TLR4及相关信号通路在高血压发病机制中的作用研究进展

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全球疾病负担研究(GBD 2015)数据显示，在2015年约有17 921万人因心血管疾病而死亡。并且在全球死亡率下降速度快于预期的基础上时，心血管疾病所导致的死亡率却是增加的[1]。而高血压是心血管疾病最主要的危险因素[2]。严重威胁着人类健康，易导致心、脑、肾等器官损害，甚至诱发脑卒中或心肌梗死事件[3]。近年来随着对高血压发病机制研究的深入，认为慢性炎症和机体免疫功能的异常参与到高血压及其靶器官损害过程[4]。而肾素-血管紧张素系统(RAS)的激活是高血压发病机制过程中的重要环节。氧化应激又在高血压的发生发展中起重要作用[5]，并且可以通过激活RAS系统来调节血压[6]。内皮细胞合成的内皮型一氧化氮合酶(eNOS) 催化产生的一氧化氮具有扩张血管、抑制血管平滑肌细胞增殖、调节血压等维持血管稳态的作用[7]。NLRP3炎症小体在高血压、糖尿病、动脉粥样硬化等病人动脉血管上有较高的表达[8]。说明这些机制在高血压的发病过程中都扮演着重要角色。近年来研究发现ToLL样受体4(TLR4)作为免疫学上的一个模式识别受体，可以通过其介导的信号通路参与血压调节的过程。本研究就TLR4及其相关的信号通路参与高血压的发病机制过程进行综述。

1 Toll样受体(Toll-like receptors，TLR)

TLR最先在研究果蝇中发现，能调节固有免疫与适应性免疫，在识别外源性和内源性配体中起作用[9]。基因组测序项目已经发现在哺乳动物基因组中有13种TLR基因，其中人类有10种，小鼠有12种。而TLR2/4与高血压的发生相关较为密切，尤其是TLR4的表达，并且与其相关的信号通路有关。

2 TLR4及其信号传导通路

TLR4是人类发现的第一个Toll样受体家族(TLRs)成员，主要在免疫细胞中表达。外源性配体脂多糖(LPS)是其特异性激动剂，被结合蛋白识别后，与CD14、TLR4形成TLR4-MD-2复合物，激活下游通路[10]。内源性配体通过相关损伤分子模式(DAMPs)识别，激活下游通路，并在TLR4识别配体后，又通过髓样分化因子88(MyD88)依赖或非依赖性信号转导通路介导核转录因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)活化，从而促进相关因子的表达[11-12]。而在一些小胶质细胞的研究过程中发现sur1-trpm4构成了一种新的机制，可以调节TLR4活化的小胶质细胞的前炎症因子、Ca2+敏感基因的表达，包括表达eNOS[13]。

3 TLR4与高血压

TLR4除了在免疫细胞中表达，也在心血管系统相关细胞中如内皮细胞和血管平滑肌细胞(VSMCs)中表达，并在心血管炎症病理发展过程中发挥重要作用[14]。TLR4的表达升高可能导致血压升高，而抑制TLR4的表达可以降低自发性高血压大鼠的血压，抑制其心肌细胞肥大和纤维化，并改善肠系膜阻力血管的收缩性等[15-16]。而其中的机制可能与参与激活和调控RAS系统、氧化应激、eNOS及NLRP3炎症小体等有关。

