Toll樣受體參與心肌缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展

朱瑞卿++王悅喜

[關(guān)鍵詞] 心肌缺血再灌注損傷；Toll樣受體；缺血后適應(yīng)

中圖分類號(hào)：R54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-816X（2015）03-0224-03

再灌注治療在急性心肌梗死患者中應(yīng)用逐漸增多，其引發(fā)的再灌注損傷日益受到人們的重視，對(duì)其發(fā)生機(jī)制進(jìn)行了積極的探索研究，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，固有免疫的成員之一Toll樣受體在心肌缺血再灌注損傷的炎癥反應(yīng)中起了重要作用，本文就Toll受體在心肌缺血再灌注損傷中的作用及發(fā)生機(jī)制展開(kāi)綜述。

1 TLRs概述

Toll樣受體家族（TIRs）是最早被人類認(rèn)識(shí)的免疫細(xì)胞的模式識(shí)別受體（PRRS），TIRs最初發(fā)現(xiàn)是果蠅背腹側(cè)蛋白質(zhì)，隨后發(fā)現(xiàn)其是參與免疫反應(yīng)的重要成員。TIR與病原體相關(guān)模式分子（PAMP）或損傷相關(guān)模式分子（DAMP）結(jié)合后，通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子（NF-kB）和絲氨酸/蘇氨酸（MAP）激酶相關(guān)信號(hào)途徑，引起多種促炎癥因子的激活，通過(guò)炎癥反應(yīng)清楚病原體感染。然而，過(guò)量出現(xiàn)的炎癥介質(zhì)可能導(dǎo)致局部和全身性疾病，包括IPS引起的內(nèi)毒素休克。為此免疫系統(tǒng)必須啟動(dòng)相應(yīng)的機(jī)制，對(duì)TIR介導(dǎo)的炎癥應(yīng)答實(shí)施調(diào)節(jié)。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)10種TIRs表達(dá)于人類，13種TIRs表達(dá)于小鼠，其中TIR1、TLR2、TIR4～6、TIR10～ 13在細(xì)胞表面表達(dá)，而TLR3、TIR7～9在細(xì)胞器上表達(dá)。前者主要識(shí)別病原表面某些共有特定的分子結(jié)構(gòu)，如G+菌的肽聚糖、磷酸和G-菌的鞭毛蛋白等；后者主要識(shí)別胞質(zhì)中病毒雙/單鏈RNA和胞質(zhì)中細(xì)菌或病毒非甲基化CpG DNA，進(jìn)而通過(guò)觸發(fā)MyD88依賴或非依賴的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，誘導(dǎo)產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子和I型干擾素。TLRs不僅表達(dá)于單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等各種免疫細(xì)胞，還在心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、外膜纖維原細(xì)胞等實(shí)質(zhì)細(xì)胞中均有表達(dá)。目前對(duì)其在心臟分布和功能的研究尚不完全明確，近期在成人心臟組織中研究發(fā)現(xiàn)10種TLRs的mRNA，其表達(dá)相對(duì)水平是TIR4> TIR2>TLR3>TLR5>TLRl>TIR6>TIR7> TIR8> TLR9> TIRlO，Tian等采用免疫組織化學(xué)和免疫印跡發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞表達(dá)TLR2和TIR4蛋白。采用基因敲除手段敲除TLR2或TLR4后對(duì)TIR2或TLR4進(jìn)行功能學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)TIR2及TIR4都在一定程度上參與了心血管疾病的免疫應(yīng)答。但是至少可以確認(rèn)的一點(diǎn)是心肌細(xì)胞表達(dá)TLR2和TIR4基因及蛋白，并能識(shí)別PAMPs和DAMPs啟動(dòng)免疫應(yīng)答。

