TLR4/TRIF/Caspase-8信號(hào)通路與膿毒癥樹突狀細(xì)胞凋亡的關(guān)系研究進(jìn)展

李 沖綜述，陳 濤，陳 淼審校

（遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，貴州遵義563000）

TLR4/TRIF/Caspase-8信號(hào)通路與膿毒癥樹突狀細(xì)胞凋亡的關(guān)系研究進(jìn)展

李 沖綜述，陳 濤，陳 淼審校

（遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，貴州遵義563000）

Toll樣受體； 半胱氨酸蛋白酶類； 膿毒癥； 樹突細(xì)胞； 綜述

Toll樣受體（TLRs）是模式識(shí)別受體家族中的一員，TLRs中 TLR4是識(shí)別革蘭陰性菌細(xì)胞外壁脂多糖（LPS）的主要受體。在TLR信號(hào)通路中，Toll樣受體/TIR結(jié)構(gòu)域的接頭分子（TLR4/TRIF）信號(hào)通路為L(zhǎng)PS誘導(dǎo)發(fā)生膿毒癥過程中最重要的通路，TRIF通過受體相互作用蛋白1（RIP1）作為橋梁募集Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域（FADD），F(xiàn)ADD又可與半胱氨酸特異性蛋白酶-8（Caspase-8）相結(jié)合，從而引發(fā)級(jí)聯(lián)反應(yīng)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生。同時(shí)研究表明，樹突狀細(xì)胞（DCs）凋亡在膿毒癥發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色。因此，闡明TLR4/TRIF/Caspase-8信號(hào)通路與膿毒癥DCs凋亡關(guān)系對(duì)膿毒癥的進(jìn)一步研究及其臨床治療有著重要意義。

1 TLR4/TRIF信號(hào)通路

1.1 TLRs 固有免疫在機(jī)體免疫系統(tǒng)中占重要地位，是機(jī)體防御病原體對(duì)其產(chǎn)生感染或損傷的首要防線。在這道防線中最具特征性的傳感系統(tǒng)即是通過一類模式識(shí)別受體（PRR）識(shí)別來源于微生物上具有保守成分的相關(guān)分子模式（PAMPs）的識(shí)別分子，為抵御病原體侵害而產(chǎn)生一系列細(xì)胞因子[1]。其中可通過多個(gè)不同類型的PRRs識(shí)別微生物病原體，大致分為分泌類、膜類和胞質(zhì)類[2]。其中TLRs是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的模式識(shí)別受體家族成員[3]。

TLRs的結(jié)構(gòu)和功能都非常保守，目前在人體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)11種TLRs。家族成員分別分為TLR1～9、TLR11、TLR13。TLRs也可分為表達(dá)于微生物細(xì)胞膜的TLRs和表達(dá)于微生物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)和吞噬溶酶體膜的TLRs 2種類別。除TLR13外，目前為止仍未找出與其同源的PAMP[4]，其余TLRs均可各自識(shí)別與之相關(guān)的PAMP中的不同成分[5]。其中TLR1～2、TLR4～6及TLR11表達(dá)于細(xì)胞膜，識(shí)別微生物細(xì)胞膜上的組成成分；TLR3、TLR7～9表達(dá)于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，識(shí)別病原體內(nèi)的核酸成分[4]。

TLRs參與的信號(hào)通路及其功能調(diào)節(jié)一直備受研究人員關(guān)注。TLRs是通過募集一類富含Toll-IL-1受體結(jié)構(gòu)域（TLR結(jié)構(gòu)域）的接頭蛋白，識(shí)別特異性PAMP，從而啟動(dòng)信號(hào)通路，介導(dǎo)免疫反應(yīng)的產(chǎn)生[3]。在所有TLRs的組成部位中，位于細(xì)胞膜外區(qū)的TLRs可對(duì)PAMP進(jìn)行識(shí)別，而位于細(xì)胞質(zhì)區(qū)的TLRs又被稱之為TLR結(jié)構(gòu)域，可募集下游含有TLR的信號(hào)分子。TLRs與多種臨床常見疾病均存在密切相關(guān)聯(lián)系，包括全身感染性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等，如Trotta等[6]發(fā)現(xiàn)TLR4在神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮作用，包括帕金森病、阿爾茨海默病等。

