基于Toll样受体4相关信号通路探讨中医药治疗脑缺血再灌注损伤的研究进展

林平平，梁健芬，管颖芳，王铭铭，唐颖，段雯雯

作者单位：1.530001 广西壮族自治区南宁市，广西中医药大学 2.530023 广西壮族自治区南宁市，广西中医药大学第一附属医院老年病科、干部病区

缺血性脑卒中是导致中老年人残疾和死亡的重要原因之一，具有高发病率、高致残率和高死亡率等特点，给全球经济带来了沉重负担［1］。目前，临床上治疗缺血性脑卒中最有效的策略是早期再灌注治疗［2］，但相当一部分患者再灌注治疗后出现了脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia-reperfusion injury，CIRI），导致脑功能障碍进一步加重，进而严重影响其生活质量和生命安全［3］。因此，探索CIRI的发病机制和治疗手段具有重要意义。Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）信号通路是经典先天免疫反应信号通路，研究证实，其通过介导炎症反应而参与CIRI的发生发展［4］。近年中医药治疗CIRI的研究日渐增多，有大量证据表明，中医药治疗CIRI的机制与其调控TLR4信号通路上下游因子、减轻炎症反应有关［5-7］，但缺少系统阐述。基于此，本文主要综述了TLR4相关信号通路在CIRI中的作用及中医药通过调控TLR4相关信号通路治疗CIRI的研究进展，以期为中医药防治CIRI提供客观依据。

1 TLR4信号通路

TLR4是先天免疫系统中的一种重要的模式识别受体蛋白，其主要负责识别病原体相关分子模式配体和损伤相关分子模式配体，其与相应配体〔如脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）〕结合后可激活两条不同接头分子的信号通路，一条是以髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）为接头分子的MyD88依赖性信号通路，另一条是以β干扰素TIR结构域衔接蛋白（TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF）为接头分子的TRIF依赖性信号通路［8］。在MyD88依赖性信号通路中，TLR4首先招募含Toll白介素1受体域衔接蛋白（Toll interleukin-1 receptor domain contain adapter protein，TIRAP）和MyD88，再由MyD88募集白介素1受体相关激酶（interleukin-1 receptor-associatd kinase，IRAK），使IRAK磷酸化并与肿瘤坏死因子受体相关因子（tumor necrosis factor receptor-associated factor，TRAF）6结合，然后募集转化生长因子-β-激活激酶1（transforming growth factor-β-activated kinase 1，TAK1），最终初始激活核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）及丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK），从而引发下游炎性细胞因子释放。而在TRIF依赖性信号通路中，TLR4通过招募TRIF相关接头分子（TRIF-related adaptor molecule，TRAM）和TRIF而触发两条信号通路的转导，其中一条信号通路募集TRAF3，从而激活下游的TANK结合激酶1（TANKbinding kinase 1，TBK1）及IκB激酶复合物ε，随后启动干扰素调节因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3），促进Ⅰ型干扰素（interferon，IFN）表达；另外一条信号通路募集TRAF6和TAK1，随后导致NF-κB信号通路、MAPK信号通路被激活，炎性细胞因子被释放［9］。TLR4信号通路见图1。

图1 TLR4信号通路Figure 1 TLR4 signaling pathway

2 TLR4相关信号通路在CIRI中的作用

2.1 TLR4/NF-κB及其相关信号通路在CIRI中的作用

TLR4/NF-κB信号通路是CIRI炎症反应的主要效应通路，且需要MyD88依赖性信号通路和TRIF依赖性信号通路共同参与。CHEN等［10］研究发现，CIRI模型大鼠脑组织中MyD88、TRAF6、TAK1、Bcl-2相关X蛋白（Bcl-2-associated X protein，Bax）、半胱天冬酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）-3、TNF-α、IL-6、IL-1β水平明显升高，B淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）水平降低，提示TLR4/MyD88/NF-κB信号通路可能通过介导脑组织炎症反应和细胞凋亡而参与CIRI的发病。

2.2 TLR4/NLRP3信号通路在CIRI中的作用

N L R P 3 炎症小体是一种先天免疫系统的蛋白复合体，CIRI发生时机体释放各种损伤因子，进而通过TLR4/NF-κB信号通路激活NLRP3炎症小体，引起神经炎症反应和脑损伤。动物实验发现，CIRI模型大鼠脑内TNF-α、IL-6、IL-1β、NLRP3、TLR-4水平明显升高，该结果在细胞实验中也得到了证实，即经氧糖剥夺/再复处理的SH-SY5Y细胞中IL-1、IL-1β、TNF-α水平升高，推测TLR4/NLRP3信号通路介导的炎症反应与CIRI密切相关［11］。

