TLR4/NF-Kb 信號通路與心房顫動關(guān)系的研究進展

周杰棟，林輝，廉姜芳，郭航遠

作者單位： 312000 浙江省紹興，紹興文理學院醫(yī)學院（周杰棟、郭航遠）；寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院（林輝、廉姜芳）

心房顫動（簡稱房顫）是一種十分常見的心律失常疾病，且隨著年齡的增長發(fā)病率迅速上升，其主要表現(xiàn)為心房原有的規(guī)律電活動喪失，而被雜亂無序的顫動波取代，是嚴重的心房電活動紊亂。國內(nèi)最新的一項大樣本流行病學調(diào)查報告顯示，我國的房顫患病率達到了2.3%[1]，而在2004 年國內(nèi)發(fā)病率還僅為0.61%[2]。房顫不僅影響心臟射血功能，也會引起附壁血栓的形成，而附壁血栓的脫落可導(dǎo)致缺血性腦卒中等并發(fā)癥，嚴重時可危及生命。所以房顫不僅嚴重影響人們的生命質(zhì)量，更造成大量醫(yī)療資源消耗和家庭經(jīng)濟負擔。房顫的發(fā)病機制是多方面的，主要包括折返機制、異位局灶自律性增強、自主神經(jīng)張力改變、炎癥及氧化應(yīng)激、心房重構(gòu)和遺傳因素等。模式識別Toll 樣受體4（TLR4）及其下游的NF- b 通路是經(jīng)典的介導(dǎo)炎癥與氧化應(yīng)激的重要途徑，對心臟的功能有著重要的影響。本文就TLR4/NF- b 信號通路在房顫中的作用進行綜述，為房顫的防治提供更多的思路與參考。

1 TLR4/NF- b 信號通路概況

Toll 樣受體是廣泛存在于許多物種中的模式識別受體，既可以識別外部刺激，如病原微生物，也能識別內(nèi)部物質(zhì)，如腫瘤或細胞損傷，并在免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[3]。目前，已經(jīng)在人類中鑒定并發(fā)現(xiàn)了10種TLR，其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6和TLR10 存在于細胞膜上，而TLR3、TLR7、TLR8 和TLR9 在細胞質(zhì)中表達。TLRs 的信號主要通過MyD88 和TRIF 進行傳遞，各種TLR 亞型之間存在一定差異；除TLR3 以外的所有TLR 都需要MyD88才能加入TIR 域。TLR3 和TLR4 配體募集連接蛋白TRIF，而TLR2 和TLR4 信號不僅需要MyD88，還需要Mal/TIRAP 的合作[4]。

TLR4 是TLR 家族的重要成員，也是目前研究最廣泛的受體之一。它的天然配體脂多糖（LPS）是一種強效刺激物，可以誘發(fā)劇烈的炎癥反應(yīng)[5]。MyD88 和TRIF 途徑參與了TLR4 激活后細胞中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在MyD88 依賴性途徑中，TLR4 和髓樣分化蛋白2（MD-2）在結(jié)合其配體后形成二聚體，結(jié)合到MyD88 的TIR 結(jié)構(gòu)域，形成活性TLR4/MyD88復(fù)合物，然后激活I(lǐng)L-1R 相關(guān)激酶4（IRAK4）、IRAK1、IRAK2 和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TRAF6），從而誘導(dǎo)I K 活化并最終激活NF- B 途徑[6]。不同的是，TLR4 激活的非MyD88 依賴性途徑，即TRIF依賴性途徑，與干擾素的表達密切相關(guān)[7]。

NF- B 通路是炎癥反應(yīng)中的關(guān)鍵通路，在各種炎癥狀態(tài)中起重要作用。目前已知5 種NF- B 蛋白：p50、p65、p52、RelB 和c-Rel[8]。在沒有外部刺激的情況下，NF- B 蛋白p50/p65 與抑制蛋白I B 結(jié)合形成無活性的三聚體，存在于細胞質(zhì)中。當外部刺激作用于相應(yīng)的受體時，如當LPS激活TLR4 時，NF- B 可以通過經(jīng)典途徑被激活，磷酸化的I B 從三聚體解離，導(dǎo)致p50/p65 易位到細胞核并引起炎癥因子基因的廣泛表達，引發(fā)強烈的炎癥反應(yīng)；此外，上調(diào)的炎癥因子可以進一步激活NF- B，形成正反饋機制[9]。其中，NF- B 激活后產(chǎn)生的IL-1 、TNF-等因子對中性粒細胞有強烈的趨化作用，引起炎癥細胞浸潤。

