TLR4及其抑制劑A20、SOCS1、RP105與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系

王輝波，楊 俊

(三峽大學(xué)心血管病研究所三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北 宜昌 443003)

·綜 述·

TLR4及其抑制劑A20、SOCS1、RP105與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系

王輝波，楊 俊

(三峽大學(xué)心血管病研究所三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北 宜昌 443003)

動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是心腦血管疾病的病理基礎(chǔ)，其發(fā)病機(jī)制備受關(guān)注，但至今尚未闡明。近些年來，研究TLR4(Toll like receptor 4)信號(hào)通路在AS中的作用機(jī)制成為心血管領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。本文就TLR4及其抑制劑A20、SOCS1、RP105與AS之間關(guān)系作一綜述。

Toll樣受體4；鋅指蛋白A20；SOCS1；RP105；動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是動(dòng)脈硬化中常見的類型，為心肌梗塞和腦梗塞的主要病因，是嚴(yán)重危害人類健康的主要疾病。它的發(fā)病機(jī)制的研究已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)，目前尚未完全闡明，主要圍繞著5種學(xué)說：脂質(zhì)滲入學(xué)說、動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(SMC)增殖或突變學(xué)說、損傷-應(yīng)答反應(yīng)學(xué)說、慢性炎癥學(xué)說、單核巨噬細(xì)胞作用學(xué)說。近年來炎癥在AS發(fā)病機(jī)制中的作用已經(jīng)越來越引起人們的重視，存在于動(dòng)脈壁的多種細(xì)胞如：平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、纖維原細(xì)胞等都能表達(dá)Toll樣受體(TLR s)，越來越多的證據(jù)表明TLR4(Toll like receptor 4，TLR4)在AS的發(fā)病機(jī)理中發(fā)揮了重要作用[1]。

1 TLR4與動(dòng)脈粥樣硬化

TLR4是天然免疫系統(tǒng)的一種模式識(shí)別受體，是Toll家族成員之一，其在天然免疫系統(tǒng)的許多效應(yīng)細(xì)胞(包括單核/巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞)均有表達(dá)，發(fā)揮著對外來致病微生物的識(shí)別作用，構(gòu)成機(jī)體天然的第一道防線。

1.1 TLR4的結(jié)構(gòu)與功能 到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了12個(gè)TLR家族的成員，分別命名為TLR1-12，而TLR4是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的哺乳動(dòng)物TLR，同其他TLRs一樣，TLR4屬于1型跨膜蛋白，其胞結(jié)構(gòu)域由18～31個(gè)氨基酸組成的富含亮氨酸的重復(fù)單位(LRR)，胞內(nèi)區(qū)約有200個(gè)氨基酸組成的與白介素-1受體(IL-1R)有高度同源性，稱為TIR區(qū)[2]。TIR區(qū)高度保守，而胞外LRR區(qū)的同源性較低，因此，TLR4不僅能識(shí)別LPS信號(hào)，同時(shí)還能識(shí)別透明質(zhì)烷低聚糖、內(nèi)脂A、纖維蛋白原肽、硫酸肝素片段、B防御素2等[3]。TLR4分布較廣泛，目前發(fā)現(xiàn)T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞、表皮微血管心肌細(xì)胞、小腸上皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞、子宮平滑肌細(xì)胞等均有TLR4的表達(dá)[4]。革蘭氏陰性細(xì)菌在侵入人體后細(xì)菌表面LPS通過髓樣細(xì)胞分化因子 88(Myeloid differentiation factor，MyD88)依賴性傳導(dǎo)途徑激活JNK和p38MAPK通路，最終導(dǎo)致相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[5]。后來，又有研究表明[6]，MyD88基因敲除的小鼠LPS依然可誘導(dǎo)MAPK途徑，NF-κB活化并未完全阻斷，提示存在不依賴MyD88的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的存在。MyD88非依賴性途徑主要負(fù)責(zé)LPS誘導(dǎo)的IFN誘導(dǎo)性蛋白10、糖皮質(zhì)激素終止反應(yīng)基因16、IFN調(diào)節(jié)基及樹突狀細(xì)胞的成熟[4]。

