Toll样受体4在创伤性颅脑损伤中的作用及其机制

The role and mechanism of Toll-like receptor 4 in traumatic brain injury

目的 探讨Toll样受体4（TLR4）在创伤性颅脑损伤中发挥的作用及其机制.方法 观察TLR4基因敲除型[TLR4（-/-）]/野生型[TLR4（＋/＋）]小鼠在自由落体脑外伤模型后24h学习能力、水肿、炎性反应等的变化.通过Morris水迷宫实验比较各组小鼠伤后学习能力;磁共振成像比较各组小鼠水肿面积;实时荧光定量聚合酶链反应（FQ-PCR）比较各组肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1β、IL-10、脑源性神经营养因子（BDNF）的表达;Western blot法比较各组髓样分化因子88（MyD88）/核因子-κB（NF-κB）的变化.结果 在行自由落体脑外伤模型24h后,TLR4（-/-）小鼠寻找平台潜伏期[（39.26±18.1）s]明显短于TLR4（＋/＋）小鼠[（50.19±16.5）s;t=2.361,P=0.021];TLR4（-/-）小鼠穿越平台的次数（2.04±1.18）明显多于TLR4（＋/＋）小鼠（0.60±0.47;t=3.000,P=0.011）;TLR4（-/-）小鼠的水肿面积[（10.31±2.01）%]明显小于TLR4（＋/＋）小鼠[（23.20±5.70）%;t=5.643,P=0.000];在mRNA水平,TLR4（-/-） 小鼠IL-10[TLR4（-/-）：3.00±0.74;TLR4（＋/＋）：1.20±0.27;t=6.046,P=0.000]、BDNF[TLR4（-/-）：55.67±7.94;TLR4（＋/＋）：42.52±3.25;t=4.055,P=0.002]的表达较TLR4（＋/＋）小鼠增加,而TNF-α[TLR4（-/-）：6.49±0.36;TLR4（＋/＋）：8.89±0.57;t=9.419,P=0.000]、IL-1β[TLR4（-/-）：7.49±0.79;TLR4（＋/＋）：12.76±1.06;t=10.547,P=0.000]较TLR4（＋/＋）小鼠明显减少.另外,TLR4（-/-）小鼠MyD88（t=7.968,P=0.000）/NF-κB（t=6.198,P=0.000）的激活在伤后24h明显低于TLR4（＋/＋）小鼠.结论 在创伤性颅脑损伤后,TLR4的激活启动并促进脑外伤中的炎性反应,加重外伤后的脑水肿与继发性损伤,MyD88/NF-κB信号通路在中其发挥重要作用.

Objective To study the role and mechanism of Toll-like receptor 4 （TLR4） in traumatic brain injury.Methods After 24 h brain injury,comparative study TLR 4 knockout [TLR4（-/-）]/wild type mice [TLR4（＋/＋）].Edema area change of different groups is compared by magnetic resonance imaging （MRI） scan.Use real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction （FQ-PCR） method to compare cytokines like tumor necrosis factor （TNF）-α,interleukin （IL）-1β,IL-10,and brain derived neurotrophic factor （BDNF） change between different groups.To compare important downstream signaling molecules Myeloid differentiation factor （MyD）88/nuclear factor-κB （NF-κB） changes in different groups,we use Western blotting.Results After 24 h of brain injury,significant difference were observed in different groups in Morris water maze test.TLR4（-/-） mice group showed shorter incubation period [（39.26±18.1） s] than TLR4（＋/＋） mice [（50.19±16.5） s;t=2.361,P=0.021],and TLR4（-/-） mice group （2.04±1.18） showed more times across the platform than TLR4（＋/＋） mice （0.60±0.47;t=3.000,P=0.011）.Comparing to the edema area of TLR4（＋/＋） mice group [（23.20±5.70）%],the area of TLR4 mice [（10.31±2.01）%] was smaller （t=5.643,P=0.000）.Comparing to the TLR4（＋/＋） mice,the expression of IL-10 [TLR4（-/-）： 3.00±0.74;TLR4（＋/＋）： 1.20±0.27;t=6.046,P=0.000] and BDNF [TLR4（-/-）： 55.67±7.94;TLR4（＋/＋）： 42.52±3.25;t=4.055,P=0.002] increased dramatically in TLR4（-/-） mice,while TNF-α[TLR4（-/-）： 6.49±0.36;TLR4（＋/＋）： 8.89±0.57;t=9.419,P=0.000],IL-1β [TLR4 （-/-）： 7.49±0.79;TLR4（＋/＋）： 12.76±1.06;t=10.547,P=0.000] decreased significantly.About the important downstream signaling molecules of TLR4,we found that activation of MyD88 （t=7.968,P=0.000）/NF-κB （t=6.198,P=0.000） in TLR4（-/-） mice is significant lower than that in TLR4（＋/＋） mice.Conclusion After traumatic brain injury,the activation of TLR4 can promote the inflammatory response,resulting in more severe cerebral trauma,aggravating cerebral edema and secondary injury.In addition,MyD88/NF-κB signaling pathway plays an important role in this pathophysiological process.