TLR4/MyD88信號(hào)通路在膝骨關(guān)節(jié)炎滑膜炎中的作用

韓憲富 李寧,2* 謝興文 黃委委 李輝

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)臨床學(xué)院，甘肅 蘭州 730000 2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院康復(fù)骨科，甘肅 蘭州 730020 3.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院老年骨科，甘肅 蘭州 730030

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)是由多重因素引起的關(guān)節(jié)退行性病變，其病程中常伴有滑膜炎癥，KOA滑膜炎的發(fā)病機(jī)理尚不完全明確，但相關(guān)研究[1]表明固有免疫應(yīng)答在KOA滑膜炎的發(fā)病中起著重要作用。Toll樣受體4(toll-like receptor4，TLR4)是一種重要的固有免疫模式識(shí)別受體，通過(guò)識(shí)別及感知損傷相關(guān)分子模式(damage related molecular patterns，DAMPs)、病原相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular patterns，PAMPs)，啟動(dòng)髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)依賴(lài)及非依賴(lài)途徑，引起固有免疫應(yīng)答啟動(dòng)后可激活及加速下游信號(hào)分子的傳遞而引起滑膜炎癥[2]。TLR4/MyD88信號(hào)傳導(dǎo)通路是TLR4信號(hào)傳導(dǎo)的主要通路[3]，本文僅對(duì)TLR4/MyD88信號(hào)通路對(duì)KOA滑膜炎發(fā)病的作用作一綜述，以期為KOA滑膜炎的診療提供理論依據(jù)和參考。

1 TLR4/MyD88信號(hào)通路

TLR4是Toll樣受體之一，由胞外識(shí)別區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)信號(hào)區(qū)等3部分組成。TLR4的胞外配體識(shí)別區(qū)主要作用是識(shí)別、感知DAMPs及PAMPs。TLR4能夠感知呼吸道合胞病毒F蛋白、乳癌病毒膜蛋白、雙萜紫杉醇、LTA等外源性配體，識(shí)別LPS此類(lèi)的天然配體，另外還可識(shí)別纖連蛋白、熱休克蛋白、高遷移率族蛋白-1、抵抗素、細(xì)胞外基質(zhì)組分等內(nèi)源性配體[4]?？缒^(qū)可結(jié)合包膜來(lái)固定受體，此區(qū)對(duì)TLR4亞細(xì)胞的定位和分子特性的決定起一定作用。胞內(nèi)區(qū)與IL-1受體相似，隨命名為 Toll/IL-1受體同源結(jié)構(gòu)域(TIR)，可募集下游含有TIR的信號(hào)轉(zhuǎn)接蛋白進(jìn)入胞內(nèi)，引導(dǎo)其間互相作用并形成信號(hào)復(fù)合體[5]。MyD88是重要的TIR銜接蛋白分子，其結(jié)構(gòu)由N端、中間及C端區(qū)域等3部分組成。由于其C端結(jié)構(gòu)與TIR相似，遂與TLR4胞內(nèi)信號(hào)區(qū)結(jié)合。TLR4可通過(guò)MyD88依賴(lài)性途徑介導(dǎo)下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，MyD88在TLR4/MyD88依賴(lài)途徑信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用是不可或缺的[6]。TLR4/MyD88信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是目前固有免疫領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，且與骨關(guān)節(jié)疾病的發(fā)病關(guān)系密切[7]。

TLR4的細(xì)胞外配體識(shí)別區(qū)識(shí)別配體后與之結(jié)合，使配體聚合物形成，再激活TLR4信號(hào)通路(見(jiàn)圖1)?；罨蟮腡LR4募集胞質(zhì)內(nèi)銜接蛋白至TIR區(qū)，配體聚合物經(jīng)與銜接蛋白結(jié)合后形成多聚體復(fù)合物，MyD88為第一個(gè)銜接蛋白，通過(guò)自身C端區(qū)域與TLR4的TIR結(jié)合形成TIR-TIR復(fù)合物，MyD88再利用胞內(nèi)級(jí)聯(lián)反應(yīng)募集其他的銜接蛋白，IRAK-4被募集至TIR-TIR復(fù)合物，IRAK-4通過(guò)Thr209、Thr387途徑誘導(dǎo)自身磷酸化并接下來(lái)激活I(lǐng)RAK-1[8]。IRAK-1脫離MyD88后與TRAF6銜接，引起TRAF6被激活。IRAK-1/TRAF6復(fù)合物在IKK酶的泛素化作用下，引起轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β活性酶(TAK1)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β活性酶結(jié)合蛋白1、2(TAB1、2)的活化[9]。TAK1激活后可使NF-κB抑制蛋白酶(IKK)磷酸化，再?gòu)腎κB酶復(fù)合物中使NF-κB降解出來(lái)，NF-κB激活后再進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，引起一系列相關(guān)基因表達(dá)及分泌，最后產(chǎn)生致炎性細(xì)胞因子如TNF-α，IL-1β等[10]。TLR4除了可激活NF-κB途徑外，還能激活JNKs、ERKs、MAPK p38及兩種轉(zhuǎn)錄因子ATF、AP-1等[11]。

