袁丽娟 张志强

急性重症胰腺炎（SAP）是一种急性腹部极其凶险的疾病，预后很差，具有极高的病死率。随着SAP 早期促炎细胞因子的快速升高，炎症反应进展为胰腺坏死，最终导致全身炎症反应综合征（SIRS）和多系统器官衰竭（MODS）的发生，最常见的SAP 相关并发症包括肺、肾、胃肠道、心血管和中枢神经系统功能障碍[1]。炎症因子及其信号通路在急性胰腺炎发病的进程中具有重要的作用，是目前研究重症急性胰腺炎发病机制的关键点。越来越多的研究表明，Toll 样受体（Toll-like receptors，TLRs）的活化及其下游信号通路的激活在SAP 进展中起着举足轻重的作用。

TLRs 作为感知微生物及细菌入侵，然后诱导免疫反应的第一道宿主免疫防御屏障，激活其下游信号通路，然后最终致使促炎介质因子的活化，TLRs 与多种细胞的发生发展过程密切相关。Toll样受体4（TLR4）有两条关键的信号通路，主要是通过TLR4/NF-κB 信号通路，也是SAP 发病机制中的罪魁祸首，从而加重胰腺组织损伤程度及炎症反应[2-3]。

1 Toll样受体4（TLR4）的概述

1.1 TLR4 的初识

TLR4 最初发现是与果蝇Toll 蛋白同源的Toll蛋白基因及其编码的Toll 样受体蛋白，它是最早被发现的类似Toll 的受体，是一种模式识别的自然免疫系统受体，也是Toll 家族的成员之一，作为脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）受体，介导LPS 或内毒素引起的胞内信号传递，从而在病原体相关分子模式（PAMP）和TLR 之间建立了联系，发挥着对外来致病微生物的防御作用，构成机体天然的第一道防线[4]。PAMP 可作为TLR 配体，被认为是急性胰腺炎发病机制的重要媒介[5]。且在先前的研究中已经证实TLR4 在急性胰腺炎中的作用，而且TLR4缺陷的小鼠会受到保护，可免受局部和远处损伤[3]。

1.2 TLR4 的结构

Toll 样受体4（TLR4）是一种跨膜蛋白，结构分为胞外结构域、胞内结构域和跨膜结构域三个部分。胞外结构域特征是含有富含亮氨酸重复序列（LRR），可以与CD14 结合，而含有高度保守区域即Toll/IL-1 受体（TIR）结构域的细胞质尾部则构成胞内结构域，以及连接外结构域和内结构域的跨膜结构域。细胞外结构域主要负责配体结合、受体二聚化和细胞内信号的启动，而细胞内结构域与白细胞介素-1 受体（IL-1R）具有高度同源性，称为Toll 样受体/白介素-1 受体同源域（TIR），是TLRs 与IL-1R 向下游转导信号的核心原件[4，6-7]。

1.3 TLR4 的分布

TLR4 分布广泛，可见于哺乳动物全身多处组织，如脑、肺、肾、脾、心脏、胃肠道、肝脏、胰腺等，据先前研究表明，在SAP 发病过程中胰腺损伤及相关脏器损伤中均可以发现TLR4 的大量表达。TLR4 也可见于不同的细胞，主要表达在参与宿主防御功能的细胞上，如单核巨噬细胞、粒细胞、树突状细胞、淋巴细胞、内皮细胞和上皮细胞，可以推断，不同的细胞类型以不同的方式运输和利用TLR4。某些TLR4 也可见于非免疫细胞，如血管内皮细胞、神经细胞、胰腺腺泡细胞、肺上皮细胞、肠上皮细胞等，以及各种肿瘤细胞等[4]。

