天然免疫系统被认为是抵御外来病原体入侵的第一道防线。然而,近年越来越多的研究认为,组织坏死与损伤等非病原因素也可激活天然免疫。因此,引起天然免疫系统反应的危险信号既可以是外源性的病原体也可以是内源性的自身因素。Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)是一类模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs),可识别一系列病原相关分子模式(path。genass0ciated molecularpatterns,PAMPs),TLR的激活可诱发快速的天然免疫反应,在机体免疫应答与炎症反应中发挥重要作用 。目前已有11种人类TLR被发现,它们能识别多种PAMPs,包括脂多糖(LPS,由TLR4识别)、细菌脂蛋白或脂磷壁酸(TLR2)、鞭毛素(TLR5)、细菌或病毒甲基化DNA(TLR3)、病毒单链RNA(TLR7)等。依赖于危险信号与细胞种类的类型,TLR与不同的配体结合后可引发不同的反应。TLR信号转导主要通过激活NF-KB,后者在调节免疫应答、炎症反应、细胞凋亡、细胞生长与细胞周期相关基因的表达中具有重要作用。已证实多种TLR表达于心肌组织,并与心血管疾病相关,TLR在心血管疾病中的作用也越来越受到重视。

 

  1 心肌炎病毒心肌炎(Viral Myocarditis,VMC)常由B组科萨奇病毒(CBV)等亲心性病毒所引起,病毒的直接损伤以及病毒所诱发的免疫反应是其心脏损害的主要原因。天然免疫应答是总体控制病毒复制和播散的关键,提供了抵制病毒感染的第一道防线 。

 

  TLR4敲除可导致CBV3所诱导的心肌炎小鼠在感染早期心肌组织中病毒复制增加,值得注意的是,到感染后期,TLR4敲除使心脏炎症减轻,并降低促炎因子的表达。在肌球蛋白诱导的自身免疫心肌炎小鼠模型中,TLR4敲除鼠与野生型相比,具有较轻的心肌炎症,IFN与IL-2的表达水平也较低。可以认为,TLR4可以对抗疾病早期病毒在宿主体内的感染与复制,但在后期能够促进自身免疫反应。

 

  Triantafilou K等以CBV3感染体外培养的人心肌细胞,发现感染病毒后炎症因子以及TLR7与TLR8的表达水平明显升高。他们推断CBV3诱导的心肌细胞活化具有TLR7与TLR8依赖性,于是对体外培养的HEK细胞进行TLR7或TLR8转染,转染后的HEK细胞经CBV3诱导能够产生IL-6,TNF-tx与IFN-,说明了TLR7与TLR8在CBV3感染后心肌慢性炎症中的重要性。Knuefermann P等 使用细菌DNA诱导小鼠心肌炎,结果显示rLR9敲除小鼠TNF一、IL-1、IL-6水平以及NF-KB均较野生型低,并且体外培养的心肌细胞实验表明细菌DNA通过TLR9途径破坏心肌细胞收缩能力。

 

  2 动脉粥样硬化与冠心病动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)已被认为是脂蛋白与细胞因子的多重作用引起的动脉血管慢性炎症反应,在斑块的形成与发展过程中持续存在。

 

  有证据表明,TLRs尤其是TLR4与TLR2,参与了AS的发展。

 

  在AS易感的LDLr缺陷小鼠中,血流异常区域的内皮细胞可见TLR2表达;对LDLr缺陷小鼠进行饮食诱导产生高脂血症后,这些区域的TLR2表达明显上调;敲除TLR2的高脂血症小鼠,其脂质沉积、泡沫细胞显著减少,内皮细胞损伤明显减轻。Jiu等建立TLR2与apoE双基因敲除小鼠,以评价阻断TLR2表达对AS病程的影响。研究发现TLR2缺陷小鼠血管脂质沉积减轻,主动脉窦单核细胞募集减少,单核细胞趋化蛋白一1(MCP一1)显著下调,而后者 是促进AS发展的重要炎症因子,对于单核细胞的募集起重要作用。以上都说明了TLR2参与AS的血管病变,对AS疾病发生发展具有重要意义。在心肌梗死小鼠模型中,敲除TLR2能够显著降低死亡率,减轻心肌纤维化,并减小心室舒张末期容积,改善心功能。

 

