间充质干细胞表达Toll样受体在治疗心肌梗死中意义

间充质干细胞表达Toll样受体在治疗心肌梗死中意义

杨超君杨俊

(三峡大学心血管病研究所三峡大学第一临床医学院心内科，湖北宜昌443003)

关键词〔〕心肌梗死；间充质干细胞；Toll样受体

中图分类号〔〕R541.4〔文献标识码〕A〔

基金项目：国家自然科学基金(No.81170133，81200088，81470387)

通讯作者：杨俊(1962-)，男，教授，硕士生导师，主要从事心血管疾病的临床及基础研究。

第一作者：杨超君(1990-)，女，在读硕士，主要从事心血管疾病免疫学研究。

心肌梗死(MI)的发病人群逐渐年轻化，40岁以上人群中MI的发病率约为40%〔1〕。大量临床实验和动物实验研究都表明间充质干细胞(MSC)可以有效治疗心肌梗死，改善心脏功能〔2，3〕，MSC移植治疗MI有很好的临床前景。MSC具有自我更新、多向分化潜能和免疫调节作用，对改善心室重构有重要。本文主要对MSC表达的免疫调控分子Toll样受体(TLRs)在治疗MI中的作用进行综述。

1MSC

MSCs是起源于中胚层和外胚层的一类多能干细胞，在骨髓组织和脂肪组织中含量较丰富，也可来源于脐带血、胎盘、牙髓和滑膜组织〔4～6〕。MSC在体外特定的诱导条件下，可分化为骨、脂肪、软骨、心肌、肌肉、肌腱、神经、肝、胰岛β细胞和内皮等多种组织细胞〔4，7，8〕。MSC高表达细胞标记CD105、CD73和CD90，不表达免疫共刺激分子CD40、CD80、CD86〔7〕。MSC的免疫调节功能与其抑制T细胞、B细胞、NK细胞、DC细胞等免疫细胞和表达多种免疫调控分子有关。MSC在分化的同时，通过这种细胞间、细胞因子间和免疫调控分子间复杂的相互作用而发挥免疫重建功能，发挥抗炎和组织修复功能。

2Toll样受体

Janeway〔9〕提出的模式识别理论指出，免疫细胞可通过模式识别受体(PRR)与病原相关分子模式(PAMPs)结合和而识别病原体。PAMPs活化PRRs下游信号通路，激活转录因子NF-κB，导致炎症细胞成熟和活化，产生大量的炎症因子和趋化因子〔5，10〕。其中TLRs是天然免疫细胞主要的PRR，其介导的信号通路是天然免疫反应的重要组成部分。TLRs是Ⅰ型跨膜糖蛋白，在很多细胞表面都有表达〔5，11〕。人体中发现存在10种TLRs，小鼠中存在13种TLRs〔12〕。这些TLRs通过识别其特异性配体被激活，使胞内衔接分子(MyD88，TIRAP，TRIF，TRAM)相互作用发挥免疫效应，发挥清除病原体并修复损伤组织的功效。TLRs不仅能识别病原微生物也能识别MI后无菌组织损伤所释放的信号〔13〕，这些信号叫做危险相关分子模式(DAMP)，包括热休克蛋白60、纤维连接蛋白、尿酸、氧化的低密度脂蛋白、细胞碎片、透明质酸碎片和防御素3等〔5，14，15〕。

除了免疫细胞外，TLRs还可以表达于多种细胞表面，比如心肌细胞、上皮细胞和间充质干细胞。MSC表达的TLRs不同，决定其识别MI后释放的DAMP会产生不同的效应〔16〕。TLR1-6一般在人体细胞内表达比较普遍，例如骨髓、脂肪组织、脐带血、牙髓等〔5〕。有研究报道TLR7、9、10在人骨髓源MSC有表达〔5，9，17～19〕，TLR8在人体MSC细胞中的表达尚无报道。小鼠除了TLR9外，其他TLRs在MSC中都有表达〔19〕。来自同一组织的MSC可能由于移植部位、细胞分离方法、培养环境和其他蛋白相互作用而表达不同的TLRs，导致其效应的差别。Raicevic等〔18〕发现，炎症反应中，MSC表达TLR2、3、4上调，而TLR6下调。

