Toll樣受體4與原發(fā)性高血壓的相關(guān)研究

李愛玲(綜述)，修瑞娟(審校)

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院微循環(huán)研究所，北京 100005)

高血壓是一種慢性血管性疾病，是促進(jìn)動脈粥樣硬化(atherosclrosis，As)發(fā)生、發(fā)展的重要因素，易累及心、腦、腎、肝等組織，引起心肌梗死、腦卒中和腎損害等并發(fā)癥。低程度的慢性血管炎癥在高血壓及其并發(fā)癥的病理改變中起重要作用，但其起始觸發(fā)因子及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑尚不清楚[1]。免疫炎性反應(yīng)是機(jī)體的一種天然防御反應(yīng)，可以對機(jī)體組織產(chǎn)生保護(hù)和損傷反應(yīng)，但是持久和過強(qiáng)的炎性反應(yīng)則會對機(jī)體造成嚴(yán)重?fù)p傷。最近的研究提示，先天及適應(yīng)性免疫與高血壓相關(guān)的血管重構(gòu)、心肌肥厚等終末器官損傷密切相關(guān)[2]。

1 Toll樣受體4及其配體

Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)是模式識別受體，最先在果蠅中發(fā)現(xiàn)，能調(diào)節(jié)先天性與獲得性免疫，在抗微生物感染和識別內(nèi)源性配體中起重要作用[3]。目前已發(fā)現(xiàn)13種TLR，其中與高血壓研究比較密切的是TLR2/4和TLR7/8[4-5]。TLR7/8主要見于先兆子癇的研究，TLR2/4主要與原發(fā)性高血壓相關(guān)，特別是TLR4的表達(dá)與活性，并且與TLR4的基因多態(tài)性有一定關(guān)系。

TLR4是在1997年發(fā)現(xiàn)的一種Toll同源體，主要表達(dá)于免疫細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及樹突狀細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞亦有表達(dá)[6]。TLR4外源性配體主要來自于病原微生物，如脂多糖；而內(nèi)源性配體來自宿主細(xì)胞在機(jī)體應(yīng)激或組織損傷時釋放的成分，如熱激蛋白、細(xì)胞外基質(zhì)降解成分等。TLR4在識別配體后發(fā)生二聚化，進(jìn)而發(fā)生構(gòu)像變化，募集下游的信號分子，導(dǎo)致核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)等激活，誘導(dǎo)促炎性因子大量產(chǎn)生，啟動炎性應(yīng)答[7]。

2 TLR4表達(dá)與血壓關(guān)系

最近研究發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)參與了高血壓時的血壓調(diào)控[2]。TLR4的表達(dá)增強(qiáng)可以導(dǎo)致血壓的增高，而抑制TLR4可以降低血壓，改善自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneous hypertensive rat，SHR)腸系膜阻力血管的收縮性[4]。15周齡的SHR，其平均動脈壓(mean arterial pressure，MAP)顯著高于同周齡的Wistar鼠，而腸系膜阻力動脈的TLR4表達(dá)同時顯著增高，兩者具相關(guān)性。用TLR4抗體處理2周后，SHR的MAP及腸系膜動脈TLR4表達(dá)降低[4]。血壓的變化也影響TLR4的表達(dá)。原發(fā)性高血壓患者經(jīng)嚴(yán)格治療，血壓可受到嚴(yán)格調(diào)控，當(dāng)血壓處于一適宜范圍，即收縮壓<130 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)時，該組患者與常規(guī)治療組(收縮壓<140 mm Hg)相比，前者外周血單核細(xì)胞表面TLR2/4顯著下調(diào)，尤其是TLR4[8]。

