TLR4及相關(guān)信號(hào)通路在高血壓發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展

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全球疾病負(fù)擔(dān)研究(GBD 2015)數(shù)據(jù)顯示，在2015年約有17 921萬(wàn)人因心血管疾病而死亡。并且在全球死亡率下降速度快于預(yù)期的基礎(chǔ)上時(shí)，心血管疾病所導(dǎo)致的死亡率卻是增加的[1]。而高血壓是心血管疾病最主要的危險(xiǎn)因素[2]。嚴(yán)重威脅著人類健康，易導(dǎo)致心、腦、腎等器官損害，甚至誘發(fā)腦卒中或心肌梗死事件[3]。近年來(lái)隨著對(duì)高血壓發(fā)病機(jī)制研究的深入，認(rèn)為慢性炎癥和機(jī)體免疫功能的異常參與到高血壓及其靶器官損害過(guò)程[4]。而腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的激活是高血壓發(fā)病機(jī)制過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。氧化應(yīng)激又在高血壓的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[5]，并且可以通過(guò)激活RAS系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)血壓[6]。內(nèi)皮細(xì)胞合成的內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS) 催化產(chǎn)生的一氧化氮具有擴(kuò)張血管、抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)血壓等維持血管穩(wěn)態(tài)的作用[7]。NLRP3炎癥小體在高血壓、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化等病人動(dòng)脈血管上有較高的表達(dá)[8]。說(shuō)明這些機(jī)制在高血壓的發(fā)病過(guò)程中都扮演著重要角色。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)ToLL樣受體4(TLR4)作為免疫學(xué)上的一個(gè)模式識(shí)別受體，可以通過(guò)其介導(dǎo)的信號(hào)通路參與血壓調(diào)節(jié)的過(guò)程。本研究就TLR4及其相關(guān)的信號(hào)通路參與高血壓的發(fā)病機(jī)制過(guò)程進(jìn)行綜述。

1 Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)

TLR最先在研究果蠅中發(fā)現(xiàn)，能調(diào)節(jié)固有免疫與適應(yīng)性免疫，在識(shí)別外源性和內(nèi)源性配體中起作用[9]。基因組測(cè)序項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物基因組中有13種TLR基因，其中人類有10種，小鼠有12種。而TLR2/4與高血壓的發(fā)生相關(guān)較為密切，尤其是TLR4的表達(dá)，并且與其相關(guān)的信號(hào)通路有關(guān)。

2 TLR4及其信號(hào)傳導(dǎo)通路

TLR4是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)Toll樣受體家族(TLRs)成員，主要在免疫細(xì)胞中表達(dá)。外源性配體脂多糖(LPS)是其特異性激動(dòng)劑，被結(jié)合蛋白識(shí)別后，與CD14、TLR4形成TLR4-MD-2復(fù)合物，激活下游通路[10]。內(nèi)源性配體通過(guò)相關(guān)損傷分子模式(DAMPs)識(shí)別，激活下游通路，并在TLR4識(shí)別配體后，又通過(guò)髓樣分化因子88(MyD88)依賴或非依賴性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)活化，從而促進(jìn)相關(guān)因子的表達(dá)[11-12]。而在一些小膠質(zhì)細(xì)胞的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)sur1-trpm4構(gòu)成了一種新的機(jī)制，可以調(diào)節(jié)TLR4活化的小膠質(zhì)細(xì)胞的前炎癥因子、Ca2+敏感基因的表達(dá)，包括表達(dá)eNOS[13]。

3 TLR4與高血壓

TLR4除了在免疫細(xì)胞中表達(dá)，也在心血管系統(tǒng)相關(guān)細(xì)胞中如內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)中表達(dá)，并在心血管炎癥病理發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用[14]。TLR4的表達(dá)升高可能導(dǎo)致血壓升高，而抑制TLR4的表達(dá)可以降低自發(fā)性高血壓大鼠的血壓，抑制其心肌細(xì)胞肥大和纖維化，并改善腸系膜阻力血管的收縮性等[15-16]。而其中的機(jī)制可能與參與激活和調(diào)控RAS系統(tǒng)、氧化應(yīng)激、eNOS及NLRP3炎癥小體等有關(guān)。

