TLR4信号通路在炎症信号传递中的作用,病理学论文.docx

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1、TLR4信号通路在炎症信号传递中的作用,病理学论文随着人类社会的发展及生活水平的不断提高，脑缺血、糖尿病、动脉硬化等炎症相关性疾病已成为社会的高发病和多发病，给社会和家庭带来沉重负担。TLR4与炎症相关性疾病之间的关系得到了越来越多的关注，大量的研究显示TLR4/NF- B信号通路在炎症信号的传递中发挥着重要作用，大量的促炎因子，趋化因子，粘附因子和TLR4及其配体互相作用，互相影响共同促进了疾病的发展。 1关于TLR41.1 TLRs家族TLRs属于I型跨膜糖蛋白受体家族，是一类先天性免疫受体，是免疫细胞外表辨别病原相关分子形式的一个形式辨别受体家族，在活化信号转导经过中发挥重要作用，是联络

2、天然免疫与获得性免疫的桥梁1,2,最早在果蝇体内发现。 TLRs因其胞外段与一种果蝇蛋白Toll同源而得名，从低等到高等动物体内都发现TLRs的存在，现已在人和小鼠体内发现13种TLRs,分别命名为TLR1-TLR13.小鼠可表示出除TLR10外的所有TLRs,人可表示出10个TLRsTLR1-TLR101,2. 1.2 TLR4构造及生物学特性所有的TLRs都由富含亮氨酸重复序列的胞外区、跨膜区以及胞内的TLR-IL1构造域组成，细胞外的结 构 域 由18-31个 富 含 亮 氨 酸 的 重 复 序 列Leucine-rich repeats,LRR组成，主要负责辨别病原特异性的配体及与其他

3、辅助配体结合构成受体复合物；胞内区含有和白细胞介素1IL-1受体相类似的构造域，即Toll-IL-1受体 TIR结 构 域，且TIR构造域为信号转导所必须的3,当其与特定接头蛋白结合时启动信号释放的级联反响。这些特定的接头蛋白包括髓样分 化 因 子88MyD88，类MyD88接头分子MAL，诱导IFN- 的包含TIR构造域的接头分子TRIF,TRIF相关接头分子TRAM，包含TIR构造域的分子SARM. TLR4是最早发现的哺乳动物TLRs,在人体内多种细胞中能够广泛表示出，主要分布于单核/巨噬细胞，冠状动脉内皮细胞，肾小管上皮细胞等，在人脑内主要分布于脑室周围血管丛，小胶质细胞，星形胶质细胞

4、等。TLR4的配体分为内源性配体和外源性配体，内源性配体包括热休克蛋白，高迁移率族蛋白high mobility group box 1protein,HMGBl、纤连蛋白-EDA、胎球蛋白-AFetuin-A氧化修饰的低密 度 脂 蛋 白 等4-8,外 源 性 配 体 包 括 脂 多 糖LPS、微生物核酸等，已经知道TLRs的内源性配体是损伤后的细胞释放的分子或细胞外基质分解产物，因而不需要外来病原入侵就可激活天然免疫炎症反响9. 2 TLR4/NF- B信号通路 2.1 NF- B家族及生物学活性核因子NF- B是一种二聚的转录因子，属于 Rel 家族，包含一个高度保守的Rel-homol

5、ogy构造域RHD，由Rel、RelAp65、RelB、p50五个转录因子构成，通常所讲的NF- B是由RelAp65和NF- Bp50组成的异源二聚体，在非激活状态下NF- B二聚体与其抑制分子I B组成三聚体复合物，此时不具有调节基因转录的能力以无活性的方式存在于胞浆中，在多种因素如病原体、细胞因子、炎症介质、氧化应激等刺激下NF- B被活化进入核内发挥作用。活化的NF- B调控的基因主要包括：细胞因子TNF-a、IL-1、IL-6、干扰素等；粘附分子细胞间粘附分子等；病毒蛋白生长因子、酶等。 NF- B广泛存在于真核细胞内，主要与细胞内的信息传递并导致相关因子表示出有关，在信号转导、神经