圖1 TLR4/MyD88信號(hào)通路示意圖Fig.1 Schematic diagram of TLR4/MyD88 signal path

2 TLR4/MyD88信號(hào)通路在KOA滑膜炎發(fā)病中的作用機(jī)制

2.1 TLR4、MyD88在KOA滑膜中的表達(dá)

TLR4作為固有免疫模式識(shí)別受體，除了分布在各類(lèi)免疫細(xì)胞中，研究[12]還發(fā)現(xiàn)TLR4也表達(dá)在非免疫細(xì)胞中，如KOA的滑膜成纖維細(xì)胞。較正?；は啾?，早期KOA滑膜中TLR4的表達(dá)量較高，且伴隨著關(guān)節(jié)腫脹、積液、疼痛等KOA滑膜炎相關(guān)臨床表現(xiàn)[13]。研究[14]發(fā)現(xiàn)TLR4在關(guān)節(jié)滑膜中的表達(dá)與年齡的增長(zhǎng)呈正相關(guān)。Abdelwahab等[15]對(duì)9例血清陽(yáng)性RA和4例OA患者的滑膜中TLR4水平進(jìn)行免疫組化測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RA滑膜中TLR4表達(dá)水平比OA高，但OA滑膜組織中的TLR4表達(dá)也升高。Radstake等[16]研究發(fā)現(xiàn)TLR4在KOA滑膜中出現(xiàn)表達(dá)升高，但正?；ぶ兴坪鯖](méi)有檢測(cè)到TLR4的表達(dá)。上述說(shuō)明TLR4存在于KOA滑膜中且表達(dá)量較高。Wang等[17]通過(guò)對(duì)KOA Wistar大鼠滑膜中的MyD88、TLR4等基因相對(duì)表達(dá)量進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光PCR檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)KOA模型組與假手術(shù)組、空白組相比，MyD88、TLR4等表達(dá)量顯著增強(qiáng)，結(jié)果表明MyD88、TLR4存在且高表達(dá)于KOA滑膜中。上述研究表明MyD88、TLR4存在于KOA滑膜中，且表達(dá)量較高。

2.2 TLR4/MyD88信號(hào)通路介導(dǎo)KOA滑膜炎癥

KOA滑膜炎病程中常涉及免疫細(xì)胞的參與，固有免疫作為人體預(yù)防病原體入侵的重要屏障，通過(guò)模式識(shí)別受體識(shí)別及感知DAMPs、PAMPs并與之結(jié)合，使配體聚合物形成，激活固有免疫反應(yīng)后可引起和促進(jìn)KOA滑膜炎。TLR4作為一種模式識(shí)別受體，除前述配體外，細(xì)胞外基質(zhì)破壞、細(xì)胞應(yīng)激所產(chǎn)生的小分子透明質(zhì)酸及細(xì)胞粘合素C等內(nèi)源性分子產(chǎn)物也能作為DAMPs激活TLR4[18]。此類(lèi)DAMPs在滑膜中表達(dá)或滑液中分泌就成為導(dǎo)致KOA滑膜炎的危險(xiǎn)因素，DAMPs與TLR4結(jié)合，TLR4激活后可啟動(dòng)MyD88依賴(lài)途徑，激活NF-κB信號(hào)通路，引起致炎細(xì)胞因子表達(dá)、炎性介質(zhì)分泌，引起滑膜炎癥，促進(jìn)滑膜細(xì)胞增殖，且可加重滑膜炎。有研究[19]發(fā)現(xiàn)TLR4的配體LPS干預(yù)體外培養(yǎng)的滑膜細(xì)胞，可明顯誘導(dǎo)下游炎癥相關(guān)蛋白的表達(dá)；用KOA患者的關(guān)節(jié)液培養(yǎng)滑膜細(xì)胞同樣可引起輕微的炎癥反應(yīng)；研究表明KOA患者的關(guān)節(jié)液中因含DAMPs可活化TLR4，引起滑膜細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。Nair等[20]通過(guò)觀察早期KOA伴半月板損傷患者關(guān)節(jié)液和TLR4刺激因子對(duì)滑膜細(xì)胞炎癥激活的影響，研究中從接受關(guān)節(jié)鏡半月板手術(shù)的KOA早期患者獲取關(guān)節(jié)液，關(guān)節(jié)液被用于刺激成纖維樣滑膜細(xì)胞，或與脂多糖結(jié)合刺激成纖維樣滑膜細(xì)胞；結(jié)果發(fā)現(xiàn)單純關(guān)節(jié)液不會(huì)促進(jìn)成纖維樣滑膜細(xì)胞釋放IL-8，關(guān)節(jié)液結(jié)合脂多糖可促進(jìn)成纖維樣滑膜細(xì)胞中IL-8的釋放；研究表明關(guān)節(jié)液可增強(qiáng)成纖維樣滑膜細(xì)胞對(duì)TLR4配體脂多糖的炎癥反應(yīng)。有研究[21]發(fā)現(xiàn)配體激活TLR4后，可通過(guò)TLR4/MyD88信號(hào)通路增加IL-1β等促炎因子的表達(dá)；相反TAK242抑制TLR4活化則能抑制IL-1β的表迖，減輕滑膜炎癥反應(yīng)。可見(jiàn)TLR4/MyD88信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)的滑膜固有免疫應(yīng)答是引起KOA滑膜炎的重要環(huán)節(jié)。