3.1 TLR4與RAS系統(tǒng) RAS系統(tǒng)在心血管系統(tǒng)活動(dòng)中起到維持水、電解質(zhì)平衡及調(diào)節(jié)血壓等作用，并在高血壓的發(fā)病過(guò)程起到重要作用[17]。血管緊張素Ⅱ(AngⅡ) 是RAS系統(tǒng)中最重要的活性肽，通過(guò)與AngⅡ-1型受體(AT1R)、AngⅡ-2型受體(AT2R)結(jié)合而調(diào)節(jié)血壓。而且AngⅡ可以通過(guò)上調(diào)TLR4的表達(dá)介導(dǎo)高血壓相關(guān)炎癥、內(nèi)皮功能損傷和血管重構(gòu)[18]。特異性TLR4基因敲除可通過(guò)阻斷由AngⅡ誘導(dǎo)的高血壓和血管重構(gòu)[19]。但也有相關(guān)研究表明，血管緊張素I可以擾亂TLR4信號(hào)通路，從而抑制脂多糖誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的炎性反應(yīng)[20]。Echavarria等[21]對(duì)C57BL6小鼠注入血管緊張素。實(shí)驗(yàn)組治療中加anti-TLR4抗體或免疫球蛋白，2周后測(cè)定收縮壓(SBP)和主動(dòng)脈細(xì)胞因子水平。結(jié)果顯示：主動(dòng)脈TLR4mRNA的表達(dá)水平顯著上升，而anti-TLR4抗體治療AngⅡ-treated小鼠正常。說(shuō)明由于RAS活性增加激活了TLR4信號(hào)通路并通過(guò)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激參與了高血壓的發(fā)病過(guò)程，同時(shí)說(shuō)明TLR4和固有免疫可能在高血壓及其靶器官損害過(guò)程中起到一定作用。Jiang等[22]通過(guò)檢測(cè)抵抗素誘導(dǎo)小鼠高血壓模型相關(guān)調(diào)節(jié)血壓基因mRNA的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)與TLR4基因敲除小鼠比較，抵抗素誘導(dǎo)的野生型小鼠血壓、血糖、核轉(zhuǎn)錄因子κB及相應(yīng)地與血管緊張素原結(jié)合的P56亞基表達(dá)顯著升高，認(rèn)為抵抗素誘導(dǎo)高血壓是通過(guò)TLR4通路激活NF-κB，再通過(guò)P65與細(xì)胞核相關(guān)Agt的啟動(dòng)子結(jié)合，上調(diào)Agt的表達(dá)水平，從而激活RAS系統(tǒng)升高血壓。

3.2 TLR4與氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激是指機(jī)體組織細(xì)胞內(nèi)氧自由基生成增加和清除能力降低，導(dǎo)致活性氧族(reactive oxygen species，ROS)在體內(nèi)蓄積引起的相應(yīng)組織細(xì)胞氧化損傷。正常狀態(tài)下，體內(nèi)氧化和抗氧化系統(tǒng)維持動(dòng)態(tài)平衡，若機(jī)體損傷，氧化與抗氧化失衡，通過(guò)還原型輔酶(NADPH)氧化酶、黃嘌呤氧化酶(XOD)等途徑產(chǎn)生大量ROS，可引起血管損傷和血壓持續(xù)升高。有研究發(fā)現(xiàn)在高糖誘導(dǎo)的炎癥和纖維化過(guò)程中，出現(xiàn)了高水平的TLR4、NF-κB和活性氧的表達(dá)，認(rèn)為高糖誘導(dǎo)的炎癥和纖維化可能是通過(guò)TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路參與氧化應(yīng)激反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的[23]。