研究發(fā)現(xiàn)，在正常Wistar大鼠中，TLR4抗體治療并不影響MAP；抗高血壓藥物血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑雷米普利低劑量[10 mg/(kg·d)]雖然可以降低血壓，但對心肌的TLR4表達(dá)并沒有影響；而高劑量10 mg/(kg·d)時則既可以降低血壓，同時有效降低心肌TLR4表達(dá)[4,9]。說明TLR4對正常機(jī)體血壓的調(diào)控作用并不明顯，或者說是TLR4并沒有對血壓的直接調(diào)控作用，而是在病理狀態(tài)下的間接促血壓升高作用；也進(jìn)一步提示早期進(jìn)行抗TLR4作用的必要性和安全性。TLR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對血壓調(diào)控的機(jī)制主要與TLR4介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞炎性損傷及血管反應(yīng)性增強(qiáng)有關(guān)。

2.1TLR4介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞炎性損傷 內(nèi)皮細(xì)胞炎性損傷是造成主動脈通透性增高、動脈粥樣斑塊形成和血栓形成的重要原因。研究發(fā)現(xiàn)，SHR多個組織均存在炎性因子被誘導(dǎo)和氧化應(yīng)激反應(yīng)等明顯的炎癥狀態(tài)，尤其是血管內(nèi)皮細(xì)胞[10]。在SHR的血管內(nèi)皮細(xì)胞和其他細(xì)胞均存在NF-κB的表達(dá)增強(qiáng)，而持續(xù)抑制NF-κB的表達(dá)，則可以起到阻抑SHR血壓進(jìn)展的作用。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院微循環(huán)研究所與美國加州大學(xué)圣迭哥分校合作研究內(nèi)皮損傷的機(jī)制發(fā)現(xiàn)，無論整體微血管內(nèi)皮還是離體培養(yǎng)的主動脈內(nèi)皮細(xì)胞，均存在SHR內(nèi)皮細(xì)胞活性氧自由基的形成明顯增多，基質(zhì)金屬蛋白酶2/9(matrix metalloproteinase，MMP-2/9)活性增高同時伴有胰島素受體(insulin receptor，INSR)、血管內(nèi)皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)的蛋白表達(dá)降低[11-12]。SHR的腸系膜動脈中TLR4表達(dá)增高，其增高程度與血清白細(xì)胞介素6(interleukin，IL-6)水平正相關(guān)；抗TLR4處理可以降低IL-6血清濃度。所以推測，SHR體內(nèi)的內(nèi)源性配體可能通過TLR4/NF-κB途徑導(dǎo)致炎性分子，如IL-6、MMP-9等分泌增多，從而造成內(nèi)皮細(xì)胞損傷[4,13]。

2.2TLR4介導(dǎo)血管反應(yīng)性的增強(qiáng) 在SHR及原發(fā)性高血壓患者的各種血管可見到內(nèi)皮依賴性的血管舒張減弱，這主要與內(nèi)皮細(xì)胞損傷導(dǎo)致縮/擴(kuò)血管物質(zhì)產(chǎn)生失衡，干擾了正常的微血管舒縮活動有關(guān)。SHR腸系膜阻力動脈對去甲腎上腺素的縮血管反應(yīng)要強(qiáng)于對照組Wistar大鼠，抗TLR4治療2周，可以降低SHR的MAP，同時改善阻力血管的收縮性反應(yīng)，而同樣，Wistar大鼠的反應(yīng)性雖然下降但變化不明顯，提示TLR4的血壓調(diào)控作用可能是較弱和間接性的[4]。靶向于TLR4的抗炎性治療可能會通過改善內(nèi)皮細(xì)胞功能、微血管自律運(yùn)動而改善高血壓的靶器官功能障礙，為臨床藥物的應(yīng)用提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

2.2.1舒血管物質(zhì)生成減少 一氧化氮是內(nèi)皮細(xì)胞生成的一種重要的舒血管物質(zhì)，其合成減少可導(dǎo)致血管阻力增高，甚而高血壓；應(yīng)用內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)抑制劑Nω-硝基-L-精氨酸(Nω-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME)可成功誘導(dǎo)高血壓模型。大多數(shù)的證據(jù)表明，在SHR體內(nèi)一氧化氮的生成是減少的，eNOS(通過該途徑生成的一氧化氮直接影響血管的舒縮活動)隨年齡增加而表達(dá)降低。在鹽敏感型高血壓大鼠心肌，高鹽刺激可增高TLR4的表達(dá)，但降低eNOS表達(dá)，同時血壓升高；而在反復(fù)高熱處理后，血壓降低，TLR4表達(dá)降低，eNOS表達(dá)升高[14]。而且，在高脂飲食小鼠，發(fā)現(xiàn)高糖可以通過TLR4途徑抑制eNOS的磷酸化，降低其活性，一氧化氮生成量降低[15]。這些研究雖然未證明TLR4與eNOS間的直接關(guān)系，但兩者之間的相關(guān)性卻非常明顯。

