膽堿能抗炎通路研究進(jìn)展

張 琴 綜述 喻文亮 審校 (南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京兒童醫(yī)院PICU，南京210008)

“膽堿能抗炎通路”即通過刺激外周迷走神經(jīng)或應(yīng)用膽堿能遞質(zhì)乙酰膽堿(Acetylcholine，Ach)或擬膽堿藥物煙堿等發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。與體液抗炎通路相比，膽堿能抗炎通路反應(yīng)時間非常短，它能夠快速而直接地調(diào)節(jié)全身性炎癥反應(yīng)，抑制生物毒素的致死效應(yīng)。其定義闡述了神經(jīng)系統(tǒng)對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，為神經(jīng)系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)研究開辟了一個嶄新的領(lǐng)域。本文就膽堿能抗炎通路的最近研究進(jìn)展作如下綜述。

1 迷走神經(jīng)與免疫調(diào)節(jié)

迷走神經(jīng)的抗炎作用主要涉及損傷、腫瘤、出血及嚴(yán)重膿毒癥等。電刺激傳出迷走神經(jīng)，釋放神經(jīng)遞質(zhì)ACH，ACH作用于有膽堿能受體的免疫細(xì)胞從而發(fā)揮免疫抑制作用，抑制炎癥介質(zhì)如腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor，TNF)、白細(xì)胞介素 6(Interleukin-6，IL-6)、高遷移率族蛋白 B-1(High mobility group box-1 protein，HMGB-1)等的釋放。

研究發(fā)現(xiàn)，脾臟在迷走神經(jīng)的抗炎作用中起重要作用，因?yàn)樵谄⑶谐膭游镏须姶碳っ宰呱窠?jīng)無法發(fā)揮其免疫抑制作用[1]。但脾臟是由去甲腎上腺素能的脾神經(jīng)所支配，并沒有膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)。故迷走神經(jīng)如何完成其免疫調(diào)節(jié)尚不清楚。最近提出傳出迷走神經(jīng)通過迷走神經(jīng)與脾神經(jīng)接頭處突觸后膜α7煙堿型乙酰膽堿受體(α7nicotinic acetylcholine receptor，α7nAChR)及去甲腎上腺素能的脾神經(jīng)來完成迷走神經(jīng)的免疫調(diào)節(jié)作用，即傳出迷走神經(jīng)經(jīng)刺激后釋放ACH，作用于突觸后膜α7nAChR，激活脾神經(jīng)，釋放去甲腎上腺素神經(jīng)遞質(zhì)完成免疫抑制作用;在阻斷α7nAChR或去甲腎上腺素受體均可抵消膽堿所引起的免疫抑制作用。進(jìn)一步提示副交感神經(jīng)系統(tǒng)和交感神經(jīng)系統(tǒng)交聯(lián)在一起參與免疫調(diào)節(jié)[2]。另外研究從其他角度探討了迷走神經(jīng)的免疫調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)迷走神經(jīng)可通過新發(fā)現(xiàn)的一類調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(CD4+CD25-)上的β腎上腺素受體完成對脾臟免疫細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用[3]。而Rosas-Ballina[4]研究發(fā)現(xiàn)了一類可以產(chǎn)生乙酰膽堿的記憶性T細(xì)胞，迷走神經(jīng)產(chǎn)生動作電位，刺激該記憶T細(xì)胞產(chǎn)生乙酰膽堿，從而刺激脾臟巨噬細(xì)胞而發(fā)揮抑制TNF產(chǎn)生。

2 α7煙堿型乙酰膽堿受體與免疫調(diào)節(jié)

自“膽堿能抗炎通路”提出以后，Wang等[5]提出在膽堿能抗炎通路中α7nAChR起到重要作用，是此通路的主要成分，對α7nAChR基因敲除小鼠進(jìn)行迷走神經(jīng)電刺激，這種炎癥抑制作用不會發(fā)生。此后就該受體的免疫調(diào)節(jié)作用進(jìn)行了大量的研究。

2.1 α7nAChR的結(jié)構(gòu) nAChR為5個相同或不同亞基組成五聚體，中央形成一個離子通道。目前參與構(gòu)成的亞基有α(1-10)和β(2-4)。nAChR有兩個亞型，即同型亞型和異型亞型。而α7nAChR則是由5個相同的α7亞基組成。α7亞基的分子量大約為56 kD，由502個氨基酸組成。Razani-Boroujerdi[6]認(rèn)為T淋巴細(xì)胞上表達(dá)的α7nAChR不同于傳統(tǒng)神經(jīng)細(xì)胞上表達(dá)的α7nAChR配體門控離子通道，因?yàn)闊焿A誘導(dǎo)T細(xì)胞胞內(nèi)Ca2+的升高并不是胞外Ca2+通過配體門控通道進(jìn)入胞內(nèi)，而是通過α7nAChR及TCR/CD3和淋巴細(xì)胞特異絡(luò)氨酸激酶釋放胞內(nèi)儲存的Ca2+完成的。