3.2.1 TLR4與NADPH氧化酶 活性氧是氧化應(yīng)激的介質(zhì)，它在維持體內(nèi)內(nèi)環(huán)境平衡和防御感染中起作用，但過(guò)度的激活會(huì)對(duì)細(xì)胞成分造成損害。Lo等[24]通過(guò)向自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)體內(nèi)注射血管緊張素轉(zhuǎn)化酶Ⅱ(ACE2)后發(fā)現(xiàn)，ACE2可顯著性降低SHR的血壓，且其體內(nèi)NADPH氧化酶含量下降，結(jié)果提示NADPH氧化酶參與高血壓發(fā)病機(jī)制的進(jìn)程。Matsuda等[20]通過(guò)對(duì)比TLR4基因缺陷小鼠與野生型小鼠在AngⅡ誘導(dǎo)高血壓的過(guò)程中的NADPH活性氧氧化水平，發(fā)現(xiàn)野生型較TLR4基因缺陷小鼠更易被誘導(dǎo)高血壓及心肌肥大，并且其NADPH活性氧氧化水平是對(duì)照組小鼠的5倍，明顯高于TLR4基因缺陷小鼠，說(shuō)明TLR4可以上調(diào)NADPH活性氧氧化，且TLR4不足可以抑制AngⅡ介導(dǎo)的NADPH活性氧氧化。Ding等[25]在野生型小鼠給予注射AngⅡ造成持續(xù)性高血壓后，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)NADPH氧化酶、p38、MAPK、p-nf-kb65和TLR4的表達(dá)增強(qiáng)，說(shuō)明TLR4及其相關(guān)MyD88信號(hào)通路參與高血壓的發(fā)病過(guò)程，可能是因?yàn)槠浼せ盍薘AS系統(tǒng)，增加了相關(guān)因子的釋放，并通過(guò)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，從而造成內(nèi)皮功能的損傷誘發(fā)高血壓[26]。

3.2.2 TLR4與黃嘌呤氧化酶 人類酶黃嘌呤氧化酶(XOD)是一個(gè)參與代謝途徑系數(shù)終端堿基限速酶，能催化次黃嘌呤和黃嘌呤生成尿酸。在組織和循環(huán)過(guò)程中它存在兩個(gè)相互轉(zhuǎn)換的形式：黃嘌呤脫氫酶(XDH)和XOD。而在XOD催化產(chǎn)生尿酸的同時(shí)，又產(chǎn)生ROS。循環(huán)中XOD的活性主要與缺血再灌注損傷、冠狀動(dòng)脈疾病、內(nèi)皮功能障礙、炎癥因子釋放有關(guān)[27]。Boban等[28]通過(guò)對(duì)比高血壓病病人中出現(xiàn)慢性腎臟疾病需要透析的病人和正常人血清中的XOD及ROS水平，發(fā)現(xiàn)較正常人均有顯著性增高，說(shuō)明XOD可能是高血壓引起腎病的原因之一。同時(shí)有研究認(rèn)為XOD抑制劑也具有減輕缺血再灌注損傷，抑制糖尿病、心血管疾病的作用[29]。睡茄內(nèi)酯被用于治療腫瘤、糖尿病、高血壓等疾病。在一項(xiàng)免疫學(xué)研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，coagulin-1作為其中的主要活性物質(zhì)，可以抑制TLR4介導(dǎo)的免疫介質(zhì)炎癥因子、一氧化氮和細(xì)胞內(nèi)超氧化物歧化酶。通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它可以抑制LPS誘導(dǎo)的線粒體ROS的產(chǎn)生，抑制NOX2，NOX4 mRNA表達(dá)和IRAK和MAPK(p38、JNK、ERK)的活化。coagulin-1也弱化了IκB的降解，從而阻止NF-κB下游的iNOS的表達(dá)和促炎性細(xì)胞因子的釋放[30]。在果糖誘導(dǎo)的心肌炎癥與纖維化的小鼠模型中注射XOD抑制劑別嘌呤醇和肉桂醛，可以使心肌氧化應(yīng)激、TLR4相關(guān)信號(hào)通路因子和NLRP3表達(dá)水平較對(duì)照組明顯下降。所以認(rèn)為XOD抑制劑可以通過(guò)抑制CD36介導(dǎo)TLR4 / 6-irak4 / 1信號(hào)通路，從而抑制NLRP3炎癥小體激活相關(guān)炎癥因子的釋放，保護(hù)果糖誘導(dǎo)的心肌炎癥與纖維化[31]。說(shuō)明肉桂醛和別嘌呤醇在抑制XOD從而抑制ROS的過(guò)程中依然與TLR4的相關(guān)信號(hào)通路有關(guān)。

