張素君，高俁嚞，魏至瑤，來常賀，程俊雯，丁曉慧（.沈陽醫(yī)學院基礎醫(yī)學院麻醉學專業(yè)202級3班，遼寧　沈陽0034；2.基礎醫(yī)學院組織胚胎學教研室）

Toll樣受體與腦缺血

張素君1，高俁嚞1，魏至瑤1，來常賀1，程俊雯1，丁曉慧2*
（1.沈陽醫(yī)學院基礎醫(yī)學院麻醉學專業(yè)2012級3班，遼寧沈陽110034；2.基礎醫(yī)學院組織胚胎學教研室）

腦血管病是危害人類健康和生命的主要疾病之一，且發(fā)病年齡年輕化。研究表明Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）在腦組織中有表達，并且對神經(jīng)元有影響，在腦缺血的發(fā)生發(fā)展和繼發(fā)性腦損傷中起重要作用。現(xiàn)已明確TLR2、TLR3、TLR4、TLR7、TLR9在腦缺血的發(fā)生發(fā)展中產(chǎn)生影響，這對于認識免疫炎癥和神經(jīng)再生之間的作用至關重要，為臨床治療打開新思路。

Toll樣受體；腦缺血；信號轉導；臨床治療

doi：10.16753/j.cnki.1008-2344.2016.04.026

［Abstract］Cerebrovascular disease is one of the main diseases that threaten human health and life，and the age of onset become younger and younger.Research shows that Toll-like receptors（TLRs）express in brain，have effects on neurons，play an important role in the occurrence and development of cerebral ischemia and secondary cerebral injury.It is clear that TLR2，TLR3，TLR4，TLR7 and TLR9 have influence on occurrence and development of cerebral ischemia.This is crucial for understanding the relationship between immune inflammation and nerve regeneration，and improving clinical treatment.

［Key words］Toll-like receptors；cerebral ischemia；signal transduction；clinical treatment

自1997年Medzhitov［1］首次發(fā)現(xiàn)位于人類細胞表面與果蠅同源的人類Toll樣蛋白開始，人們對Toll樣受體（Toll?like receptors，TLRs）進行了更加深入的研究，隨后在其他動植物上也發(fā)現(xiàn)存在類似的受體。TLRs是一類分布于免疫細胞表面的模式識別受體，屬于Ⅰ型跨膜糖蛋白受體家族，由N端胞外配體識別結構域、跨膜結構域與細胞內(nèi)C端的信號結構域3部分構成。位于結構域上非同義單核苷酸的多態(tài)性可能影響蛋白質(zhì)的三維結構及其表面電荷，這可能引起功能性后果，影響受體結合病原體的能力［2］，導致特異性配體識別血脂、脂蛋白、蛋白質(zhì)、多糖和核酸在內(nèi)大范圍的相關分子模式［3］。根據(jù)配體種類不同可將TLRs家族分為2類，第1類：TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、TLR10、TLR11、TLR12和TLR13，只在細胞表面識別微生物膜成分，可以檢測細菌、真菌和程度較輕的病毒成分；第2類：TLR3、TLR7、TLR8和TLR9，定位于細胞內(nèi)的囊泡如內(nèi)涵體或溶酶體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，主要識別微生物核酸的種類，也可以識別單鏈RNA、非甲基化CpG DNA［3-5］，在啟動先天免疫和炎癥反應的誘導中發(fā)揮核心作用［1］。至今，在哺乳動物中，發(fā)現(xiàn)TLRs家族中至少包括13個成員，在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)11個，小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)13個，其中TLR1～TLR9為2個物種所共有。

腦血管病作為一類高患病率、高致殘率和高死亡率的疾病，嚴重威脅人們的生命健康，近年來發(fā)現(xiàn)TLRs在腦組織中有表達并且對腦缺血的發(fā)生發(fā)展有重要影響?，F(xiàn)已證實TLR2、TLR3、TLR4、TLR7、TLR9參與腦缺血的發(fā)生發(fā)展。有研究報道，在TLRs相關轉導通路和配體上進行調(diào)控可減輕腦缺血再灌注損傷，起到保護作用，這一研究為臨床治療提供了新的途徑和方法。本文對TLRs與腦缺血發(fā)生發(fā)展的關系進行綜述。

