Toll样受体信号通路与脑缺血中风*

周赛男 刘柏炎 蔡光先△

（1.湖南中医药大学，湖南 长沙 410007；2.湖南中医药大学省部共建中医内科学教育部重点实验室，湖南 长沙 410007）

“中风”一病源于《内经》，病名有大厥、仆击、偏枯等称，如《素问·调经论》曰“血之与气并走于上，则为大厥”。中风也称脑卒中，其中缺血性脑卒中约占中风患者的80%［1］。历代医家认为其病因多以风、火、痰、瘀、劳倦、气虚等为主，而现代越来越多的证据表明炎症参与其中［2］。与全身细菌感染类似，脑缺血后炎症反应也与先天免疫相联系。先天免疫是利用Toll样受体（tolllike receptors，TLRs）特定的免疫反应，能快速启动炎症反应。因此作为炎症细胞信号级联的途径始发者—TLRs可能成为防治中风的新靶点。笔者总结了近年来国内外有关TLRs与中风的文献，现阐述如下。

1 TLRs和其配体

TLRs是1997年发现于人类中与果蝇Toll蛋白的同源物质。TLRs属于Ⅰ型跨膜糖蛋白，由胞外区、跨膜区及胞内区3部分组成。目前在哺乳动物中至少发现13个成员，作为一类同源模式识别受体，TLRs主要通过特异识别病原相关分子模式（PAMPs）和损伤相关分字模式（DAMPs）来启动免疫反应，是先天性免疫系统的重要组成部分及连接获得性免疫与先天性免疫的“桥梁”［3］。至今，已确认的TLRs家族成员在人类中有10个（TLR1-10），TLRs可分为几个子族，每个子族识别相应的PAMPs和 DAMPs［4］。TLR1、TLR2 和 TLR6 子族主要识别脂质，而TLR3、TLR7、TLR8和TLR9子族主要识别核酸。不同TLR家族成员都有其特定的配体，例如，TLR2除了识别脂质外，还可识别肽聚糖、脂阿拉伯甘露聚糖等［5］。

2 TLRs信号传导途径

TLRs与配体识别引起胞内TIR结构域二聚体化，同时TIR结构域发生构象改变，招募存在于胞浆内的也含有TIR结构域的接头蛋白分子，此举对TLRs信号传递至关重要。不同的TLRs家族成员所引发的生物学效应不同，归根于不同TLRs与配体识别后所招募不同的含有TIR结构域的接头蛋白分子所传导信号不同。其中MyD88是第一个被鉴定出来的，也是最重要家族成员，它介导除TLR3外所有TLRs信号转导，核因子-κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）产生炎性细胞因子［4］。相比之下，TRIF介导TLR3和TLR4信号传导，导致转录因子IRF3和NF-κB活化MAPKs，产生I型干扰素和炎性细胞因子［6］。Mal和TRAM作为分类接头分子，Mal负责招募 MyD88到 TLR2和 TLR4，TRAM负责招募 TRIF到TLR4。而新近发现的SARM分子与TLRs信号通路的相关性却备受争论。因此，TLRs所介导的信号传导大致分为两条通路，一条是依赖于MyD88的信号传导，导致产生炎性细胞因子；另一条是依赖于TRIF的信号传导，导致产生I型干扰素和炎性细胞因子。

3 TLRs与脑缺血

研究表明，TLRs在缺血脑组织广泛表达。Ziegler G等［7］通过应用缺血后老鼠大脑基因表达分析，观察到短暂脑缺血诱导1 h后在mRNA水平TLR2、4和9表达显著上调；Ziegler G等［7］还检测了鼠脑缺血后TLR2蛋白表达，发现其主要集中在缺血后脑组织的小胶质细胞，但在内皮细胞，神经元和星形胶质细胞也有选择性表达。Lehnardt S等［8］报道大脑中动脉栓塞（MCAO）小鼠模型缺血性脑组织中TLR2蛋白主要表达病变相关的小胶质细胞。张清等［9］采用免疫组织化学法观察鼠脑缺血后TLR4在不同再灌注时间点缺血侧脑组织的分布和表达，结果表明TLR4蛋白在皮质缺血半影区及邻近纹状体区有表达，且在再灌注后1 h即达高峰。

3.1 TLR4 TLR4在中枢神经系统先天免疫中起关键作用，越来越多的证据表明，TLR4在脑缺血中风中介导缺血性损伤作用。Caso JR等［10］使用TLR4突变短暂MCAO小鼠模型第一次证明了其在脑缺血的致病作用。这些基因突变小鼠在TLR4蛋白的胞内域有一点突变位点，使得712位氨基酸由脯氨酸转变为组氨酸，从而丧失受体功能。与野生型小鼠相比，TLR4突变小鼠脑缺血后梗死面积及体积减小，水肿减轻，神经功能缺损改善，中风诱导的干扰素调节因子-1、可诱导氮氧化合酶及环氧合酶-2表达降低，促炎性细胞因子水平如肿瘤坏死因子和白细胞介素（IL）-6下降，直接诱发和介导脑损伤的基质金属蛋白酶（MMP）-9 表达也降低［11］。因此，TLR4 基因敲除可能在缺血诱导小鼠脑损伤起神经保护作用。另外，Gao Y等［12］用TLR4抗体阻断小鼠脑组织缺血再灌注模型后观察到脑组织在不同时间点后的MyD88表达，提示TLR4可能通过上调MyD88表达参与脑缺血再灌注损伤的炎症反应机制。临床方面，Brea D等［13］收集了110例缺血性中风的患者，发现TLR4与中风的预后及病灶梗死体积均独立相关。因此，无论是动物实验还是临床都表明TLR4可能成为治疗中风的靶点。

