間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)Toll樣受體在治療心肌梗死中意義

楊超君楊俊

(三峽大學(xué)心血管病研究所三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北宜昌443003)

關(guān)鍵詞〔〕心肌梗死；間充質(zhì)干細(xì)胞；Toll樣受體

中圖分類(lèi)號(hào)〔〕R541.4〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.81170133，81200088，81470387)

通訊作者：楊俊(1962-)，男，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事心血管疾病的臨床及基礎(chǔ)研究。

第一作者：楊超君(1990-)，女，在讀碩士，主要從事心血管疾病免疫學(xué)研究。

心肌梗死(MI)的發(fā)病人群逐漸年輕化，40歲以上人群中MI的發(fā)病率約為40%〔1〕。大量臨床實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究都表明間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)可以有效治療心肌梗死，改善心臟功能〔2，3〕，MSC移植治療MI有很好的臨床前景。MSC具有自我更新、多向分化潛能和免疫調(diào)節(jié)作用，對(duì)改善心室重構(gòu)有重要。本文主要對(duì)MSC表達(dá)的免疫調(diào)控分子Toll樣受體(TLRs)在治療MI中的作用進(jìn)行綜述。

1MSC

MSCs是起源于中胚層和外胚層的一類(lèi)多能干細(xì)胞，在骨髓組織和脂肪組織中含量較豐富，也可來(lái)源于臍帶血、胎盤(pán)、牙髓和滑膜組織〔4～6〕。MSC在體外特定的誘導(dǎo)條件下，可分化為骨、脂肪、軟骨、心肌、肌肉、肌腱、神經(jīng)、肝、胰島β細(xì)胞和內(nèi)皮等多種組織細(xì)胞〔4，7，8〕。MSC高表達(dá)細(xì)胞標(biāo)記CD105、CD73和CD90，不表達(dá)免疫共刺激分子CD40、CD80、CD86〔7〕。MSC的免疫調(diào)節(jié)功能與其抑制T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、DC細(xì)胞等免疫細(xì)胞和表達(dá)多種免疫調(diào)控分子有關(guān)。MSC在分化的同時(shí)，通過(guò)這種細(xì)胞間、細(xì)胞因子間和免疫調(diào)控分子間復(fù)雜的相互作用而發(fā)揮免疫重建功能，發(fā)揮抗炎和組織修復(fù)功能。

2Toll樣受體

Janeway〔9〕提出的模式識(shí)別理論指出，免疫細(xì)胞可通過(guò)模式識(shí)別受體(PRR)與病原相關(guān)分子模式(PAMPs)結(jié)合和而識(shí)別病原體。PAMPs活化PRRs下游信號(hào)通路，激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，導(dǎo)致炎癥細(xì)胞成熟和活化，產(chǎn)生大量的炎癥因子和趨化因子〔5，10〕。其中TLRs是天然免疫細(xì)胞主要的PRR，其介導(dǎo)的信號(hào)通路是天然免疫反應(yīng)的重要組成部分。TLRs是Ⅰ型跨膜糖蛋白，在很多細(xì)胞表面都有表達(dá)〔5，11〕。人體中發(fā)現(xiàn)存在10種TLRs，小鼠中存在13種TLRs〔12〕。這些TLRs通過(guò)識(shí)別其特異性配體被激活，使胞內(nèi)銜接分子(MyD88，TIRAP，TRIF，TRAM)相互作用發(fā)揮免疫效應(yīng)，發(fā)揮清除病原體并修復(fù)損傷組織的功效。TLRs不僅能識(shí)別病原微生物也能識(shí)別MI后無(wú)菌組織損傷所釋放的信號(hào)〔13〕，這些信號(hào)叫做危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(DAMP)，包括熱休克蛋白60、纖維連接蛋白、尿酸、氧化的低密度脂蛋白、細(xì)胞碎片、透明質(zhì)酸碎片和防御素3等〔5，14，15〕。

除了免疫細(xì)胞外，TLRs還可以表達(dá)于多種細(xì)胞表面，比如心肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞。MSC表達(dá)的TLRs不同，決定其識(shí)別MI后釋放的DAMP會(huì)產(chǎn)生不同的效應(yīng)〔16〕。TLR1-6一般在人體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)比較普遍，例如骨髓、脂肪組織、臍帶血、牙髓等〔5〕。有研究報(bào)道TLR7、9、10在人骨髓源MSC有表達(dá)〔5，9，17～19〕，TLR8在人體MSC細(xì)胞中的表達(dá)尚無(wú)報(bào)道。小鼠除了TLR9外，其他TLRs在MSC中都有表達(dá)〔19〕。來(lái)自同一組織的MSC可能由于移植部位、細(xì)胞分離方法、培養(yǎng)環(huán)境和其他蛋白相互作用而表達(dá)不同的TLRs，導(dǎo)致其效應(yīng)的差別。Raicevic等〔18〕發(fā)現(xiàn)，炎癥反應(yīng)中，MSC表達(dá)TLR2、3、4上調(diào)，而TLR6下調(diào)。