2.2.2縮血管物質(zhì)生成增多 內(nèi)皮素不僅僅是一種強(qiáng)有力的縮血管物質(zhì)，而且是血管慢性炎癥的重要介質(zhì)。在未經(jīng)治療的高血壓患者，血漿內(nèi)皮素活性同炎性標(biāo)志物相關(guān)，同時伴巨噬細(xì)胞、淋巴滲出現(xiàn)象，可以在血壓尚未升高、尚無全身炎癥的時候通過激活蛋白1(activated protein-1，AP-1)和NF-κB而激活血管的炎癥；選擇性的TLR4激動劑可以時間和濃度依賴性誘導(dǎo)人單核源性樹突狀細(xì)胞生成內(nèi)皮素[16]。由此可見，TLR4/內(nèi)皮素通路在高血壓的發(fā)展過程中可能起到促血壓增高作用。在SHR腸系膜動脈收縮反應(yīng)中，TLR4表達(dá)增高介導(dǎo)血管阻力和MAP，與縮血管物質(zhì)血栓素A2生成增多有關(guān)?？筎LR4治療2周，可以降低SHR的MAP和TLR4表達(dá)，伴腸系膜動脈對去甲腎上腺素的反應(yīng)性降低，血管如果事先用環(huán)加氧酶(cyclo-oxygenase，COX)1的抑制劑sc-560或COX-2的抑制劑NS-398進(jìn)行孵育，可以降低源自于SHR的腸系膜小動脈對去甲腎上腺素的反應(yīng)性，而對源于正常wistar和抗體處理的SHR的小動脈反應(yīng)無影響[4]。由此可以看出TLR4激活對花生四烯酸代謝途徑的影響。

2.3TLR4與高血壓的血管重構(gòu) 血管重構(gòu)是影響高血壓進(jìn)程的一個重要因素[17]。盡管在原發(fā)性高血壓病尚未見TLR4與血管重構(gòu)的相關(guān)報道，TLR4可能通過促基質(zhì)降解、膠原合成參與血管重構(gòu)，但在肺動脈高壓時，高遷移率族蛋白B可以通過激活TLR4促進(jìn)慢性缺氧誘導(dǎo)的肺動脈高壓，包括心室的肥大和肺動脈的重構(gòu)建；而且該現(xiàn)象在TLR4基因缺陷鼠明顯減弱，提示TLR4在肺動脈高壓中的治療靶標(biāo)作用[18-19]。在植入的成纖維母細(xì)胞中，TLR4的激活可增強(qiáng)Smad信號途徑，可以促進(jìn)膠原的合成和與組織重構(gòu)、細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因的表達(dá)，并增強(qiáng)轉(zhuǎn)化生長因子β1的纖維化作用[20]。在離體條件下通過基因突變或藥理性抑制TLR4信號，上述反應(yīng)則消失，并博萊霉素誘導(dǎo)的皮膚纖維化反應(yīng)被削弱。說明TLR4促進(jìn)血管重構(gòu)的機(jī)制可能是通過內(nèi)源性配體激活相關(guān)通路，影響動脈的膠原聚集。在肥胖癥患者的臟層脂肪組織中，黏合素蛋白C(一種具有促炎效應(yīng)的細(xì)胞外基質(zhì)糖蛋白)及TLR4水平成為炎癥及細(xì)胞外基質(zhì)重塑的維系[21]。另外一個影響血管重構(gòu)的重要因子是MMP-9。在動脈硬化研究中，發(fā)現(xiàn)TLR2/4可以誘導(dǎo)人動脈外膜平滑肌細(xì)胞分泌MMP-9[13]。在支原體感染的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞通過TLR2/4可以誘導(dǎo)VEGF和MMP-9表達(dá)，隨細(xì)胞的增殖，VEGF和MMP-9呈時間依賴性表達(dá)增多，而同VEGF抗體預(yù)孵育的內(nèi)皮細(xì)胞則不釋放MMP-9，TLR2/4中和抗體處理者也出現(xiàn)上述情況[22]。