TLR4促进缺血脑组织损伤，这一点研究者们可以达成共识，但是其促成脑损伤是由哪条信号传导途径颇具争议。尽管Gao Y等［12］认为TLR4可能通过上调MyD88表达参与脑缺血再灌注损伤，但是有一些学者报道与之矛盾。Yang QW等［14］报告了MyD88基因敲除小鼠遭受短暂缺血模型中风的结果，发现MyD88基因敲除和野生型小鼠相比脑梗死和神经功能缺损程度无明显差异。这表明TLR4可能通过TRIF独立途径促成缺血性损伤。但是Hua F等［15］也报告说，TRIF基因敲除小鼠与野生型小鼠相比缺血再灌注后脑梗死没有减少，神经功能缺损均未改善。这表明TLR4可能通过MyD88独立的途径介导缺血性损伤。但是Bolanle M 等［16］报道中断Toll样受体下游 MyD88或TRIF信号不能防止脑缺血。这提示TLRs信号介导脑缺血损伤可能存在其他的信号途径，还有可能是由于MCAO模型的差异。总之，TLR4信号通路促成脑缺血损伤机制需作进一步研究。

3.2 TLR2 近来大量研究表明，TLR2与脑缺血损伤有关。Ziegler G等［7］报道，短暂脑缺血1 h后野生型小鼠脑组织TLR2在mRNA和蛋白质水平都显著上调，短暂局灶性脑缺血（1 h）2 d后，TLR2缺陷小鼠脑梗死体积显著下降。其结论是TLR2上调和TLR2信号传导途径是局灶性脑缺血的重要事件并有使得缺血性损伤恶化。Lehnardt S等［8］得到类似的结论，他们报道，在局灶性脑缺血模型中，与野生型小鼠相比TLR2缺陷小鼠中枢神经系统损伤较小，野生型小鼠脑缺血后TLR2 mRNA和TLR2蛋白上调。据Tang SC等［17］报道，在体外实验中，与野生型小鼠相比，来自TLR2基因敲除和TLR4突变小鼠的神经元遭受能源剥夺后诱导细胞死亡减少。在体内试验中，野生型小鼠脑缺血再灌注损伤后大脑皮层神经元TLR2和TLR4的表达增加；与对照组野生型小鼠相比，TLR2或TLR4缺陷小鼠中风后引起脑损伤和的神经功能缺损程度明显减少。故其认为表达于神经元的TLR2和TLR4通过细胞凋亡信号通路，使其容易遭受缺血死亡。

无论是通过小胶质细胞还是神经元本身，大多数学者认为TLR2信号导致中风引起的中枢神经损伤。临床方面，Brea D等［13］发现TLR2与中风的预后独立相关，因此TLR2可望成为治疗中风的另一靶点。令人振奋的是，最近Ziegler G等［18］又报道了关于体内阻断TLR2对实验性中风中炎性细胞聚集和神经损伤方面的保护作用。他们得到结论，TLR2介导白细胞和小胶质细胞浸润与神经元死亡，这可以通过抑制TLR2减弱。这进一步支持了TLR2可望成为治疗中风的靶点。

尽管多数报道表明，TLR2基因敲除鼠减小中风损伤，但是也有一些冲突的报道。Hua F等［19］报告说，与野生型小鼠相比，TLR2基因敲除鼠在短暂MCAO后脑梗死面积增加。这些不同的结果可能由MCAO模型差异造成，但也有可能是TLR2在脑缺血中还有其他功能。如Xiaoxia Z等［20］发现，炎症和创伤愈合期间产生CEP（脂质氧化的最终产品）被TLR2识别后导致血管内皮生长因子非依赖的血管生成反应。CEP通过TLR2-MyD88依赖性信号途径促进后肢缺血及伤口愈合模型血管生成。这一发现为TLR2在脑缺血中的研究提供了一个新的方向。

3.3 其他TLRs 尽管短暂性脑缺血诱导后鼠TLR9 mRNA水平表达显著上调［7］，但有研究报道它与脑缺血损伤没有直接关系，如Hyakkoku K等［21］研究表明TLR3和TLR9信号通路与缺血再灌注引起大脑损伤没有直接关系。Brea D等［22］分析TLR3、7、8和9的表达和缺血性中风炎症分子的表达及患者的临床结果的相关性，得到的结论是TLR7和TLR8表达与急性缺血性中风的不良结果及更强的炎症反应有关。

4 结 语

TLRs在脑缺血中起重要作用，是导致脑损伤的机制之一。大量研究表明TLR2、TLR4信号通路调节缺血诱导神经元损伤的严重程度。这些结果提示，TLR2和TLR4可能是中风的治疗靶点，而其他TLRs在缺血性中风的研究则有待进一步进行。中医以其整体观念的理论体系和辨证论治的治疗方法，并历经数千年的临床实践，对中风病的治疗积累了宝贵的经验。如王清任《医林改错》中的补阳还五汤，临床用于治疗气虚血瘀证中风疗效显著，但其作用机理不明，不为国际所认证。而通过现代手段对中药方剂的深入研究，不但为研究中医药的作用机理提供科学依据，也为研发治疗中风的新药物提供新策略，同时也为中医药治疗脑血管病的现代化和国际化带来新契机。

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