1　TLRs信號轉導通路

TLRs信號轉導通路在不同的物種進化上高度保守，從低等脊椎動物到哺乳動物，在感染性刺激如外源病原體的免疫反應中起關鍵作用［6］。TLRs可以形成同源或異源二聚體，與含有TIR結構域的銜接蛋白在炎性反應的TLRs信號通路中發(fā)揮重要作用。但因TLRs的種類很多，每種TLRs與不同的接頭蛋白結合會產(chǎn)生出不同的信號轉導通路，其中具體機制尚不明確。現(xiàn)已明確的接頭蛋白有6個，分別是髓樣分化因子88 （myeloiddifferentiation factor 88，MyD88），含有TIR結構域的接頭誘導干擾素β（TIR domaincontainingadapter-inducingIFN-β，TRIFor TICAM-1），MyD88配體，TRIF相關分子［7］，磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphoinositide 3-kinases，PI3K）的B細胞配體［8］和SARM，MyD88是TLRs信號通路中公認的重要接頭蛋白。根據(jù)TLRs的信號轉導通路中是否有MyD88的參與分為2種：MyD88依賴性信號通路和MyD88非依賴性信號通路。TLR4是唯一可以介導MyD88依賴性和MyD88非依賴性信號通路的TLRs。這2種途徑的激活順序：首先MyD88依賴性信號通路，然后MyD88非依賴性通路［9］。

1.1MyD88依賴性信號通路MyD88依賴性信號通路主要介導炎性細胞因子的產(chǎn)生，TLR1、TLR2、TLR4～TLR10由此通路轉導信號。MyD88 有N端死亡結構域和C端TIR結構域，在MyD88依賴的信號通路轉導過程中，分為3條路徑，通路1：TLRs的胞內(nèi)TIR結構域與MyD88的TIR結構域結合，向細胞內(nèi)轉導信號。N端的死亡結構域與含TIR結構域的銜接蛋白（TIR domaincontaining adaptor protein，TIRAP）結合后與人白細胞介素-1（IL?1）受體相關激酶相互作用，募集白介素1受體相關激酶（IL-1 R associated kinase，IRAK）和腫瘤壞死因子受體相關因子6 （tumor necrosis factor receptor?associated factor 6，TRAF6），激活絲裂原活化蛋白激酶、IKKα、IKKβ，最終活化下游腫瘤壞死因子κB（NF?κB）、AP-1、環(huán)磷腺苷效應元件結合蛋白（cAMP?response element binding protein，CREB）［10-11］。啟動TNF-α、IL-1、IL-6和IL-12等細胞因子、黏附分子以及促炎癥免疫基因的活化，激活適應性免疫表達。TLRs→MyD88→TI-RAP→IRAK→TRAF6→MAPK、IKKα、IKKβ→IκB→NF?κB→啟動相應免疫基因活化和表達。通路2：MyD88的N端死亡結構域（death domain，DD）結合TRAF3后代替了TRAF6的功能（僅在內(nèi)涵體膜受體上招募TRAF3），TRAF3是TLR的負調(diào)節(jié)因子，此通路不誘導NF-κB，可激活干擾素調(diào)節(jié)因子。通路3：MyD88 DD與FADD（Fas相關死亡結構域蛋白），導致細胞凋亡。在MyD88依賴性信號通路中，TLR7、TLR8和TLR9能夠激活NF-κB和IRF7，調(diào)節(jié)Ⅰ型干擾素和炎性細胞因子。