2.3 TLR4/IRF3信号通路在CIRI中的作用

TLR4/IRF3是一条经典的炎症信号通路，其在CIRI发病中发挥着重要作用。GUAN等［12］通过体内实验、体外实验、机制研究证实，人参皂苷Rg1可以通过抑制小胶质细胞中TLR4/IRF3信号通路的激活而减轻炎症反应，进而有效缓解神经元损伤。

综上，TLR4相关信号通路介导的炎症级联反应在CIRI的病理过程中扮演着重要角色。

3 中医药通过调控TLR4相关信号通路治疗CIRI

CIRI属于中医学“中风”范畴［13］，其病机总属阴阳失调、气血逆乱、上犯于脑，病性多属本虚标实，上盛下虚。临床治疗CIRI急性期以祛邪为主，多用醒神开窍、活血通络等法；恢复期以扶正祛邪为主，多用益气活血、育阴熄风等法［14］。中医药治疗CIRI具有独特优势，大量研究证实，中医药可通过调控TLR4相关信号通路治疗CIRI［15-17］。

3.1 中药有效成分

3.1.1 黄酮类化合物

金合欢素是一种广泛存在于金合欢树、飞机草、大蓟、菊花等植物中的天然黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化、免疫调节、保护神经系统等多重生物学活性［18］。林兰明等［19］研究发现，金合欢素可以降低CIRI模型大鼠脑组织中TLR4、磷酸化NF-κB/NF-κB、NLRP3、TNF-α、IL-6、IL-1β及Bax蛋白水平，提高Bcl-2蛋白水平，推测金合欢素可能通过抑制TLR4/NLRP3信号通路而保护CIRI模型大鼠神经功能。淫羊藿苷是一种提取自淫羊藿的活性成分，现代药理学研究表明，淫羊藿苷具有抗炎、抗血栓形成作用，其在神经系统疾病、心血管系统疾病中均具有治疗效果［20］。唐冰雪等［21］采用线栓法制备大脑中动脉缺血再灌注模型大鼠，结果显示，与模型组相比，淫羊藿苷治疗组大鼠脑组织炎症指标（IL-1α、TNF-α）、NF-κB p65及TLR4表达水平降低，推测淫羊藿苷可能通过调控TLR4/NF-κB信号通路而减轻脑组织炎症反应，进而发挥脑保护作用。

3.1.2 萜类化合物

马雪飞等［22］研究发现，人参皂苷Rg1腹腔注射能有效降低CIRI模型大鼠运动神经功能缺损评分及血浆炎症因子（IL-6、IL-1β和TNF-α）水平，下调大鼠脑组织中TLR4 mRNA及蛋白表达，抑制NF-κB、MyD88蛋白表达，推测人参皂苷Rg1具有良好的神经保护作用，其可能通过调控TLR4/MyD88/NF-κB信号通路而减轻脑组织炎症反应，从而发挥抗CIRI作用。李晓蕾等［23］研究发现，藏红花素组大鼠神经元凋亡指数、炎症因子（TNF-α、IL-6和IL-1β）水平及TLR4、磷酸化NF-κB p65/NF-κB p65、磷酸化IκBα/IκBα蛋白表达水平低于模型组，提示藏红花素可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路减轻脑组织炎症反应。周玉嘉等［24］研究发现，三七总皂苷能通过调控TLR4/NF-κB信号通路而促使M2型小胶质细胞转化为M1型小胶质细胞，从而减轻脑组织炎症反应，维持大脑免疫稳态。