2 TLR與心肌缺血再灌注損傷

心肌缺血/再灌注損傷（myocardial ischemia/reper-fusion injury，MIRI）的概念首先由Tennings提出，表現(xiàn)為恢復(fù)缺血心肌的血供后組織損傷加重，甚至發(fā)生不可逆損傷的現(xiàn)象，其損傷包括心肌頓抑、無(wú)復(fù)流現(xiàn)象、再灌注心律失常、致命再灌注損傷等。心肌缺血再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制，尚未完全闡明。一些研究表明固有免疫在MIRI的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，而TLRs是固有免疫的基本成員，介導(dǎo)一系列重要的免疫應(yīng)答，所以猜想Toll樣受體可能通過(guò)影響自由基、細(xì)胞內(nèi)鈣超載和白細(xì)胞的激活來(lái)參與影響心肌缺血再灌注損傷的發(fā)生。MIRI會(huì)增加炎癥介質(zhì)的表達(dá)如腫瘤壞死因子（TNF）、白細(xì)胞介素-1（IL-1）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和一氧化氮（N0）等，而強(qiáng)烈表達(dá)的炎癥因子對(duì)心臟產(chǎn)生明顯的負(fù)性作用，主要表現(xiàn)在心室功能紊亂，近些年的研究表明，再灌注損傷的心肌可通過(guò)TRL-2、TLRR-4介導(dǎo)的信號(hào)來(lái)影響心室功能紊亂的嚴(yán)重程度。心肌細(xì)胞的體外研究提示，過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激可明顯增加TLR-2參與介導(dǎo)的信號(hào)，此信號(hào)途徑亦可被TLR-2抗體阻滯，sakata等人已證明TLR2-TIRAP信號(hào)途徑促進(jìn)MIRI的進(jìn)展，并誘導(dǎo)成人左心室功能紊亂。

一些體外實(shí)驗(yàn)表明，TLR2缺陷的心肌可以明顯衰減左心室舒張壓（LVDP）的恢復(fù)，盡管是體外實(shí)驗(yàn)，但至少可以提示，心室功能紊亂與TIR2有一定關(guān)聯(lián)。TIR2缺陷的骨髓移植在野生型小鼠，其心肌梗死面積與TIR2缺陷小鼠的大致相同，但用正常小鼠骨髓移植在TLR2缺陷小鼠并不能減輕再灌注損傷，此外用TIR2抗體治療的小鼠可減輕心肌炎癥、細(xì)胞凋亡，TLR2陽(yáng)性的白細(xì)胞也許可以決定MIRI的嚴(yán)重程度。TIR信號(hào)通路參與MIRI的機(jī)制除了炎癥反應(yīng)外，與心肌細(xì)胞凋亡也有關(guān)。已有研究證明TIR2和TIR4與凋亡和生存通路有關(guān)。在TIRs家族中，基于目前的研究認(rèn)為T(mén)LR-2、TIR-4與MIRI的發(fā)生最為密切。在MIRI時(shí)TIR2和TLR4通過(guò)識(shí)別不同的損傷性配體激活信號(hào)通路，激活后可引起不同的損傷表現(xiàn)，但TIR2和TIR4通路可能存在著交叉和共同徑路，從而具有協(xié)同和擴(kuò)大損傷效應(yīng)的作用。循環(huán)中的白細(xì)胞TIR和心肌細(xì)胞TIR參與MIRI的途徑與方式有所差異，但在功能上可能起到相互完善和互補(bǔ)的作用，在MIRI時(shí)，損傷性配體一部分可直接被心肌TIR識(shí)別并激活，另一部分進(jìn)入循環(huán)激活白細(xì)胞TIR，從而產(chǎn)生一些列的趨化因子，促進(jìn)炎癥因子和白細(xì)胞的聚集，促進(jìn)炎癥反應(yīng)，同時(shí)也可能活化了心肌TIR，使MIRI加重。白細(xì)胞TLR起到免疫監(jiān)視的作用，并傳遞信號(hào)給心肌TIR，心肌TIR活化后作為主力軍產(chǎn)生一些列的損傷作用，它們共同形成完整的損傷體系。

