRs 在OSAS 的发生发展中发挥作用。

2 TLR 信号通路在OSAS 并发症发生发展中的作用及作用机制

OSAS 最典型的病理生理变化是慢性间歇性缺氧。慢性间歇性缺氧可以通过触发TLR 信号通路产生大量的炎性细胞因子引发炎症反应，导致终末器官细胞坏死和凋亡，引起如认知障碍、心血管疾病、肝肾疾病、肺损伤及代谢综合征等并发症的发生发展。目前，已有多个TLR 信号通路在OSAS 并发症的发生中发挥重要作用。

2.1 TLR信号通路在OSAS并发认知功能障碍发生发展中的作用及机制 认知功能障碍是OSAS 的常见并发症之一。神经损伤，尤其是海马损伤，是OSAS 患者认知缺陷的主要原因。慢性间歇性缺氧诱导的海马损伤机制很复杂，可能涉及氧化应激、内质网应激和脑神经递质异常。最近，越来越多的证据表明，神经炎症在这一过程中也起着关键作用。先天免疫系统被认为参与许多神经疾病的病理变化，主要通过TLR 信号传导。TLRs 在识别配体后，在同质二聚或异质二聚之后，TIR 结构域募集并与各种细胞质适配器分子相互作用，从而启动下游信号通路。在OSAS 的慢性间歇性缺氧刺激下，一些内源性配体生成增多，包括热休克蛋白（HSPs）、HMGB1 和IL，TLR2 与配体接触后被激活，海马中TLR2的表达增加，通过TLR2/MyD88通路刺激神经胶质细胞分泌炎症因子（如TNF-α、IL-1、IL-2β、IFNγ 和COX-2），从而触发炎症，损害海马神经元的自噬功能，导致神经元凋亡，以此介导OSAS 患者认知障碍和神经凋亡。在LI 等［14］的研究中，慢性间歇性缺氧处理后的野生型小鼠海马组织中TLR2 受体表达增加，敲除TLR2 减轻了慢性间歇性缺氧诱导的海马体CA1 和齿状回区域的神经元损伤，并改善了行为缺陷。在DENG 等［15］研究中，发现慢性间歇性缺氧诱导下TLR2 信号通路表达增强，炎症介质激活以及神经损伤明显增强。O-香兰素是一种TLR2抑制剂，在O-香兰素的干预下，慢性间歇性缺氧引起的神经炎症和神经缺陷较前明显减轻。

2.2 TLR信号通路在OSAS并发心血管损伤发生发展中的作用及作用机制 越来越多的证据表明，TLR4诱导的炎症反应在OSAS并发的心血管疾病中发挥关键作用。慢性间歇性缺氧通常会引起HIF-1α 的持续表达，HIF-1α 在持续缺氧过程中协调TLR2 和TLR6 的选择性诱导。最近一项研究表明，无论是在低SaO2的白天嗜睡患者还是在体外慢性间歇性缺氧中，TLR2/6 共表达和单核细胞TLR2 表达均增加，OSAS患者白细胞可能通过增加与TLR2/6 联合调控相关的细胞数量而对内皮细胞造成损伤。先前一项研究发现，与正常缺氧对照组相比，间歇性缺氧6周大鼠左心室出现了IL-6、TNF-a、IL-1b、细胞间黏附分子-1（ICAM-1）等炎症因子的高表达，并且其左心室TLR4 蛋白和mRNA 水平升高，而非特异性TLR4 抑制剂阿托伐他汀预处理能够导致TLR4和炎症因子的表达同时降低。

还有些研究表明，TLR4的表达和激活参与了主动脉炎症和动脉粥样硬化。TLRs 表达时可以激活下游的NF-κB，NF-κB 活化后通过多种机制刺激泡沫 细 胞 的 形成［16］。NF-κB 的 靶 基 因 产物，包 括TNF-α、IL-1β 和IFN-γ，可以上调酰基胆固醇转移酶表达和（或）下调清道夫受体的表达。酰基胆固醇转移酶和清道夫受体的表达改变会增加胆固醇摄取，减少胆固醇外排，并增加巨噬细胞内胆固醇储存，刺激泡沫细胞形成。此外，POULAIN 等［17］研究还发现，在非肥胖的C57BL/6 小鼠中，间歇性缺氧诱导血管和白色脂肪组织发生形态学变化、炎症性重塑及胰岛素抵抗，缺氧C57BL/6 小鼠的附睾白色脂肪组织释放较多的炎症细胞因子，这种效应以及主动脉的形态和炎症变化在TLR4 缺乏的动物中被阻断。这表明间歇性缺氧诱导的心脏代谢结果涉及TLR4信号通路介导的炎症。