2.2 α7nAChR與T淋巴細(xì)胞 淋巴細(xì)胞可以表達(dá)膽堿能系統(tǒng)的所有成分，如Ach、mAchR和nAchR、膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶、高親和性的膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等。而研究最多的是 α7nAChR。T細(xì)胞可表達(dá)α7nAChR[7，8]。該受體的激活可以抑制 T 細(xì)胞的增殖，調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞的發(fā)育、抑制輔助性T細(xì)胞的細(xì)胞因子的產(chǎn)生，抑制細(xì)胞表面粘附分子的表達(dá)。PHA刺激下伴隨著淋巴細(xì)胞的增殖的同時，α7nAChR表達(dá)呈2倍增長;而煙堿則通過α7nAChR負(fù)反饋抑制PHA誘導(dǎo)的淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)[9]。最近研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞CD4(+)CD25(+)也可表達(dá)α7nAChR，且該受體激活后可增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的免疫抑制功能[10]。Nizri[11]通過體外細(xì)胞及活體實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)煙堿通過激活α7nAChR可以抑制T細(xì)胞的增殖及Th1和Th17細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)Th1向Th2的漂移，從而達(dá)到免疫調(diào)節(jié)作用，減輕自身免疫性腦炎的臨床經(jīng)過。

2.3 α7nAChR與B淋巴細(xì)胞 B淋巴細(xì)胞可表達(dá)多種亞型 nAChR，如 α7nAChR、α4β2nAChR 和 α9(α10)nAChR。膽堿受體主要參與促進(jìn)B細(xì)胞共刺激分子的表達(dá)，促進(jìn)前B細(xì)胞向成熟B細(xì)胞轉(zhuǎn)換及B細(xì)胞的增殖等。Koval[12]研究發(fā)現(xiàn)α7nAChR可以負(fù)調(diào)控CD40誘導(dǎo)的B細(xì)胞的增殖，但不影響IgMIgG的轉(zhuǎn)換及記憶B細(xì)胞的活化。在對B細(xì)胞上表達(dá)的不同亞型nAChR作用的研究發(fā)現(xiàn)，α7、α4β2和α9(α10)三種亞型受體分別占脾臟B淋巴細(xì)胞的60%、10%和 20%。α7nAChR 和 α9(α10)nAChR主要和 CD40結(jié)合，而 α4β2nAChR與 IgM結(jié)合。α7nAChR可以抑制CD40誘發(fā)的促有絲分裂作用，而α9(α10)nAChR則作為一個儲備受體，在缺乏α7nAChR時發(fā)揮替代補(bǔ)償作用。而α4β2nAChR則協(xié)同IgM發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞增殖作用[13]。

2.4 α7nAChR與樹突狀細(xì)胞(Dendritic cell，DC)

體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，DCs表達(dá)α7nAChR、煙堿或ACH可以改變DCs的功能[14，15]。成熟 DCs在煙堿作用下表現(xiàn)為較低的胞吞和吞噬細(xì)胞活性，IL-12分泌減少及APC依賴的T細(xì)胞反應(yīng)減少[15]。但同時有相反結(jié)論，研究顯示成熟DCs給予低劑量的煙堿表現(xiàn)為促炎作用，如CD86、CD54、HLA-DR表達(dá)增加，IL-12分泌增加[14]。出現(xiàn)如此相反結(jié)論可能與研究時DCs所處的成熟狀態(tài)有關(guān)。

2.5 α7nAChR與單核、巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞是早期識別和破壞微生物入侵的效應(yīng)細(xì)胞。在單核和巨噬細(xì)胞均表達(dá)α7nAChR[5]，煙堿可以改變巨噬細(xì)胞功能，如殺滅微生物，抑制LPS誘導(dǎo)的TNF、IL-6等分泌，抑制LPS反應(yīng)受體CD14、TLR4的表達(dá)，抑制巨噬細(xì)胞粘附分子的表達(dá)[16，17]。