2 TLR4/NF- b 對房顫的影響機制

2.1 炎癥途徑 炎癥是機體用于抵抗外來病原入侵或清除體內(nèi)異己物質(zhì)的一種反應(yīng)，但是過度激活的炎癥反應(yīng)有時會對機體產(chǎn)生不同程度的損害。而房顫的發(fā)生與炎癥也有著密切的聯(lián)系[10]，臨床研究表明，相比于健康人，在房顫患者中NF- B、TLR4 和Myd88 相關(guān)分子表達水平更高[11]。

TLR4/NF- b 通過炎癥反應(yīng)影響房顫的機制是多方面的。首先NF- B 分子會抑制編碼心臟Na 通道的基因轉(zhuǎn)錄，以響應(yīng)炎癥反應(yīng)動員，而Na 通道的減少則是造成房顫的一個重要原因[12]。其次，TLR4/NF- b 下游分子之一NLRP3 的激活也是一個重要的因素，NLRP3 是導(dǎo)致心肌細胞焦亡的標志性分子，其導(dǎo)致房顫的潛在機制可能包括促使鈣離子從肌漿網(wǎng)的異常釋放[13]，而自發(fā)性鈣釋放事件導(dǎo)致內(nèi)向的鈉-鈣交換電流增加而外向電流IK1 減少，從而引起自發(fā)去極化，這大幅增加了房顫的易感性[14]。此外，下游分子TNF- 可導(dǎo)致心肌細胞發(fā)生凋亡，從而造成心臟傳導(dǎo)的差異性[15]。另外炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生影響心肌細胞與其他細胞之間的連接與通信，造成電活動紊亂，從而增加房顫的發(fā)生率[16]。

2.2 氧化應(yīng)激途徑 活性氧（ROS）是氧化應(yīng)激的主要效應(yīng)分子，人體組織中ROS 的來源包括線粒體電子傳遞鏈、NADPH氧化酶、黃嘌呤氧化酶、非偶聯(lián)一氧化氮合酶和花生四烯酸代謝途徑等。心臟組織中的ROS 主要來源于線粒體電子傳遞鏈、NADPH 氧化酶和黃嘌呤氧化酶[17]。

TLR4 及其下游效應(yīng)分子NF- B 的激活可抑制心臟線粒體呼吸鏈復(fù)合體的表達，導(dǎo)致線粒體呼吸鏈功能障礙和ROS 產(chǎn)生，TLR4 活化時氧化應(yīng)激水平的增加也與過氧化氫酶和谷胱甘肽等內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)的減少有關(guān)[18]。TLR4/NF- B 的激活會誘導(dǎo)ROS 的表達，但ROS 也可以作用于TLR4，激活NF- B刺激炎性因子的表達[19]。ROS 導(dǎo)致房顫的機制是多方面的，且與炎癥機制有著千絲萬縷的聯(lián)系。首先，ROS 會引起局部炎癥反應(yīng)，這與TLR4 的相互作用有關(guān)[20]。此外，ROS 導(dǎo)致蘭尼堿受體（RyR2）高度磷酸化，激活鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ），使心肌細胞肌漿網(wǎng)釋放鈣離子，從而導(dǎo)致房顫等心律失常的發(fā)生[21]。值得一提的是，過量產(chǎn)生的ROS 可以直接影響離子通道的功能和動作電位的傳播，增強晚期Na+電流從而誘導(dǎo)早期后去極化（EAD）和延遲后去極化（DAD），促進房顫的形成[22]。

2.3 心房纖維化 心房纖維化指的是成纖維細胞為了響應(yīng)病理情況而過度增殖，從而導(dǎo)致細胞間質(zhì)中基質(zhì)蛋白等物質(zhì)沉積增加的一種病變，可分為修復(fù)性纖維化和間質(zhì)性纖維化。修復(fù)性纖維化指的是纖維結(jié)締組織替代了壞死的心肌細胞，而間質(zhì)性纖維化則是細胞外基質(zhì)沉積過多所致。目前已知心房纖維化是導(dǎo)致房顫發(fā)生的重要原因之一[23]。

TLR4 和NF- B 可以誘導(dǎo)成纖維細胞活化并介導(dǎo)心房重塑[24]。TLR4/NF- B 介導(dǎo)心房纖維化的機制主要可歸納為介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、促進成纖維細胞增殖和活化、增強TGF- 的作用3 點。TLR4/NF- B 是免疫反應(yīng)的重要介質(zhì)，其激活會導(dǎo)致大量細胞因子的表達，如IL-1 、IL-6 等[25]。IL-1 刺激基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）等細胞外基質(zhì)蛋白表達，為成纖維細胞遷移創(chuàng)造條件，而IL-6 已知會增加成纖維細胞增殖，引起心房肌纖維化[26]。此外，TLR4/NF- B 不僅增加TGF- 的表達，還誘導(dǎo)成纖維細胞轉(zhuǎn)化為纖維細胞并釋放膠原[27]。TLR4/NF- B激活還可增加細胞對TGF-的反應(yīng)性[28]，進一步增強TGF- 對纖維化的作用。