1.2 TRIF TLRs識(shí)別相應(yīng)配體后，由髓樣分化因子88（MyD88）、類MyD88接頭分子（MAL）、包含TIR結(jié)構(gòu)域的分子（SARM）、TRIF相關(guān)接頭分子（TRAM）及TRIF，這類包括TIR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白，通過MyD88依賴型途徑及MyD88非依賴型途徑進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)，其中MyD88非依賴型途徑又稱為TRIF依賴型途徑[7]。前者是除TRL3外，其他所有TLRs信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的共同通路，而后者主要存在于TLR3及TLR4通路中。在膿毒癥的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)，前文所述的接頭蛋白中，TRIF是唯一在介導(dǎo)生物細(xì)胞凋亡信號(hào)傳導(dǎo)途徑的研究中被認(rèn)可的接頭蛋白[8]。目前已發(fā)現(xiàn)接頭分子TRIF參與介導(dǎo)數(shù)條信號(hào)通路，在炎性反應(yīng)的發(fā)生過程中，以及細(xì)胞組織凋亡等方面發(fā)揮著重要作用。

2 膿毒癥

膿毒癥是由多種原因引起及多條途徑引發(fā)的復(fù)雜的嚴(yán)重全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS），其病情發(fā)展速度快、病死率高[9]，同時(shí)也是當(dāng)代危重病急救醫(yī)學(xué)、創(chuàng)傷外科等重要學(xué)科的研究方向之一[10]。近幾十年來，盡管許多藥物和支持性護(hù)理療法得到很大的發(fā)展，但膿毒癥的治愈結(jié)果并沒有顯著提高，為減少臨床膿毒癥的死亡率，更好地理解膿毒癥的分子機(jī)制與發(fā)生發(fā)展過程是至關(guān)重要的。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥的病情發(fā)展機(jī)制即為過度產(chǎn)生及釋放的炎癥介質(zhì)引發(fā)的免疫反應(yīng)失調(diào)，最終導(dǎo)致機(jī)體免疫功能進(jìn)一步紊亂[11]。Hotchkiss等[12]發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重膿毒癥模型體內(nèi)存在免疫功能受損及外周血中免疫細(xì)胞包括B淋巴細(xì)胞和CD4+T淋巴細(xì)胞呈廣泛性的逐漸喪失。機(jī)體內(nèi)的免疫功能紊亂并非固定不變的免疫激活狀態(tài)，其主要包括免疫亢進(jìn)狀態(tài)和免疫抑制狀態(tài)，其中膿毒癥模型體內(nèi)主要表現(xiàn)為免疫抑制狀態(tài)[13]。學(xué)界提出的假說認(rèn)為，在膿毒癥的發(fā)生及進(jìn)展過程中，膿毒癥患者常由最初的機(jī)體免疫亢進(jìn)狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)體免疫抑制狀態(tài)，隨之發(fā)生一系列嚴(yán)重性、難治性及繼發(fā)性病原菌感染，可導(dǎo)致病情呈不可逆性改變，最終導(dǎo)致患者死亡[14]。因此，可以假設(shè)，通過糾正失去平衡的免疫系統(tǒng)即可切實(shí)提升膿毒癥患者的治愈率。