6、塑性、神经变形和神经发育、免疫、应激反响、炎症和细胞凋亡等方面具有独特作用。NF- B位于TLR4下游信号通路，被以为是炎症级联反响的重要始动因素，多种因素如IL-l、TNF- 、星形胶质细胞激活等刺激能够激活NF- B启动免疫反响和细胞分化等经过。 2.2 TLR4/NF- B信号通路TLR4/NF- B信号通路是近年来研究发现与抗炎免疫机制严密相关的信号传导通路，在炎症发生发展中起重要作用。根据接头蛋白的构造不同，TLRs的信号传导通过MyD88依靠途径和MyD88非依靠途径。MyD88依靠途径是信号转导的经典途径，主要通过介导NF- B和促炎性细胞因子的产生激发下游炎症效应。其经过为TL

7、R4与其特异性配体结合后在细胞内募集MyD88,通过其特异的接头蛋白MAL与MyD88桥接，接受信号蛋白IL-1受体相关激酶IRAK，与肿瘤坏死因子受体相关因子6TRAF6互相作用，进而活化NF- B的诱导激酶，磷酸化I- B激酶，使NF- B从I B/NF- B的复合物中释放出来迁移到细胞核内，导致相关基因的转 录、翻 译、最 终 导 致 炎 症 因 子 大 量 释 放。 MyD88非 依 赖 途 径 为TRIF依 赖 性 信 号 通 路，TRIF与TRAM构成复合物，活化干扰素因子3,诱导干扰素 IFN 的转录10-12. 3 TLR4/NF- B与炎症相关性疾病的研究3.1 TLR4与动

8、脉粥样硬化动脉粥样硬化atherosclerosis,AS是一种脂质介导的慢性炎症性疾病，以血管内脂质和炎症细胞聚集为特征，免疫反响贯穿其始终。低密度脂蛋白弱氧化修饰可诱导TLR4的胞饮作用，促进单核/巨噬细胞的脂质吞噬作用，促进泡沫细胞的构成。正常情况下血管内皮细胞中TLR4表示出较低，而AS发 生 时TLR4表 达 显 着 增 高13. Mich-elsenanjiu等最早提出TLR4与AS早期斑块构成有关14,研究发现TLR4/ApoE基因敲除的小鼠相比单纯ApoE敲除的小 鼠AS发生 率降低，同时TLR4/ApoE和MYD88/ApoE 2种双基因敲除的小鼠AS斑块中脂质、巨噬细胞也明

9、显降低，讲明TLR4可能在AS斑块的发生发展和斑块稳定性中发挥重要作用。另有研究发现15,AS介入血管的重构，在血管重构经过中产生的基质金属蛋白酶matrix metalloproteinases,MMPs能够消减斑块的稳定性，导致损伤发生。其实验通过建立结扎对侧颈动脉的小鼠模型发现TLR4缺乏的小鼠模型未发生血管重构，表示清楚TLR4在血管重构中发挥重要作用，并能增加斑块的不稳定性。而最新研究发现16微血管内皮细胞内的TLR4激活比大血管更能引起炎症反响爆发，并在MMPs产生并引起斑块破裂的反响证起更重要的作用。 3.2 TLR4/NF- B与缺血性脑损伤脑缺血和再灌注引起的脑损伤的机制仍未

10、明确，但炎症反响是引起脑损伤的一个重要因素17. 研究发现，缺血性脑损伤可诱发内源性分子释放，并与TLR2/4结合，激活的TLR2/4导致NF- B的核易 位，引 起 炎 症 介 质 的 表 达 从 而 引 发 炎 症 反响18,19,而TLR2/4-NF- B信号通路的下游介质TNF- 、IL-1 是引起缺血性脑损伤炎症反响的主要介质20,因而抑制炎症反响和炎症介质的表示出已经用于缺血性脑损伤的神经保卫作用21. Qiu22等在体外培养神经细胞、星形胶质细胞、小鼠 脑 细 胞 中 发 现，在TLR4正 常 表 达 时 添 加HMGB1检测到基质金属蛋白酶-9MMP-9、TNF- 表示出增加，