3.3 TLR4與eNOS 在AngⅡ誘導(dǎo)的高血壓大鼠中，發(fā)現(xiàn)eNOS的表達(dá)升高[32]，表明高血壓與eNOS具有相關(guān)性。當(dāng)氧化應(yīng)激發(fā)生時(shí)，體內(nèi)L-精氨酸( L-arginine，L-Arg)和輔助因子四氫生物蝶呤(tetrahydrobiopterin，BH4)供應(yīng)不足導(dǎo)致eNOS功能障礙產(chǎn)生O2—，而不是NO，從而促進(jìn)了高血壓的發(fā)生、發(fā)展和血管內(nèi)皮損傷。內(nèi)皮功能障礙并不簡(jiǎn)單是一氧化氮合酶導(dǎo)致一氧化氮產(chǎn)生減少，也可以涉及一個(gè)更為復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程[33]。Ajamieh等[34]認(rèn)為其關(guān)鍵機(jī)制包括通過(guò)預(yù)防NF-κB的激活而抑制炎癥，通過(guò)eNOS激活抑制血栓素B2(TXB2)和MP釋放來(lái)保護(hù)微血管。在一項(xiàng)關(guān)于內(nèi)皮TLR4、eNOS-NO-亞硝酸信號(hào)通道與壞死性小腸結(jié)腸炎試驗(yàn)中，對(duì)比了eNOS基因敲除小鼠、TLR4基因敲除小鼠、MyD88基因敲除和正常小鼠的壞死性小腸炎嚴(yán)重程度，并檢測(cè)相關(guān)內(nèi)皮NO和相關(guān)炎癥因子的水平，認(rèn)為TLR4的激活可以通過(guò)MyD88途徑降低內(nèi)皮微血管內(nèi)皮細(xì)胞eNOS的表達(dá)[35]。Song等[36]用普瑞巴林防治高糖誘導(dǎo)大鼠模型腦卒中的發(fā)生，發(fā)現(xiàn)防治組TLR4、NF-κB、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、eNOS的表達(dá)水平較對(duì)照組有明顯下降，說(shuō)明TLR4及其相關(guān)的信號(hào)通路與eNOS表達(dá)高度相關(guān)。Treuer等[37]認(rèn)為可能的原因還有影響氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子，并通過(guò)這樣的一個(gè)路徑調(diào)控NO的釋放。因此TLR4及其相關(guān)路徑通過(guò)調(diào)節(jié)eNOS表達(dá)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激與血管內(nèi)皮的功能，從而參與高血壓的發(fā)生發(fā)展。

3.4 TLR4與NLRP3炎癥小體 mcc950是一個(gè)可以抑制NLRP3炎性小體的活動(dòng)的高度特異的小分子，有研究發(fā)現(xiàn)它可以通過(guò)降低腎臟/醋酸去氧皮質(zhì)酮/鹽和AngⅡ依賴性來(lái)誘導(dǎo)小鼠的高血壓狀態(tài)和恢復(fù)小鼠的腎功能。認(rèn)為高血壓可能與NLRP3炎性小體的表達(dá)升高有關(guān)[38]。對(duì)于經(jīng)典的NLRP3炎癥小體活化有兩種信號(hào)通路。第一信號(hào)通過(guò)激活TLR4信號(hào)通路，促進(jìn)NF-κB，激活相應(yīng)前體炎癥因子產(chǎn)生；第二信號(hào)促進(jìn)NLRP3/ASC/pro-caspase-1蛋白復(fù)合物組裝，procaspase-1自剪切成活化形式，活化的caspase-1將IL-1β和白細(xì)胞介素-18(IL-18)前體剪切活化釋放到胞外[39]。Kadoya等[40]通過(guò)野生型小鼠注入醛固酮引起腎小管間質(zhì)損傷，檢測(cè)相關(guān)炎性因子表達(dá)水平。發(fā)現(xiàn)腎小管間質(zhì)損傷后增加了炎癥小體的表達(dá)和caspase 1的活化，并產(chǎn)生過(guò)多的白細(xì)胞介素-1(IL-1)和IL-18。低密度脂蛋白作為心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素，在巨噬細(xì)胞上的研究也被證明可以通過(guò)抑制TLR4等信號(hào)途徑，減少NLRP3炎癥小體的產(chǎn)生從而減少表達(dá)，減輕血管炎癥[41]。NLRP3可能是通過(guò)TLR4或者直接通過(guò)相關(guān)信號(hào)通路誘導(dǎo)血管炎癥參與到高血壓發(fā)病機(jī)制的過(guò)程中。