2.4TLR4與高血壓性心肌肥厚 高血壓的一個顯著特點就是進(jìn)展性心肌肥厚，與持續(xù)的低階的炎性反應(yīng)相關(guān)。在高血壓發(fā)生后，隨著年齡增加，開始出現(xiàn)心肌收縮功能降低，伴心肌纖維化。在兩個相互獨立的高血壓模型中，無論在自發(fā)性高血壓還是L-NAME誘導(dǎo)的高血壓大鼠，盡管幼年(4周齡)血壓已經(jīng)高于同齡Wky鼠，但心肌TLR4的表達(dá)無差異，在少年期(8周齡)及成年期，高血壓鼠的血壓進(jìn)一步增高，心肌TLR4的表達(dá)也顯著增高，心臟/體質(zhì)量比增高，與血壓增高相關(guān)聯(lián)[9]。所以，有理由認(rèn)為在已確定和正在進(jìn)展的高血壓中，TLR4表達(dá)和活性的增高，促進(jìn)了整體的炎性反應(yīng)及心肌肥厚。高血壓時心臟的變化與TLR4的基因多態(tài)性也有一定關(guān)系，高血壓女性左心室質(zhì)量較低與Asp299Gly多態(tài)性相關(guān)；而左心室壁炎性反應(yīng)較輕，則和TLR6的Ser249Pro多態(tài)性相關(guān)[23-24]。

3 TLR4與高血壓治療

TLR4抗體在高血壓治療中尚處于基礎(chǔ)研究階段。目前發(fā)現(xiàn)抗高血壓藥物尚具額外抗炎作用，而該作用可能是通過對TLR4表達(dá)的直接抑制，并且具有劑量依賴性?？垢哐獕核幬锢酌灼绽?一種血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑)在常規(guī)治療量,即1 mg/(kg·d)時，僅僅可降低高血壓小鼠的血壓，并不能影響心肌TLR4的表達(dá)；但高劑量，即10 mg/(kg·d)時卻可以降低血壓，同時有效降低心肌TLR4的表達(dá)[9]。說明TLR4的表達(dá)下降并不僅僅是血壓下降的原因，還可能是藥物的直接效應(yīng)。而另外一種血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑坎地沙坦在治療量可阻斷離體培養(yǎng)的腎臟系膜細(xì)胞上血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的TLR4表達(dá)，在超大劑量時可以對蛋白尿性腎疾病有療效[25-26]；降脂藥菲諾貝特亦可以劑量依賴方式對TLR4表達(dá)施以影響，并降低血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的TLR4 mRNA及蛋白質(zhì)表達(dá)水平[27]。

4 展 望

免疫反應(yīng)介導(dǎo)的炎性反應(yīng)在高血壓發(fā)生、發(fā)展中的作用尚不完全確定，觀察TLR4阻斷后是否可以抑制高血壓的起始和進(jìn)展，是否可以保護(hù)血管內(nèi)皮和心腎等器官功能等尚需進(jìn)一步的研究。已有研究發(fā)現(xiàn)，獲得性免疫如內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的IL-33，可以對動脈硬化起到很好的保護(hù)作用[28]。IL-33是否可以對高血壓的發(fā)生、發(fā)展起到重要的預(yù)防和治療作用，尚不清楚。所以，研究并探討SHR內(nèi)皮促炎狀態(tài)的分子遺傳機(jī)制，特別是其與TLR4的相關(guān)性及其基因表達(dá)變化，將為開發(fā)治療家族性高血壓的新藥提供新思路。

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