TIR介導(dǎo)的信號(hào)通路有兩個(gè)，包括MyD88和TRIF依賴途徑，它們可能都參與調(diào)節(jié)MIRI。Kac-zorowski發(fā)現(xiàn)敲除小鼠心臟中的MyD88和TRIF，再灌注損傷后其血清中TNF-a、IL-6、IL-1、細(xì)胞間黏附分子（ICAM-1）和單細(xì)胞趨化因子（MCP-1）明顯減少，NF-KB是TIR-4調(diào)節(jié)信號(hào)通路的下游轉(zhuǎn)錄因子，被激活后進(jìn)入細(xì)胞核，正性調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞基因的表達(dá)。Yang和jiang在使用血管緊張素2受體阻滯劑（纈沙坦）預(yù)處理大鼠時(shí)，發(fā)現(xiàn)可減少TIR4和NF-KB的表達(dá)并改善MIRI。MIRI的發(fā)生不僅通過(guò)TIR4信號(hào)通路，也可通過(guò)與TIR信號(hào)通路相關(guān)的其它途徑，如P13/AKt信號(hào)通路、AMPK和EPK通路。zhao在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，C3H/Hej（TIR4缺陷）鼠較野生型，其ERK和AMPK的信號(hào)表達(dá)更強(qiáng)，其離體心肌細(xì)胞抵抗收縮功能紊亂的能力更強(qiáng)，這可能與AMPK、ERK信號(hào)通路在C3H/Hej心臟的低氧活化能力更強(qiáng)有關(guān)，考慮TLR4信號(hào)可能抑制AMPK和ERK通路來(lái)實(shí)現(xiàn)MIRI。另一條TLR4/P13K/AKt依賴通路也可能參與MIRI的發(fā)生，在TIR4（-）小鼠中使用P13K抑制劑，其再灌注損傷不能得到改善，認(rèn)為P13k/AKt可能通過(guò)增加磷酸化作用、心肌磷酸酶的失活、心肌糖原合成酶-3的失活來(lái)介導(dǎo)MIRI。MIRI中免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞會(huì)釋放一些內(nèi)源性配體，與TIR結(jié)合而激活各種固有免疫應(yīng)答，應(yīng)答過(guò)程受MyD88、TRIF途徑和其它相關(guān)通路的影響，最后通過(guò)激活NF-kB促進(jìn)炎癥反應(yīng)。endprint

