Toll樣受體信號通路在OSAS及其并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展中的作用和作用機制研究進展

李雅亭，岳紅梅，2，許金回，劉苗苗，武興東，朱浩斌

1 蘭州大學第一臨床醫(yī)學院，蘭州 730000；2 蘭州大學第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科

阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征（OSAS）是一種廣泛存在的睡眠障礙，在普通成年人中，OSAS 的總體患病率為9%～38%，其中男性多于女性，在老年人群、肥胖人群中更高［1］。流行病學研究［2］表明，OSAS是一種慢性、輕度全身炎癥反應性疾病，主要是由慢性間歇性缺氧和睡眠碎片化介導。慢性間歇性缺氧和睡眠碎片化會引起OSAS 患者交感神經(jīng)活動增加，炎癥反應及氧化應激反應增強。研究表明，慢性間歇性缺氧與炎癥前轉錄因子核因子κB（NF-κB）信號通路的活化有關。既往文獻［3］提出，NF-κB 是HIF-1α 的關鍵轉錄激活因子，這表明促炎和缺氧反應通路相連接。目前，OSAS 發(fā)病率高，并發(fā)癥復雜多樣，發(fā)病機制也不完全明了。

Toll樣受體（TLRs）是一種模式識別受體和炎癥信號傳遞門戶蛋白，在調(diào)節(jié)免疫功能和炎癥反應中起重要作用。最近多項研究揭示了TLRs 與OSAS及其并發(fā)癥之間的相關性，TLRs 在OSAS 及其并發(fā)癥患者中表達增加，可能通過激活Toll 樣受體2/4/6-NF-κB 促炎信號通路，產(chǎn)生一系列級聯(lián)反應，CRP、IL-6、TNF-α 和IFN-γ 等炎癥細胞因子釋放增加。大量的炎癥細胞因子和過氧化作用導致末端器官細胞壞死和凋亡，產(chǎn)生腦損傷（認知障礙）、心血管損傷（內(nèi)皮細胞的損傷、主動脈炎癥和動脈粥樣硬化等）、肺損傷（肺泡腔狹窄、結構破壞等）、腎臟損傷（炎癥及腎纖維化等）、肝臟損傷（肝纖維化等）等［4］。上述結果提示TLR 信號通路可能參與了OSAS 及其并發(fā)癥發(fā)病的機制。本研究就TLR 信號通路在OSAS 及其并發(fā)癥患者發(fā)生發(fā)展中的作用和作用機制研究進展作一綜述，為OSAS 及其并發(fā)癥發(fā)病機制的研究提供新思路。

1 TLR 信號通路在OSAS 發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機制

TLRs 隸屬于PRRs 家族，通過識別外源性病原體相關分子模式（PAMPs）和內(nèi)源細胞損傷相關分子模式（DAMPs）［5-6］，產(chǎn)生細胞因子等特定反應，在炎癥和宿主抵御入侵微生物中發(fā)揮著極其重要的作用。TLR 在不同細胞類型中的表達模式不同，信號傳導通路也不同。在TLRs 信號傳導中有兩個主要銜接通路［7-8］，其中最主要的為髓樣分化因子88（MyD88）依賴信號通路。MyD88作為一種適配器蛋白，可直接結合到胞質(zhì)結構域，通過一系列級聯(lián)反應激活NF-κB。依賴MyD88 通路也可以激活MAPKs，如p38 和JNK，通過活化NF-κB、AP-1 誘導基因表達，進而使促炎因子表達增加，炎癥細胞增多，影響疾病的發(fā)生發(fā)展［9］。

OSAS的特征是上氣道軟腭塌陷，導致睡眠期間慢性間歇性缺氧。研究［10］表明，軟腭塌陷可能是由炎癥浸潤的病理生理變化、黏膜厚度增加和傳入神經(jīng)末梢異常引起的。SU 等［11］研究結果顯示，OSAS患者軟腭中的巨噬細胞大量浸潤會釋放高遷移率群盒1 蛋白（HMGB1），HMGB1 作用于內(nèi)皮細胞的TLR4，激活TLR/NF-κB 途徑并磷酸化NF-κB p65，繼而增加促炎因子以及血管生成相關因子（VEGF和MMP9）的表達，促使軟腭血管生成、OSAS 發(fā)生。最近另一項研究發(fā)現(xiàn)，GAS 毒素鏈球菌溶血素（SLO）參與半胱氨酸白三烯（CysLTs）的產(chǎn)生，是通過 依 賴SLO TLR4 介 導 的、TRIF 和MyD88 依 賴 的p38 MAPK 通路。SLO 激活單核細胞的TLR4，TLR4激活后通過TRIF 和MyD88 依賴的p38 MAPK 途徑調(diào)節(jié)CysLTs 的產(chǎn)生，激活花生四烯酸級聯(lián)反應。OSAS 中 的LTC4、LTD4 和LTE4 及 其 受 體LT1-R和LT2-R 很豐富。研究［12］發(fā)現(xiàn)，OSAS 患兒T、B 淋巴細胞中LT1-R、LT2-R的上調(diào)可能與促進扁桃體增大有關，并且，LTD4誘導扁桃體細胞增殖，能夠特異性地刺激輔助性T 細胞和漿B 細胞增殖。因此認為，CysLTs 能夠在體外激活原代T 和B 細胞增殖，引起扁桃體肥大，扁桃體的GAS 亞急性慢性定植可能與兒童OSAS有關。

