TLR4信号通路对脓毒症急性肝损伤的研究进展

TLR4信号通路对脓毒症急性肝损伤的研究进展

邹昱琳1,2

1吉林大学基础医学院，吉林长春，130021

2三峡大学第三临床医学院·国药葛洲坝中心医院，湖北宜昌，443002

摘要：脓毒症是宿主对感染的反应失调而导致的器官功能障碍综合征，具有高发病率和高死亡率的特征。肝脏是脓毒症最早累及的器官之一，强调早期诊断并干预脓毒症合并肝损伤患者极为重要。目前对脓毒症所致的急性肝损伤仍无有效的治疗措施，我们总结了TLR4的信号通路在脓毒症中急性肝损伤的研究，为脓毒症急性肝损伤的靶向治疗提供理论依据。

关键词：脓毒症  急性肝损伤  TLR4  器官功能障碍综合征

脓毒症（sepsis）是感染导致的失调的宿主反应，引起危及生命的器官功能障碍综合征［1］。脓毒症的发病机制十分复杂，包括炎症反应失衡、免疫功能障碍、线粒体损伤等［2］。脓毒症在全世界范围内发病率和死亡率均很高，每年大概有200万-800万人死于脓毒症［3］。肝脏是脓毒症最早累及的器官之一等论点，并强调早期诊断并干预脓毒症合并肝损伤患者极为重要，甚至优于呼吸、循环、中枢等系统的预警。在脓毒症发展过程中，肝脏是最易受损的器官之一［4-5］，肝脏既是抵抗微生物攻击的重要防线，也是炎症失调引起损伤的重要靶器官。急性肝损伤可发生在脓毒症的任何阶段，脓毒症休克时肝脏微循环处于低灌注状态，容易出现肝组织和细胞的损伤、缺血和坏死［6］。目前对脓毒症所致的急性肝损伤仍无有效的治疗措施，寻求有效的治疗急性肝损伤的药物成为危重病医学亟待解决的问题，因此寻找新的靶点对临床上脓毒症的治疗具有重要的意义。

1  脓毒症时肝脏的生理结构及功能决定了其在脓毒症中的重要地位

1.1  由于肝脏具有丰富的血液供应，因此血供的减少对其影响也较为明显。一方面，在脓毒症时，由于内脏血管的代偿性收缩会导致肝脏血供显著减少，往往在病初的几小时内就会出现肝功能的损伤。早期即有肝脏血流量下降、肝组织结构紊乱、肝细胞与线粒体结构与功能受损、血清中AST和ALT含量升高，肝功能损伤呈进行性加重。另一方面，在脓毒症早期，即使在心输出量和肝脏血供不减少甚至因机体代偿而增多的情况下，依然存在肝内微血管床的局部灌注不足，这主要是由于肝细胞微循环障碍所致。

1.2  肝脏是体内清除细菌、内毒素以及清除和再生炎症因子的最主要的器官。脓毒症时，一方面肝脏清除能力及解毒能力的下降，这与脓毒症时肝脏微循环灌注不足、肝细胞功能损伤等因素有关。另一方面肝脏具有多种功能细胞，特别是大量的Kupffer细胞，在机体的免疫反应、抗感染和代谢过程中具有重要的作用，活化的Kupffer细胞是脓毒症肝损伤的重要介导细胞。脓毒症时活化的Kupffer细胞可释放多种炎症因子（TNF-a、IL-1、IL-6等），TNF-a等早期炎症因子与肝细胞结合后，就会刺激下游炎症因子的大量释放导致炎症反应失控，同时刺激肝脏合成和释放大量的凝血因子、补体及急性期蛋白（APPs），进一步促进脓毒症的发生发展。

2  脓毒症中的肝细胞凋亡及其机制

2.1  增强的肝细胞凋亡是脓毒症肝损伤最重要的发病机制之一

急性肝损伤的发生是肝细胞的急性大量死亡不能为细胞增生所补偿的结果。急性肝衰竭患者肝细胞死亡的主要形式为凋亡和坏死，其中凋亡是病毒性和内毒素致肝损伤的主要病理改变。凋亡是肝细胞对各种损伤因子（包括内毒素）作用的第一个细胞反应，而坏死则往往出现在细胞凋亡之后。所以肝细胞凋亡是脓毒症急性肝损伤的最重要的病理机制之一，与病情和预后密切相关。脓毒症肝损伤的机制，一方面由于内毒素直接损伤肝细胞，导致线粒体结构与功能受损和肝细胞的变性坏死；另一方面是由于内毒素刺激Kupffer细胞释放多种细胞因子和炎症介质，激活多种信号传导通路，最终诱导肝细胞的凋亡。

