TLR2/4—IRF3信号通路调控胆固醇逆转运及其对动脉粥样硬化影响的研究进展

谢涛 岳增辉

摘要：Toll样受体（toll like receptors，TLRs）是天然免疫系统识别病原微生物的主要受体，在天然免疫反应中具有重要的作用，TLR2/4-IRF3信号通路对胆固醇逆转运的调控能对动脉粥样硬化易损斑块产生影响。本文就TLR2/4-IRF3信号通路如何调控胆固醇逆转运从而影响动脉粥样硬化的发生发展作一综述。

关键词：Toll样受体；胆固醇逆转运；动脉粥样硬化

中图分类号：R543.5 R256.2 文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2014.04.054

文章编号：1672-1349（2014）04-0493-03

1 Toll样受体（toll like receptors，TLRs）的概述

1.1 TLRs的分子结构 TLRs 是最早于果蝇中发现的一类细胞膜蛋白，是一类进化高度保守的病原分子识别受体，是连接天然免疫和特异性免疫的跨膜信号转导受体家族，属于模式识别受体。迄今为止，已在哺乳动物中发现了13种TLRs分子，分别是TLR1-13，其中在人类表达有11种。TLRs属于Ⅰ型跨膜蛋白，由胞外区、跨膜区和胞内区组成，其胞外区结构有富含亮氨酸的重复序列，负责识别不同的病原分子；胞内区与白介素-1（IL-1）受体的胞内区相似，负责受体活化后的信号转导^[1]。TLRs分布广泛，在外周血白细胞中表达水平最高，单核巨噬细胞、B细胞、T细胞及树突细胞均表达TLRs mRNA^[2]。TLRs最突出的生物学功能是促进细胞因子的合成与释放，引发炎症反应^[3]；另一项功能是促进抗原提呈细胞的成熟，从而诱导机体的获得性免疫反应，因而TLRs是机体介导天然免疫转向获得性免疫的桥梁^[4]。TLR有一些共同的特征：①多数TLRs的配体是微生物的保守成分（PAMPs），能够显示感染存在；②每个TLRs能识别几种结构上相差较大的配体；③一些TLRs 识别配体过程中需要一些辅助蛋白的参与；④TLRs能够作为PPRs与配体直接结合发挥作用。

1.2 Toll受体4（TLR4） TLR4作为人类发现的首个 TLRs 相关蛋白，几乎在所有细胞系都有表达^[5]。TLR4表达于许多的免疫和非免疫细胞，活化TLR4将诱导产生一系列的炎症介质包括细胞因子、趋化因子等从而产生强有力的炎症反应。最初的研究发现TLR4是革兰氏阴性细胞壁成分脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的识别受体；LPS结合蛋白（LPS-binding protein，LBP）与LPS结合后，介导LPS与CD14相互作用，并由CD14将LPS转运并锚定于TLR4和髓样分化蛋白-2（myeloid differentiation protein，MD-2）构成的受体复合物^[6]。CD14缺乏跨膜结构域，不能单独转导LPS信号，而MD-2是一种分泌型糖蛋白。研究表明LPS结合MD-2后，通过TLR4的细胞外富含亮氨酸的重复结构介导TLR4的聚合，从而诱导TLR4的信号转导^[1]。

TLR4被LPS激活后向细胞内转导的通路主要是两条，一条是髓样分化因子88（MyD88）通路，另一条β干扰素TIR结构域衔接蛋白（TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF）通路。TRIF一种含TIR的转接蛋白，其作用之一是活化干扰素调节因子3（interferon regulatory factor 3，IRF-3），诱导β干扰素（IFN-β）基因的表达，进而影响干扰素诱导基因的转录，转录因子IRF-3被激活后入核与I型干扰素基因上游的干扰素敏感反应元件（interferon-ensitiveresphonse element，

ISRE）结合，从而使TLR诱导Ⅰ型干扰素（IFN）基因活化表达。在MyD88敲除的小鼠，LPS仍可以激活TLR4，出现延迟的核转录因子-κB（nuclear factor kappB，NF-κB），JNK激活。这个发现提示，在TLR4 信号转导中可能存在MyD88非依赖通路，随后研究发现，在MyD88敲除细胞中，LPS可以经TLR4通路激活IRF-3促进IFN-β以及IFN诱导基因的表达^[7]。

