Toll樣受體信號通路與腦缺血中風(fēng)*

周賽男 劉柏炎 蔡光先△

（1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 410007；2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)省部共建中醫(yī)內(nèi)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410007）

“中風(fēng)”一病源于《內(nèi)經(jīng)》，病名有大厥、仆擊、偏枯等稱，如《素問·調(diào)經(jīng)論》曰“血之與氣并走于上，則為大厥”。中風(fēng)也稱腦卒中，其中缺血性腦卒中約占中風(fēng)患者的80%［1］。歷代醫(yī)家認(rèn)為其病因多以風(fēng)、火、痰、瘀、勞倦、氣虛等為主，而現(xiàn)代越來越多的證據(jù)表明炎癥參與其中［2］。與全身細(xì)菌感染類似，腦缺血后炎癥反應(yīng)也與先天免疫相聯(lián)系。先天免疫是利用Toll樣受體（tolllike receptors，TLRs）特定的免疫反應(yīng)，能快速啟動炎癥反應(yīng)。因此作為炎癥細(xì)胞信號級聯(lián)的途徑始發(fā)者—TLRs可能成為防治中風(fēng)的新靶點(diǎn)。筆者總結(jié)了近年來國內(nèi)外有關(guān)TLRs與中風(fēng)的文獻(xiàn)，現(xiàn)闡述如下。

1 TLRs和其配體

TLRs是1997年發(fā)現(xiàn)于人類中與果蠅Toll蛋白的同源物質(zhì)。TLRs屬于Ⅰ型跨膜糖蛋白，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)及胞內(nèi)區(qū)3部分組成。目前在哺乳動物中至少發(fā)現(xiàn)13個成員，作為一類同源模式識別受體，TLRs主要通過特異識別病原相關(guān)分子模式（PAMPs）和損傷相關(guān)分字模式（DAMPs）來啟動免疫反應(yīng)，是先天性免疫系統(tǒng)的重要組成部分及連接獲得性免疫與先天性免疫的“橋梁”［3］。至今，已確認(rèn)的TLRs家族成員在人類中有10個（TLR1-10），TLRs可分為幾個子族，每個子族識別相應(yīng)的PAMPs和 DAMPs［4］。TLR1、TLR2 和 TLR6 子族主要識別脂質(zhì)，而TLR3、TLR7、TLR8和TLR9子族主要識別核酸。不同TLR家族成員都有其特定的配體，例如，TLR2除了識別脂質(zhì)外，還可識別肽聚糖、脂阿拉伯甘露聚糖等［5］。

2 TLRs信號傳導(dǎo)途徑

TLRs與配體識別引起胞內(nèi)TIR結(jié)構(gòu)域二聚體化，同時TIR結(jié)構(gòu)域發(fā)生構(gòu)象改變，招募存在于胞漿內(nèi)的也含有TIR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白分子，此舉對TLRs信號傳遞至關(guān)重要。不同的TLRs家族成員所引發(fā)的生物學(xué)效應(yīng)不同，歸根于不同TLRs與配體識別后所招募不同的含有TIR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白分子所傳導(dǎo)信號不同。其中MyD88是第一個被鑒定出來的，也是最重要家族成員，它介導(dǎo)除TLR3外所有TLRs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，核因子-κB（NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子［4］。相比之下，TRIF介導(dǎo)TLR3和TLR4信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子IRF3和NF-κB活化MAPKs，產(chǎn)生I型干擾素和炎性細(xì)胞因子［6］。Mal和TRAM作為分類接頭分子，Mal負(fù)責(zé)招募 MyD88到 TLR2和 TLR4，TRAM負(fù)責(zé)招募 TRIF到TLR4。而新近發(fā)現(xiàn)的SARM分子與TLRs信號通路的相關(guān)性卻備受爭論。因此，TLRs所介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)大致分為兩條通路，一條是依賴于MyD88的信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子；另一條是依賴于TRIF的信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致產(chǎn)生I型干擾素和炎性細(xì)胞因子。

3 TLRs與腦缺血

研究表明，TLRs在缺血腦組織廣泛表達(dá)。Ziegler G等［7］通過應(yīng)用缺血后老鼠大腦基因表達(dá)分析，觀察到短暫腦缺血誘導(dǎo)1 h后在mRNA水平TLR2、4和9表達(dá)顯著上調(diào)；Ziegler G等［7］還檢測了鼠腦缺血后TLR2蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)其主要集中在缺血后腦組織的小膠質(zhì)細(xì)胞，但在內(nèi)皮細(xì)胞，神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞也有選擇性表達(dá)。Lehnardt S等［8］報道大腦中動脈栓塞（MCAO）小鼠模型缺血性腦組織中TLR2蛋白主要表達(dá)病變相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞。張清等［9］采用免疫組織化學(xué)法觀察鼠腦缺血后TLR4在不同再灌注時間點(diǎn)缺血側(cè)腦組織的分布和表達(dá)，結(jié)果表明TLR4蛋白在皮質(zhì)缺血半影區(qū)及鄰近紋狀體區(qū)有表達(dá)，且在再灌注后1 h即達(dá)高峰。

