TLR4/NF-Kb 信號通路與心房顫動關系的研究進展

周杰棟，林輝，廉姜芳，郭航遠

作者單位： 312000 浙江省紹興，紹興文理學院醫學院（周杰棟、郭航遠）；寧波市醫療中心李惠利醫院（林輝、廉姜芳）

心房顫動（簡稱房顫）是一種十分常見的心律失常疾病，且隨著年齡的增長發病率迅速上升，其主要表現為心房原有的規律電活動喪失，而被雜亂無序的顫動波取代，是嚴重的心房電活動紊亂。國內最新的一項大樣本流行病學調查報告顯示，我國的房顫患病率達到了2.3%[1]，而在2004 年國內發病率還僅為0.61%[2]。房顫不僅影響心臟射血功能，也會引起附壁血栓的形成，而附壁血栓的脫落可導致缺血性腦卒中等并發癥，嚴重時可危及生命。所以房顫不僅嚴重影響人們的生命質量，更造成大量醫療資源消耗和家庭經濟負擔。房顫的發病機制是多方面的，主要包括折返機制、異位局灶自律性增強、自主神經張力改變、炎癥及氧化應激、心房重構和遺傳因素等。模式識別Toll 樣受體4（TLR4）及其下游的NF- b 通路是經典的介導炎癥與氧化應激的重要途徑，對心臟的功能有著重要的影響。本文就TLR4/NF- b 信號通路在房顫中的作用進行綜述，為房顫的防治提供更多的思路與參考。

1 TLR4/NF- b 信號通路概況

Toll 樣受體是廣泛存在于許多物種中的模式識別受體，既可以識別外部刺激，如病原微生物，也能識別內部物質，如腫瘤或細胞損傷，并在免疫反應中發揮重要作用[3]。目前，已經在人類中鑒定并發現了10種TLR，其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6和TLR10 存在于細胞膜上，而TLR3、TLR7、TLR8 和TLR9 在細胞質中表達。TLRs 的信號主要通過MyD88 和TRIF 進行傳遞，各種TLR 亞型之間存在一定差異；除TLR3 以外的所有TLR 都需要MyD88才能加入TIR 域。TLR3 和TLR4 配體募集連接蛋白TRIF，而TLR2 和TLR4 信號不僅需要MyD88，還需要Mal/TIRAP 的合作[4]。

TLR4 是TLR 家族的重要成員，也是目前研究最廣泛的受體之一。它的天然配體脂多糖（LPS）是一種強效刺激物，可以誘發劇烈的炎癥反應[5]。MyD88 和TRIF 途徑參與了TLR4 激活后細胞中的信號轉導。在MyD88 依賴性途徑中，TLR4 和髓樣分化蛋白2（MD-2）在結合其配體后形成二聚體，結合到MyD88 的TIR 結構域，形成活性TLR4/MyD88復合物，然后激活IL-1R 相關激酶4（IRAK4）、IRAK1、IRAK2 和腫瘤壞死因子受體相關因子6（TRAF6），從而誘導I K 活化并最終激活NF- B 途徑[6]。不同的是，TLR4 激活的非MyD88 依賴性途徑，即TRIF依賴性途徑，與干擾素的表達密切相關[7]。

NF- B 通路是炎癥反應中的關鍵通路，在各種炎癥狀態中起重要作用。目前已知5 種NF- B 蛋白：p50、p65、p52、RelB 和c-Rel[8]。在沒有外部刺激的情況下，NF- B 蛋白p50/p65 與抑制蛋白I B 結合形成無活性的三聚體，存在于細胞質中。當外部刺激作用于相應的受體時，如當LPS激活TLR4 時，NF- B 可以通過經典途徑被激活，磷酸化的I B 從三聚體解離，導致p50/p65 易位到細胞核并引起炎癥因子基因的廣泛表達，引發強烈的炎癥反應；此外，上調的炎癥因子可以進一步激活NF- B，形成正反饋機制[9]。其中，NF- B 激活后產生的IL-1 、TNF-等因子對中性粒細胞有強烈的趨化作用，引起炎癥細胞浸潤。