1.2MyD88非依賴性信號通路在MyD88缺失的情況下，由一種含有Toll/IL-1（Toll/IL-1 receptor superfamily，TIR）受體結構域的銜接蛋白介導MyD88非依賴性信號通路，此通路又稱TRIF依賴途徑，是間皮細胞先天免疫反應活化抗微生物感染的最佳需要［12］。可以誘導β-干擾素（interferonβ，IFN-β）、調(diào)節(jié)樹突狀細胞的成熟以及其他免疫調(diào)節(jié)分子如MHC、CD80等的表達，TLR3和TLR4參與此通路信號轉導。TLR3識別雙鏈病毒RNA和多聚胞苷酸，介導NF?κB的活化和Ⅰ型干擾素信號轉導通路［13］，病毒產(chǎn)生的dsRNA激活TLR3后結合TRIF激活TANK結合激酶1（TANK binding kinase 1，TBK1），TBK1作用于IRF-3，使其羧基末端的絲氨酸殘基磷酸化，細胞質(zhì)中的IRF-3轉移到細胞核內(nèi)，誘導IFN-β的轉錄和激活。在此通路中，TLR4誘導樹突狀細胞的成熟不依賴IRF3和Ⅰ型干擾素。與此相反，TLR3誘導樹突狀細胞成熟，完全依賴于Ⅰ型干擾素的反饋。Ⅰ型干擾素誘導樹突狀細胞成熟和適應性免疫的后續(xù)效應這一觀點已被提出［14］。ANXA2直接在內(nèi)涵體通過TLR4在此通路產(chǎn)生炎癥反應進行負調(diào)控［15］。下游TLRs信號配體MyD88和TRIF介導特定的細胞因子和趨化因子［16］。細菌能抑制MyD88、TRIF信號通路，假結核耶爾森氏菌通過Ⅲ型分泌系統(tǒng)YopJ信號抑制TRIF通路，抑制發(fā)生在樹突狀細胞和巨噬細胞中的感染，能夠防止Ⅰ型干擾素和促炎性細胞因子的表達［17］。

2　TLRs與腦缺血發(fā)生發(fā)展的關系

近年來，研究表明TLRs在腦組織中有表達，且主要集中在小膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元。TLRs通路是局灶性腦缺血后激活的炎癥通路，在局灶性腦缺血內(nèi)源性組織損傷引起的先天性免疫反應中起著舉足輕重的作用［18］，介導腦缺血的發(fā)病機制。急性腦缺血再灌注激活NF-κB信號通路，但不激活IRF-3信號，TRIF缺乏既不抑制NF-κB腦缺血誘導的激活，也不能減輕腦缺血再灌注損傷，下游MyD88和TRIF的TLRs信號中斷不能防止腦缺血的發(fā)生。MMP-9、E-選擇素、細胞間黏附分子1 （ICAM-1）和血管細胞黏附分子（VCAM-1）等異常的早期基因在小鼠體內(nèi)的表達與MyD88和TRIF的中斷均與多個下游基因的異常表達有關，這在介導免疫反應的局灶性腦缺血中很重要。近年來，在急性腦缺血又發(fā)現(xiàn)sICAM-1、sVCAM-1在下游TLRs信號早期基因的表達［19］。

2.1TLR2與腦缺血TLR2主要在內(nèi)皮神經(jīng)細胞元和星形膠質(zhì)細胞中表達，介導腦缺血炎癥反應。大量實驗證實TLR2參與擴展腦梗死面積，加重缺血性腦損傷。但有研究表明TLR2可能對局灶性腦缺血損傷起到保護作用，局灶性腦缺血損傷在敲除TLR2基因的小鼠中減少，抑制TLR2和TLR4及其下游信號通路的表達，可以對腦缺血再灌注引起的腦損傷產(chǎn)生保護效果。也有研究發(fā)現(xiàn)TLR2的缺失在局灶性腦缺血再灌注損傷中不能保護大腦。

2.2TLR3與腦缺血在大腦中，神經(jīng)膠質(zhì)細胞主要表達TLR3，之前認為激活TLR3的激動劑聚肌胞苷酸能抑制腦缺血神經(jīng)元，但潛在的機制仍未知；后有研究發(fā)現(xiàn)通過聚肌胞苷酸恢復TLR3表達和活化可以減少腦梗死的發(fā)生，可能促進腦缺血后神經(jīng)元的存活，對腦缺血再灌注損傷具有治療作用［20］，但是否調(diào)節(jié)反應性星形膠質(zhì)細胞的增生和膠質(zhì)瘢痕的形成仍是不明確的。

2.3TLR4與腦缺血TLR4和下游核因子信號通路介導腦缺血炎癥反應，誘導腦缺血、擴展腦梗死面積，促進腦缺血再灌注損傷。TLR4缺陷可以減少腦梗死面積和腦缺血再灌注誘導的神經(jīng)元死亡。據(jù)報道，TLR4功能喪失、高遷移率族蛋白1 （high mobility group box-1 protein，HMGB1）刪除可引起腦組織損害，提示TLR4在缺血再灌注中起核心作用。TLR4在腦卒中后促進神經(jīng)母細胞遷移誘發(fā)的神經(jīng)再生中起到重要作用，增加了新皮質(zhì)神經(jīng)元的數(shù)量［21］。TLR4拮抗劑TAK-242，可以防止小鼠急性腦缺血再灌注損傷的發(fā)生［22］。TLR4-NOX4信號介導的活性氧的產(chǎn)生可能有助于缺血再灌注誘導的神經(jīng)元損傷，抑制TLR4-NOX4信號可能是一種治療腦缺血的新途徑［23］。