3.1 TLR4与RAS系统 RAS系统在心血管系统活动中起到维持水、电解质平衡及调节血压等作用，并在高血压的发病过程起到重要作用[17]。血管紧张素Ⅱ(AngⅡ) 是RAS系统中最重要的活性肽，通过与AngⅡ-1型受体(AT1R)、AngⅡ-2型受体(AT2R)结合而调节血压。而且AngⅡ可以通过上调TLR4的表达介导高血压相关炎症、内皮功能损伤和血管重构[18]。特异性TLR4基因敲除可通过阻断由AngⅡ诱导的高血压和血管重构[19]。但也有相关研究表明，血管紧张素I可以扰乱TLR4信号通路，从而抑制脂多糖诱导内皮细胞的炎性反应[20]。Echavarria等[21]对C57BL6小鼠注入血管紧张素。实验组治疗中加anti-TLR4抗体或免疫球蛋白，2周后测定收缩压(SBP)和主动脉细胞因子水平。结果显示：主动脉TLR4mRNA的表达水平显著上升，而anti-TLR4抗体治疗AngⅡ-treated小鼠正常。说明由于RAS活性增加激活了TLR4信号通路并通过诱导氧化应激参与了高血压的发病过程，同时说明TLR4和固有免疫可能在高血压及其靶器官损害过程中起到一定作用。Jiang等[22]通过检测抵抗素诱导小鼠高血压模型相关调节血压基因mRNA的表达情况，发现与TLR4基因敲除小鼠比较，抵抗素诱导的野生型小鼠血压、血糖、核转录因子κB及相应地与血管紧张素原结合的P56亚基表达显著升高，认为抵抗素诱导高血压是通过TLR4通路激活NF-κB，再通过P65与细胞核相关Agt的启动子结合，上调Agt的表达水平，从而激活RAS系统升高血压。

3.2 TLR4与氧化应激 氧化应激是指机体组织细胞内氧自由基生成增加和清除能力降低，导致活性氧族(reactive oxygen species，ROS)在体内蓄积引起的相应组织细胞氧化损伤。正常状态下，体内氧化和抗氧化系统维持动态平衡，若机体损伤，氧化与抗氧化失衡，通过还原型辅酶(NADPH)氧化酶、黄嘌呤氧化酶(XOD)等途径产生大量ROS，可引起血管损伤和血压持续升高。有研究发现在高糖诱导的炎症和纤维化过程中，出现了高水平的TLR4、NF-κB和活性氧的表达，认为高糖诱导的炎症和纤维化可能是通过TLR4/MyD88/NF-κB信号通路参与氧化应激反应而实现的[23]。

3.2.1 TLR4与NADPH氧化酶 活性氧是氧化应激的介质，它在维持体内内环境平衡和防御感染中起作用，但过度的激活会对细胞成分造成损害。Lo等[24]通过向自发性高血压大鼠(SHR)体内注射血管紧张素转化酶Ⅱ(ACE2)后发现，ACE2可显著性降低SHR的血压，且其体内NADPH氧化酶含量下降，结果提示NADPH氧化酶参与高血压发病机制的进程。Matsuda等[20]通过对比TLR4基因缺陷小鼠与野生型小鼠在AngⅡ诱导高血压的过程中的NADPH活性氧氧化水平，发现野生型较TLR4基因缺陷小鼠更易被诱导高血压及心肌肥大，并且其NADPH活性氧氧化水平是对照组小鼠的5倍，明显高于TLR4基因缺陷小鼠，说明TLR4可以上调NADPH活性氧氧化，且TLR4不足可以抑制AngⅡ介导的NADPH活性氧氧化。Ding等[25]在野生型小鼠给予注射AngⅡ造成持续性高血压后，发现相应NADPH氧化酶、p38、MAPK、p-nf-kb65和TLR4的表达增强，说明TLR4及其相关MyD88信号通路参与高血压的发病过程，可能是因为其激活了RAS系统，增加了相关因子的释放，并通过诱导氧化应激，从而造成内皮功能的损伤诱发高血压[26]。

