王輝波，楊 俊

(三峽大學心血管病研究所三峽大學第一臨床醫(yī)學院心內(nèi)科，湖北 宜昌 443003)

·綜 述·

TLR4及其抑制劑A20、SOCS1、RP105與動脈粥樣硬化的關系

王輝波，楊 俊

(三峽大學心血管病研究所三峽大學第一臨床醫(yī)學院心內(nèi)科，湖北 宜昌 443003)

動脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是心腦血管疾病的病理基礎，其發(fā)病機制備受關注，但至今尚未闡明。近些年來，研究TLR4(Toll like receptor 4)信號通路在AS中的作用機制成為心血管領域中的熱點。本文就TLR4及其抑制劑A20、SOCS1、RP105與AS之間關系作一綜述。

Toll樣受體4；鋅指蛋白A20；SOCS1；RP105；動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是動脈硬化中常見的類型，為心肌梗塞和腦梗塞的主要病因，是嚴重危害人類健康的主要疾病。它的發(fā)病機制的研究已經(jīng)經(jīng)歷了一個多世紀，目前尚未完全闡明，主要圍繞著5種學說：脂質(zhì)滲入學說、動脈平滑肌細胞(SMC)增殖或突變學說、損傷-應答反應學說、慢性炎癥學說、單核巨噬細胞作用學說。近年來炎癥在AS發(fā)病機制中的作用已經(jīng)越來越引起人們的重視，存在于動脈壁的多種細胞如：平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞、巨噬細胞、纖維原細胞等都能表達Toll樣受體(TLR s)，越來越多的證據(jù)表明TLR4(Toll like receptor 4，TLR4)在AS的發(fā)病機理中發(fā)揮了重要作用[1]。

1 TLR4與動脈粥樣硬化

TLR4是天然免疫系統(tǒng)的一種模式識別受體，是Toll家族成員之一，其在天然免疫系統(tǒng)的許多效應細胞(包括單核/巨噬細胞和樹突狀細胞)均有表達，發(fā)揮著對外來致病微生物的識別作用，構成機體天然的第一道防線。

1.1 TLR4的結(jié)構與功能 到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了12個TLR家族的成員，分別命名為TLR1-12，而TLR4是第一個被發(fā)現(xiàn)的哺乳動物TLR，同其他TLRs一樣，TLR4屬于1型跨膜蛋白，其胞結(jié)構域由18～31個氨基酸組成的富含亮氨酸的重復單位(LRR)，胞內(nèi)區(qū)約有200個氨基酸組成的與白介素-1受體(IL-1R)有高度同源性，稱為TIR區(qū)[2]。TIR區(qū)高度保守，而胞外LRR區(qū)的同源性較低，因此，TLR4不僅能識別LPS信號，同時還能識別透明質(zhì)烷低聚糖、內(nèi)脂A、纖維蛋白原肽、硫酸肝素片段、B防御素2等[3]。TLR4分布較廣泛，目前發(fā)現(xiàn)T淋巴細胞、B淋巴細胞、單核巨噬細胞、白細胞、表皮微血管心肌細胞、小腸上皮細胞、肥大細胞、子宮平滑肌細胞等均有TLR4的表達[4]。革蘭氏陰性細菌在侵入人體后細菌表面LPS通過髓樣細胞分化因子 88(Myeloid differentiation factor，MyD88)依賴性傳導途徑激活JNK和p38MAPK通路，最終導致相關基因的轉(zhuǎn)錄[5]。后來，又有研究表明[6]，MyD88基因敲除的小鼠LPS依然可誘導MAPK途徑，NF-κB活化并未完全阻斷，提示存在不依賴MyD88的信號轉(zhuǎn)導途徑的存在。MyD88非依賴性途徑主要負責LPS誘導的IFN誘導性蛋白10、糖皮質(zhì)激素終止反應基因16、IFN調(diào)節(jié)基及樹突狀細胞的成熟[4]。