DCs屬于機(jī)體免疫系統(tǒng)中的重要一員，且為功能最強(qiáng)的專職抗原提呈細(xì)胞（APC），其能高效率攝取、加工及處理并呈遞機(jī)體內(nèi)抗原，在機(jī)體內(nèi)各種免疫應(yīng)答中起著重要作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥發(fā)生后DCs的凋亡呈增加趨勢(shì)，同時(shí)DCs的凋亡和總體數(shù)量的減少對(duì)膿毒癥的病情發(fā)展有進(jìn)一步的推動(dòng)作用。進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，膿毒癥時(shí)，動(dòng)物體內(nèi)脾臟等淋巴組織中DCs的數(shù)量呈大幅度降低趨勢(shì)，且主要表現(xiàn)為組織及細(xì)胞凋亡。當(dāng)特異性清除動(dòng)物模型體內(nèi)的DCs后，其死亡率呈顯著上升，而補(bǔ)充野生型DCs則能穩(wěn)定免疫系統(tǒng)，并顯著改善膿毒癥動(dòng)物模型的預(yù)后，同時(shí)降低其死亡率。相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)，DCs的細(xì)胞凋亡除了表現(xiàn)為自身成熟障礙、細(xì)胞數(shù)量減少、抗原呈遞能力下降外，還包括誘導(dǎo)初始 T細(xì)胞向負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞即調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Trey）分化，導(dǎo)致機(jī)體免疫功能發(fā)生障礙，進(jìn)一步表現(xiàn)為機(jī)體免疫功能抑制[15]。Huang等[16]在動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，燒傷小鼠體內(nèi)Trey活性呈明顯增強(qiáng)趨勢(shì)，在體內(nèi)的作用主要表現(xiàn)為明顯抑制T細(xì)胞的增殖分化，同時(shí)刺激合成分泌大量抑制性細(xì)胞因子，使機(jī)體內(nèi)進(jìn)一步發(fā)生免疫功能障礙，在燒傷小鼠模型中以合并膿毒癥小鼠體內(nèi)表現(xiàn)更加明顯。作為APC的DCs凋亡必將同時(shí)削弱T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的免疫功能，最終導(dǎo)致機(jī)體不能針對(duì)病原微生物而產(chǎn)生有效且正確的免疫應(yīng)答反應(yīng)。結(jié)合相關(guān)動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在膿毒癥動(dòng)物模型機(jī)體免疫功能障礙的發(fā)病機(jī)制中，細(xì)胞凋亡所具有的重要角色已越來越受到重視，同時(shí)，有效抑制機(jī)體內(nèi)淋巴細(xì)胞的凋亡反應(yīng)即可明顯改善動(dòng)物模型預(yù)后的事實(shí)，使上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加具有說服力。一項(xiàng)有關(guān)膿毒癥感染的臨床病例分析結(jié)果顯示，膿毒性休克患者體內(nèi)循環(huán)中，DCs的總體數(shù)量呈大幅度減低，為該病最終導(dǎo)致難治率及病死率高的主要因素[17]。以上事實(shí)表明，降低DCs的凋亡率將在未來成為臨床上藥物治療膿毒癥的研究靶向之一，但目前膿毒癥最終導(dǎo)致DCs凋亡的具體機(jī)制還不清楚。

3 TLR4/TRIF信號(hào)通路與膿毒癥

在對(duì)TLRs的研究中已發(fā)現(xiàn)，TLR2和TLR4與膿毒癥中脾臟的DCs凋亡相關(guān)[18]。這些結(jié)論提示，TLRs與膿毒癥DCs凋亡存在一定相關(guān)性。在膿毒癥的發(fā)生發(fā)展過程中，LPS是最主要的誘發(fā)及刺激因素，在膿毒癥早期，LPS與LPS結(jié)合蛋白（LBP）結(jié)合形成免疫復(fù)合物，然后再與單核、巨噬細(xì)胞表面的TLRs相結(jié)合，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)過程，從而促進(jìn)合成及釋放多種炎癥介質(zhì)，最終發(fā)展為膿毒癥[19]。臨床上膿毒癥的發(fā)生多由革蘭陰性菌細(xì)胞壁LPS引起，同時(shí)，在TLRs的研究中已發(fā)現(xiàn)，TLR4是識(shí)別革蘭陰性菌細(xì)胞壁LPS的主要受體，在對(duì)革蘭陰性菌及其產(chǎn)物的識(shí)別中起著關(guān)鍵作用。上述研究結(jié)果提示，TLR4/TRIF信號(hào)通路在膿毒癥發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。