3TLRs在MSC治療MI中的作用

研究顯示，MI后移植的MSC4h和24h存活率分別為10%和1%，其定向分化為新生血管和有收縮能力的心肌細(xì)胞的數(shù)量十分有限，難以在功能上起到治療作用〔20〕。我們或許可以通過(guò)激活或抑制MSC表達(dá)的TLRs來(lái)改變下游信號(hào)通路，這對(duì)MSC的增殖、分化、遷移、免疫調(diào)節(jié)都將產(chǎn)生不同的影響。

3.1TLRs對(duì)MSC增殖、分化、遷移的影響目前大部分關(guān)于TLRs對(duì)MSC增殖影響的研究都認(rèn)為其影響甚微。Chen等〔21〕的研究顯示用TLR9激活劑CpG-ODN和TLR3激活劑poly(I：C)激活MSC，會(huì)輕微減弱MSC增殖能力，Arslan等〔22〕發(fā)現(xiàn)TLR2激活劑Pam3Cys會(huì)增加MSC的增殖能力。但這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的MSC來(lái)自不同組織，其比較結(jié)果并不可靠。在體實(shí)驗(yàn)也有類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)，TLR4基因敲除的MSC在小鼠體內(nèi)增殖能力較未敲除者高〔16〕，TLR2基因敲除的MSC在小鼠體內(nèi)增殖能力較未敲除者低〔23〕。

除增殖外，分化也是MSC移植治療的重要因素之一，目前對(duì)MSC分化的觀點(diǎn)并不一致。有實(shí)驗(yàn)表明LPS、PGN、Pam3CSK4和poly(I：C)可促進(jìn)MSC向成骨細(xì)胞分化〔24，25〕。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MSC向軟骨細(xì)胞的分化程度受poly(I：C)影響而下調(diào)，受Pam3CSK4影響而上調(diào)，受LPS的影響較小〔24，26〕。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，TLR2、TLR3、TLR4的激活有助于MSC向脂肪細(xì)胞分化〔24，26〕。也有研究顯示TLR3的激活將促進(jìn)MSC向脂肪細(xì)胞的分化〔21〕。關(guān)于TLRs影響MSC向心肌細(xì)胞分化的研究尚無(wú)報(bào)道，但相信某個(gè)或某些TLRs對(duì)MSC的心肌細(xì)胞分化能力也有一定的影響。

MSC向壞死心肌組織遷移，通過(guò)增殖、分化，代替壞死組織，從而起到一定的治療作用。我們可以通過(guò)激活或抑制相應(yīng)的TLRs而改變MSC的遷移能力，這對(duì)治療MI有重要意義。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)poly(I：C)、LPS和CpGODN激活TLR會(huì)增加MSC的遷移能力〔25，26〕。

3.2TLRs對(duì)MSC免疫調(diào)節(jié)的影響關(guān)于TLR4的體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，大部分研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)TLR4識(shí)別LPS激活MSC后將降低其免疫調(diào)節(jié)能力〔18，26〕；有研究顯示TLR4的激活對(duì)MSC的免疫調(diào)節(jié)能力沒(méi)有影響〔21，27〕；也有研究顯示TLR4的激活將增進(jìn)其免疫調(diào)節(jié)能力〔28，29〕。大量體外實(shí)驗(yàn)研究提示TLR3識(shí)別poly(I：C)激活MSC后將增進(jìn)其免疫抑制能力〔21，26，29〕，也有少量研究顯示TLR3的激活對(duì)MSC的免疫抑制能力不利〔18〕。目前普遍認(rèn)為T(mén)LR4對(duì)免疫調(diào)節(jié)起負(fù)向調(diào)節(jié)作用，TLR3對(duì)免疫調(diào)節(jié)起正向調(diào)節(jié)作用，其具體效應(yīng)和機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

MI后MSC移植治療的TLR信號(hào)通路的在體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮絹?lái)越成熟。TLR2基因敲除后的MI小鼠，其左心室修復(fù)能力小于TLR2基因未敲除者〔23〕，這可能與TLR2基因敲除致使MSC的增殖能力降低有關(guān)。TLR4基因敲除后的MI小鼠，心肌修復(fù)能力大于TLR4基因未敲除者〔16〕，提示TLR2對(duì)心功能恢復(fù)有正向調(diào)節(jié)作用，TLR4對(duì)心功能恢復(fù)有負(fù)向調(diào)節(jié)作用。由此推斷，對(duì)MSC表達(dá)TLRs進(jìn)行預(yù)處理可能對(duì)治療MI有重要意義。

4小結(jié)和展望

MI后，由于心肌缺血缺氧導(dǎo)致心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和壞死，有效的再灌注治療后產(chǎn)生缺血再灌注損傷，引起炎癥反應(yīng)。MSC的增殖、分化、遷移、免疫調(diào)節(jié)都受到TLRs的調(diào)控，MSC高表達(dá)TLR2和TLR3對(duì)MI治療有正向調(diào)節(jié)作用，MSC高表達(dá)TLR4對(duì)MI治療有負(fù)向調(diào)控作用。因此預(yù)測(cè)，對(duì)MSC進(jìn)行預(yù)處理，使TLR2和TLR3表達(dá)上調(diào)、TLR4表達(dá)下調(diào)或許可以增進(jìn)MSC移植治療MI的療效，成為新的治療靶點(diǎn)。

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〔2014-10-08修回〕

(編輯郭菁)