Toll样受体4与原发性高血压的相关研究

李爱玲(综述)，修瑞娟(审校)

(中国医学科学院微循环研究所，北京 100005)

高血压是一种慢性血管性疾病，是促进动脉粥样硬化(atherosclrosis，As)发生、发展的重要因素，易累及心、脑、肾、肝等组织，引起心肌梗死、脑卒中和肾损害等并发症。低程度的慢性血管炎症在高血压及其并发症的病理改变中起重要作用，但其起始触发因子及其信号转导途径尚不清楚[1]。免疫炎性反应是机体的一种天然防御反应，可以对机体组织产生保护和损伤反应，但是持久和过强的炎性反应则会对机体造成严重损伤。最近的研究提示，先天及适应性免疫与高血压相关的血管重构、心肌肥厚等终末器官损伤密切相关[2]。

1 Toll样受体4及其配体

Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)是模式识别受体，最先在果蝇中发现，能调节先天性与获得性免疫，在抗微生物感染和识别内源性配体中起重要作用[3]。目前已发现13种TLR，其中与高血压研究比较密切的是TLR2/4和TLR7/8[4-5]。TLR7/8主要见于先兆子痫的研究，TLR2/4主要与原发性高血压相关，特别是TLR4的表达与活性，并且与TLR4的基因多态性有一定关系。

TLR4是在1997年发现的一种Toll同源体，主要表达于免疫细胞，如巨噬细胞、中性粒细胞以及树突状细胞在内皮细胞、心肌细胞、脂肪细胞、肠上皮细胞亦有表达[6]。TLR4外源性配体主要来自于病原微生物，如脂多糖；而内源性配体来自宿主细胞在机体应激或组织损伤时释放的成分，如热激蛋白、细胞外基质降解成分等。TLR4在识别配体后发生二聚化，进而发生构像变化，募集下游的信号分子，导致核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)等激活，诱导促炎性因子大量产生，启动炎性应答[7]。

2 TLR4表达与血压关系

最近研究发现，免疫系统参与了高血压时的血压调控[2]。TLR4的表达增强可以导致血压的增高，而抑制TLR4可以降低血压，改善自发性高血压大鼠(spontaneous hypertensive rat，SHR)肠系膜阻力血管的收缩性[4]。15周龄的SHR，其平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)显著高于同周龄的Wistar鼠，而肠系膜阻力动脉的TLR4表达同时显著增高，两者具相关性。用TLR4抗体处理2周后，SHR的MAP及肠系膜动脉TLR4表达降低[4]。血压的变化也影响TLR4的表达。原发性高血压患者经严格治疗，血压可受到严格调控，当血压处于一适宜范围，即收缩压<130 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)时，该组患者与常规治疗组(收缩压<140 mm Hg)相比，前者外周血单核细胞表面TLR2/4显著下调，尤其是TLR4[8]。

研究发现，在正常Wistar大鼠中，TLR4抗体治疗并不影响MAP；抗高血压药物血管紧张素转化酶抑制剂雷米普利低剂量[10 mg/(kg·d)]虽然可以降低血压，但对心肌的TLR4表达并没有影响；而高剂量10 mg/(kg·d)时则既可以降低血压，同时有效降低心肌TLR4表达[4,9]。说明TLR4对正常机体血压的调控作用并不明显，或者说是TLR4并没有对血压的直接调控作用，而是在病理状态下的间接促血压升高作用；也进一步提示早期进行抗TLR4作用的必要性和安全性。TLR4信号转导对血压调控的机制主要与TLR4介导内皮细胞炎性损伤及血管反应性增强有关。

2.1TLR4介导内皮细胞炎性损伤 内皮细胞炎性损伤是造成主动脉通透性增高、动脉粥样斑块形成和血栓形成的重要原因。研究发现，SHR多个组织均存在炎性因子被诱导和氧化应激反应等明显的炎症状态，尤其是血管内皮细胞[10]。在SHR的血管内皮细胞和其他细胞均存在NF-κB的表达增强，而持续抑制NF-κB的表达，则可以起到阻抑SHR血压进展的作用。中国医学科学院微循环研究所与美国加州大学圣迭哥分校合作研究内皮损伤的机制发现，无论整体微血管内皮还是离体培养的主动脉内皮细胞，均存在SHR内皮细胞活性氧自由基的形成明显增多，基质金属蛋白酶2/9(matrix metalloproteinase，MMP-2/9)活性增高同时伴有胰岛素受体(insulin receptor，INSR)、血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)的蛋白表达降低[11-12]。SHR的肠系膜动脉中TLR4表达增高，其增高程度与血清白细胞介素6(interleukin，IL-6)水平正相关；抗TLR4处理可以降低IL-6血清浓度。所以推测，SHR体内的内源性配体可能通过TLR4/NF-κB途径导致炎性分子，如IL-6、MMP-9等分泌增多，从而造成内皮细胞损伤[4,13]。