1.2 TLR4與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系 目前，越來越多的證據(jù)顯示TLR4在AS的不同階段都發(fā)揮了重要作用，Edfeldt等[7]發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)脈粥樣硬化斑中檢測出TLR4的表達(dá)水平明顯提高，并證實(shí)了正是通過TLR4信號(hào)通路的識(shí)別功能導(dǎo)致一系列與AS相關(guān)的炎性因子的大量合成與釋放。TLR4不僅引發(fā)炎癥反應(yīng)，同時(shí)還能促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖、介導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞向血管內(nèi)浸潤并形成泡沫細(xì)胞，從而促進(jìn)粥樣斑塊的形成[8]。Hayashi等[9]將載脂蛋白E缺乏組(ApoE-/-)小鼠與TLR4、脂蛋白E(ApoE-/-TLR4-/-)同時(shí)缺乏小鼠經(jīng)口腔感染牙周致病菌牙齦卟啉菌，ApoE-/-TLR4-/-與對照組(ApoE-/-)比較動(dòng)脈粥樣硬化面積明顯減少，說明TLR4在AS的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此TLR4很可能成為AS防治的標(biāo)靶。

2 TLR4的抑制劑與動(dòng)脈粥樣硬化

TLR4途徑的激活與AS的發(fā)生發(fā)展過程密不可分，為此，我們不難想象，通過抑制TLR4途徑，可以抑制AS的發(fā)生與發(fā)展。TLR4的抑制劑有很多，胞內(nèi)、胞外及跨膜負(fù)性調(diào)控因子。以下是幾種常見的TLR4抑制劑。

2.1 鋅指蛋白A20 鋅指蛋白A20(簡稱A20)是Dixit等[10]通過研究人臍血管內(nèi)皮細(xì)胞對腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的應(yīng)答反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。A20含有790個(gè)氨基酸殘基，分子量為90 kD，并具有由11個(gè)氨基酸殘基組成的環(huán)指結(jié)構(gòu)，既鋅指蛋白[11]，其主要存在于細(xì)胞液中。A20是NF-κB信號(hào)系統(tǒng)中重要的負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子，也是防止體內(nèi)炎癥反應(yīng)失控的重要調(diào)節(jié)蛋白[12-13]。A20的表達(dá)能夠被TNF、LPS、IL-1等所誘導(dǎo)，是NF-κB信號(hào)系統(tǒng)活化的產(chǎn)物，于此同時(shí)A20通過抑制TNF和LPS刺激TNFR-1和TLR4誘導(dǎo)的NF-κB的活化而對細(xì)胞損傷起保護(hù)作用。其中，A20通過泛素化和去泛素化調(diào)節(jié)參與TLR4/NF-кB(核轉(zhuǎn)錄因子кB)研究表明A20參與抑制多種心血管疾病的發(fā)生，特別是在AS的發(fā)生發(fā)展中起著重要的保護(hù)作用。Lee等[14]發(fā)現(xiàn)，A20缺乏(A20-/-)的小鼠不能發(fā)生TNF介導(dǎo)的NF-κB應(yīng)答，且易感性較普通小鼠明顯增加。Zhu等[15]將A20基因轉(zhuǎn)染到內(nèi)皮祖細(xì)胞，分化出高表達(dá)A20的內(nèi)皮細(xì)胞，將轉(zhuǎn)基因血管移植入大鼠的頸動(dòng)脈，經(jīng)過6個(gè)月后數(shù)字成像多普勒分析顯示，A20轉(zhuǎn)基因組大鼠的頸動(dòng)脈仍保持通暢，沒有血栓形成和內(nèi)膜增生，而對照組大鼠的頸動(dòng)脈均出現(xiàn)閉塞。Hou等[16]發(fā)現(xiàn)，A20高表達(dá)的人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞組(Human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)較對照組(正常HUVECs)，在高糖環(huán)境下，NF-κB表達(dá)明顯受到抑制，細(xì)胞凋亡率明顯降低[(11±1)%vs(6±1)%]。由此證明，A20可以通過抑制NF-κB來保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞，從而有效抑制AS的發(fā)生。