3TLRs在MSC治疗MI中的作用

研究显示，MI后移植的MSC4h和24h存活率分别为10%和1%，其定向分化为新生血管和有收缩能力的心肌细胞的数量十分有限，难以在功能上起到治疗作用〔20〕。我们或许可以通过激活或抑制MSC表达的TLRs来改变下游信号通路，这对MSC的增殖、分化、迁移、免疫调节都将产生不同的影响。

3.1TLRs对MSC增殖、分化、迁移的影响目前大部分关于TLRs对MSC增殖影响的研究都认为其影响甚微。Chen等〔21〕的研究显示用TLR9激活剂CpG-ODN和TLR3激活剂poly(I：C)激活MSC，会轻微减弱MSC增殖能力，Arslan等〔22〕发现TLR2激活剂Pam3Cys会增加MSC的增殖能力。但这两个实验的MSC来自不同组织，其比较结果并不可靠。在体实验也有类似的发现，TLR4基因敲除的MSC在小鼠体内增殖能力较未敲除者高〔16〕，TLR2基因敲除的MSC在小鼠体内增殖能力较未敲除者低〔23〕。

除增殖外，分化也是MSC移植治疗的重要因素之一，目前对MSC分化的观点并不一致。有实验表明LPS、PGN、Pam3CSK4和poly(I：C)可促进MSC向成骨细胞分化〔24，25〕。有实验发现MSC向软骨细胞的分化程度受poly(I：C)影响而下调，受Pam3CSK4影响而上调，受LPS的影响较小〔24，26〕。同时发现，TLR2、TLR3、TLR4的激活有助于MSC向脂肪细胞分化〔24，26〕。也有研究显示TLR3的激活将促进MSC向脂肪细胞的分化〔21〕。关于TLRs影响MSC向心肌细胞分化的研究尚无报道，但相信某个或某些TLRs对MSC的心肌细胞分化能力也有一定的影响。

MSC向坏死心肌组织迁移，通过增殖、分化，代替坏死组织，从而起到一定的治疗作用。我们可以通过激活或抑制相应的TLRs而改变MSC的迁移能力，这对治疗MI有重要意义。已经有研究发现poly(I：C)、LPS和CpGODN激活TLR会增加MSC的迁移能力〔25，26〕。

3.2TLRs对MSC免疫调节的影响关于TLR4的体外实验研究结果，大部分研究结果发现TLR4识别LPS激活MSC后将降低其免疫调节能力〔18，26〕；有研究显示TLR4的激活对MSC的免疫调节能力没有影响〔21，27〕；也有研究显示TLR4的激活将增进其免疫调节能力〔28，29〕。大量体外实验研究提示TLR3识别poly(I：C)激活MSC后将增进其免疫抑制能力〔21，26，29〕，也有少量研究显示TLR3的激活对MSC的免疫抑制能力不利〔18〕。目前普遍认为TLR4对免疫调节起负向调节作用，TLR3对免疫调节起正向调节作用，其具体效应和机制还有待进一步研究。

MI后MSC移植治疗的TLR信号通路的在体实验模型越来越成熟。TLR2基因敲除后的MI小鼠，其左心室修复能力小于TLR2基因未敲除者〔23〕，这可能与TLR2基因敲除致使MSC的增殖能力降低有关。TLR4基因敲除后的MI小鼠，心肌修复能力大于TLR4基因未敲除者〔16〕，提示TLR2对心功能恢复有正向调节作用，TLR4对心功能恢复有负向调节作用。由此推断，对MSC表达TLRs进行预处理可能对治疗MI有重要意义。

4小结和展望

MI后，由于心肌缺血缺氧导致心肌细胞和内皮细胞凋亡和坏死，有效的再灌注治疗后产生缺血再灌注损伤，引起炎症反应。MSC的增殖、分化、迁移、免疫调节都受到TLRs的调控，MSC高表达TLR2和TLR3对MI治疗有正向调节作用，MSC高表达TLR4对MI治疗有负向调控作用。因此预测，对MSC进行预处理，使TLR2和TLR3表达上调、TLR4表达下调或许可以增进MSC移植治疗MI的疗效，成为新的治疗靶点。

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〔2014-10-08修回〕

(编辑郭菁)