1.4 TLR4 的配体

TLR4 配体可分为外源性及内源性配体两大类，其中，外源性配体主要是一种内毒素/脂多糖（LPS），是一种革兰阴性细菌的细胞壁成分，还有呼吸道合胞病毒融合蛋白、逆转录病毒胞膜蛋白及人工合成的抗癌药物紫杉醇等。TLR4 也能识别内源性配体，如：热休克蛋白、硫酸乙酰肝素（HS）、纤维蛋白原、透明质酸等[8]。TLR4 配体为病原体的代表，以不同的方式与胞外结构域相结合，从而导致募集启动信号级联的衔接子，其中以LSP 为代表的外源性配体，与TLR4 相结合，通过髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88） 依赖性途径发出信号，激活下游TLR4/NF-κB 信号通路，导致SAP 并加重相关的脏器损伤。TLR4、弹性蛋白酶或HS 的单独或联合抑制可能会改善SAP的胰腺损伤，从而显著降低SAP 的发病风险[9]。

1.5 TLR4 介导的信号传导通路

MyD88 依赖性及非依赖性两种途径是TLR4诱导炎症因子及刺激因子释放的主要信号转导通路。MyD88 依赖性途径主要介导NF-κB 激活和产生细胞因子的过程，在细胞外，当LPS 的信号作用于TLR4 时，TLR4 聚合使信号向胞内传递。MyD88 的羧基端与TLR4 的胞内TIR 区域结合，N-末端与IL-1 受体相关激酶（interleukin-1 receptorassociated kinase，IRAK）结 合，引 起IRAK 自 身磷酸化，促使肿瘤坏死因子受体相关因子6（TNFreceptor association factor 6，TRAF-6）激活，进而激活其下游转化生长因子B 激活激酶（TAK）1、2 及3，然后活化NF-κB 抑制物激酶（inhibitor of NFκB kinases IKKs）复合物，导致转录因子NF-κB的激活和转位，同时激活c-jun 氨基末端活化蛋白激酶（JNK）和丝裂原活化蛋白激酶P38 形成转录因子1（AP-1），最终促使炎症因子如IL-1β、IL-6、IL-8 等的大量释放，从而在SAP 中发挥作用，NF-κB 通路激活直接增加了胰腺炎的严重程度[4，8]。此外，TLR4 可以通过Toll 受体相关的干扰素激活蛋白（Toll receptor-associated interferonactivating proteins，TRIF）依赖性途径（MyD88 非依赖性途径）发出信号，募集TRIF 相关适配器分子TRAM，然后活化NF-κB 抑制物激酶（inhibitor of NF-κB kinases IKKs）复合物中的IKKε，再与TANK 结合激酶1（TANK binding kinase 1，TBK1）相结合，最后激活干扰素受体因子（IRF3），导致激活蛋白1 被活化，从而导致促炎因子发生[9]，见图1。随着近年来越来越多的研究发现，TLR4 与各种疾病相关，而作为革兰氏阴性细菌的细胞壁成分的LPS 与TLR4 激活密不可分，导致各种炎症性疾病的发生，因此其TLR4 在SAP 中的作用就不言而喻。

图1 TLR4介导的信号传导通路

2 TLR4在重症急性胰腺炎中作用的相关研究进展

TLR4 作为一种重要的炎症介导因子受体，存在于各种炎症性疾病的发病机制中，包括脓毒症，胰腺炎及肠炎等，是现在研究SAP 发病机制进展中的一种关键的促炎因子，是启动炎症因子大量表达并加重器官损害的关键。结合目前越来越多的体内体外实验研究表明，TLR4 及其重要的信号通路，TLR4/NF-κB 信号通路与SAP 发病的严重程度密切相关，且呈现出明显正性相关。