心房纖維化造成房顫的原因主要可以歸結(jié)為影響心房的傳導(dǎo)性。成纖維細胞和纖維細胞的數(shù)量增加，以及細胞外基質(zhì)的沉積很大程度上破壞了心肌束的連續(xù)性，心肌細胞之間的縫隙連接形成也受到影響，這大大減慢了電信號的傳導(dǎo)速度，最終形成了單向傳導(dǎo)阻滯[29]。對房顫患者進行電生理相關(guān)的測試，發(fā)現(xiàn)心房內(nèi)確實存在與肌束平行延伸的阻滯線，這進一步證實了纖維化會破壞心房正常傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，促進折返回路形成從而引發(fā)房顫[30]。

3 TLR4/NF- B 與房顫相關(guān)的器質(zhì)性疾病

高血壓在房顫原因中占9.3%～22.6%，急性心肌梗死患者房顫的發(fā)生率為10%～15%[31]，可見這些器質(zhì)性疾病對于房顫發(fā)生的重要性。TLR4/NFB也會促進高血壓、心肌梗死等器質(zhì)性疾病，而這些疾病都是引起房顫的常見病因。

TLR4 引起高血壓的機制一方面是與腎素血管緊張素系統(tǒng)密切相關(guān)。TLR4 可以促進AngII 的表達[32]，不僅如此當腦內(nèi)TLR4 被阻斷時，Ang II 的升血壓效果變得微弱了許多，這進一步表明了AngII誘導(dǎo)高血壓的效應(yīng)似乎一部分也是由TLR4 介導(dǎo)的[33]。由此可見TLR4 在腎素血管緊張素系統(tǒng)方面有著較為廣泛的調(diào)控作用。另一方面，TLR4/NF- B介導(dǎo)的高血壓反應(yīng)與炎癥依舊有著千絲萬縷聯(lián)系。TLR4/NF- b 介導(dǎo)的炎癥刺激會引起TNF- 、IL-1的分泌，而通過特殊方法降低這些炎癥因子水平時，高血壓可以得到顯著控制[34]。

TLR4/NF- B引起的炎癥、氧化應(yīng)激及焦亡等都是造成心肌細胞死亡的關(guān)鍵因素。動物實驗已經(jīng)證明，當小鼠受到缺血缺氧等損害時，TLR4 高表達的小鼠會遭受更嚴重的損害，主要表現(xiàn)為心臟的梗死面積更大[35]。而在心肌梗死發(fā)生后，TLR4/NF- b 介導(dǎo)的炎癥及交感神經(jīng)亢進使得心臟在梗死發(fā)生后易并發(fā)惡性心律失常，而這在TLR4/NF- b 被抑制后會有明顯的改善[36]。以上研究數(shù)據(jù)都表明TLR4/NFb 對于心肌梗死的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用。

4 總結(jié)與展望

炎癥反應(yīng)的本意是對抗外來入侵，并清除體內(nèi)的腫瘤細胞、衰老細胞等；但過度的炎癥則會給機體帶來一系列的不良反應(yīng)，如房顫等。TLR4/NF- b 引起房顫的原因包括炎癥、氧化應(yīng)激、促進心房纖維化等，而筆者認為，諸多機制的核心都離不開炎癥，因為TLR4/NF- B 信號通路是一條炎癥應(yīng)答的樞紐通路，主要介導(dǎo)了革蘭陰性桿菌細胞壁成分LPS 引起的膿毒血癥發(fā)生。

對TLR4/NF- b 進行抑制可以減輕房顫易感性，但由此可能會增加繼發(fā)性感染的風險，所以尋找一個最佳的平衡點顯得尤為重要。此外，鑒于房顫患者中TLR4 與NF- b 分子的表達水平較正常人高，是否可以將TLR4 和NF- b 分子的表達水平納入為房顫風險篩查評估量表的其中兩個指標，用于預(yù)測高風險人群的房顫易感性，這或許是一項很有意義的研究。不僅如此，目前針對房顫的藥物大多數(shù)是從心臟電生理角度入手研發(fā)的，那么鑒于TLR4/NF- b 在房顫中的重要地位，是否可以從炎癥這一局部微環(huán)境的視角入手，這也是值得我們思考的一個方向。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突