2 TLR4/NF- b 對房顫的影響機制

2.1 炎癥途徑 炎癥是機體用于抵抗外來病原入侵或清除體內異己物質的一種反應，但是過度激活的炎癥反應有時會對機體產生不同程度的損害。而房顫的發生與炎癥也有著密切的聯系[10]，臨床研究表明，相比于健康人，在房顫患者中NF- B、TLR4 和Myd88 相關分子表達水平更高[11]。

TLR4/NF- b 通過炎癥反應影響房顫的機制是多方面的。首先NF- B 分子會抑制編碼心臟Na 通道的基因轉錄，以響應炎癥反應動員，而Na 通道的減少則是造成房顫的一個重要原因[12]。其次，TLR4/NF- b 下游分子之一NLRP3 的激活也是一個重要的因素，NLRP3 是導致心肌細胞焦亡的標志性分子，其導致房顫的潛在機制可能包括促使鈣離子從肌漿網的異常釋放[13]，而自發性鈣釋放事件導致內向的鈉-鈣交換電流增加而外向電流IK1 減少，從而引起自發去極化，這大幅增加了房顫的易感性[14]。此外，下游分子TNF- 可導致心肌細胞發生凋亡，從而造成心臟傳導的差異性[15]。另外炎癥介質的產生影響心肌細胞與其他細胞之間的連接與通信，造成電活動紊亂，從而增加房顫的發生率[16]。

2.2 氧化應激途徑 活性氧（ROS）是氧化應激的主要效應分子，人體組織中ROS 的來源包括線粒體電子傳遞鏈、NADPH氧化酶、黃嘌呤氧化酶、非偶聯一氧化氮合酶和花生四烯酸代謝途徑等。心臟組織中的ROS 主要來源于線粒體電子傳遞鏈、NADPH 氧化酶和黃嘌呤氧化酶[17]。

TLR4 及其下游效應分子NF- B 的激活可抑制心臟線粒體呼吸鏈復合體的表達，導致線粒體呼吸鏈功能障礙和ROS 產生，TLR4 活化時氧化應激水平的增加也與過氧化氫酶和谷胱甘肽等內源性抗氧化物質的減少有關[18]。TLR4/NF- B 的激活會誘導ROS 的表達，但ROS 也可以作用于TLR4，激活NF- B刺激炎性因子的表達[19]。ROS 導致房顫的機制是多方面的，且與炎癥機制有著千絲萬縷的聯系。首先，ROS 會引起局部炎癥反應，這與TLR4 的相互作用有關[20]。此外，ROS 導致蘭尼堿受體（RyR2）高度磷酸化，激活鈣調素依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ），使心肌細胞肌漿網釋放鈣離子，從而導致房顫等心律失常的發生[21]。值得一提的是，過量產生的ROS 可以直接影響離子通道的功能和動作電位的傳播，增強晚期Na+電流從而誘導早期后去極化（EAD）和延遲后去極化（DAD），促進房顫的形成[22]。

2.3 心房纖維化 心房纖維化指的是成纖維細胞為了響應病理情況而過度增殖，從而導致細胞間質中基質蛋白等物質沉積增加的一種病變，可分為修復性纖維化和間質性纖維化。修復性纖維化指的是纖維結締組織替代了壞死的心肌細胞，而間質性纖維化則是細胞外基質沉積過多所致。目前已知心房纖維化是導致房顫發生的重要原因之一[23]。

TLR4 和NF- B 可以誘導成纖維細胞活化并介導心房重塑[24]。TLR4/NF- B 介導心房纖維化的機制主要可歸納為介導炎癥反應、促進成纖維細胞增殖和活化、增強TGF- 的作用3 點。TLR4/NF- B 是免疫反應的重要介質，其激活會導致大量細胞因子的表達，如IL-1 、IL-6 等[25]。IL-1 刺激基質金屬蛋白酶（MMP）等細胞外基質蛋白表達，為成纖維細胞遷移創造條件，而IL-6 已知會增加成纖維細胞增殖，引起心房肌纖維化[26]。此外，TLR4/NF- B 不僅增加TGF- 的表達，還誘導成纖維細胞轉化為纖維細胞并釋放膠原[27]。TLR4/NF- B激活還可增加細胞對TGF-的反應性[28]，進一步增強TGF- 對纖維化的作用。