3 TLRs 與心肌缺血預(yù)適應(yīng)、后適應(yīng)

現(xiàn)已有大量的實(shí)驗(yàn)研究證明心肌缺血預(yù)適應(yīng)（IPC）、后適應(yīng)（IPOC）可通過(guò)降低心肌梗死面積，減少細(xì)胞凋亡，改善內(nèi)皮功能及減輕心肌缺血組織水腫，對(duì)心肌缺血再灌注損傷發(fā)揮保護(hù)作用。而近些年來(lái)研究者猜想心肌缺血預(yù)適應(yīng)、后適應(yīng)IPC可能通過(guò)TLR2一TIRAP依賴途徑實(shí)現(xiàn)細(xì)胞保護(hù)作用，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，預(yù)處理的野生型小鼠適應(yīng)可能通過(guò)TIR起到減輕MIRI的作用。Izuishi等實(shí)驗(yàn)證明，用HMGB1預(yù)處理的野生型小鼠，其肝的再灌注損傷與TIR4突變的小鼠相比明顯減輕，且肝細(xì)胞得到一定保護(hù)。此外在大腦缺血再灌注的研究中，用TIR-2特效配體預(yù)處理的小鼠可降低其腦梗范圍。Dong等實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)預(yù)處理的野生型小鼠其左心室舒張壓恢復(fù)率明顯提高，心功能亦明顯改善。用TLR2興奮劑Pam3 CSK4可復(fù)制出小鼠缺血預(yù)適應(yīng)的效果，但TIR-2缺陷小鼠則不能，Mersmann等也發(fā)現(xiàn)，通過(guò)Pam3 CSK4預(yù)處理可減少心梗面積和肌鈣蛋白T的釋放。Ponce等發(fā)現(xiàn)美洲錐蟲(chóng)病患者的心臟細(xì)胞上TLR2的表達(dá)高于正常人，TIR2激活后促進(jìn)IL-6的分泌，發(fā)揮抗凋亡作用。缺血再灌注損傷后，采用LPS預(yù)處理可激活Pl3k/AKT信號(hào)通路減輕心肌細(xì)胞凋亡和心肌梗死面積。IPS預(yù)處理培養(yǎng)的心肌細(xì)胞后激活PI3k/AKT' ERK、IKB-β發(fā)揮抗凋亡效應(yīng)來(lái)減輕心肌細(xì)胞缺氧再?gòu)?fù)氧損傷，IPS預(yù)處理未改善TIR4和MyD88基因敲除小鼠的心功能，提示TIR4和MyD88參與該機(jī)制。缺氧再?gòu)?fù)氧損傷的心肌細(xì)胞釋放外源性配體HSP60經(jīng)TIR4/NF-KB通路減輕心肌細(xì)胞凋亡。大量的研究提示預(yù)適應(yīng)能夠減輕再灌注損傷，但由于其臨床應(yīng)用受到限制，近年來(lái)心肌缺血后適應(yīng)越來(lái)越受到人們的追捧，不少文獻(xiàn)肯定了其減輕再灌注損傷的作用，缺血后適應(yīng)的分子機(jī)制成為研究的熱點(diǎn)，近期的一項(xiàng)國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)閉塞大鼠的大腦中動(dòng)脈形成腦梗死，分別在閉塞2、3、4、4.5和6小時(shí)后給予5個(gè)循環(huán)的缺血（lOs）——灌注（lOs），結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺血2、3、4小時(shí)的三組，其腦梗死面積、腦水腫程度、腦功能都得到一定程度的改善，實(shí)時(shí)RT-PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)TIR2、TIR4的表達(dá)亦減少，所以猜想Toll樣受體也可能參與心肌缺血后適應(yīng)的分子機(jī)制，其基礎(chǔ)就在于TIR在MIRI中起著重要作用，而缺血后適應(yīng)使TLR的損傷性配體減少，減弱TIR信號(hào)通路的激活，進(jìn)一步減輕MIRI，但目前對(duì)兩者的相關(guān)性研究較少，需進(jìn)一步研究證實(shí)。

4 展望

大量的文獻(xiàn)研究提示Toll樣受體（尤其疋TIR2、TIR4）參與介導(dǎo)心肌的缺血/再灌注損傷，關(guān)于其分子機(jī)制有了一定認(rèn)識(shí)，但仍然有許多疑問(wèn)沒(méi)有解釋清楚，如感染時(shí)，Toll樣受體可以保護(hù)心臟并限制組織損傷，為什么在非感染刺激時(shí)TIRs會(huì)增加損害性的炎癥反應(yīng)，并加重組織損傷，由此可見(jiàn)免疫系統(tǒng)的激活具有“雙刃”效應(yīng) 完整的免疫系統(tǒng)在機(jī)體的許多保護(hù)途徑中是必需的，而長(zhǎng)期的免疫激活也可能激活“不利”的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)而致疾病發(fā)展。當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)就是在限制有害的先天免疫反應(yīng)的同時(shí)如何保持足夠、適當(dāng)?shù)南忍烀庖叻烙鶛C(jī)制。因此研究能否將后適應(yīng)與優(yōu)化TIR完美結(jié)合，從而探尋安全、有效的減輕再灌注損傷的方法還需要進(jìn)一步深入研究。endprint