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Toll样受体4研究进展关键词：Toll样受体4；免疫；脂多糖；炎症摘要Toll（Toll-like receptors， TLR）样受体是一类参与天然免疫的重要蛋白质分子，其同样也起到连接非特异性免疫和特异性免疫的作用，其中做为对LPS表达有重要作用的TLR亚型TLR4，一经发现就受到广泛研究。本文对TLR4的研究进展进行综述，以期为TLR4未来的研究提供参考。天然免疫又称固有免疫，是人与生具有的防御机制，但是天然免疫所依赖的胚系基因编码的识别分子数量却有限，想要在数目众多的病原体中识别其相关的分子结构，就要依靠病原体进化过程中形成的一种特有的病原相关分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP），PAMP具有3个特征：1) PAMP仅由微生物产生，宿主本身不产生，因而天然免疫系统可以通过PAMP借以识别区分自身与外来微生物。2) PAMP在同一类别的微生物中是不变的，故虽然微生物有很多，但其PAMP模式却相对有限。3) PAMP是微生物赖以生存的凭证，因此微生物不能通过PAMP突变来逃离天然免疫的识别。在漫长的进化过程中，顺应PAMP而生的就是天然免疫识别因子，又称模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs），而实验表明，TLR既是天然免疫识别微生物的主要机制。其中，TLR4是发现最早的Toll样受体亚型之一，其在对内毒素的识别以及炎症反应信号转导的介导中具有重要作用，且TLR4的组织在人体中分布广泛，于单核细胞、血管内皮细胞、树突状细胞、中性粒细胞、小肠上皮细胞、子宫颈平滑肌细胞、呼吸上皮细胞、心肌细胞、齿龈纤维母细胞等均有表达，进一步研究还发现，TLR4除了是LPS的主要受体，还能识别热休克蛋白60、类脂A等多种病原相关分子模式，产生不同的效应。故与TLR4相关的疾病种类繁多，具有很高的研究价值。1 TLR与TLR4的发现早在19世纪，人们在研究时发现，革兰氏阴性菌都会表达脂多糖(Lipopolysaccharides LPS)，其中，LPS结合蛋白LBP和CD14在LPS的反应中起重要作用，又因CD14分子可通过羧基端借助糖脂酰肌醇结构锚定在细胞膜上，而CD14却缺乏跨膜区和胞内区，故其不可能靠自身将信号转导入细胞内，进而猜想多细胞生物体内应该具有一种可以识别微生物特有分子，并且可以借此识别入侵微生物的分子1。1980年Nusslein-Volhard等第一次发现一个在果蝇发育过程中决定果蝇背腹侧分化的基因，并将其命名为Toll基因2。其后，通过众多学者多年的研究，于1997年，Janeway、Medazhitov3和Rock4等首次发现与果蝇Toll蛋白同源的人Toll蛋白基因以及其编码的Toll样受体蛋白，也就是今天的TLR4。然而，在早期的科学研究中，人胚胎肾293细胞转染TLR2后的LPS表达和RAW细胞株中TLR2灭活后的表达抑制，曾一度使人们认为TLR2才是表达LPS的受体蛋白。直到Heine5发现缺乏TLR2的中国仓鼠卵巢细胞同样会表达LPS，且Hirschfeld6证实粗制品LPS可激活TLR2转染的细胞，而经苯提取后的高纯度LPS却不能，至此TLR2表达LPS的说法被推翻。2 TLR4对LPS的识别及信号转导近几年的研究表明，TLR4参与LPS的识别及信号转导的过程为：LPS与CD14结合，募集TLR4、MD-2等LPS受体分子，形成LPS受体复合体，由TLR4胞内段与MyD88结合启动LPS信号转导通路，最终引起NF-kB的活化。具体过程为：当LPS的信号作用于TLR4时，TLR4的胞浆内段与一个适配体蛋白髓样分化因子88 (MyD88)的同源结构域相结合。MyD88包含两个结构域，与Toll受体同源结构域结合的羧基末端和氨基末端死亡结构域(death domain)。该死亡结构域与白细胞介素1(interleukon-1，IL-1)受体相关激酶(IL-1 R associated kinase，IRAK)的死亡结构域相互作用引起IRAK的自磷酸化。磷酸化的IRAK与肿瘤坏死因子受体相关因子6(TNF- receptor association factor-6，TRAF6)形成复合物，TRAF6通过适配体蛋白TAB激活TGF 活化激酶1(TGF-activated kinase1， TAK 1)，最终通过I B的活化导致转录因子NF-kB的激活和转位。NF-kB的激活可导致炎性细胞因子的合成和释放7，83 TLR4对疾病的影响TLR4广泛分布于人体各部位，故因其介导的疾病种类繁多，由以炎性疾病为主。目前认为，LPS进入机体后与血浆中游离的LBP结合成复合物。在CD14、MD-2的协助下，复合物与细胞膜上的跨膜受体TLR4结合，触发细胞内的信号传递，合成并释放一系列的细胞因子和炎性介质抵抗感染，在这些炎症因子中，TNF-在全身炎症反应综合征的发生中起着重要的作用，TNF-可诱发IL-1、IL-6、IL-8的生成，还可激活巨噬细胞、白细胞促进血小板激活因子、NO、前列腺素和白三烯等的产生，它们相互作用引起炎症介质的过度释放，产生炎症因子的瀑布反应，对机体造成严重影响。黄继义9等，通过研究阻断TLR4表达对静脉注射LPS致急性肺损伤（ALI）的作用，得出阻断TLR4表达能抑制脂多糖诱导ALI大鼠体内炎症因子分泌，减轻肺组织病理损害的结论。