2.2TLR4介导血管反应性的增强 在SHR及原发性高血压患者的各种血管可见到内皮依赖性的血管舒张减弱，这主要与内皮细胞损伤导致缩/扩血管物质产生失衡，干扰了正常的微血管舒缩活动有关。SHR肠系膜阻力动脉对去甲肾上腺素的缩血管反应要强于对照组Wistar大鼠，抗TLR4治疗2周，可以降低SHR的MAP，同时改善阻力血管的收缩性反应，而同样，Wistar大鼠的反应性虽然下降但变化不明显，提示TLR4的血压调控作用可能是较弱和间接性的[4]。靶向于TLR4的抗炎性治疗可能会通过改善内皮细胞功能、微血管自律运动而改善高血压的靶器官功能障碍，为临床药物的应用提供相应的理论依据。

2.2.1舒血管物质生成减少 一氧化氮是内皮细胞生成的一种重要的舒血管物质，其合成减少可导致血管阻力增高，甚而高血压；应用内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)抑制剂Nω-硝基-L-精氨酸(Nω-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME)可成功诱导高血压模型。大多数的证据表明，在SHR体内一氧化氮的生成是减少的，eNOS(通过该途径生成的一氧化氮直接影响血管的舒缩活动)随年龄增加而表达降低。在盐敏感型高血压大鼠心肌，高盐刺激可增高TLR4的表达，但降低eNOS表达，同时血压升高；而在反复高热处理后，血压降低，TLR4表达降低，eNOS表达升高[14]。而且，在高脂饮食小鼠，发现高糖可以通过TLR4途径抑制eNOS的磷酸化，降低其活性，一氧化氮生成量降低[15]。这些研究虽然未证明TLR4与eNOS间的直接关系，但两者之间的相关性却非常明显。

2.2.2缩血管物质生成增多 内皮素不仅仅是一种强有力的缩血管物质，而且是血管慢性炎症的重要介质。在未经治疗的高血压患者，血浆内皮素活性同炎性标志物相关，同时伴巨噬细胞、淋巴渗出现象，可以在血压尚未升高、尚无全身炎症的时候通过激活蛋白1(activated protein-1，AP-1)和NF-κB而激活血管的炎症；选择性的TLR4激动剂可以时间和浓度依赖性诱导人单核源性树突状细胞生成内皮素[16]。由此可见，TLR4/内皮素通路在高血压的发展过程中可能起到促血压增高作用。在SHR肠系膜动脉收缩反应中，TLR4表达增高介导血管阻力和MAP，与缩血管物质血栓素A2生成增多有关。抗TLR4治疗2周，可以降低SHR的MAP和TLR4表达，伴肠系膜动脉对去甲肾上腺素的反应性降低，血管如果事先用环加氧酶(cyclo-oxygenase，COX)1的抑制剂sc-560或COX-2的抑制剂NS-398进行孵育，可以降低源自于SHR的肠系膜小动脉对去甲肾上腺素的反应性，而对源于正常wistar和抗体处理的SHR的小动脉反应无影响[4]。由此可以看出TLR4激活对花生四烯酸代谢途径的影响。

2.3TLR4与高血压的血管重构 血管重构是影响高血压进程的一个重要因素[17]。尽管在原发性高血压病尚未见TLR4与血管重构的相关报道，TLR4可能通过促基质降解、胶原合成参与血管重构，但在肺动脉高压时，高迁移率族蛋白B可以通过激活TLR4促进慢性缺氧诱导的肺动脉高压，包括心室的肥大和肺动脉的重构建；而且该现象在TLR4基因缺陷鼠明显减弱，提示TLR4在肺动脉高压中的治疗靶标作用[18-19]。在植入的成纤维母细胞中，TLR4的激活可增强Smad信号途径，可以促进胶原的合成和与组织重构、细胞外基质稳态相关基因的表达，并增强转化生长因子β1的纤维化作用[20]。在离体条件下通过基因突变或药理性抑制TLR4信号，上述反应则消失，并博莱霉素诱导的皮肤纤维化反应被削弱。说明TLR4促进血管重构的机制可能是通过内源性配体激活相关通路，影响动脉的胶原聚集。在肥胖症患者的脏层脂肪组织中，黏合素蛋白C(一种具有促炎效应的细胞外基质糖蛋白)及TLR4水平成为炎症及细胞外基质重塑的维系[21]。另外一个影响血管重构的重要因子是MMP-9。在动脉硬化研究中，发现TLR2/4可以诱导人动脉外膜平滑肌细胞分泌MMP-9[13]。在支原体感染的人脐静脉内皮细胞通过TLR2/4可以诱导VEGF和MMP-9表达，随细胞的增殖，VEGF和MMP-9呈时间依赖性表达增多，而同VEGF抗体预孵育的内皮细胞则不释放MMP-9，TLR2/4中和抗体处理者也出现上述情况[22]。