3.2.2 TLR4与黄嘌呤氧化酶 人类酶黄嘌呤氧化酶(XOD)是一个参与代谢途径系数终端碱基限速酶，能催化次黄嘌呤和黄嘌呤生成尿酸。在组织和循环过程中它存在两个相互转换的形式：黄嘌呤脱氢酶(XDH)和XOD。而在XOD催化产生尿酸的同时，又产生ROS。循环中XOD的活性主要与缺血再灌注损伤、冠状动脉疾病、内皮功能障碍、炎症因子释放有关[27]。Boban等[28]通过对比高血压病病人中出现慢性肾脏疾病需要透析的病人和正常人血清中的XOD及ROS水平，发现较正常人均有显著性增高，说明XOD可能是高血压引起肾病的原因之一。同时有研究认为XOD抑制剂也具有减轻缺血再灌注损伤，抑制糖尿病、心血管疾病的作用[29]。睡茄内酯被用于治疗肿瘤、糖尿病、高血压等疾病。在一项免疫学研究过程中发现，coagulin-1作为其中的主要活性物质，可以抑制TLR4介导的免疫介质炎症因子、一氧化氮和细胞内超氧化物歧化酶。通过体外细胞实验发现它可以抑制LPS诱导的线粒体ROS的产生，抑制NOX2，NOX4 mRNA表达和IRAK和MAPK(p38、JNK、ERK)的活化。coagulin-1也弱化了IκB的降解，从而阻止NF-κB下游的iNOS的表达和促炎性细胞因子的释放[30]。在果糖诱导的心肌炎症与纤维化的小鼠模型中注射XOD抑制剂别嘌呤醇和肉桂醛，可以使心肌氧化应激、TLR4相关信号通路因子和NLRP3表达水平较对照组明显下降。所以认为XOD抑制剂可以通过抑制CD36介导TLR4 / 6-irak4 / 1信号通路，从而抑制NLRP3炎症小体激活相关炎症因子的释放，保护果糖诱导的心肌炎症与纤维化[31]。说明肉桂醛和别嘌呤醇在抑制XOD从而抑制ROS的过程中依然与TLR4的相关信号通路有关。

3.3 TLR4与eNOS 在AngⅡ诱导的高血压大鼠中，发现eNOS的表达升高[32]，表明高血压与eNOS具有相关性。当氧化应激发生时，体内L-精氨酸( L-arginine，L-Arg)和辅助因子四氢生物蝶呤(tetrahydrobiopterin，BH4)供应不足导致eNOS功能障碍产生O2—，而不是NO，从而促进了高血压的发生、发展和血管内皮损伤。内皮功能障碍并不简单是一氧化氮合酶导致一氧化氮产生减少，也可以涉及一个更为复杂的调控过程[33]。Ajamieh等[34]认为其关键机制包括通过预防NF-κB的激活而抑制炎症，通过eNOS激活抑制血栓素B2(TXB2)和MP释放来保护微血管。在一项关于内皮TLR4、eNOS-NO-亚硝酸信号通道与坏死性小肠结肠炎试验中，对比了eNOS基因敲除小鼠、TLR4基因敲除小鼠、MyD88基因敲除和正常小鼠的坏死性小肠炎严重程度，并检测相关内皮NO和相关炎症因子的水平，认为TLR4的激活可以通过MyD88途径降低内皮微血管内皮细胞eNOS的表达[35]。Song等[36]用普瑞巴林防治高糖诱导大鼠模型脑卒中的发生，发现防治组TLR4、NF-κB、白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、eNOS的表达水平较对照组有明显下降，说明TLR4及其相关的信号通路与eNOS表达高度相关。Treuer等[37]认为可能的原因还有影响氧化还原敏感转录因子，并通过这样的一个路径调控NO的释放。因此TLR4及其相关路径通过调节eNOS表达调节氧化应激与血管内皮的功能，从而参与高血压的发生发展。

3.4 TLR4与NLRP3炎症小体 mcc950是一个可以抑制NLRP3炎性小体的活动的高度特异的小分子，有研究发现它可以通过降低肾脏/醋酸去氧皮质酮/盐和AngⅡ依赖性来诱导小鼠的高血压状态和恢复小鼠的肾功能。认为高血压可能与NLRP3炎性小体的表达升高有关[38]。对于经典的NLRP3炎症小体活化有两种信号通路。第一信号通过激活TLR4信号通路，促进NF-κB，激活相应前体炎症因子产生；第二信号促进NLRP3/ASC/pro-caspase-1蛋白复合物组装，procaspase-1自剪切成活化形式，活化的caspase-1将IL-1β和白细胞介素-18(IL-18)前体剪切活化释放到胞外[39]。Kadoya等[40]通过野生型小鼠注入醛固酮引起肾小管间质损伤，检测相关炎性因子表达水平。发现肾小管间质损伤后增加了炎症小体的表达和caspase 1的活化，并产生过多的白细胞介素-1(IL-1)和IL-18。低密度脂蛋白作为心血管疾病的重要危险因素，在巨噬细胞上的研究也被证明可以通过抑制TLR4等信号途径，减少NLRP3炎症小体的产生从而减少表达，减轻血管炎症[41]。NLRP3可能是通过TLR4或者直接通过相关信号通路诱导血管炎症参与到高血压发病机制的过程中。