1.2 TLR4與動脈粥樣硬化的關系 目前，越來越多的證據(jù)顯示TLR4在AS的不同階段都發(fā)揮了重要作用，Edfeldt等[7]發(fā)現(xiàn)，在動脈粥樣硬化斑中檢測出TLR4的表達水平明顯提高，并證實了正是通過TLR4信號通路的識別功能導致一系列與AS相關的炎性因子的大量合成與釋放。TLR4不僅引發(fā)炎癥反應，同時還能促進血管平滑肌細胞的增殖、介導單核巨噬細胞向血管內(nèi)浸潤并形成泡沫細胞，從而促進粥樣斑塊的形成[8]。Hayashi等[9]將載脂蛋白E缺乏組(ApoE-/-)小鼠與TLR4、脂蛋白E(ApoE-/-TLR4-/-)同時缺乏小鼠經(jīng)口腔感染牙周致病菌牙齦卟啉菌，ApoE-/-TLR4-/-與對照組(ApoE-/-)比較動脈粥樣硬化面積明顯減少，說明TLR4在AS的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著關鍵作用，因此TLR4很可能成為AS防治的標靶。

2 TLR4的抑制劑與動脈粥樣硬化

TLR4途徑的激活與AS的發(fā)生發(fā)展過程密不可分，為此，我們不難想象，通過抑制TLR4途徑，可以抑制AS的發(fā)生與發(fā)展。TLR4的抑制劑有很多，胞內(nèi)、胞外及跨膜負性調(diào)控因子。以下是幾種常見的TLR4抑制劑。

2.1 鋅指蛋白A20 鋅指蛋白A20(簡稱A20)是Dixit等[10]通過研究人臍血管內(nèi)皮細胞對腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的應答反應時發(fā)現(xiàn)的。A20含有790個氨基酸殘基，分子量為90 kD，并具有由11個氨基酸殘基組成的環(huán)指結(jié)構，既鋅指蛋白[11]，其主要存在于細胞液中。A20是NF-κB信號系統(tǒng)中重要的負反饋調(diào)節(jié)因子，也是防止體內(nèi)炎癥反應失控的重要調(diào)節(jié)蛋白[12-13]。A20的表達能夠被TNF、LPS、IL-1等所誘導，是NF-κB信號系統(tǒng)活化的產(chǎn)物，于此同時A20通過抑制TNF和LPS刺激TNFR-1和TLR4誘導的NF-κB的活化而對細胞損傷起保護作用。其中，A20通過泛素化和去泛素化調(diào)節(jié)參與TLR4/NF-кB(核轉(zhuǎn)錄因子кB)研究表明A20參與抑制多種心血管疾病的發(fā)生，特別是在AS的發(fā)生發(fā)展中起著重要的保護作用。Lee等[14]發(fā)現(xiàn)，A20缺乏(A20-/-)的小鼠不能發(fā)生TNF介導的NF-κB應答，且易感性較普通小鼠明顯增加。Zhu等[15]將A20基因轉(zhuǎn)染到內(nèi)皮祖細胞，分化出高表達A20的內(nèi)皮細胞，將轉(zhuǎn)基因血管移植入大鼠的頸動脈，經(jīng)過6個月后數(shù)字成像多普勒分析顯示，A20轉(zhuǎn)基因組大鼠的頸動脈仍保持通暢，沒有血栓形成和內(nèi)膜增生，而對照組大鼠的頸動脈均出現(xiàn)閉塞。Hou等[16]發(fā)現(xiàn)，A20高表達的人類臍靜脈內(nèi)皮細胞組(Human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)較對照組(正常HUVECs)，在高糖環(huán)境下，NF-κB表達明顯受到抑制，細胞凋亡率明顯降低[(11±1)%vs(6±1)%]。由此證明，A20可以通過抑制NF-κB來保護血管內(nèi)皮細胞，從而有效抑制AS的發(fā)生。

2.2 SOCS1 細胞因子信號傳導抑制因子1 (Suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1)是一種由細胞因子誘導產(chǎn)生并對JAK/STAT(Janus kinase and signal transducer and activator of transcription)信號通路起負性調(diào)節(jié)作用的因子，SOCS1敲除的小鼠表現(xiàn)為TLR4對LPS的刺激反應增強，過度表達炎性因子。SOCS1還能抑制巨噬細胞對LPS誘導TLR4依賴的STAT和NF-κB的激活，提示SOCS1參與抑制TLR4信號通路[17]。SOCS1主要在內(nèi)皮細胞高表達，通過抑制炎癥反應的過度激活保護血管內(nèi)皮細胞[18]。 Grothusen等[19]將SOCS1與低密度脂蛋白受體同時缺乏的小鼠(Ldlr-/-，Socs-1-/-)，與對照組(僅低密度脂蛋白缺乏)比較，經(jīng)過高脂飲食喂養(yǎng)，(Ldlr-/-，Socs-1-/-)組的粥樣斑塊面積、TNF-α、IL-6等炎性因子水平明顯高于對照組，充分說明了SOCS1通過抑制炎癥反應，保護血管內(nèi)皮細胞，從而抑制AS的形成。

