Toll样受体在痛风发病机制中的作用研究

研究背景和目的 Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)是固有免疫系统中重要的模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs),能识别病原相关模式分子(pathogen-associated molecular patterns, PAMP),启动细胞信号级联放大,最终产生一系列促炎细胞因子激活和启动适应性免疫应答,是连接固有免疫和适应性免疫的桥梁。研究表明尿酸单钠(monosodium urate, MSU)晶体可能作为危险相关模式分子(danger-associated molecular patterns, DAMPs),通过与PAMP相似的方式,激活TLRs,产生免疫应答、炎症反应,促进痛风的发生和发展。但现有的研究结果多基于动物模型和细胞株,对TLRs在痛风患者体内的实际表达情况和具体作用机制研究甚少。本课题通过检测急性和非急性痛风患者外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC) TLR2和TLR4的mRNA表达水平,核蛋白NF-κB p65含量和转录活性、血浆尿酸和IL-1β浓度,对急性痛风患者PBMC TLR4进行激活和阻断实验,分析TLRs与痛风炎症反应之间的联系及其临床意义,揭示TLR4- NF-κB-IL-1β信号通路在痛风炎症反应中的作用,提出在细胞水平阻断痛风异常炎症反应的可能性,并为痛风提供可能的治疗靶点。 对象、方法 第一部分:入选痛风患者52例,其中急性痛风关节炎32例,非急性痛风关节炎20例,健康对照32例。采集空腹静脉血,分离外周血单个核细胞和血浆,应用实时荧光定量PCR方法测定PBMC TLR2和TLR4的mRNA表达水平,用western-blot测定核蛋白NF-κB p65变化;同时用全自动生化分析仪测定血浆尿酸(uric acid, UA)浓度,用ELISA检测血浆细胞因子IL-1β的含量,比较上述指标在各组之间的差异,并分别比较TLR4 mRNA表达量与IL-1β、UA浓度的相关性。 第二部分:入选急性痛风关节炎患者8例,健康对照8例,分别取外周血进行全血培养,各自分为3组:(1)生理盐水(NS)对照组。(2)LPS组:用终浓度为10μg/mL的LPS处理1h。(3)LPS+TLR4 Ab组:PBMC经不同浓度(5μg/ml、10μg/ml、20μg/ml)的抗人TLR4抗体处理2小时后,再加入LPS 10μg/mL作用1h。分别取2ml处理后的全血培养物提取PBMC,用实时荧光定量PCR检测TLR4 mRNA表达水平,用核因子转录活性试剂盒测定核提取物中NF-κBp65活性。取剩余全血培养物200μl转移至96孔板继续培养4h,离心取血浆用ELISA方法检测IL-1β含量。分别比较不同处理因素对上述指标的影响,并比较相同处理因素下实验组,对照组各项结果的差异。 结果 1.急性痛风关节炎PBMC中TLR4 mRNA表达、细胞核蛋白NF-κB p65含量、血浆尿酸和IL-1β浓度均显著高于非急性痛风关节炎和对照组(P<0.01);非急性痛风关节炎上述指标也显著高于对照组(P <0.05)。 2. TLR2 mRNA在各组的表达差异无统计学意义(P>0.05)。 3.痛风患者PBMC TLR4 mRNA表达水平分别与其血浆UA含量和IL-1β含量变化呈显著正相关,血浆UA和IL-1β浓度呈显著正相关。在痛风分组中,这些变量也分别呈显著正相关;对照组PBMCTLR4 mRNA表达水平与血浆IL-1β含量变化呈显著正相关,但血浆UA浓度与二者无相关性。 4.痛风组和健康对照组PBMC对LPS的刺激均表现为TLR4 mRNA表达明显增高(P <0.001)。 5.痛风组和健康对照组外周血在LPS刺激后均表现为PBMC NF-κB p65转录活性和血浆IL-1β浓度明显升高(P <0.001);其中,痛风组血浆IL-1β增高幅度显著高于对照组(P <0.001);而两组NF-κB p65转录活性增高幅度无显著差异(P =0.185)。 6.不同浓度的抗TLR4抗体均能抑制LPS诱导NF-κB p65的转录活性增强和IL-1β的量增多的能力(P <0.001),且呈现剂量-效应关系。30μg/ml TLR4 Ab能将LPS诱导的实验组和对照组PBMC NF-κB p65转录活性抑制到未刺激水平(P >0.05),但不能将IL-1β浓度抑制到刺激前水平(P <0.01)。 结论 1.急性和非急性痛风性关节炎患者TLR4高表达,NF-κB活化、IL-1β水平增高。痛风患者(包括急性和非急性)TLR4和IL-1β水平与UA浓度呈显著正相关。提示TLR4及其信号通路参与了痛风的炎性过程,炎症反应的激活表现为IL-1β等炎症介质增多;UA可能是激活这一信号通路的因素之一。 2. LPS可以通过TLR4激活人PBMC使NF-κB p65核转录活性增高,炎性细胞因子IL-1β产生增多,进一步证实TLR4激活与IL-1β产生之间的联系;LPS能诱导急性痛风性关节炎患者比健康对照组产生更多IL-1β,提示LPS-TLR4-NF-κB P65-IL-1β可能参与了痛风的发病。LPS诱导急性痛风性关节炎NF-κB p65核转录活性升高程度较对照无差异,提示LPS-TLR4-NF-κB P65-IL-1β可能不是痛风患者体内炎症因子IL-1β产生的唯一信号通路。 3. TLR4 Ab可以抑制LPS对TLR4通路激活引起NF-κB p65核转录活性增强和IL-1β增多的能力,且抑制效果呈剂量效应关系。较大剂量的TLR4 Ab能完全抑制LPS诱导TLR4通路引起NF-κB p65核转录活性增强的能力,却不能完全抑制其使IL-1β增多的能力,进一步提示TLR4-NF-κB P65-IL-1β可能并不是痛风患者体内炎症因子IL-1β产生的唯一信号通路,还可能有其他的信号转导途径参与。