2.1 TLR4 对胰腺本身的影响

据相关研究发现胰腺腺泡细胞凋亡是AP 细胞死亡的主要原因，胰腺腺泡坏死是SAP 细胞死亡的重要原因，而这与TLR4 的激活密切相关[10]。Li等[3]通过L-精氨酸诱导野生型、TLR4 缺陷小鼠制备SAP 模型，发现野生型小鼠的胰腺组织表现出包括严重水肿、炎性细胞浸润、大量坏死的腺泡细胞和正常腺叶结构的消失的典型胰腺损伤的特征，相反，TLR4 缺陷的小鼠则胰腺损伤现象显著减轻，且血清淀粉酶和脂肪酶水平也显著降低。正是通过这些研究结果表明，TLR4 在急性胰腺炎胰腺损伤发展的过程中作为潜在重要的介导者。同样刘小虎等[11]、郭向辉等[12]通过建立重症急性胰腺炎模型，给予济阴颗粒、紫草素后，观察胰腺组织病变程度，发现与给药组相比，模型组大鼠胰腺组织有明显炎性细胞浸润、水肿，腺泡萎缩，且血清TG 含量、TLR4、NF-κB P65 及TNF-α 显著升高，并且TLR-4、NF-κB P65 和TNF-α 在胰腺组织的表达水平与血清中TG 含量有相关性。这项研究结果表明，TLR4/NF-κB 信号通路与急性胰腺炎进展密切相关，NF-κB 通路激活直接增加了胰腺炎的严重程度，而通过抑制TLR4/NF-κB 信号通路对重症急性胰腺炎具有一定的防护作用。充分证实了TLR4 在胰腺炎发病过程中具有重要促炎作用，可以加重胰腺自身损伤。

2.2 TLR4 对胰腺炎相关肺损伤的影响

SAP 是一种全身性疾病，由多种原因引起。其中以急性肺损伤高发，同时也是引发急性坏死性胰腺炎早期死亡的关键原因之一。目前认为TLR4 和NF-κB 的活化在ALI 的发病中起不可或缺、举足轻重的作用。TLR4 作为疾病发展过程中的“炎症开关”，参与肺血管屏障功能障碍的发生过程，导致肺泡细胞损伤加重。

文献[13-14]通过经胰胆管逆行注射4%牛磺胆酸钠诱导SAP 模型，研究发现，与对照组相比，实验组小鼠肺损伤程度、TLR4、NF-κB 蛋白表达水平显著增高，且与TNF-α、IL-1β、IL-6 和内毒素的增高水平呈正性相关，从而推测出SAP 时激活了肺脏中的TLR4/NF-B 信号通路，可能通过调节其下游TNF-α、IL-1β 及IL-6 等炎性因子水平共同参与SAP 所致SIRS 的发展过程。潘龙飞等[15]还发现，与SAP 组相比，干预组患者肺损伤程度减轻，TLR4 表达水平明显降低，揭示了LR4/NF-κB 信号通路参与了肺损伤的发展过程，且肺脏的TLR4/NF-κB 信号通路可能进一步加重炎症反应及肺损伤程度，通过调控TLR4/NF-κB 信号通路或许可以减轻SAP 相关肺损伤程度。

2.3 TLR4 对胰腺炎相关肾损伤的影响

急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）是SAP致死的并发症之一，且病死率并不低于急性肺损伤。目前并没有确切的研究证明关于AKI 发生的机制，但一些学者认为，TLR4 识别内毒素及其下游系列反应在AKI 发生的病理生理学过程的机制中发挥重要的不可或缺的作用，AKI 发生时炎症反应的调节过程中就可能有TLR4/NF-κB 信号通路的参与。

Zhang 等[16]通过腹腔注射脂多糖（LPS）诱导急性肾损伤模型，发现与对照组相比，AKI 组小鼠遭受包括肾小球萎缩、肾小管细胞空泡化、肾小管扩张和扭曲、肾小管细胞坏死等表现的严重的肾脏病理损害，并出现BUN 及Scr 水平升高的情况，且TLR4、MyD88 水平也呈现出相应显著升高情况，且TLR4、MyD88 水平表达与肾损伤严重程度和BUN及Scr 水平呈显著正相关关系，所以认为SAP 相关AKI 的发生过程中有TLR4 信号通路的参与，且与疾病发生密切相关，在其病情进展中起关键的促炎作用。