2.3 TLR 信号通路在OSAS 并发肾损伤发生发展中的作用及作用机制 慢性肾脏病是未经治疗的OSAS 的常见并发症之一，常伴有多尿及蛋白尿症状。多种证据表明，TLR4 信号通路可能通过介导氧化应激和炎症反应从而促进肾脏疾病的发生发展。

相关研究证实，在包括肾小球肾炎、间歇性缺氧/复氧肾损伤和糖尿病肾病在内的几种肾脏疾病动物模型中，巨噬细胞的积累与肾功能障碍的程度和（或）肾纤维化的严重程度相关。ZHANG 等［18］研究首次表明，慢性间歇性缺氧诱导肾巨噬细胞的募集，在慢性间歇性缺氧诱导后，肾脏中TLR 信号通路中的MyD88和NF-κB（p65）表达明显增加，释放促炎趋化因子和细胞因子（IL-6、TNF-α、MCP-1），从而招募肾促炎巨噬细胞（M1）。当敲除TLR4 后，慢性间歇性缺氧所诱导的促炎性巨噬细胞和成纤维细胞的募集较前减少，进而减弱了慢性间歇性缺氧诱导的炎症反应和纤维化。还有研究认为，慢性间歇性缺氧可能增加了TLR 信号通路中的相关配体，促进了TLR 信号通路中炎症因子的表达。ZHANG 等［19］的研究证实慢性间歇性缺氧刺激增加了肾组织HMGB1、氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）、晚期糖基化终末产物受体（RAGE）和TNF-α mRNA 的表达，降低了SIRT1 mRNA 的表达。慢性间歇性缺氧刺激可能在亚细胞水平引起早期肾损伤，并增加HMGB1 的表达和易位。缺氧还上调了肾组织中HMGB1-RAGE-TNF-α 通路mRNA 表达，增加了外周血 中可溶 性TLR4、TNF-α 和IL-6 的 表 达。提示HMGB1-RAGE/TLR-TNF-α 通路可能参与了缺氧早期肾损伤的分子机制。

2.4 TLR信号通路在OSAS并发肝损伤发生发展中的作用及作用机制 在对肝脏的研究中发现，慢性间歇性缺氧可以通过TLR4 信号通路上调肝脏的炎症反应和纤维化。KANG等［20-21］的实验表明，饮食诱导的肥胖小鼠暴露于慢性间歇性缺氧后，小鼠出现肝纤维化，肝脏中NF-κB、TLR4、MyD88、I-κB和磷酸化- ERK1/2 激活蛋白的表达明显高于对照组。LIN等［22］研究表明，慢性间歇性缺氧暴露4 周后肝脏脂肪变性中大泡和微泡结构周围出现明显的肝纤维化，使用TLR4 shRNA 慢病毒敲低TLR4 可减轻肝纤维化。此外，免疫组化发现，慢性间歇性缺氧组的肝脏 样 本 表 现 出 炎 症 状 态，IL-1β、IL-8、MCP-1、TNF-α、ICAM-1和血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）的表达水平增加，可以通过TLR4 shRNA 慢病毒治疗逆转。这些结果与先前的研究结果一致，即OSAS患者的全身炎症增加会导致肝纤维化，并且可以通过抑制TLR4表达来缓解。

Treg 主要分泌抗炎因子，TH17主要分泌促炎因子。最近的研究证明，慢性间歇性缺氧可通过诱导HIF-1α 增加Th17 细胞的产生，限制Treg 分化，调节Treg/Th17 平 衡，使Treg/Th17 下 降，激 活mTORHIF1α-TLR4-IL-6 炎症通路，加速OSAS 患者非酒精性脂肪肝炎症和纤维化的形成。

2.5 TLR信号通路在OSAS并发肺损伤发生发展中的作用及作用机制 近年，TLR4在病原体识别和非感染性组织损伤中的研究进展迅速。脂多糖（LPS）与LPS 结合蛋白和CD14 相互作用，将LPS 呈递给TLR4，通过NF-κB 和MAPK 信号通路激活炎症因子表达。TLR4 在肺损伤中的作用此前已得到证实。ZOU 等［23］的实验表明，间歇性缺氧组的小鼠TLR4表达升高，小鼠的肺泡形态和功能发生改变，出现严重的肺泡间隔增厚、肺泡腔狭窄、结构紊乱、白细胞浸润和出血。这些改变在间歇性缺氧的TLR4 缺陷小鼠中明显减少，表明间歇性缺氧诱导的肺损伤涉及TLR4 信号介导的炎症。另一项研究中间歇性缺氧组的小鼠NF-κB p65 表达被激活，与TLR4 表达的增加平行，并且与IL-6 和TNF-α 的释放相关，说明TLR4在间歇性缺氧介导的肺损伤中起着关键作用。TLR4 信号通路可能通过激活NF-κB 发挥促进肺损伤作用。

2.6 TLR信号通路在OSAS并发代谢综合征发生发展中的作用及作用机制 研究［24］表明，在肥胖小鼠模型中，TLR4/MyD88/ NF-κB 通路的激活是连接炎症和代谢紊乱的一种机制。TLRs，主要是TLR2 和TLR4，能够诱导胰岛素抵抗，这是肥胖和代谢综合征（MetS）发病机制的关键。肥胖和MetS 是低度慢性炎症，TLR2 和TLR4 激活可以引发这种低度慢性炎症。TLRs，尤其是TLR4，被脂肪酸和内毒素血症激活，而后激活NF-κB 并释放更多的炎症生物介质（如IL-6、IL-1β、TNF-α 和单核细胞趋化蛋白-1），这些生物介质通过损害胰岛素受体底物-1，AKT 磷酸化以及葡萄糖转运蛋白4型易位等来诱导胰岛素抵抗，在肥胖和MetS 的病理生理过程中起作用。减少卡路里摄入、运动和使用药物都可以调节TLRs。

综上所述，TLR信号通路与OSAS及并发症的发生发展密切相关。TLRs 可通过上调MyD88、NF-κB等相关蛋白的表达，激活NF-κB，引起大量炎性细胞因子IL-6、TNF-α 和IFN-γ 等的表达增加，从而参与慢性间歇性缺氧所介导的炎症损伤。慢性间歇性缺氧所导致的炎症反应不仅存在于肺部，也可存在于中枢神经系统、心血管、肝、肾等全身多个系统。TLR/MyD88 是信号传导通路中的核心环节，许多药物研究将其作为治疗的靶点，为控制疾病的发生发展提供新的思路。目前，还没有研究能够证明对TLR/MyD88进行预处理的潜在治疗可减轻OSAS及并发症所介导的损伤。对于TLR 信号通路与OSAS及其并发症之间的复杂关系仍需进一步探索。