2.2  肝细胞凋亡的机制

肝细胞凋亡是一系列基因激活、表达和调控的结果。外源性刺激因素（如LPS）和内源性炎症介质（如TNF-a、IL-1、IL-6、氧自由基、补体等）可通过多种凋亡途径引起肝细胞凋亡。其中TNF-a在肝细胞凋亡的启动中起到重要作用。肝细胞中TNF-a受体极其丰富，TNF-a在肝细胞与其受体结合，不仅可以激活炎症级联反应，而且可以促进氧自由基、NO、细胞色素C等物质生成，并通过激活多种凋亡途径而诱导肝细胞凋亡，后期就发展为肝细胞坏死而导致肝功能损伤。TNF-a是脓毒症中早期释放且有关键作用的炎症因子，其过度分泌可直接作用于肝细胞，使其凋亡和坏死。

3  Toll样受体（TLRs）与脓毒症的发生发展相关

3.1  Toll样受体4的结构

TLRs还能促进抗原提呈细胞的成熟，从而诱导机体的获得性免疫反应。目前临床上研究发现［7］，TLRs与脓毒症的发生发展相关，TLRs属于一种具有识别病原体模式的受体，通过特异性识别病原体后将下游不同的信号传导链激活，进而介导炎症反应，在天然免疫防御中具有重要的意义。有研究显示

［8］，TLRs所识别的病原体种类较多，所发现的TLRs受体包括11种，广泛分布于人体内。TLR4是最早被人们发现且研究最为广泛的TLR家族成员，在脓毒症的发病机制中扮演着重要的角色，其结构包括胞外结构域、单个跨膜结构域和胞内结构域［9］。TLR4的细胞外片段可直接识别PAMPs，跨膜区与TLR4在细胞膜上定位相关，胞内结构负责信号传递。TLR4被革兰阴性菌脂多糖（LPS）过度激活导致脓毒症［10］。但TLR4不能直接识别LPS，需要在脂多糖结合蛋白（LBP）、白细胞分化抗原14（CD14）和髓样分化蛋白2（MD-2）也称为淋巴细胞抗原96的共同辅助下识别［11］，从而启动髓样分化因子88（MyD88）和包含适配器诱导的TIR域干扰素β（TRIF）依赖型信号通路［12］。

3.2  TLR4介导的信号传导通路

临床研究发现，TLR4属于一种人类发现最早的Toll样受体亚型之一，广泛存在于肝脏、巨噬细胞、肺脏等组织中，可通过作用与机体炎症反应信号转导通路，介导炎症反应的发生。机体产生全身持续性瀑布效应的中间环节为TLR4的识别病原体生物学特性，可通过抑制TLR4信号通路，抑制脓毒症机体炎症，缓解疾病［13］。其中脓毒症时革兰阴性菌细胞壁成分脂多糖（LPS）主要通过TLR4进行信号传导，TLR4是介导内毒素诱发机体免疫反应的关键受体。脓毒症作为一种急性期炎症反应，其免疫和炎症调控机制常涉及TLR4信号通路，因此通过干预TLR4信号通路已成为脓毒症治疗的潜在靶点之一［14］。

3.3  TLR4属于miR-214的靶基因

miRNA是1993年Lee等在线虫发育研究过程中所发现的，由一类长度约为19-25个核苷酸组成的非编码小片段RNA，广泛存在于真核生物中，占人类基因组的1%，具有高度的保守性［15-17］。近年来随着miRNA的深入研究，发现miRNA参与多种疾病的发生发展，通过与mRNA(messengerRNA)的3’非翻译区(3’untranslationalregion，3’UTR)相互作用从而调控mRNA翻译，参与调控细胞的生长、代谢、分化、分裂、凋亡等过程。其中，绝大部分的miRNA功能未明，miRNA的功能研究是目前科学研究的热点之一。miR-124是一个高度保守的miRNA，从低等的秀丽线虫到高等的人类均有表达，在肝癌［18］等多种肿瘤组织中低表达，TLR4属于miR-214的靶基因。

4  结语

脓毒症的死亡率随衰竭器官的数量增加而增加，而肝脏是脓毒症发生发展过程中最重要的靶器官，发病早期即可有肝脏损伤，并可启动多器官功能障碍。但目前对脓毒症急性肝损伤的发病机制尚有待进一步明确。以上研究已从病理生理、肝细胞凋亡、信号通路、靶基因等多个层面对脓毒症肝损伤进行了广泛的研究，脓毒症合并肝损伤的发病机制至今仍未能完全阐明，何时开展针对脓毒症合并肝损伤患者的早期治疗仍是临床医生存在的棘手问题。

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[基金项目]2021年宜昌市医疗卫生研究项目（项目编号A21-2-059）

通讯作者：邹昱琳 吉林省长春市新民大街126号 Email:543372325@qq.com