除此之外，王曉娜等［13］的研究結果顯示，OSAS患者單核細胞、中性粒細胞的TLR4 表達增加，這表明單核細胞、中細粒細胞的TLR4 可能介導了OSAS的炎癥過程；并且還發(fā)現(xiàn)TLR4 表達水平與OSAS 嚴重程度呈正相關。TLR4 水平的變化可能與夜間缺氧負荷、微覺醒關系密切，是夜間缺氧及微覺醒的影響因素，表明TLRs 在OSAS 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。

2 TLR 信號通路在OSAS 并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機制

OSAS 最典型的病理生理變化是慢性間歇性缺氧。慢性間歇性缺氧可以通過觸發(fā)TLR 信號通路產(chǎn)生大量的炎性細胞因子引發(fā)炎癥反應，導致終末器官細胞壞死和凋亡，引起如認知障礙、心血管疾病、肝腎疾病、肺損傷及代謝綜合征等并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展。目前，已有多個TLR 信號通路在OSAS 并發(fā)癥的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。

2.1 TLR信號通路在OSAS并發(fā)認知功能障礙發(fā)生發(fā)展中的作用及機制 認知功能障礙是OSAS 的常見并發(fā)癥之一。神經(jīng)損傷，尤其是海馬損傷，是OSAS 患者認知缺陷的主要原因。慢性間歇性缺氧誘導的海馬損傷機制很復雜，可能涉及氧化應激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和腦神經(jīng)遞質(zhì)異常。最近，越來越多的證據(jù)表明，神經(jīng)炎癥在這一過程中也起著關鍵作用。先天免疫系統(tǒng)被認為參與許多神經(jīng)疾病的病理變化，主要通過TLR 信號傳導。TLRs 在識別配體后，在同質(zhì)二聚或異質(zhì)二聚之后，TIR 結構域募集并與各種細胞質(zhì)適配器分子相互作用，從而啟動下游信號通路。在OSAS 的慢性間歇性缺氧刺激下，一些內(nèi)源性配體生成增多，包括熱休克蛋白（HSPs）、HMGB1 和IL，TLR2 與配體接觸后被激活，海馬中TLR2的表達增加，通過TLR2/MyD88通路刺激神經(jīng)膠質(zhì)細胞分泌炎癥因子（如TNF-α、IL-1、IL-2β、IFNγ 和COX-2），從而觸發(fā)炎癥，損害海馬神經(jīng)元的自噬功能，導致神經(jīng)元凋亡，以此介導OSAS 患者認知障礙和神經(jīng)凋亡。在LI 等［14］的研究中，慢性間歇性缺氧處理后的野生型小鼠海馬組織中TLR2 受體表達增加，敲除TLR2 減輕了慢性間歇性缺氧誘導的海馬體CA1 和齒狀回區(qū)域的神經(jīng)元損傷，并改善了行為缺陷。在DENG 等［15］研究中，發(fā)現(xiàn)慢性間歇性缺氧誘導下TLR2 信號通路表達增強，炎癥介質(zhì)激活以及神經(jīng)損傷明顯增強。O-香蘭素是一種TLR2抑制劑，在O-香蘭素的干預下，慢性間歇性缺氧引起的神經(jīng)炎癥和神經(jīng)缺陷較前明顯減輕。