11、但在TLR4表示出缺乏时MMP-9表示出降低，同野生型小鼠相比拟，TLR4基因缺陷小鼠脑缺血模型中脑梗死体积及MMP-9的表示出减少，实验以为脑缺血时HMGB1激活TLR4信号通路来激活MMP-9,而抑制这一传导通路能够减少缺血后脑组织的炎症反响。 Yang等实验发现HMGB1通过TLR4的TRIF的非依靠途径介导缺血再灌注脑损伤23. Hua F24等研究以为TLR4基因敲除小鼠在脑缺血24小时后再灌注损伤中脑梗死面积显着减少，且NF- B的激活也减少，其机制可能是通过抑制TLR4/NF- B信号通路所致，TLR4的缺失可减少缺血再灌注所引起的脑损伤。在苗江永等25实验中亦发现，脑缺血-再灌

12、注小鼠缺血区大脑皮质TLR4和NF- B表示出呈上升趋势，神经保卫作用下降，槐定碱干涉后减轻脑水肿、脑梗死的体积及改善神经功能的缺失，并且下调TLR4和NF- B. 综上述，TLR4/NF- B信号通路介入脑组织缺血后炎症反响，并进一步证明脑缺血后可能通过激活这一信号通路产生炎症反响而导致脑损伤，而抑制TLR4/NF- B信号通路能够减轻炎症反响和脑损伤，为脑缺血的治疗提供新的切入点。如Xian-kun Tu等实验发如今大鼠永久性局灶性脑缺血模型中，药物姜毒素通过抑制TLR2/4的表示出，降低NF- Bp65的表示出及活性，同时下调血中1、IL-1 的表示出，表示清楚姜毒素能显着减小脑梗死面积

13、，减轻脑水肿，具有明显的神经保卫作用，并且其神经保卫和抗炎特性与抑制TLR2/4-NF- B信号通路有关26. 3.3 TLR4/NF- B与2型糖尿病2型糖尿病是由于胰岛 细胞分泌胰岛素缺乏和或外周组织对胰岛素的敏感性下降所致的代谢性疾病，在胰岛素抵抗及糖尿病的发生发展经过中，炎症反响具有显着作用27,而TLR4信号通路可能是联络炎症和2型糖尿病的重要因素。新近诊断的2型糖尿病患者较健康对照组TLR4及下游配体如MyD88,TRIF的表示出水平均增高，TLR4通路相关分子IRF3和NF- Bp65均有上升，并伴随有IL-l 、IL-6、TNF-、IL-8等细胞因子和趋化因子水平升高，TLR4

14、信号通路促进了2型糖尿病的炎症发病经过28. Ladefoged等研究发现db/db肥胖小鼠胰岛TLR4的表示出是对照组7.4倍，糖尿病小鼠胰岛TLR4的 表 达 是 非 糖 尿 病 组5.6倍，并 且TLR4的 表 达 水 平 与 血 糖 水 平 平 行 增 高，提 示TLR4可能介入了2型糖尿病胰岛 细胞的损伤经过29.除此之外TLR4还与糖尿病的高危因素严密相关，研究发现30观察已排除糖尿病的代谢综合征患者单核细胞TLR4mRNA水平仍然高表示出，并伴有TLR4下游NF- B通路活性增加，炎症细胞因子IL-1 、IL-6、IL-8表示出增高。 当前，诸多研究发现TLR4在2型糖尿病的并发

15、症中有重要作用，华而不实关于糖尿病肾病的研究最为多见。在糖尿病肾病的肾小球中，HMGB1可使TLR4表示出上调，siRNA及TLR4抗体可抑制NF- B通路的激活导致IL-6及趋化因子配体2的合成减少8.Lin31等研究发现CRX-526作为TLR4的合成拮抗剂能够显着降低蛋白尿，对一氧化氮合成酶基因敲除的小鼠糖尿病肾病具有保卫作用。因而TLR4可能成为糖尿病肾病治疗的潜在靶点。 4瞻望 TLR4作为机体炎性反响链的启动蛋白已被越来越多的研究所证实，亦有诸多的研究证明TLR4/NF- B信号转导通路在缺血性脑损伤、糖尿病、动脉硬化等炎症性疾病中起重要作用，随着研究的不断深切进入将极大的拓展我们对其炎症免疫反响的复杂性认识，进而寻找药物治疗和基因治疗的新靶点，为临床治疗奠定基础。