2.3 RP105(Radioprotection 105 kDa’) RP105又名CD180，是Toll樣受體(TLR)家族分子獨特的成員，與TLR相似，也是I型跨膜蛋白，它有一個保守的胞外亮氨酸重復序列，但其胞內(nèi)缺少一個信號域，即Toll-IL-1受體結(jié)構域[20]。其最早發(fā)現(xiàn)于B細胞表面，并參與B細胞的生長和凋亡，但最近研究表明，RP105并不是只存在于B細胞表面，在巨噬細胞、樹突狀細胞(DCs)、內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞表面也可檢測出PR105的表達[21]。研究表明，RP105可與細胞外MD-1形成復合物，RP105/MD-1復合物可與TLR4/ MD-2復合物作用，阻止LPS與TLR4/MD-2復合物結(jié)合，從而抑制TLR4途徑[22]RP105作為TLR4途徑的抑制劑，理論上應該是抑制AS的形成。然而Karper等[23]將RP105缺乏的(RP105-/-)骨髓和正常野生型骨髓分別植入低密度脂蛋白受體缺乏(LDLr-/-)的小鼠，經(jīng)過6周的高脂食物喂養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠組比較，RP105-/-組的小鼠主動脈根部粥樣斑塊面積減少了57%[(131±15)×103μm2vs(230±26)×103 μm2，P=0.004)，說明RP105雖然是TLR4途徑的抑制劑，但其在AS的發(fā)生發(fā)展過程中并非通過抑制TLR4途徑參與，而是還有其他途徑作用。隨后，他又通過檢測發(fā)現(xiàn)，RP105-/-組小鼠總B細胞和活化B細胞減少，活化B1 B細胞無改變，并證實RP105的缺乏對AS的影響主要通過影響B(tài)2 B細胞和B細胞活化因子(B-cell activating factor，BAFF)的表達，而不是通過髓樣細胞的作用，因此，這證實了TLR通路介導的AS的形成過程中，RP105通過活化B細胞的作用比其在巨噬細胞抑制TLR4作用占優(yōu)勢。

3 展望

TLR4信號通路在AS的發(fā)生、發(fā)展過程中有重要作用，針對TLR4信號通路的抑制將成為防治AS新的靶點。A20和SOCS1作為TLR4信號通路的抑制劑，發(fā)揮著抑制AS的作用；然而RP105同樣作為TLR4抑制劑，理論上也應該是抑制AS的發(fā)生，但實驗證明，RP105有促AS的作用。AS的發(fā)病機制尚未完全闡明，還有待進一步研究，但我們相信隨著人們對TLR4信號通路及其抑制劑的進一步深入認識，其必將為人類防治AS帶來新的更大的突破。

[1]Jia SJ,Niu PP,Cong JZ,et al.TLR4 signaling:A potential therapeutic target in ischemic coronary artery disease[J].International Immunopharmacology,2014,23(1):54-59.

[2]Park BS,Lee JO.Recognition of lipopolysaccharide pattern by TLR4 complexes[J].Experimental&Molecular Medicine,2013,45 (12):e66.

[3]Sabroe I,Read RC,Whyte MKB,et al.Toll-like receptors in health and disease:complex questions remain[J].The Journal of Immunology,2003,171(4):1630-1635.

[4]楊 簡,楊 俊.Toll樣受體-4在心肌缺血再灌注損傷中作用的研究進展[J].臨床心血管病雜志,2007,23(6):405-408.

[5]Zhao W,Ma G,Chen X.Lipopolysaccharide induced LOX-1 expression via TLR4/MyD88/ROS activated p38MAPK-NF-κB pathway[J].Vascul Pharmacol,2014,63(3):162-172.

[6]Stary HC,Chandler AB,Dinsmore RE,et al.A definition of advanced types of atherosclerotic lesions and a histological classification of atherosclerosis A report from the Committee on Vascular Lesions of the Council on Arteriosclerosis,American Heart Association[J].Circulation,1995,92(5):1355-1374.