2.2 SOCS1 細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制因子1 (Suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1)是一種由細(xì)胞因子誘導(dǎo)產(chǎn)生并對JAK/STAT(Janus kinase and signal transducer and activator of transcription)信號(hào)通路起負(fù)性調(diào)節(jié)作用的因子，SOCS1敲除的小鼠表現(xiàn)為TLR4對LPS的刺激反應(yīng)增強(qiáng)，過度表達(dá)炎性因子。SOCS1還能抑制巨噬細(xì)胞對LPS誘導(dǎo)TLR4依賴的STAT和NF-κB的激活，提示SOCS1參與抑制TLR4信號(hào)通路[17]。SOCS1主要在內(nèi)皮細(xì)胞高表達(dá)，通過抑制炎癥反應(yīng)的過度激活保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞[18]。 Grothusen等[19]將SOCS1與低密度脂蛋白受體同時(shí)缺乏的小鼠(Ldlr-/-，Socs-1-/-)，與對照組(僅低密度脂蛋白缺乏)比較，經(jīng)過高脂飲食喂養(yǎng)，(Ldlr-/-，Socs-1-/-)組的粥樣斑塊面積、TNF-α、IL-6等炎性因子水平明顯高于對照組，充分說明了SOCS1通過抑制炎癥反應(yīng)，保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞，從而抑制AS的形成。

2.3 RP105(Radioprotection 105 kDa’) RP105又名CD180，是Toll樣受體(TLR)家族分子獨(dú)特的成員，與TLR相似，也是I型跨膜蛋白，它有一個(gè)保守的胞外亮氨酸重復(fù)序列，但其胞內(nèi)缺少一個(gè)信號(hào)域，即Toll-IL-1受體結(jié)構(gòu)域[20]。其最早發(fā)現(xiàn)于B細(xì)胞表面，并參與B細(xì)胞的生長和凋亡，但最近研究表明，RP105并不是只存在于B細(xì)胞表面，在巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DCs)、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞表面也可檢測出PR105的表達(dá)[21]。研究表明，RP105可與細(xì)胞外MD-1形成復(fù)合物，RP105/MD-1復(fù)合物可與TLR4/ MD-2復(fù)合物作用，阻止LPS與TLR4/MD-2復(fù)合物結(jié)合，從而抑制TLR4途徑[22]RP105作為TLR4途徑的抑制劑，理論上應(yīng)該是抑制AS的形成。然而Karper等[23]將RP105缺乏的(RP105-/-)骨髓和正常野生型骨髓分別植入低密度脂蛋白受體缺乏(LDLr-/-)的小鼠，經(jīng)過6周的高脂食物喂養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠組比較，RP105-/-組的小鼠主動(dòng)脈根部粥樣斑塊面積減少了57%[(131±15)×103μm2vs(230±26)×103 μm2，P=0.004)，說明RP105雖然是TLR4途徑的抑制劑，但其在AS的發(fā)生發(fā)展過程中并非通過抑制TLR4途徑參與，而是還有其他途徑作用。隨后，他又通過檢測發(fā)現(xiàn)，RP105-/-組小鼠總B細(xì)胞和活化B細(xì)胞減少，活化B1 B細(xì)胞無改變，并證實(shí)RP105的缺乏對AS的影響主要通過影響B(tài)2 B細(xì)胞和B細(xì)胞活化因子(B-cell activating factor，BAFF)的表達(dá)，而不是通過髓樣細(xì)胞的作用，因此，這證實(shí)了TLR通路介導(dǎo)的AS的形成過程中，RP105通過活化B細(xì)胞的作用比其在巨噬細(xì)胞抑制TLR4作用占優(yōu)勢。

3 展望

TLR4信號(hào)通路在AS的發(fā)生、發(fā)展過程中有重要作用，針對TLR4信號(hào)通路的抑制將成為防治AS新的靶點(diǎn)。A20和SOCS1作為TLR4信號(hào)通路的抑制劑，發(fā)揮著抑制AS的作用；然而RP105同樣作為TLR4抑制劑，理論上也應(yīng)該是抑制AS的發(fā)生，但實(shí)驗(yàn)證明，RP105有促AS的作用。AS的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，還有待進(jìn)一步研究，但我們相信隨著人們對TLR4信號(hào)通路及其抑制劑的進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)，其必將為人類防治AS帶來新的更大的突破。

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R543.5

A

1003—6350（2015）13—1938—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.13.0698

2014-11-18)

國家自然科學(xué)基金(編號(hào)：81170133、81200088、81470387)；宜昌市科技研究與開發(fā)項(xiàng)目(編號(hào)：A12301-01)；湖北省首屆醫(yī)學(xué)領(lǐng)軍人才基金

楊 俊。E-mail：yangjun@medmail.com.cn