2 TLR2/4-IRF3信号通路

在受到TLR配体刺激后，TIR域的接受子蛋白（TIR domain-containing adaptor protein，TIRAP）和TRIF相关接头分子（trif-related adaptor molecule，TRAM）先TLR2，TLR4招募到受體的胞内段，分别结合MyD88和TRIF。MyD88再募集并激活IL-1R相关激酶（IRAK）家族中的IRAK1和IRAK4，IRAK随后与TNF受体相关因子6（TRAF6）结合，将信号传递给TRAF6。

IRAK与TRAF6的相互作用可激活转化生长因子β激活激酶1（TAK1），IRAK还可以促进TAK1结合蛋白2（TAB2）由胞膜向胞浆的转运，与TRAF6相互作用，并介导TRAF6与TAK1的连接，进而激活IκB激酶（IKK）复合体。另一方面，TRIF可以直接招募TRAF6，还可以协助TRAF6激活IKK。

TRIF N端介导的IRF-3的激活收到两个IKK相关蛋白激酶的调控，分别是IKKε和TBK1。目前认为TBK1和IKKε激活IR-F3要依赖上路的接头蛋白TANK，NAP1等，TANK作为某些TRAF家族成员及TBK1，IKKε的绑定配体，能使TBK1，IKKε桥连TRAF3，调节IFN分泌^[8]。TLR4介导的IRF3激活依赖TRIF对TRAF3的招募。TRAF3是一种E3泛素连接酶，其活性被自身寡聚化激活并在E2泛素交联酶的协同作用下，使自身发生63位赖氨酸连接的多聚泛素化，泛素化的TRAF3可以与NEMO 的泛素蛋白结合结构域结合，后者通过TANK（ 或 TANK 相关接头蛋白） 作用于 TBK1，IKKε^[9]，TRAF3介导 TBK1， IKK发生寡聚反应，寡聚化的TBK1，IKKε 可能通过自身反式磷酸化激活自身的磷酸酶活性。具有磷酸酶活性的TBK1，IKKε 激活IRF3单体使其二聚化，最终促进IFN表达。

3 TLR与动脉粥样硬化（AS）

AS已被公认为一种炎症性疾病，炎症和免疫反应在AS的发生发展中起着重要作用。氧化应激等所致的内皮功能障碍是AS发生发展的病理基础，其中巨噬细胞和淋巴细胞在免疫防御上有着重要作用，致内皮损伤的各种危险因子可引起单核细胞、淋巴细胞黏附聚集于内皮层，引起机体保护性免疫反应。巨噬细胞中激活的Toll样受体能引起一系列信号级联反应诱发炎症因子、蛋白酶表达，进一步促进动脉粥样硬化的形成。有研究发现血管外膜成纤维细胞中TLR4的激活可促进新内膜的生成，此效应在TLR4缺陷的基因敲除小鼠模型中明显降低。在动脉粥样硬化小鼠模型中应用TLR4配体后动脉粥样硬化面积增大，说明TLR4激活可促进斑块进展^[10]。Bjorkbacka等^[11]利用基因缺失的方法在鼠科动物体内证实了MyD88 基因丢失导致了典型的粥样斑块的大小、 脂类组成、 前致炎基因的表达和系统性炎症因子 （IL-12、MCP-1） 的分泌减少， 同时也发现在有 AS倾向的高胆固醇血症 apo E基因缺乏的小鼠身上， TLR4基因的丢失也会出现粥样斑块的大小、 脂类组成和巨噬细胞渗透的减少。研究表明， 健康人群和患者的AS动脉中均有TLRs表达，AS患者的斑块中以 TLR4、 TLR2 表达为主， 并且局限在巨噬细胞和内皮细胞上。TLR4 在 AS 中的作用是多方面的， 内源性（如 LDL、 HSP6O、 EDA） 和外源性配体 （如 LPS） 可能均发挥了作用。TLRs介导的免疫细胞炎症反应过程首次把AS形成中的脂代谢紊乱、 自身免疫反应及慢性炎症过程连接到了一起。