2.4TLR7與腦缺血最新研究發(fā)現(xiàn)，活化的初級NF-κB和Akt通路漿細胞樣樹突狀細胞對于TLR7的刺激直接產(chǎn)生下游細胞反應［24］。TLR7激動劑可能是一個潛在的佐劑，增強抗血管生成的治療效果。目前針對TLR7研究較多的是配體腦缺血耐受（預處理）［25］。

2.5TLR9與腦缺血腦缺血再灌注后小膠質(zhì)細胞是主要表達TLR9的腦細胞，TLR9的表達在很長一段時間內(nèi)發(fā)生動態(tài)變化［26］。短時間缺血導致腦缺血耐受（預處理），被認為是一種腦組織和免疫系統(tǒng)重新編程的結果，TLR9配體CpG ODN通過激活PI3K/Akt信號誘導，減少腦缺血再灌注損傷，可以作為一種有效的預處理刺激，對缺血性腦損傷提供保護作用［4］。近年來發(fā)現(xiàn)TLR2、TLR4、TLR7、TLR9配體的預處理，可以增加腦組織對再次缺血的耐受，顯著減小腦梗死面積，減輕神經(jīng)功能缺損。

2.6影響TLRs在腦組織表達的因素黃芩苷、木犀草素和胡黃連苷Ⅱ已被證實可以抑制TLR2和TLR4信號轉導通路。除此之外，姜黃素可以減少炎癥，對缺血性腦損傷具有保護作用，對腦缺血的神經(jīng)保護、抗炎作用可能與抑制TLR2/4-NF-κB信號通路相關［27］。羥基紅花黃色素可以抑制TLR4的誘導途徑，在大腦中動脈閉塞小鼠中能顯著下調(diào)TLR4的表達，減少小鼠腦缺血再灌注損傷，從而起到保護作用［28］。川芎嗪可能通過抑制TLR4和Prx6信號，在腦缺血后的炎癥反應和隨后的免疫過程中提供一個早期的和直接的神經(jīng)保護作用［29］。越來越多的證據(jù)支持升高NF-κB可減少缺血引起的神經(jīng)損傷這一假設，提示抑制NF-κB可能是缺血性卒中的治療目標。除此之外，有研究表明在大鼠腦缺血后，運動療法可下調(diào)TLR4、TLR2表達MyD88和NF-κB［30］。

3　展望

近年來TLRs已被廣泛的研究，然而，TLRs的配體、信號轉導通路及其在腦缺血中的作用機制仍不完全清楚。TLRs在腦組織中的表達和修復作用具有重要的臨床應用價值和廣闊的應用前景。現(xiàn)已明確TLR2、TLR3、TLR4、TLR7、TLR9對腦缺血組織有影響，但具體機制及其對腦缺血的影響程度卻知之甚少。如果能進一步研究其在腦缺血組織中與干細胞相關作用、血管再生、腦組織修復等問題，相信可以完善干細胞療法對缺血腦組織修復的臨床應用，這對臨床醫(yī)療事業(yè)將產(chǎn)生巨大貢獻。

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（文敏編輯）

Research Progress of Toll-like Receptors and Cerebral Ischemia

ZHANG Sujun1，GAO Yuzhe1，WEI Zhiyao1，LAI Changhe1，CHENG Junwen1，DING Xiaohui2*
（1.Class 3 Grade 2012，Shenyang Medical College，Shenyang 110034，China；2.Department of Histology and Embryology，Shenyang Medical College）

R743

A

1008-2344（2016）04-0305-04

沈陽醫(yī)學院大學生科研課題（No.201510164006）；遼寧省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目；國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目；遼寧省教育廳課題（No.L2014406）

丁曉慧（1971—），女（漢），教授，研究方向：心腦血管缺血性疾病.E-mail：1285448068@qq.com

2016-03-03