动脉粥样硬化是一种局灶性炎症性疾病，内皮功能障碍是最初的致病事件，是动脉粥样硬化斑块结构出现的血管造影或超声证据之前的早期标志物。动脉粥样硬化病变优先在动脉分支和弯曲处发展，其中内皮细胞（ECs）暴露于由血流分离、重新附着和往复运动产生的干扰流（DF）中。相反，动脉直线区域的血液层流（LF）是流线型、均匀和单向的。Toll 样受体（TLRs）是一个模式识别受体家族，可检测来自外来病原体的成分，并在先天免疫防御中发挥关键作用。虽然 TLRs 对宿主防御至关重要，但也有助于包括动脉粥样硬化在内的无菌炎症。已在动脉粥样硬化病变中检测到 TLR 表达水平升高，特别是 TLR1、2 和 4，以及它们的下游信号传导，尤其是在 ECs 和浸润的巨噬细胞中。然而，TLR 激活的潜在机制尚不完全清楚。香港中文大学医学院李嘉诚健康科学研究所、香港大学药物生物技术国家重点实验室的一项研究中，探讨了不同模式的剪切应力（LF/DF）是否能够激活内皮细胞 TLR。在 TLR 家族中，观察到 TLR4 在 ECs 中表达最丰富，并相应地在诱导内皮炎症和损害内皮功能方面起主导作用。因此，他们可能提供了第一个证据，揭示了 DF 下 TLR4 的激活机制，强调了 TLR4 在 DF 诱导的内皮炎症中不可或缺的作用。文章名称为《 Focal TLR4 activation mediates disturbed flow-induced endothelial inflammation. Cardiovasc Res.》。首先，实验观察到在所有 TLR 成员中，TLR4 在 HUVECs 和小鼠主动脉中含量最多。因此，TLR4 在其表达水平和引起内皮功能障碍和炎症的方面可能在所有内皮细胞 TLR 中起主导作用。然后，在体外模拟 DF，DF（6 dynes/cm2, 2 Hz, 24 h）诱导 TLR4 活化，与暴露于 LF（12 dynes/cm2, 24 h）的细胞相比，HUVECs 中 TLR4 和髓样分化因子88（MyD88）的相互作用增加。这表明 DF 增加 TLR4 表达和激活。接下来，HUVECs 暴露于 DF 后，TLR4 和炎症标志物 CCL2 和VCAM1 的表达上调，这种上调被 TLR4 的敲低所消除。TLR4 缺失也保护 ECs 在 DF 处理后免受单核细胞附着的影响。另一方面，TLR4 的敲低不影响 LF 诱导的 eNOS 和动脉粥样硬化保护转录因子 KLF2 的表达。除了 TLR4，DF 增加了 TLR10 转录物的表达，但不增加其他 TLR的表达。此外，在 LF 或 DF 下，TLR4 敲低不会引起其他 TLRs 的任何补偿性增加。因此，TLR4，而不是其他 TLRs，可能在 DF 诱导的内皮炎症中起主导作用。CLI-095 是一种 TLR4 抑制剂，用于治疗 C57BL/6J 小鼠，以确认 TLR4 在体内 DF 诱导的内皮炎症和功能障碍中的作用。与胸主动脉相比，CLI-095 处理极大地抑制了主动脉弓中 TLR4、VCAM1 和 p-p65 表达的增加。部分结扎会损害 LCA 中的内皮功能，CLI-095 可轻微地挽救这种功能。因此，体外和体内证据都表明 TLR4 最有可能介导 DF 诱导的内皮炎症和功能障碍。据报道，来自 ECM 的纤连蛋白（FN）的 Biglycan（BGN）、肌腱蛋白-C（TNC）和额外结构域 A （EDA）可激活巨噬细胞等非 ECs 中的 TLR4。然而，只有含有 EDA 的 FN（FN-EDA）被 DF 显著上调。下一步通过使用位点特异性抗体来区分总 FN（tFN）和 FN-EDA，发现 DF 增加了它们在 HUVECs 中的表达。通过证明 HUVECs 中 TLR4 和 EDA 之间的相互作用证实了 FN-EDA 作为 TLR4 激活剂的作用，DF 显著提高了这种相互作用。最后，EDA 敲低消除了DF 增加的 TLR4、VCAM1 和 CCL2 的表达。重要的是，DF 不能在 EDA 敲低的 ECs 中诱导 TLR4-MyD88 相互作用。因此，DF 下的 TLR4 激活很可能是由内源性 TLR4 配体 FN-EDA 的局部富集介导的。总之，FN-EDA 敲低逆转了 DF 诱导的 TLR4 活化和内皮炎症。总之，该研究表明，DF 通过上调内皮下 ECM 中含有 EDA 的纤连蛋白，局部激活 ECs 中的 TLR4 信号传导，导致内皮炎症和动脉粥样硬化。结果突出了暴露于不同血流模式下的ECs 的独特表型和定位于动脉粥样硬化发病机制的微环境改变。
参考文献：Qu D, Wang L, Huo M, Song W, Lau CW, Xu J, Xu A, Yao X, Chiu JJ, Tian XY, Huang Y. Focal TLR4 activation mediates disturbed flow-induced endothelial inflammation. Cardiovasc Res. 2020 Jan 1;116(1):226-236. doi: 10.1093/cvr/cvz046. PMID: 30785200.
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