脂多糖信号受体TLR4在人口腔厌氧菌感染中的作用

首都医科大学附属北京世纪坛医院（100038）曹佳

牙髓炎和根尖周炎是以G－厌氧菌感染为主的混合感染，其细胞膜上的内毒素脂多糖（LPS）是主要的毒力因子，通过与特异性细胞受体结合，激活核转录因子Kappa B（NF-κB），活化一系列与免疫反应相关的细胞因子而发挥作用。有一类与病原识别相关的直接信号受体—TOLL样受体家族在宿主防御中起重要作用。

1 TLR4生物学特性

人们在研究果蝇胚胎发育过程中发现，有一个基因（dToll）决定着果蝇的背腹侧分化，其编码的一种跨膜受体蛋白称为Toll样受体（TLR）[1]。人类的TLR是一类与果蝇Toll蛋白相类似的跨膜蛋白，目前已经发现10种哺乳动物TLR即TLR1～10。TLR4是最早发现的能够直接介导机体与病原体反应的TLR[2]。TLR4由胞外区、跨膜段和胞内区三部分组成，具有富含亮氨酸的重复序列（LRR）的胞外段和与IL-1R同源的胞内段，称为Toll/IL-1R同源域（TIR），LRR主要与识别特异性配体病原相关分子有关，胞内段主要负责信号转导[3]。

Poltorak等人关于TLR4/MD2缺陷的小鼠的实验认为TLR4/MD2是LPS刺激反应的实质，CD14基因敲除使细胞对LPS的反应能力降低，而TLR4基因的突变使细胞丧失对LPS的反应能力。用从LPS抵抗小鼠身上的细胞作基因互补作用分析，表明LPS与TLR4有直接联系。目前认为LPS通过结合CD14、TLR4激活靶细胞释放TNF-α、IL-1等炎症因子从而导致机体损伤。TLRs表达于所有的淋巴组织中，在外周血白细胞中的表达水平最高，单核/巨噬细胞、B淋巴细胞、T细胞及树突状细胞都表达TLRs。不同TLRs分子在不同部位的表达存在差异，研究表明健康牙髓组织中几乎不表达CD14、TLR4，而炎症牙髓组织中则强阳性表达。

2 TLR4在口腔厌氧菌感染中的作用

2.1 TLR4在牙周组织炎症中的作用 在牙周炎作用过程中，牙周病原菌产生的LPS是牙周炎的重要启动因子，Wang及Nociti的研究表明牙龈卟啉单胞菌的LPS信号可通过结合表达于牙龈成纤维细胞膜上的CD14、TLR4而向胞内传导，参与牙周慢性炎症及骨吸收过程。LPS可通过作用于牙龈成纤维细胞及成牙骨质细胞上的CD14、TLR4等受体引起牙周组织破坏和骨吸收。因此CD14、TLR4在牙周炎的发生、发展中可能起关键作用。牙龈卟啉单孢菌作为人类牙周炎中一个重要的病原菌，可通过菌毛吸附到细胞表面。在促炎症反应中，菌毛可以激活TLR信号通路，导致促炎细胞因子和趋化性细胞因子在单核细胞内的释放。不仅是细胞因子的释放，被菌毛激化的TLR同样可增加抗原呈递细内CD40、CD80和CD86等小分子的数量。血管内皮细胞和牙龈成纤维细胞是牙周炎症反应的重要细胞成分，有研究证实，在LPS刺激下TLR4的表达上调，而TLR4还能调节破骨细胞分化、巨噬细胞凋亡等。

2.2 TLR4在牙髓组织炎症中的作用 成牙本质细胞是牙髓牙本质复合体的特征性细胞，当龋损、磨耗等情况使牙本质暴露后，外界病原刺激进入牙本质小管，使得成牙本质细胞成为牙髓内最早接触外来抗原的细胞。LPS通过与成牙本质细胞表面TLR4结合将信号转导到胞内而引起参与炎症反应的介质基因表达改变，引发牙髓的免疫防御反应。

作为牙髓组织的主体细胞，许多研究表明LPS刺激对牙髓成纤维细胞有直接毒性。Tokuda等发现LPS可诱导牙髓成纤维细胞释放大量炎症因子，表达IL-6，且IL-6的表达与LPS的浓度（0.1μg/ml～100μg/ml）成绝对正相关。牙髓细胞是否同牙龈成纤维细胞一样表达CD14、TLR4并通过其对LPS发生应答等尚不明确，但研究表明LPS可通过CD14、TLR4对牙髓组织中单核巨噬细胞等发生作用，导致细胞活化，加重炎症反应。总之，LPS通过结合TLR4激活靶细胞释放炎症因子，从而导致机体损伤，因此随着TLR4研究的深入，有助于了解口腔厌氧菌感染疾病的发病机理，为疾病的防治提供指导依据。