2.3 TLR4/MyD88信號(hào)通路與KOA滑膜炎病程的關(guān)系

TLR4作為與KOA關(guān)系密切的模式識(shí)別受體，可通過(guò)MyD88依賴(lài)途徑啟動(dòng)NF-κB 在內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)傳導(dǎo)通路而引起相關(guān)促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)與分泌。在KOA患者關(guān)節(jié)中一些PAMPs、DAMPs的濃度在其關(guān)節(jié)滑液或滑膜中表達(dá)增加，隨著TLR4和PAMPs、DAMPs在不同動(dòng)物KOA模型中促進(jìn)滑膜炎癥的能力被廣泛研究及認(rèn)識(shí)，TLR4/MyD88通路在不同階段的KOA滑膜炎中可能發(fā)揮著不同的作用。Radstake等[16]發(fā)現(xiàn)中度KOA滑膜炎的滑膜中TLR4表達(dá)相對(duì)較低。王歡等[22]通過(guò)觀察KOA病程中不同時(shí)期滑膜組織TLR4的表達(dá)變化，研究發(fā)現(xiàn)TLR4的表達(dá)量隨著造模時(shí)間的延長(zhǎng)而逐步減少，但仍高于正?；そM織，而NF-κB 表達(dá)隨造模時(shí)間延長(zhǎng)而持續(xù)升高。表明TLR4激活早期KOA滑膜的炎癥反應(yīng)后，在固有免疫反應(yīng)啟動(dòng)的同時(shí)，人體的保護(hù)機(jī)制也被觸發(fā)，接著反饋性的抑制TLR4的表達(dá)，使得TLR4表達(dá)量隨KOA病程進(jìn)展逐漸降低。隨著KOA滑膜炎的病程發(fā)展，滑膜細(xì)胞壞死數(shù)量逐漸增多，其他受體的相關(guān)配體被釋放來(lái)維持KOA滑膜炎。