2.2 TLR信號通路在OSAS并發(fā)心血管損傷發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機制 越來越多的證據(jù)表明，TLR4誘導的炎癥反應在OSAS并發(fā)的心血管疾病中發(fā)揮關鍵作用。慢性間歇性缺氧通常會引起HIF-1α 的持續(xù)表達，HIF-1α 在持續(xù)缺氧過程中協(xié)調(diào)TLR2 和TLR6 的選擇性誘導。最近一項研究表明，無論是在低SaO2的白天嗜睡患者還是在體外慢性間歇性缺氧中，TLR2/6 共表達和單核細胞TLR2 表達均增加，OSAS患者白細胞可能通過增加與TLR2/6 聯(lián)合調(diào)控相關的細胞數(shù)量而對內(nèi)皮細胞造成損傷。先前一項研究發(fā)現(xiàn)，與正常缺氧對照組相比，間歇性缺氧6周大鼠左心室出現(xiàn)了IL-6、TNF-a、IL-1b、細胞間黏附分子-1（ICAM-1）等炎癥因子的高表達，并且其左心室TLR4 蛋白和mRNA 水平升高，而非特異性TLR4 抑制劑阿托伐他汀預處理能夠導致TLR4和炎癥因子的表達同時降低。

還有些研究表明，TLR4的表達和激活參與了主動脈炎癥和動脈粥樣硬化。TLRs 表達時可以激活下游的NF-κB，NF-κB 活化后通過多種機制刺激泡沫 細 胞 的 形成［16］。NF-κB 的 靶 基 因 產(chǎn)物，包 括TNF-α、IL-1β 和IFN-γ，可以上調(diào)酰基膽固醇轉移酶表達和（或）下調(diào)清道夫受體的表達。?；懝檀嫁D移酶和清道夫受體的表達改變會增加膽固醇攝取，減少膽固醇外排，并增加巨噬細胞內(nèi)膽固醇儲存，刺激泡沫細胞形成。此外，POULAIN 等［17］研究還發(fā)現(xiàn)，在非肥胖的C57BL/6 小鼠中，間歇性缺氧誘導血管和白色脂肪組織發(fā)生形態(tài)學變化、炎癥性重塑及胰島素抵抗，缺氧C57BL/6 小鼠的附睪白色脂肪組織釋放較多的炎癥細胞因子，這種效應以及主動脈的形態(tài)和炎癥變化在TLR4 缺乏的動物中被阻斷。這表明間歇性缺氧誘導的心臟代謝結果涉及TLR4信號通路介導的炎癥。

2.3 TLR 信號通路在OSAS 并發(fā)腎損傷發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機制 慢性腎臟病是未經(jīng)治療的OSAS 的常見并發(fā)癥之一，常伴有多尿及蛋白尿癥狀。多種證據(jù)表明，TLR4 信號通路可能通過介導氧化應激和炎癥反應從而促進腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展。

相關研究證實，在包括腎小球腎炎、間歇性缺氧/復氧腎損傷和糖尿病腎病在內(nèi)的幾種腎臟疾病動物模型中，巨噬細胞的積累與腎功能障礙的程度和（或）腎纖維化的嚴重程度相關。ZHANG 等［18］研究首次表明，慢性間歇性缺氧誘導腎巨噬細胞的募集，在慢性間歇性缺氧誘導后，腎臟中TLR 信號通路中的MyD88和NF-κB（p65）表達明顯增加，釋放促炎趨化因子和細胞因子（IL-6、TNF-α、MCP-1），從而招募腎促炎巨噬細胞（M1）。當敲除TLR4 后，慢性間歇性缺氧所誘導的促炎性巨噬細胞和成纖維細胞的募集較前減少，進而減弱了慢性間歇性缺氧誘導的炎癥反應和纖維化。還有研究認為，慢性間歇性缺氧可能增加了TLR 信號通路中的相關配體，促進了TLR 信號通路中炎癥因子的表達。ZHANG 等［19］的研究證實慢性間歇性缺氧刺激增加了腎組織HMGB1、氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）、晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（RAGE）和TNF-α mRNA 的表達，降低了SIRT1 mRNA 的表達。慢性間歇性缺氧刺激可能在亞細胞水平引起早期腎損傷，并增加HMGB1 的表達和易位。缺氧還上調(diào)了腎組織中HMGB1-RAGE-TNF-α 通路mRNA 表達，增加了外周血 中可溶 性TLR4、TNF-α 和IL-6 的 表 達。提示HMGB1-RAGE/TLR-TNF-α 通路可能參與了缺氧早期腎損傷的分子機制。