[7]Edfeldt K,Swedenborg J,Hansson GK,et al.Expression of toll-like receptors in human atherosclerotic lesions A possible pathway for plaque activation[J].Circulation,2002,105(10):1158-1161.

[8]Jia SJ,Niu PP,Cong JZ,et al.TLR4 signaling:A potential therapeutic target in ischemic coronary artery disease[J].International Immunopharmacology,2014,23(1):54-59.

[9]Hayashi C,Papadopoulos G,Gudino CV,et al.Protective role for TLR4 signaling in atherosclerosis progression as revealed by infection with a common oral pathogen[J].The Journal of Immunology, 2012,189(7):3681-3688.

[10]Dixit VM,Green S,Sarma V,et al.Tumor necrosis factor-alpha induction of novel gene products in human endothelial cells including a macrophage-specific chemotaxin[J].Journal of Biological Chemistry,1990,265(5):2973-2978.

[11]Kulathu Y,Garcia FJ,Mevissen TE,et al.Regulation of A20 and other OTU deubiquitinases by reversible oxidation[J].Nature Communications,2013,4:1569.

[12]Dorronsoro A,Lang V,Jakobsson E,et al.Identification of the NF-κ B inhibitor A20 as a key regulator for human adipogenesis[J].Cell Death&Disease,2013,4(12):e972.

[13]Wertz I,Dixit V.A20—a bipartite ubiquitin editing enzyme with immunoregulatory potential[J].Adv Exp Med Biol,2014,809:1-12.

[14]Lee EG,Boone DL,Chai S,et al.Failure to regulate TNF-induced NF-κB and cell death responses in A20-deficient mice[J].Science, 2000,289(5488):2350-2354.

[15]Zhu C,Ying D,Mi J,et al.Development of anti-atherosclerotic tissue-engineered blood vessel by A20-regulated endothelial progenitor cells seeding decellularized vascular matrix[J].Biomaterials, 2008,29(17):2628-2636.

[16]Hou CL,Zhang W,Wei Y,et al.Zinc finger protein A20 overexpression inhibits monocyte homing and protects endothelial cells from injury induced by high glucose[J].Genet Mol Res,2011,10: 1050-1059.

[17]Lee YJ,Han JY,Byun J,et al.Inhibiting Mer receptor tyrosine kinase suppresses STAT1,SOCS1/3,and NF-κB activation and enhances inflammatory responses in lipopolysaccharide-induced acute lung injury[J].Journal of Leukocyte Biology,2012,91(6):921-932.

[18]Qin L,Huang Q,Zhang H,et al.SOCS1 prevents graft arteriosclerosis by preserving endothelial cell function[J].Journal of the American College of Cardiology,2014,63(1):21-29.

[19]Grothusen C,Schuett H,Hillmer A,et al.Role of Suppressor of Cytokine Signaling-1 In Murine Atherosclerosis[J].PloS One,2012,7 (12):e51608.

[20]Kimoto M,Nagasawa K,Miyake K.Role of TLR4/MD-2 and RP105/MD-1 in innate recognition of lipopolysaccharide[J].Scandinavian Journal of Infectious Diseases,2003,35(9):568-572.

[21]Divanovic S,Trompette A,Petiniot LK,et al.Regulation of TLR4 signaling and the host interface with pathogens and danger:the role of RP105[J].Journal of Leukocyte Biology,2007,82(2):265-71.

[22]Liu B,Zhang N,Liu Z,et al.RP105 involved in activation of mouse macrophages via TLR2 and TLR4 signaling[J].Molecular and Cellular Biochemistry,2013,378(1-2):183-193.

[23]Karper JC,de Jager SCA,Ewing MM,et al.An unexpected intriguing effect of toll-like receptor regulator RP105(CD180)on atherosclerosis formation with alterations on B-cell activation[J].Arteriosclerosis,Thrombosis,and Vascular Biology,2013,33(12): 2810-2817.

R543.5

A

1003—6350（2015）13—1938—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.13.0698

2014-11-18)

國家自然科學基金(編號：81170133、81200088、81470387)；宜昌市科技研究與開發(fā)項目(編號：A12301-01)；湖北省首屆醫(yī)學領軍人才基金

楊 俊。E-mail：yangjun@medmail.com.cn