2.4TLR4与高血压性心肌肥厚 高血压的一个显著特点就是进展性心肌肥厚，与持续的低阶的炎性反应相关。在高血压发生后，随着年龄增加，开始出现心肌收缩功能降低，伴心肌纤维化。在两个相互独立的高血压模型中，无论在自发性高血压还是L-NAME诱导的高血压大鼠，尽管幼年(4周龄)血压已经高于同龄Wky鼠，但心肌TLR4的表达无差异，在少年期(8周龄)及成年期，高血压鼠的血压进一步增高，心肌TLR4的表达也显著增高，心脏/体质量比增高，与血压增高相关联[9]。所以，有理由认为在已确定和正在进展的高血压中，TLR4表达和活性的增高，促进了整体的炎性反应及心肌肥厚。高血压时心脏的变化与TLR4的基因多态性也有一定关系，高血压女性左心室质量较低与Asp299Gly多态性相关；而左心室壁炎性反应较轻，则和TLR6的Ser249Pro多态性相关[23-24]。

3 TLR4与高血压治疗

TLR4抗体在高血压治疗中尚处于基础研究阶段。目前发现抗高血压药物尚具额外抗炎作用，而该作用可能是通过对TLR4表达的直接抑制，并且具有剂量依赖性。抗高血压药物雷米普利(一种血管紧张素转化酶抑制剂)在常规治疗量,即1 mg/(kg·d)时，仅仅可降低高血压小鼠的血压，并不能影响心肌TLR4的表达；但高剂量，即10 mg/(kg·d)时却可以降低血压，同时有效降低心肌TLR4的表达[9]。说明TLR4的表达下降并不仅仅是血压下降的原因，还可能是药物的直接效应。而另外一种血管紧张素转化酶抑制剂坎地沙坦在治疗量可阻断离体培养的肾脏系膜细胞上血管紧张素Ⅱ诱导的TLR4表达，在超大剂量时可以对蛋白尿性肾疾病有疗效[25-26]；降脂药菲诺贝特亦可以剂量依赖方式对TLR4表达施以影响，并降低血管紧张素Ⅱ诱导的TLR4 mRNA及蛋白质表达水平[27]。

4 展 望

免疫反应介导的炎性反应在高血压发生、发展中的作用尚不完全确定，观察TLR4阻断后是否可以抑制高血压的起始和进展，是否可以保护血管内皮和心肾等器官功能等尚需进一步的研究。已有研究发现，获得性免疫如内皮细胞产生的IL-33，可以对动脉硬化起到很好的保护作用[28]。IL-33是否可以对高血压的发生、发展起到重要的预防和治疗作用，尚不清楚。所以，研究并探讨SHR内皮促炎状态的分子遗传机制，特别是其与TLR4的相关性及其基因表达变化，将为开发治疗家族性高血压的新药提供新思路。

[1] Androulakis E,Tousoulis D,Papageorgiou N,etal.Inflammation in hypertension:current therapeutic approaches[J].Curr Pharm Des,2011,17(37):4121-4131.

[2] Schiffrin EL.The immune system:role in hypertension[J].Can J Cardiol,2013,29(5):543-548.

[3] Medzhitov R,Preston-Hurlburt P,Janeway CA Jr.A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity[J].Nature,1997,388(6640):394-397.

[4] Bomfim GF,Dos Santos RA,Oliveira MA,etal.Toll-like receptor 4 contributes to blood pressure regulation and vascular contraction in spontaneously hypertensive rats[J].Clin Sci(Lond),2012,122(11):535-543.

[5] Chatterjee P,Weaver LE,Doersch KM,etal.Placental toll-like receptor 3 and toll-like receptor 7/8 activation contributes to preeclampsia in humans and mice[J].PLoS One,2012,7(7):e41884.

[6] de Kleijn D,Pasterkamp G.Toll-like receptors in cardiovascular diseases[J].Cardiovasc Res,2003,60(1):58-67

[7] Doyle SL,O′Neill LA.Toll-like receptors:from the discovery of NFkappaB to new insights into transcriptional regulations in innate immunity[J].Biochem Pharmacol,2006,72(9):1102-1113.

[8] Marketou ME,Kontaraki JE,Zacharis EA,etal.TLR2 and TLR4 gene expression in peripheral monocytes in nondiabetic hypertensive patients:the effect of intensive blood pressure-lowering[J].J Clin Hypertens(Greenwich),2012,14(5):330-335.