2.4 TLR信號通路在OSAS并發(fā)肝損傷發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機制 在對肝臟的研究中發(fā)現(xiàn)，慢性間歇性缺氧可以通過TLR4 信號通路上調(diào)肝臟的炎癥反應和纖維化。KANG等［20-21］的實驗表明，飲食誘導的肥胖小鼠暴露于慢性間歇性缺氧后，小鼠出現(xiàn)肝纖維化，肝臟中NF-κB、TLR4、MyD88、I-κB和磷酸化- ERK1/2 激活蛋白的表達明顯高于對照組。LIN等［22］研究表明，慢性間歇性缺氧暴露4 周后肝臟脂肪變性中大泡和微泡結構周圍出現(xiàn)明顯的肝纖維化，使用TLR4 shRNA 慢病毒敲低TLR4 可減輕肝纖維化。此外，免疫組化發(fā)現(xiàn)，慢性間歇性缺氧組的肝臟 樣 本 表 現(xiàn) 出 炎 癥 狀 態(tài)，IL-1β、IL-8、MCP-1、TNF-α、ICAM-1和血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）的表達水平增加，可以通過TLR4 shRNA 慢病毒治療逆轉。這些結果與先前的研究結果一致，即OSAS患者的全身炎癥增加會導致肝纖維化，并且可以通過抑制TLR4表達來緩解。

Treg 主要分泌抗炎因子，TH17主要分泌促炎因子。最近的研究證明，慢性間歇性缺氧可通過誘導HIF-1α 增加Th17 細胞的產(chǎn)生，限制Treg 分化，調(diào)節(jié)Treg/Th17 平 衡，使Treg/Th17 下 降，激 活mTORHIF1α-TLR4-IL-6 炎癥通路，加速OSAS 患者非酒精性脂肪肝炎癥和纖維化的形成。

2.5 TLR信號通路在OSAS并發(fā)肺損傷發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機制 近年，TLR4在病原體識別和非感染性組織損傷中的研究進展迅速。脂多糖（LPS）與LPS 結合蛋白和CD14 相互作用，將LPS 呈遞給TLR4，通過NF-κB 和MAPK 信號通路激活炎癥因子表達。TLR4 在肺損傷中的作用此前已得到證實。ZOU 等［23］的實驗表明，間歇性缺氧組的小鼠TLR4表達升高，小鼠的肺泡形態(tài)和功能發(fā)生改變，出現(xiàn)嚴重的肺泡間隔增厚、肺泡腔狹窄、結構紊亂、白細胞浸潤和出血。這些改變在間歇性缺氧的TLR4 缺陷小鼠中明顯減少，表明間歇性缺氧誘導的肺損傷涉及TLR4 信號介導的炎癥。另一項研究中間歇性缺氧組的小鼠NF-κB p65 表達被激活，與TLR4 表達的增加平行，并且與IL-6 和TNF-α 的釋放相關，說明TLR4在間歇性缺氧介導的肺損傷中起著關鍵作用。TLR4 信號通路可能通過激活NF-κB 發(fā)揮促進肺損傷作用。

2.6 TLR信號通路在OSAS并發(fā)代謝綜合征發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機制 研究［24］表明，在肥胖小鼠模型中，TLR4/MyD88/ NF-κB 通路的激活是連接炎癥和代謝紊亂的一種機制。TLRs，主要是TLR2 和TLR4，能夠誘導胰島素抵抗，這是肥胖和代謝綜合征（MetS）發(fā)病機制的關鍵。肥胖和MetS 是低度慢性炎癥，TLR2 和TLR4 激活可以引發(fā)這種低度慢性炎癥。TLRs，尤其是TLR4，被脂肪酸和內(nèi)毒素血癥激活，而后激活NF-κB 并釋放更多的炎癥生物介質(zhì)（如IL-6、IL-1β、TNF-α 和單核細胞趨化蛋白-1），這些生物介質(zhì)通過損害胰島素受體底物-1，AKT 磷酸化以及葡萄糖轉運蛋白4型易位等來誘導胰島素抵抗，在肥胖和MetS 的病理生理過程中起作用。減少卡路里攝入、運動和使用藥物都可以調(diào)節(jié)TLRs。

綜上所述，TLR信號通路與OSAS及并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展密切相關。TLRs 可通過上調(diào)MyD88、NF-κB等相關蛋白的表達，激活NF-κB，引起大量炎性細胞因子IL-6、TNF-α 和IFN-γ 等的表達增加，從而參與慢性間歇性缺氧所介導的炎癥損傷。慢性間歇性缺氧所導致的炎癥反應不僅存在于肺部，也可存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管、肝、腎等全身多個系統(tǒng)。TLR/MyD88 是信號傳導通路中的核心環(huán)節(jié)，許多藥物研究將其作為治療的靶點，為控制疾病的發(fā)生發(fā)展提供新的思路。目前，還沒有研究能夠證明對TLR/MyD88進行預處理的潛在治療可減輕OSAS及并發(fā)癥所介導的損傷。對于TLR 信號通路與OSAS及其并發(fā)癥之間的復雜關系仍需進一步探索。