3.1 TLR4 TLR4在中樞神經(jīng)系統(tǒng)先天免疫中起關(guān)鍵作用，越來越多的證據(jù)表明，TLR4在腦缺血中風(fēng)中介導(dǎo)缺血性損傷作用。Caso JR等［10］使用TLR4突變短暫MCAO小鼠模型第一次證明了其在腦缺血的致病作用。這些基因突變小鼠在TLR4蛋白的胞內(nèi)域有一點(diǎn)突變位點(diǎn)，使得712位氨基酸由脯氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榻M氨酸，從而喪失受體功能。與野生型小鼠相比，TLR4突變小鼠腦缺血后梗死面積及體積減小，水腫減輕，神經(jīng)功能缺損改善，中風(fēng)誘導(dǎo)的干擾素調(diào)節(jié)因子-1、可誘導(dǎo)氮氧化合酶及環(huán)氧合酶-2表達(dá)降低，促炎性細(xì)胞因子水平如腫瘤壞死因子和白細(xì)胞介素（IL）-6下降，直接誘發(fā)和介導(dǎo)腦損傷的基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-9 表達(dá)也降低［11］。因此，TLR4 基因敲除可能在缺血誘導(dǎo)小鼠腦損傷起神經(jīng)保護(hù)作用。另外，Gao Y等［12］用TLR4抗體阻斷小鼠腦組織缺血再灌注模型后觀察到腦組織在不同時間點(diǎn)后的MyD88表達(dá)，提示TLR4可能通過上調(diào)MyD88表達(dá)參與腦缺血再灌注損傷的炎癥反應(yīng)機(jī)制。臨床方面，Brea D等［13］收集了110例缺血性中風(fēng)的患者，發(fā)現(xiàn)TLR4與中風(fēng)的預(yù)后及病灶梗死體積均獨(dú)立相關(guān)。因此，無論是動物實(shí)驗(yàn)還是臨床都表明TLR4可能成為治療中風(fēng)的靶點(diǎn)。

TLR4促進(jìn)缺血腦組織損傷，這一點(diǎn)研究者們可以達(dá)成共識，但是其促成腦損傷是由哪條信號傳導(dǎo)途徑頗具爭議。盡管Gao Y等［12］認(rèn)為TLR4可能通過上調(diào)MyD88表達(dá)參與腦缺血再灌注損傷，但是有一些學(xué)者報道與之矛盾。Yang QW等［14］報告了MyD88基因敲除小鼠遭受短暫缺血模型中風(fēng)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)MyD88基因敲除和野生型小鼠相比腦梗死和神經(jīng)功能缺損程度無明顯差異。這表明TLR4可能通過TRIF獨(dú)立途徑促成缺血性損傷。但是Hua F等［15］也報告說，TRIF基因敲除小鼠與野生型小鼠相比缺血再灌注后腦梗死沒有減少，神經(jīng)功能缺損均未改善。這表明TLR4可能通過MyD88獨(dú)立的途徑介導(dǎo)缺血性損傷。但是Bolanle M 等［16］報道中斷Toll樣受體下游 MyD88或TRIF信號不能防止腦缺血。這提示TLRs信號介導(dǎo)腦缺血損傷可能存在其他的信號途徑，還有可能是由于MCAO模型的差異?？傊?，TLR4信號通路促成腦缺血損傷機(jī)制需作進(jìn)一步研究。