4 胆固醇逆转运与动脉粥样硬化的关系

胆固醇逆转运肝外组织胆固醇返回肝脏，在肝脏通过生成胆汁酸排出，这一过程称为胆固醇逆转运。由于过多胆固醇可使巨噬细胞变成泡沫细胞（促进动脉粥样硬化发生），因此，胆固醇逆转运对巨噬细胞来说尤为重要。在AS的病理生理过程中， 从早期的脂纹期到进一步的斑块形成期，巨噬细胞源性泡沫细胞均起了至关重要的作用^[12]。脂纹（fatty streak） 的形成首先是由血液中的单核细胞与内皮细胞黏附活化内皮细胞开始的， 继而在趋化因子的影响下被黏附的单核细胞趋化迁移至血管内皮下转变成为巨噬细胞。巨噬细胞在内皮下可大量吞噬吸收修饰后低密度脂蛋白（modified low density lipoprotein， modified，LDL） ， 当细胞内吸收胆固醇超过胆固醇的排泄，此时的巨噬细胞就成为了超载脂质的泡沫细胞。巨噬细胞向泡沫细胞的转变与细胞内胆固醇稳态失衡、 胆固醇的吸收与排泄、 胞内的代谢等机制相关^[13]。此外随着对脂蛋白研究的深入， 人们发现主要是低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C） 水平与 AS 的发生呈正相关^[14]，其机制是LDL可以通过 apoB100与细胞外基质相互作用沉积在动脉内膜下形成粥样硬化斑块^[15]。而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C ）将胆固醇逆向运输至肝脏处理， 可降低机体胆固醇水平， 从而抵抗动脉粥样硬化。

5 TLR2/4-IRF3信号通路调控胆固醇逆转运

过多胆固醇可使巨噬细胞变成泡沫细胞（促进动脉粥样硬化发生），在被巨噬细胞吞噬掉的游离胆固醇有两种命运：一是通过三磷酸腺苷结合盒转运体超家族的ABCA1和ABCG1等介导的胆固醇流出，由HDL逆向转运至肝脏以胆汁的形式排出体外。二是在逆向转运受限的情况下多余的游离胆固醇在胆固醇酰基转移酶A1（ACAT1）的催化作用下合成胆固醇酯，进而形成脂滴储存下来。研究发现，在人单核细胞和巨噬细胞上的TLR2或TLR下游肿瘤坏死因子（TNF- α）的激活可上调ACAT1的表达， 从而促进游离胆固醇的酯化增加胆固醇酯的蓄积。此外，TLRs以及它的配体可能对胆固醇的流出也有所影响。实验证明介导胆固醇流出的ABCA1和ABCG1基因受转录因子LXR调控。研究发现TLR2和TLR4的下游分子IRF-3的激活可抑制LXRs的转录活性， 使ABCA1、ABCG1的基因表达下调，这可能是TLR促进游离胆固醇的酯化，抑制胆固醇逆转运的重要机制。Tseng等^[8]在从富含 TLR4 基因 的 C3H /HeN 小鼠和缺乏 TLR4 基因的 C3H /HeJ 小鼠的實验中证明， TLR 通过促进游离胆固醇的酯化和脂滴的形成， 抑制胆固醇逆向转运等多种方式促进了脂质核心的形成。

6 小 结

引起AS发生发展的主要因素是通过TLR的参与而发生作用的，TLR4在AS形成和发展过程中起着重要的信号转导作用。同时也在一定程度上揭示了天然免疫与动脉粥样硬化发病之间复杂的作用机制。TLR2/4-IRF3信号传导通路促进游离胆固醇的酯化和脂滴的形成，抑制胆固醇逆向转运，能否通过调控TLR2、TLR4基因的表达从而调控胆固醇逆转运，达到延缓动脉粥样硬化进程的目的，这将成为治疗动脉粥样硬化过程的靶点。

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