综上，金合欢素、淫羊藿苷、人参皂苷、藏红花素及三七总皂苷可以通过调节TLR4相关信号通路而发挥抗炎作用，从而有效拮抗CIRI的病理过程。

3.2 中药复方制剂

化浊解毒活血通络方是田军彪教授创立的经验方，紧扣缺血性脑卒中“浊凝闭阻清窍，瘀毒损伤脑络”的病理特点［25］。霍瑞卿等［26］研究证实，化浊解毒活血通络方治疗CIRI的机制可能是通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，减少炎症因子IL-1β、TNF-α的释放，从而减轻脑组织炎症反应。脉络舒通丸主要由黄芪、金银花、黄柏等中药组成，具有清热解毒、化瘀通络、祛湿消肿等功效，主要用于治疗血栓性浅静脉炎。近年研究发现，脉络舒通丸可有效改善大脑中动脉阻塞模型小鼠神经功能，缩小脑梗死体积，分析机制可能与其通过抑制TLR4/NF-κB/NLRP3信号通路而减轻神经炎症反应有关［27］。脑络欣通是王乐匋教授创立的经验方，具有益气活血通络功效，可用于治疗缺血性脑卒中［28］。王丽娜等［29］研究发现，脑络欣通可减轻大鼠CIRI症状，其机制是抑制TLR4/IRF3信号通路，降低脑组织TLR4、TRAF6、TNF-α表达水平，减轻炎症反应，从而起到神经保护作用。舒脑欣滴丸由川芎、当归两味药组成，具有理气活血、化瘀止痛功效。近年研究发现，舒脑欣滴丸可有效下调CIRI模型大鼠结肠中TNF-α、IL-10、IL-6 mRNA表达及结肠中TLR4、磷酸化NF-κB p65、磷酸化IκBα蛋白表达，推测舒脑欣滴丸可通过调控TLR4/NF-κB信号通路而减轻肠道炎症反应，进而改善大鼠神经功能［30］。通心络具有活血通络、搜风解痉功效，其常用于治疗血瘀络阻型脑卒中。李佳佳等［31］研究发现，通心络对改善CIRI模型大鼠神经功能具有积极作用，其机制可能与抑制TLR4/NF-κB信号通路有关。壮药双路通脑方主要由黄花倒水莲、扶芳藤、法半夏、茯苓、桂枝尖等组成。研究发现，壮药双路通脑方可通过减轻神经炎症反应和氧化应激而保护CIRI模型大鼠的神经功能，其机制可能与调控TLR4/NF-κB信号通路、核因子E2相关因子2/血红素加氧酶1信号通路有关［32］。

综上，化浊解毒活血通络方、脉络舒通丸、脑络欣通、舒脑欣滴丸、通心络及壮药双路通脑方等中药复方制剂可通过抑制TLR4相关信号通路而减轻神经炎症反应，保护脑组织功能，进而起到治疗CIRI的作用。中药复方制剂通过调控TLR4相关信号通路治疗CIRI的研究见表1。

表1 中药复方制剂通过调控TLR4相关信号通路治疗CIRI的研究Table 1 Study on the traditional Chinese medicine compound preparation in the treatment of CIRI through regulating TLR4 related signaling pathway

3.3 针灸

针灸治疗CIRI历史悠久，疗效确切，早在《黄帝内经·灵枢·刺节真邪》中就有记载：“大风在身，血脉偏虚，虚者不足，实者有余……泻其有余，补其不足，阴阳平复，用针若此，疾于解惑。”现代研究进一步揭示了针灸治疗CIRI的具体机制。孔营楠等［33］研究发现，电针小鼠足三里穴、百会穴、太阳穴可以抑制TLR4信号通路，减少IL-1β、TNF-α的释放，从而保护小鼠神经元。另有研究表明，电针MIRI模型大鼠百会穴、人中穴可改善其神经功能，减轻神经元损伤，分析机制可能与其抑制TLR4/NF-κB信号通路、减轻炎症反应有关［34］。庄丽华等［35］通过动物实验证实，电针可以通过调控TLR4信号通路抑制小胶质细胞活化，从而减轻炎症反应，进而发挥保护CIRI模型小鼠脑神经功能的作用。巩平等［36］研究发现，电针CIRI模型大鼠百会穴、四神聪穴、足三里穴、太冲穴可抑制TLR4/NF-κB信号通路，修复其受损的血脑屏障，减轻大鼠脑损伤。

综上，针灸在治疗CIRI方面具有廉、简、便、效的独特优势，且随着研究深入，针灸通过调控TLR4相关信号通路保护神经功能在CIRI治疗中具有巨大潜力。

4 小结与展望

综上所述，中医药能通过调控TLR4相关信号通路抑制炎症反应，减轻脑组织损伤，进而有效减缓CIRI进程。但目前中医药通过调控TLR4相关信号通路治疗CIRI的相关研究仍存在一些不足：首先，CIRI模型制备方法多以西医理论为基础，缺乏体现中医病证结合思维的动物模型；其次，TLR4信号通路与多个信号通路交叉串扰；再者，相关研究主要为基础实验，尚缺乏临床试验。因此，未来仍需要开展更多大样本量、多中心、科学规范的临床研究，并提高基础实验的临床转化率，以为中医药治疗CIRI提供更多循证医学证据。

作者贡献：林平平进行文章的构思与设计，撰写、修订论文；梁健芬进行文章的可行性分析，负责文章的质量控制及审校，并对文章整体负责、监督管理；管颖芳、王铭铭进行文献/资料收集；唐颖、段雯雯进行文献/资料整理。

本文无利益冲突。