2.4 TLR4 对胰腺炎相关肝损伤的影响

胰脏血液回流，肝脏是第一站，构成一道防线。细菌及细菌产物如LPS 等通过门静脉进入肝脏引发SAP，激活肝内Kuppffer 细胞，然后释放出大量的细胞因子或炎症介质，进而导致脓毒症的发生，进一步加重组织损伤。目前研究表明，SAP 所致肝损伤过程之中TLR4 表现出明显的升高趋势，这也就证实其在肝脏受损的进展中起着举足轻重的作用。

Zhang 等[17]通过逆行胰胆管注射5%牛磺胆酸钠（1 mL/kg）建立急性胰腺炎模型，研究发现，与对照组相比，急性胰腺炎组TLR2/4 mRNA 表达在3 h 显著升高，12 h 达峰值，且肝损害程度明显加重，Chen 等[18]的研究与该研究一致，LPS 组大鼠显著上调了TLR4、MyD88 和NF-κB 磷酸化水平。综合结果表明，LPS 诱导的炎症反应和肝细胞损伤及凋亡的程度与TLR4 信号级联的激活和NF-κB 的磷酸化密切相关。

2.5 TLR4 对胰腺炎相关肠道损伤的影响

SAP 期间肠屏障的完整性的损害可能由于肠黏膜的缺血和再灌注有关，其会最终致使肠道细菌移到其他位置，然后不可豁免的引起局部及全身感染损伤。SAP 的主要并发症之一是肠道黏膜屏障损伤，肠道细菌移位进入血液，是胰脏感染坏死的罪魁祸首，肠黏膜屏障损伤在SAP 病程进展过程中扮演着重要的角色[19]。有趣的是，目前研究表明，在SAP极早期肠道黏膜内激活大量TLR4/NF-κB 信号通路，扩大肠黏膜屏障功能损害以及后续一系列级联炎症反应的进展。

Piao 等[20]通过逆行胰胆管注射4%牛磺胆酸钠1 mg/kg 诱导SAP 模型发现，SAP 组大鼠肠道屏障损伤，肠绒毛丢失，线粒体破坏，病理评分显著升 高，TNF-α、IL-1、IL-6、TLR4、PI3K、AKT、NF-κB 水平升高，而予以苦苷Ⅱ治疗可降低SAP诱导的肠屏障损伤中TLR 依赖性磷酸化PI3K/AKT/NF-κB 的相对蛋白水平。这项研究揭示了急性胰腺炎发生时TLR4 的显著增加导致肠道黏膜屏障损伤，而抑制TLR4 及其信号通路可明显缓解肠道损伤。此研究结果与Su 等[21]的结论相同，表明TLR4抑制剂预处理可明显缓解炎症反应，降低坏死和氧化应激水平，最终改善肠屏障功能。总的来说，SAP 组肠道屏障功能受损与TLR4 信号通路脱不了干系，由此可以推测出TLR4 信号通路的抑制对SAP 相关肠道损伤的保护具有十分关键的影响作用。

3 小结

根据修订的亚特兰大分级，中度或重度急性胰腺炎的特征是存在暂时性（＜48 h）或持续性（＞48 h）器官衰竭或局部并发症，与发病率、死亡率极高有关[22]。引起早期死亡的最主要原因是器官暴发的功能衰竭，并伴有全身炎症性反应症候群。作为天然免疫系统的模式识别受体，TLR 受体，在启动急性胰腺炎早期炎症反应及特异性免疫中起到了关键作用。许多研究表明，SAP 患者或者小鼠模型中TLR4 水平明显增加，并揭示了其与疾病严重程度呈现争先管。TLR4 广泛分布于胰脏组织中，其被激活后引发的下游信号通路，不仅可以导致胰腺炎发生时胰腺本身受损打击深化，而且在会加重急性重症胰腺炎发生时肺、肝、肾、胃肠道等脏器的损伤[13]。关于TLR4 在急性重症胰腺炎发生发展过程中所发挥的作用现在认识的还较为浅表，TLR4受体及其激活的下游信号通路的深入研究对SAP 发病机制深入了解有很大的帮助，可以帮助解决SAP的治疗上的较为困难的问题。因此，有关TLR4 及其在SAP 的发病过程及进展中的研究具有广阔前景。