4 治 疗

4.1 西药治疗 TLR4抗体在高血压治疗中尚处于基础研究阶段。靶向于TLR4的抗炎性治疗可能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[42]。抗高血压药物氯沙坦可以降低TLR4 mRNA表达水平[35]，派多林普利(一种血管紧张素转化酶抑制剂)可以降低抵抗素诱导的高血压野生型小鼠血压和TLR4mRNA表达水平[22]。说明TLR4mRNA表达水平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。Li等[43]通过实验研究认为TLR4/MyD88/NF-κB和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR-γ)在替米沙坦降压的过程中起到重要作用。降脂药阿托伐他汀可以通过调节NF-κB信号路径和氧化应激水平来抑制血管炎症和微血管病变[34]。说明一些降压药物和降脂药物不仅降低血压，而且可能通过TLR4及其相关信号通路对机体氧化应激产生良好调节作用。对于NLRP3，通常是针对IL-1β和 IL-18 采用的中和抗体，但是效果并不明显。因此，针对炎症小体的疾病治疗不应仅仅针对其下游产物，还应考虑其活化的上游环节[44]。

4.2 中药治疗 中医学中并无“高血压”名称，但依据临床表现及发病特性，主要归属于“眩晕”“头痛”等病症。而中药或是复方在调控高血压机制相关病理损伤的过程中也与TLR4及其信号通路有关。最近的一项研究发现，甘草查尔酮C(licoc)，可以通过抑制NF-κB，上调磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)、eNOS信号通路，从而减少细胞的炎症反应[45]。Romero等[46]发现在给予SHR橄榄叶提取物橄榄苦苷(OLE)连续5周后，与对照组相比，SHR收缩压、心率，心脏和肾脏肥大程度明显降低，并且降低了实验组主动脉超氧化物和NADPH氧化酶的水平，认为OLE可以通过抑制MAPK信号减少炎性细胞因子、血管TLR4的表达。Yang等[47]通过果糖诱导大鼠的高尿酸血症，发现五苓散可以通过调节肾有机离子转运蛋白起到保护小鼠肾脏的作用。其作用机制可能是通过TLR4/MyD88信号途径抑制NLRP3炎症小体激活IL-1β从而减少高果糖诱导高尿酸血症小鼠的肾脏损伤。

5 小结与展望

越来越多证据表明，TLR4与高血压发病机制中的RAS、氧化应激、eNOS、NLRP3炎症小体有密切关系。近些年研究发现MicoRNA与高血压发病有密切关系，但是否也与TLR4及其信号通路有关，需要进一步的研究。而且通过调节机体TLR4及其相关信号通路来调节RAS系统活、氧化应激水平、血管炎症等方面来治疗高血压，可能成为新的研究方向。但TLR4阻断后是否可以抑制高血压的起始和进展，是否可以有效保护血管内皮和靶器官功能等尚需进一步研究。而且使用作用靶点单一的抗氧化剂，或者TLR4抑制剂很难全面应对复杂的免疫炎症和氧化应激等过程。对于NLRP3炎症小体激活的调控具体作用机制尚需进一步研究，若能全面了解TLR4及其信号通路和氧化应激及血管炎症在参与高血压发生和发展过程中的具体作用，联合运用多靶点多途径的TLR4抑制剂、抗氧化剂或中医药治疗，可能为临床治疗高血压提供更好的方法。