3.2 TLR2 近來大量研究表明，TLR2與腦缺血損傷有關(guān)。Ziegler G等［7］報道，短暫腦缺血1 h后野生型小鼠腦組織TLR2在mRNA和蛋白質(zhì)水平都顯著上調(diào)，短暫局灶性腦缺血（1 h）2 d后，TLR2缺陷小鼠腦梗死體積顯著下降。其結(jié)論是TLR2上調(diào)和TLR2信號傳導(dǎo)途徑是局灶性腦缺血的重要事件并有使得缺血性損傷惡化。Lehnardt S等［8］得到類似的結(jié)論，他們報道，在局灶性腦缺血模型中，與野生型小鼠相比TLR2缺陷小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷較小，野生型小鼠腦缺血后TLR2 mRNA和TLR2蛋白上調(diào)。據(jù)Tang SC等［17］報道，在體外實(shí)驗(yàn)中，與野生型小鼠相比，來自TLR2基因敲除和TLR4突變小鼠的神經(jīng)元遭受能源剝奪后誘導(dǎo)細(xì)胞死亡減少。在體內(nèi)試驗(yàn)中，野生型小鼠腦缺血再灌注損傷后大腦皮層神經(jīng)元TLR2和TLR4的表達(dá)增加；與對照組野生型小鼠相比，TLR2或TLR4缺陷小鼠中風(fēng)后引起腦損傷和的神經(jīng)功能缺損程度明顯減少。故其認(rèn)為表達(dá)于神經(jīng)元的TLR2和TLR4通過細(xì)胞凋亡信號通路，使其容易遭受缺血死亡。

無論是通過小膠質(zhì)細(xì)胞還是神經(jīng)元本身，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為TLR2信號導(dǎo)致中風(fēng)引起的中樞神經(jīng)損傷。臨床方面，Brea D等［13］發(fā)現(xiàn)TLR2與中風(fēng)的預(yù)后獨(dú)立相關(guān)，因此TLR2可望成為治療中風(fēng)的另一靶點(diǎn)。令人振奮的是，最近Ziegler G等［18］又報道了關(guān)于體內(nèi)阻斷TLR2對實(shí)驗(yàn)性中風(fēng)中炎性細(xì)胞聚集和神經(jīng)損傷方面的保護(hù)作用。他們得到結(jié)論，TLR2介導(dǎo)白細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞浸潤與神經(jīng)元死亡，這可以通過抑制TLR2減弱。這進(jìn)一步支持了TLR2可望成為治療中風(fēng)的靶點(diǎn)。

盡管多數(shù)報道表明，TLR2基因敲除鼠減小中風(fēng)損傷，但是也有一些沖突的報道。Hua F等［19］報告說，與野生型小鼠相比，TLR2基因敲除鼠在短暫MCAO后腦梗死面積增加。這些不同的結(jié)果可能由MCAO模型差異造成，但也有可能是TLR2在腦缺血中還有其他功能。如Xiaoxia Z等［20］發(fā)現(xiàn)，炎癥和創(chuàng)傷愈合期間產(chǎn)生CEP（脂質(zhì)氧化的最終產(chǎn)品）被TLR2識別后導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子非依賴的血管生成反應(yīng)。CEP通過TLR2-MyD88依賴性信號途徑促進(jìn)后肢缺血及傷口愈合模型血管生成。這一發(fā)現(xiàn)為TLR2在腦缺血中的研究提供了一個新的方向。

3.3 其他TLRs 盡管短暫性腦缺血誘導(dǎo)后鼠TLR9 mRNA水平表達(dá)顯著上調(diào)［7］，但有研究報道它與腦缺血損傷沒有直接關(guān)系，如Hyakkoku K等［21］研究表明TLR3和TLR9信號通路與缺血再灌注引起大腦損傷沒有直接關(guān)系。Brea D等［22］分析TLR3、7、8和9的表達(dá)和缺血性中風(fēng)炎癥分子的表達(dá)及患者的臨床結(jié)果的相關(guān)性，得到的結(jié)論是TLR7和TLR8表達(dá)與急性缺血性中風(fēng)的不良結(jié)果及更強(qiáng)的炎癥反應(yīng)有關(guān)。

4 結(jié) 語

TLRs在腦缺血中起重要作用，是導(dǎo)致腦損傷的機(jī)制之一。大量研究表明TLR2、TLR4信號通路調(diào)節(jié)缺血誘導(dǎo)神經(jīng)元損傷的嚴(yán)重程度。這些結(jié)果提示，TLR2和TLR4可能是中風(fēng)的治療靶點(diǎn)，而其他TLRs在缺血性中風(fēng)的研究則有待進(jìn)一步進(jìn)行。中醫(yī)以其整體觀念的理論體系和辨證論治的治療方法，并歷經(jīng)數(shù)千年的臨床實(shí)踐，對中風(fēng)病的治療積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。如王清任《醫(yī)林改錯》中的補(bǔ)陽還五湯，臨床用于治療氣虛血瘀證中風(fēng)療效顯著，但其作用機(jī)理不明，不為國際所認(rèn)證。而通過現(xiàn)代手段對中藥方劑的深入研究，不但為研究中醫(yī)藥的作用機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)，也為研發(fā)治療中風(fēng)的新藥物提供新策略，同時也為中醫(yī)藥治療腦血管病的現(xiàn)代化和國際化帶來新契機(jī)。

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