[9] Eissler R,Schmaderer C,Rusai K,etal.Hypertension augments cardiac Toll-like receptor 4 expression and activity[J].Hypertens Res,2011,34(5):551-558.

[10] DeLano FA,Balete R,Schmid-Schönbein GW.Control of oxidative stress in microcirculation of spontaneously hypertensive rats[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2005,288(2):H805-H812.

[11] DeLano FA,Schmid-Schönbein GW.Proteinase activity and receptor cleavage:mechanism for insulin resistance in the spontaneously hypertensive rat[J].Hypertension,2008,52(2):415-423.

[12] Wang B,Li BW,Li HW,etal.Enhanced matrix metalloproteinases-2 activates aortic endothelial hypermeability,apoptosis and vascular rarefaction in spontaneously hypertensive rat[J].Clin Hemorheol Microcirc,2013.[Epub ahead of print].

[13] Li H,Xu H,Liu S.Toll-like receptors 4 induces expression of matrix metalloproteinase-9 in human aortic smooth muscle cells[J].Mol Biol Rep,2011,38(2):1419-1423.

[14] Oyama J,Maeda T,Sasaki M,etal.Repetitive hyperthermia attenuates progression of left ventricular hypertrophy and increases telomerase activity in hypertensive rats[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2012,302(10):H2092-H2101.

[15] Kim F,Pham M,Luttrell I,etal.Toll-like receptor-4 mediates vascular inflammation and insulin resistance in diet-induced obesity[J].Circ Res,2007,100(11):1589-1596.

[16] Spirig R,Potapova I,Shaw-Boden J,etal.TLR2 and TLR4 agonists induce production of the vasoactive peptide endothelin-1 by human dendritic cells[J].Mol Immunol,2009,46(15):3178-3182.

[17] Schiffrin EL.Vascular remodeling in hypertension:mechanisms and treatment[J].Hypertension,2012,59(2):367-374.

[18] Young KC,Hussein SM,Dadiz R,etal.Toll-like receptor 4-deficient mice are resistant to chronic hypoxia-induced pulmonary hypertension[J].Exp Lung Res,2010,36(2):111-119.

[19] Bauer EM,Shapiro R,Billiar TR,etal.High mobility group Box 1 inhibits human pulmonary artery endothelial cell migration via a Toll-like receptor 4-and interferon response factor 3-dependent mechanism(s)[J].J Biol Chem,2013,288(2):1365-1373.

[20] Bhattacharyya S,Kelley K,Melichian DS,etal.Toll-like receptor 4 signaling augments transforming growth factor-β responses:a novel mechanism for maintaining and amplifying fibrosis in scleroderma[J].Am J Pathol,2013,182(1):192-205.

[21] Catalán V,Gómez-Ambrosi J,Rodríguez A,etal.Increased tenascin C and Toll-like receptor 4 levels in visceral adipose tissue as a link between inflammation and extracellular matrix remodeling in obesity[J].J Clin Endocrinol Metab,2012,97(10):E1880-E1889.

[22] Paolillo R,Iovene MR,Romano Carratelli C,etal.Induction of VEGF and MMP-9 expression by toll-like receptor 2/4 in human endothelial cells infected with Chlamydia pneumonia[J].Int J Immunopathol Pharmacol,2012,25(2):377-386.

[23] Sales ML,Schreiber R,Ferreira-Sae MC,etal.Toll-like receptor 6 Ser249Pro polymorphism is associated with lower left ventricular wall thickness and inflammatory response in hypertensive women[J].Am J Hypertens,2010,23(6):649-654.

[24] Sales ML,Schreiber R,Ferreira-Sae MC,etal.The functional Toll-like receptor 4 Asp299Gly polymorphism is associated with lower left ventricular mass in hypertensive women[J].Clin Chim Acta,2010,411(9/10):744-748.

[25] Lv J,Jia R,Yang D,etal.Candesartan attenuates angiotensin II-induced mesangial cell apoptosis via TLR4/MyD88 pathway[J].Biochem Biophys Res Commun,2009,380(1):81-86.

[26] Roger T,Froidevaux C,Le Roy D,etal.Protection from lethal gram-negative bacterial sepsis by targeting Toll-like receptor 4[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2009,106(7):2348-2352.

[27] Ji YY,Wang ZD,Liu JT,etal.Inhibitory effect of fenofibrate on angiotensin II-induced toll-like receptor 4 expression,myeloperoxidase activity and expression in RAW264.7 cells[J].Yao Xue Xue Bao,2009,44(5):462-467.

[28] Miller AM.Role of IL-33 in inflammation and disease[J].J Inflamm(Lond),2011,8(1):22.