3 西藥干預(yù)TLR4/MyD88信號(hào)通路對(duì)KOA滑膜炎的影響

目前，已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道調(diào)節(jié)TLR4/MyD88信號(hào)通路后對(duì)RA滑膜炎癥的影響，但調(diào)節(jié)該信號(hào)通路對(duì)KOA滑膜炎影響的相關(guān)研究還較少，但此類(lèi)策略也為KOA滑膜炎的治療提供了一定的參考。Zhu等[23]通過(guò)觀察TLR4拮抗劑(TAK-242)對(duì)CFA足底注射建立的RA模型大鼠TLR4/MyD88信號(hào)通路上下游因子表達(dá)的影響，取材后采用PCR、Western Blot法檢測(cè)滑膜組織中TLR4/MyD88通路上下游因子的表達(dá)情況；結(jié)果發(fā)現(xiàn)TAK-242干預(yù)RA模型大鼠后，滑膜TLR4、MyD88、IRAK1、TRAF6、NF-κB、IL-1β、TNF-α和IL-6 mRNA和蛋白表達(dá)水平顯著下降；研究表明TAK-242可阻斷TLR4/MyD88通路抑制該通路上下游因子的表達(dá)且減輕滑膜炎癥反應(yīng)。邢丹丹等[24]研究發(fā)現(xiàn)右美托咪定可抑制TLR4/NF-κB通路相關(guān)蛋白的表達(dá)，增強(qiáng) KOA大鼠成纖維樣滑膜細(xì)胞的凋亡, 使KOA滑膜炎癥反應(yīng)減輕。Eisinger等[25]研究發(fā)現(xiàn)chemerin可通過(guò)增加KOA滑膜中TLR4 mRNA的表達(dá)而引起滑膜炎癥反應(yīng)的加重。上述研究表明一些西藥激活TLR4/MyD88信號(hào)通路，可促進(jìn)TLR4/MyD88信號(hào)通路相關(guān)蛋白、致炎細(xì)胞因子表達(dá)及炎性介質(zhì)分泌，引起KOA滑膜炎，促進(jìn)滑膜細(xì)胞增殖，加重滑膜炎。相反，阻斷TLR4/MyD88信號(hào)通路可減輕KOA滑膜炎。

4 中藥及有效提取物干預(yù)TLR4/MyD88信號(hào)通路對(duì)KOA滑膜炎的影響

楊黎黎等[26-27]研究發(fā)現(xiàn)通絡(luò)止痛方可抑制KOA滑膜炎病人滑膜細(xì)胞TLR4、MyD88、NF-κB等蛋白表達(dá)，通過(guò)阻斷TLR4/MyD88通路而減輕KOA滑膜炎癥。袁普衛(wèi)等[28]研究發(fā)現(xiàn)蠲痹膠囊可抑制豚鼠KOA滑膜中TLR4、NF-κBp56、TNF-α等TLR4/MyD88通路上下游蛋白的表達(dá)而減輕KOA滑膜炎。王歡等[29]通過(guò)觀察桂皮及白芍的提取物桂皮醛(CA)、白芍總苷(TGP)對(duì)脂多糖活化的滑膜成纖維細(xì)胞的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CA、TGP均可抑制IL-1β、TNF-α、MMP-13的分泌，抑制TLR4、MyD88、NF-κ B的表達(dá)，可促進(jìn)滑膜細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，能抑制成纖維樣滑膜細(xì)胞的過(guò)度增殖。研究表明CA、TGP均可通過(guò)抑制TLR4/MyD88信號(hào)通路減少炎癥介質(zhì)及炎性因子分泌、抑制滑膜細(xì)胞的過(guò)量增殖而減輕KOA滑膜炎。Yan等[30]研究發(fā)現(xiàn)姜黃素可下調(diào)KOA模型大鼠關(guān)節(jié)滑液IL-1β、TNF-α的表達(dá)，下調(diào)由脂多糖誘導(dǎo)的滑膜炎癥反應(yīng)中TLR4、NF-κB表達(dá)而抑制滑膜炎癥，研究表明姜黃素可阻滯TLR4介導(dǎo)的信號(hào)通路減輕滑膜炎。上述表明一些中藥及有效提取物可抑制TLR4/MyD88信號(hào)通路減輕KOA滑膜炎，研究中藥及有效提取物干預(yù)TLR4/MyD88信號(hào)通路對(duì)KOA滑膜炎的影響具有一定的前景。

5 結(jié)語(yǔ)

TLR4激活后可啟動(dòng)MyD88依賴(lài)途徑，激活NF-κB信號(hào)通路，導(dǎo)致致炎細(xì)胞因子表達(dá)、炎性介質(zhì)分泌，引起KOA滑膜炎癥，促進(jìn)滑膜細(xì)胞增殖。TLR4/MyD88信號(hào)通路在KOA滑膜炎的發(fā)病中起到重要作用，在KOA滑膜炎發(fā)病中存在固有免疫的激活。探究TLR4/MyD88信號(hào)通路在KOA滑膜炎中的作用能為闡釋KOA滑膜炎的發(fā)病機(jī)制及病理過(guò)程提供參考，以該信號(hào)通路上相關(guān)蛋白和下游炎癥介質(zhì)等為靶點(diǎn)可為KOA滑膜炎的治療提供新策略，成為其治療的新方向。但目前相關(guān)藥物干預(yù)TLR4/MyD88信號(hào)通路對(duì)KOA滑膜炎影響的研究尚屬初級(jí)階段，研究結(jié)論多來(lái)自于動(dòng)物或體外實(shí)驗(yàn)，臨床治療應(yīng)用的有效性、安全性尚不完全明確，還需進(jìn)一步更深入的探索。