在針對(duì)膿毒癥多發(fā)人群新生兒的研究中發(fā)現(xiàn)，其膿毒癥的發(fā)病機(jī)制存在TLR4持續(xù)低表達(dá)的現(xiàn)象，這或許可以間接提示TLRs信號(hào)通路在新生兒膿毒癥的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用，也可部分解釋臨床上新生兒為何較成年人更容易感染革蘭陰性菌，且病情更加難以控制及死亡率更高[20]。同時(shí)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TRIF及核因子-кB（NF-кB）在病毒性心肌炎的細(xì)胞凋亡過程中起重要作用，通過抑制TLRs信號(hào)通路的活化有可能成為臨床上治療人類病毒性心肌炎的一個(gè)潛在突破點(diǎn)[8]。

在TLR4/TRIF信號(hào)通路中，LPS與TLR4結(jié)合后，通過MyD88依賴型或非依賴型信號(hào)傳導(dǎo)通路激活NF-κB，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，NF-кB進(jìn)入細(xì)胞核后調(diào)控一系列炎癥介質(zhì)的基因表達(dá)，進(jìn)一步作用于巨噬細(xì)胞或DCs，繼而產(chǎn)生一系列繼發(fā)性細(xì)胞因子及炎癥介質(zhì)，同時(shí)調(diào)控CD80、CD86等輔助刺激因子的基因表達(dá)，這些細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)不但誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫（體液免疫和細(xì)胞免疫），還可進(jìn)一步激活NF-кB，形成正反饋的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)，產(chǎn)生過度的炎性反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)展為SIRS，最終導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重膿毒癥及多臟器功能障礙綜合征[21-23]。

4 TLR4/TRIF/Caspase-8 信號(hào)通路

TRIF除了包含TIR結(jié)構(gòu)域之外，還包括2個(gè)功能結(jié)構(gòu)域，即T6BM結(jié)構(gòu)域和RIP同型相互作用結(jié)構(gòu)域（RHIM）。有研究發(fā)現(xiàn)，盡管T6BM及RHIM結(jié)構(gòu)域均可介導(dǎo)NF-κB的活化，但只有后者能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡反應(yīng)。研究證實(shí)，TRIF是通過FADD/Caspase-8途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[24]，由于TRIF不含死亡結(jié)構(gòu)域（DD結(jié)構(gòu)域），需通過富含DD結(jié)構(gòu)域的RIP1作為橋梁募集FADD，F(xiàn)ADD又通過死亡效應(yīng)結(jié)構(gòu)域與Caspase-8結(jié)合，從而引發(fā)Caspase的級(jí)聯(lián)反應(yīng)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。

5 小結(jié)及展望

TLRs在膿毒癥的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用，其中TLR4/TRIF/Caspase-8信號(hào)通路可以介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，而DCs凋亡在膿毒癥的病理生理過程中占重要地位，并且與膿毒癥患者的病死率密切相關(guān)，降低DCs的凋亡率將有望在未來成為臨床上藥物治療膿毒癥的研究靶向之一。而TLR4/TRIF/Caspase-8信號(hào)通路與膿毒癥DCs凋亡關(guān)系的探討，為膿毒癥的免疫調(diào)節(jié)治療提供了一個(gè)新策略和新靶點(diǎn)。

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A

1009-5519（2015）22-3411-03

2015-08-09）

貴州省科技廳自然科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目（黔科合J字[2009]2186號(hào)）；第三軍醫(yī)大學(xué)2014年度“創(chuàng)傷、燒傷與復(fù)合傷國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金”（SKLKF201412遵醫(yī)合字[2014]03號(hào)）。

李沖（1989-），男，湖北隨州人，碩士研究生，主要從事膿毒癥研究；E-mail：244088732@qq.com。

陳濤（E-mail：2395086838@qq.com）。