心房纖維化造成房顫的原因主要可以歸結為影響心房的傳導性。成纖維細胞和纖維細胞的數量增加，以及細胞外基質的沉積很大程度上破壞了心肌束的連續性，心肌細胞之間的縫隙連接形成也受到影響，這大大減慢了電信號的傳導速度，最終形成了單向傳導阻滯[29]。對房顫患者進行電生理相關的測試，發現心房內確實存在與肌束平行延伸的阻滯線，這進一步證實了纖維化會破壞心房正常傳導結構，促進折返回路形成從而引發房顫[30]。

3 TLR4/NF- B 與房顫相關的器質性疾病

高血壓在房顫原因中占9.3%～22.6%，急性心肌梗死患者房顫的發生率為10%～15%[31]，可見這些器質性疾病對于房顫發生的重要性。TLR4/NFB也會促進高血壓、心肌梗死等器質性疾病，而這些疾病都是引起房顫的常見病因。

TLR4 引起高血壓的機制一方面是與腎素血管緊張素系統密切相關。TLR4 可以促進AngII 的表達[32]，不僅如此當腦內TLR4 被阻斷時，Ang II 的升血壓效果變得微弱了許多，這進一步表明了AngII誘導高血壓的效應似乎一部分也是由TLR4 介導的[33]。由此可見TLR4 在腎素血管緊張素系統方面有著較為廣泛的調控作用。另一方面，TLR4/NF- B介導的高血壓反應與炎癥依舊有著千絲萬縷聯系。TLR4/NF- b 介導的炎癥刺激會引起TNF- 、IL-1的分泌，而通過特殊方法降低這些炎癥因子水平時，高血壓可以得到顯著控制[34]。

TLR4/NF- B引起的炎癥、氧化應激及焦亡等都是造成心肌細胞死亡的關鍵因素。動物實驗已經證明，當小鼠受到缺血缺氧等損害時，TLR4 高表達的小鼠會遭受更嚴重的損害，主要表現為心臟的梗死面積更大[35]。而在心肌梗死發生后，TLR4/NF- b 介導的炎癥及交感神經亢進使得心臟在梗死發生后易并發惡性心律失常，而這在TLR4/NF- b 被抑制后會有明顯的改善[36]。以上研究數據都表明TLR4/NFb 對于心肌梗死的發生發展起著重要的作用。

4 總結與展望

炎癥反應的本意是對抗外來入侵，并清除體內的腫瘤細胞、衰老細胞等；但過度的炎癥則會給機體帶來一系列的不良反應，如房顫等。TLR4/NF- b 引起房顫的原因包括炎癥、氧化應激、促進心房纖維化等，而筆者認為，諸多機制的核心都離不開炎癥，因為TLR4/NF- B 信號通路是一條炎癥應答的樞紐通路，主要介導了革蘭陰性桿菌細胞壁成分LPS 引起的膿毒血癥發生。

對TLR4/NF- b 進行抑制可以減輕房顫易感性，但由此可能會增加繼發性感染的風險，所以尋找一個最佳的平衡點顯得尤為重要。此外，鑒于房顫患者中TLR4 與NF- b 分子的表達水平較正常人高，是否可以將TLR4 和NF- b 分子的表達水平納入為房顫風險篩查評估量表的其中兩個指標，用于預測高風險人群的房顫易感性，這或許是一項很有意義的研究。不僅如此，目前針對房顫的藥物大多數是從心臟電生理角度入手研發的，那么鑒于TLR4/NF- b 在房顫中的重要地位，是否可以從炎癥這一局部微環境的視角入手，這也是值得我們思考的一個方向。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突