杨芳10等，为研究TLR4在胎膜早破中的表达和意义，对300例共三组孕妇进行研究，其中胎膜早破组中TLR4表达远高于正常组孕妇，其认为TLR4可作为早期诊断胎膜早破的信号。黄金玲11等，通过检测TLR4和核因子 E2相关因子2(Nrf2)在子宫脱垂患者骶韧带组织中的表达，发现，子宫脱垂组中TLR4表达明显高于正常组，故其认为TLR4可能通过强化机械力诱发的氧化应激反应对宫颈筋膜环有机械力刺激作用，并表示TLR4的表达异常与子宫脱垂的发生相关。潘立平12等，通过采用氯化锂匹罗卡品方法制备颞叶癫痫大鼠模型，研究癫痫持续状态下大鼠海马组织中TLR4的表达，其结果显示，癫痫持续状态1、6、12、24、48h，以及7、10、30d时，海马内TLR4蛋白的表达均显著高于正常组，免疫组化显示，在以上时间内，海马CA3区TLR4阳性神经元数目相对正常组明显增加。故其认为，TLR4蛋白主要在海马CA3区锥体细胞胞质表达。且TLR4蛋白可能在癫痫发生过程中起重要作用。吕莎莎13等，通过高脂高糖饲料喂养大鼠6周制造2型糖尿病模型，采用辛伐他汀治疗8周，结果显示，与正常组比较，糖尿病组心肌细胞明显水肿，呈现大量炎细胞浸润，且其TLR4蛋白和mRNA表达明显高于正常组，而治疗组心肌组织损伤较糖尿病组明显减轻，TLR4蛋白和mRNA表达明显下调。故其认为，TLR4的表达增加可能是影响心肌水肿的原因之一，且辛伐他汀通过下调其表达可以达到一定的治疗作用。4 讨论通过对近年来TLR4的研究进行综述，我们不难发现TLR4蛋白表达的升高是许多疾病的罪魁祸首，鉴于TLR4表达与多种疾病的发生发展有关，对其的研究重心已经逐步转移到了对TLR4表达的调节上来，但是同样的，TLR4的缺陷虽然可以提高动物对LPS的耐受，但是其对革兰氏阴性菌的感染却极度敏感，其原因可能是因为缺少了TLR4的跨膜信号转导作用，进而导致宿主免疫细胞识别病原微生物的能力下降，不能及时清除或消灭病原菌，最终导致感染的失控。故治疗因TLR4表达升高导致的各种疾病时，应同时考虑到TLR4做为信号转导通路的重要作用，过度的抑制和过度的表达都会对机体造成损害，治疗时应符合中医治病的思路，阴阳和合，使各项指标处于一个动态的平衡中，考虑到中药作用缓慢持久的特性，通过中药治疗因TLR4过度表达而产生的疾病不失为一个办法，希望在未来可以看到国粹绽放出更多的光芒。参考文献:1 梁泉. Toll样受体4的研究进展J. 天津医科大学学报. 2006;12(1):150-1532 Nusslein-Volhard C, Wieschaus E. Mutations affecting segment number and polarity in DrosophilaJ. Nature, 1980; 287 (5785):795-8013 Medzhitov R, Preston Hurburt P, Janeway CAJ . A human homologu f the Drosophila Toll protein signals activation of adaptor immunityJ. Nature, 1997;388-394.4 Rock FL, Hardium G, Timans JC, et al . A family of human receptors structurally related to Drosophila Toll J.Proc Natl Acad Sci USA, 1998;95:588-593.5 Heine H, kirschning CJ, Lien E. Cutting edge. Cell that carry a null allele for Toll-like receptor2 are capable of responding to endotoxinJ. JImmuno,1999;162(12): 69716 Hirschfeld M, Ma Y, John H, et al. Cutting edge: Repurification of lipopolysaccharide eliminates signaling through both human and murineToll-likereceptor2J. JImmunol, 2000;165(2): 618.7 Fitzqeral d KA, Rowe DC, Barnes D J, et al. LPS-TLR4 signaling to IRF-3/7 and NF-kB involves the toll adapters TRAM and TRIFJ. J Exp Med, 2003; 7:1043-1055.8 Ashley M, Elizabeth B, Jodee A, et al. Mal interacts with tumor necrosis factor receptor-associated factor (TRAF)-6 to mediate NF-kB activation by toll-like receptor(TLR)-2 and TLR4J. J Bio Chem, 2004;36;37227-37230.9 黄继义, 刘才文, 林建东, 等. TOLL样受体4对脂多糖致急性肺损伤大鼠炎症因子的影响J. 西南国防医药. 2014;24(1):23-26.10 杨芳, 韦瑞红, 曾晓娟. 等. Toll样受体4在胎膜早破中的表达及意义J.