4 治 療

4.1 西藥治療 TLR4抗體在高血壓治療中尚處于基礎(chǔ)研究階段。靶向于TLR4的抗炎性治療可能通過(guò)改善內(nèi)皮細(xì)胞功能、微血管自律運(yùn)動(dòng)而改善高血壓的靶器官功能障礙[42]?？垢哐獕核幬锫壬程箍梢越档蚑LR4 mRNA表達(dá)水平[35]，派多林普利(一種血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑)可以降低抵抗素誘導(dǎo)的高血壓野生型小鼠血壓和TLR4mRNA表達(dá)水平[22]。說(shuō)明TLR4mRNA表達(dá)水平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)。Li等[43]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為TLR4/MyD88/NF-κB和過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR-γ)在替米沙坦降壓的過(guò)程中起到重要作用。降脂藥阿托伐他汀可以通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)路徑和氧化應(yīng)激水平來(lái)抑制血管炎癥和微血管病變[34]。說(shuō)明一些降壓藥物和降脂藥物不僅降低血壓，而且可能通過(guò)TLR4及其相關(guān)信號(hào)通路對(duì)機(jī)體氧化應(yīng)激產(chǎn)生良好調(diào)節(jié)作用。對(duì)于NLRP3，通常是針對(duì)IL-1β和 IL-18 采用的中和抗體，但是效果并不明顯。因此，針對(duì)炎癥小體的疾病治療不應(yīng)僅僅針對(duì)其下游產(chǎn)物，還應(yīng)考慮其活化的上游環(huán)節(jié)[44]。

4.2 中藥治療 中醫(yī)學(xué)中并無(wú)“高血壓”名稱，但依據(jù)臨床表現(xiàn)及發(fā)病特性，主要?dú)w屬于“眩暈”“頭痛”等病癥。而中藥或是復(fù)方在調(diào)控高血壓機(jī)制相關(guān)病理?yè)p傷的過(guò)程中也與TLR4及其信號(hào)通路有關(guān)。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，甘草查爾酮C(licoc)，可以通過(guò)抑制NF-κB，上調(diào)磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)、eNOS信號(hào)通路，從而減少細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[45]。Romero等[46]發(fā)現(xiàn)在給予SHR橄欖葉提取物橄欖苦苷(OLE)連續(xù)5周后，與對(duì)照組相比，SHR收縮壓、心率，心臟和腎臟肥大程度明顯降低，并且降低了實(shí)驗(yàn)組主動(dòng)脈超氧化物和NADPH氧化酶的水平，認(rèn)為OLE可以通過(guò)抑制MAPK信號(hào)減少炎性細(xì)胞因子、血管TLR4的表達(dá)。Yang等[47]通過(guò)果糖誘導(dǎo)大鼠的高尿酸血癥，發(fā)現(xiàn)五苓散可以通過(guò)調(diào)節(jié)腎有機(jī)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白起到保護(hù)小鼠腎臟的作用。其作用機(jī)制可能是通過(guò)TLR4/MyD88信號(hào)途徑抑制NLRP3炎癥小體激活I(lǐng)L-1β從而減少高果糖誘導(dǎo)高尿酸血癥小鼠的腎臟損傷。

5 小結(jié)與展望

越來(lái)越多證據(jù)表明，TLR4與高血壓發(fā)病機(jī)制中的RAS、氧化應(yīng)激、eNOS、NLRP3炎癥小體有密切關(guān)系。近些年研究發(fā)現(xiàn)MicoRNA與高血壓發(fā)病有密切關(guān)系，但是否也與TLR4及其信號(hào)通路有關(guān)，需要進(jìn)一步的研究。而且通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體TLR4及其相關(guān)信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)RAS系統(tǒng)活、氧化應(yīng)激水平、血管炎癥等方面來(lái)治療高血壓，可能成為新的研究方向。但TLR4阻斷后是否可以抑制高血壓的起始和進(jìn)展，是否可以有效保護(hù)血管內(nèi)皮和靶器官功能等尚需進(jìn)一步研究。而且使用作用靶點(diǎn)單一的抗氧化劑，或者TLR4抑制劑很難全面應(yīng)對(duì)復(fù)雜的免疫炎癥和氧化應(yīng)激等過(guò)程。對(duì)于NLRP3炎癥小體激活的調(diào)控具體作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究，若能全面了解TLR4及其信號(hào)通路和氧化應(yīng)激及血管炎癥在參與高血壓發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中的具體作用，聯(lián)合運(yùn)用多靶點(diǎn)多途徑的TLR4抑制劑、抗氧化劑或中醫(yī)藥治療，可能為臨床治療高血壓提供更好的方法。