  TLR4也参与了AS的病程进展。在人类动脉粥样病变以及心梗患者的斑块破裂病灶,其中的单核细胞都可见TLR4表达。apoE敲除小鼠的主动脉粥样硬化病变处均可检测到TLR4表达,而野生型C57小鼠主动脉组织TLR4表达阴性;另外,氧化低密度脂蛋白(LDL)可在体外诱导人类单核细胞TLR4的表达,提示TLR4可能是As病程中脂质与炎症之间病理生理联系的重要因子。apoE缺陷小鼠AS病程晚期,可以检测到TLR2与TLR4mRNA水平的升高,同时伴有TLR内源性配体额外结构域A(extra domain A,EDA)、热休克蛋白60(heat shock protein,hsp60)上调。Otsui K等H 在AS病变动脉平滑肌细胞上也检测到TLR4表达;以TNFo或Angll激体外培养的人类血管平滑肌细胞,可上调TLRmRNA水平。TLR4基因型的多态性还可能影响心肌梗死的易感性。

 

  3 心肌肥厚与心力衰竭心肌肥厚是心脏对过重负荷的代偿机制,表现为心肌细胞体积增大,从而增强泵血功能。多种疾病可以导致心肌肥厚,如长期的高血压,心肌梗死,瓣膜狭窄等。心肌肥厚还伴有心肌间质细胞增殖以及心脏细胞外基质改建等多方面的改变,长期的心肌肥厚终可失代偿而发展为心力衰竭,并可发生心律失常以及猝死。免疫系统在心力衰竭中的作用逐渐受到重视,很多研究已经表明炎症因子及其受体在心衰时上调 。

 

  HaT等通过对TLR4基因敲除的小鼠进行主动脉缩窄术(aortic binding,AB),造成压力超负荷而建立心肌肥厚模型,显示了TLR4在心肌肥厚中的作用。在他们的研究中,TLR4敲除小鼠与野生型相比,在AB术后两周,表现出较轻程度的心肌肥厚,心肌细胞横截面积、纤维化程度、细胞凋亡程度都明显低于野生型。此外,在TLR4缺陷的小鼠中,Akt、NFKB、IKKB的活性都明显下调。已有的研究表明TLR可激活IKKs,后者诱导NF-KB的抑制物IKB磷酸化与降解,从而促进NF-KB的激活,NFKB已被证实能够促心肌肥厚;TLR4的信号通路还与PI3K/Akt途径存在交叉,而PI3K/Akt的激活能够促进心肌肥厚,另外,PI3K/Akt激活也可激活NF-KB。

 

  HaT等在髓样分化因子(myeloid differentiationfactor-88,MyD88)阻断的小鼠中也建立了心肌肥厚模型。MyD88是MyD88依赖的TLR传导通路的核心部分,是TLR介导的NFKB激活的重要中间分子 。研究结果显示 ],阻断MyD88表达,能够显著减少心肌肥厚模型小鼠心肌细胞凋亡,并能显著改善心功能,心肌肥厚程度减轻。在心衰患者中,心肌组织TLR4表达增加,其下游信号通路分子IRAK1和NFKB也被激活。MI诱发急性心衰时,单核细胞中TLR4也被激活。氧化应激在心衰中起重要作用,可通过TLR2激活NFKB。TAK一1是TLR激活的重要下游信号通路分子,心肌压力超负荷时TAK一1被激活而介导心肌肥厚,过表达TAK一1可诱导小鼠产生心衰 。

 

  由于TLRs在心血管疾病中的重要作用,许多学者开始研究抗炎心血管药物对TLRs的作用。他汀类药物已被证实能够抑制部分具有特殊TLR4表型个体中TLR4所介导的炎症反应,并可能由此而降低心血管疾病风险。此外,血管紧张素受体阻断剂坎地沙坦能够抑制LPS所诱导的人类血管平滑肌细胞TLR2与TLR4mRNA水平上调。

 

  虽然上述药物具有一定程度的TLR抑制效应,但直接针对TLR的抑制剂可能会更为有效。未来可能会针对以下几个环节开发TLR抑制药物:配体与受体结合过程;受体与中问分子的信号传递过程;信号通络下游酶的激活过程。目前已有相关的研究,比如脂质A的合成衍生物被认为是TLR4的潜在抑制剂,有两种TLR抑制剂Eritoran与TAK-242已在Ⅲ期临床试验阶段,并且Eritoran的Ⅱ期临床试验显示其可降低死亡率。