煙堿可以改變中性粒細(xì)胞的功能，如超氧陰離子的產(chǎn)生，趨化作用，粘連素的表達(dá)等，但是否由α7nAChR介導(dǎo)尚不清楚。Su等[18]發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞上有α7nAChR的表達(dá)，給予α7nAChR的激動劑可抑制LPS誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞釋放炎癥因子。通過α7nAChR敲除鼠研究皮膚炎癥發(fā)現(xiàn)，在皮膚炎癥部位有大量的中性粒細(xì)胞的浸潤，且浸潤的中性粒細(xì)胞均上調(diào)表達(dá)趨化因子配體，提示α7nAChR參與了中性粒細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)作用[19]。

3 信號通路研究

迷走神經(jīng)激動、煙堿或膽堿能激動劑在激活α7nAChR后，主要通過2個信號通路來影響免疫細(xì)胞，即NF-κB及Jak/STAT路徑。激活的 α7nAChR可以阻止IKβ裂解和p65的核轉(zhuǎn)移[20]。α7nAChR的胞內(nèi)催化區(qū)的激活可導(dǎo)致Jak2的裂解和磷酸化，進(jìn)而激活STAT3[21]。隨著研究的進(jìn)展，目前又提出有其他信號通路如ERK、P44/P42MAPK等參與膽堿能系統(tǒng)的抗炎過程[16，22]。Takahashi[23]在研究煙堿的抗炎作用時發(fā)現(xiàn)，COX-2和cAMP/PKA通路參與了煙堿抑制LPS誘導(dǎo)的IL-12和IL-18的產(chǎn)生。目前有關(guān)膽堿能抗炎系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)如何完成其抑制炎癥因子的產(chǎn)生尚在進(jìn)一步的研究中。

4 膽堿能抗炎通路與臨床疾病

膽堿能抗炎通路所涉及的臨床疾病主要有膿毒癥、失血性休克、潰瘍性結(jié)腸炎、缺血再灌注損傷等以及自身免疫性疾病，如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、自身免疫性腦炎等。現(xiàn)就其新的臨床應(yīng)用簡述如下。

4.1 肥胖 肥胖者脂肪組織的炎癥現(xiàn)象是最近關(guān)于肥胖及相關(guān)代謝疾病研究的重點(diǎn)。肥胖常伴隨炎癥性因子IL-6、TNF等的增加以及具有抗感染、改善胰島素抵抗作用的脂聯(lián)素(Adiponectin)降低，導(dǎo)致胰島素抵抗和脂肪組織的巨噬細(xì)胞浸潤，導(dǎo)致脂肪功能障礙[24]。最近研究顯示膽堿能抗炎通路的激活可以改善脂肪組織炎癥及胰島素抵抗。在給予小劑量的煙堿后，可以顯著抑制肥胖小鼠的脂肪組織炎癥并提高了對胰島素的敏感度。而將α7nAChR基因敲除后，煙堿改善脂肪組織炎癥作用消失，提示煙堿及特異性的α7nAChR激動劑對肥胖慢性炎癥及胰島素抵抗的治療作用[25]。

4.2 急性肺損傷和呼吸機(jī)所致肺損傷 急性肺損傷是炎癥和通透性增加的綜合征，可由膿毒癥、創(chuàng)傷、誤吸、肺炎等引起。研究顯示膿毒癥所致急性肺損傷模型中給予α7nAChR激動劑減輕了肺泡灌洗液中TNF、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-2(Macrophage inflammatory protein-2，MIP-2)的產(chǎn)生及巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的浸潤，同時減少了死亡率;而迷走神經(jīng)切斷術(shù)或α7nAChR基因敲除則加重了中性粒細(xì)胞的浸潤及炎癥因子的產(chǎn)生[18]。提示膽堿能抗炎通路參與急性肺損傷的免疫調(diào)節(jié)。

在呼吸機(jī)致肺損傷的動物模型中同樣發(fā)現(xiàn)α7nAChR的激活可以顯著抑制肺部炎癥，減緩呼吸機(jī)致肺損傷的發(fā)生、發(fā)展[26]。

4.3 心肌炎 在心肌炎研究中發(fā)現(xiàn)，自身免疫性心肌炎小鼠的心肌存在明顯的炎癥表現(xiàn)，同時伴有不同程度纖維化，炎癥因子IL-6、TNF升高，促炎癥趨化因子及趨化因子受體表達(dá)上調(diào)。而給以α7nAChR激動劑煙堿后，心肌炎癥減輕，IL-6、TNF水平下降，促炎癥趨化因子表達(dá)下調(diào)，證實(shí)膽堿能抗炎通路在自身免疫性心肌炎中的治療作用[27]。

綜上所述，膽堿能抗炎通路的發(fā)現(xiàn)為臨床相關(guān)疾病的治療提出了新的方向，如何選擇合理的迷走神經(jīng)刺激方式或開發(fā)安全有效的擬膽堿藥，還有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

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