椎動脈型頸椎病發(fā)病與神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展

李 巖 劉 濤 何志軍 宋 淵 蔣振興 李 森 趙 萍 陳 文

(甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050)

神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫(NEI)網(wǎng)絡(luò)失調(diào)可導(dǎo)致多種疾病〔1〕，存在于NEI系統(tǒng)中細(xì)胞因子、神經(jīng)肽、信息物質(zhì)、激素等通過神經(jīng)、免疫或體液調(diào)節(jié)維持機體穩(wěn)態(tài)。研究證明椎動脈型頸椎病(CSA)發(fā)病與NEI網(wǎng)絡(luò)激活密切相關(guān)，CSA發(fā)病過程中機體發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)，內(nèi)環(huán)境發(fā)生各種變化，激惹NEI網(wǎng)絡(luò)而出現(xiàn)各種病理生理改變〔2〕。

1 NEI網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞基礎(chǔ)

多種不同種類的神經(jīng)遞質(zhì)及內(nèi)分泌激素受體〔3〕(如生長激素受體、阿片受體、P物質(zhì)受體、血管活性肽受體等)，都可在免疫細(xì)胞如淋巴細(xì)胞或單核巨噬細(xì)胞表面(或細(xì)胞內(nèi))找到；還存在多種激素如促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)、糖皮質(zhì)激素(GC)等，同時也存在多種神經(jīng)肽類物質(zhì)包括：5-羥色胺(HT)、β-內(nèi)啡肽(EP)、P物質(zhì)(SP)、血管活性腸肽(VIP)、降鈣素基因相關(guān)蛋白(CGRP)、神經(jīng)肽(NP)Y等相應(yīng)的受體〔4〕；垂體、胰腺等內(nèi)分泌細(xì)胞表面存在白細(xì)胞介素(IL)-1、2、6等的受體；一些內(nèi)分泌腺體及神經(jīng)細(xì)胞在應(yīng)激刺激下也能合成、釋放某些炎性因子〔如IL-1、IL-2、IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α等〕。NEI網(wǎng)絡(luò)對機體的完整調(diào)節(jié)作用機制有賴于這些神經(jīng)肽類物質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細(xì)胞因子及細(xì)胞表面受體的協(xié)調(diào)運作，它們共同組成了NEI網(wǎng)絡(luò)間信息傳遞的物質(zhì)基礎(chǔ)。NEI網(wǎng)絡(luò)應(yīng)激反應(yīng)涉及可溶性介質(zhì)的綜合網(wǎng)絡(luò)(如神經(jīng)遞質(zhì)、激素和細(xì)胞因子)和細(xì)胞功能(如趨化和吞噬作用)，這對維持機體平衡意義重大〔5〕。

有實驗〔6〕研究了自我暗示效果對老年患者生活質(zhì)量和心理-神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫途徑的影響，觀察發(fā)現(xiàn)血清皮質(zhì)醇、IL-2，IL-6、干擾素(INF)-γ含量水平高于對照組(P<0.05)，通過磁共振波譜計算在大腦邊緣和旁邊緣系統(tǒng)N-乙酰天冬氨酸/肌酸比值升高(P<0.05)，表明心理暗示能使大腦前額葉皮層有較好的可塑性趨勢。研究認(rèn)為免疫相關(guān)性疾病多發(fā)性硬化(MS)過程中(包括急慢性炎癥、免疫介導(dǎo)的神經(jīng)退行性病變及內(nèi)分泌功能的改變)與IL-1、TNF-α等細(xì)胞因子相關(guān)，MRI檢測到急慢性免疫介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害主要是雙額或皮層下結(jié)構(gòu)的改變〔7〕。Malagoli等〔8〕研究表明循環(huán)吞噬細(xì)胞是NEI網(wǎng)絡(luò)中三大系統(tǒng)之間關(guān)鍵的信息聯(lián)系物質(zhì)之一，盡管三大系統(tǒng)有不同的起源，但在高度保守的轉(zhuǎn)錄因子的控制下巨噬細(xì)胞和免疫細(xì)胞具有相類似的功能，二者與神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)共享受體、信號分子和信號通路。研究表明〔9〕神經(jīng)系統(tǒng)和胸腺相互影響是通過NEI網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)作用實現(xiàn)的，應(yīng)激刺激胸腺分泌腎上腺素和神經(jīng)多肽并誘導(dǎo)胸腺細(xì)胞受體(包括T淋巴細(xì)胞活化、細(xì)胞因子和激素)與之結(jié)合。在下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸穩(wěn)態(tài)及炎性調(diào)節(jié)的研究中發(fā)現(xiàn)〔10〕，皮質(zhì)醇(CORT)及超敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)的作用是通過特定方式實現(xiàn)的：即與糖皮質(zhì)激素受體(GR)的結(jié)合。Bachi等〔11〕研究馬拉松運動員運動及平靜狀態(tài)NEI網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)，研究了馬拉松運動員細(xì)胞因子、激素和情緒狀態(tài)之間的關(guān)系，結(jié)果在平靜狀態(tài)下運動員血上清液中IL-8、IL-10、生長激素(HGH)濃度及活性顯著高于日常運動量少者(P<0.05)。CSA發(fā)病過程中，各種原因?qū)е碌臋C械刺激導(dǎo)致椎動脈產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)出現(xiàn)臨床癥狀，而臨床癥狀加重這種不良應(yīng)激反應(yīng)可能是由應(yīng)激激素介導(dǎo)的，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子有助于引發(fā)激素釋放，進(jìn)而導(dǎo)致患者臨床癥狀呈持續(xù)性和嚴(yán)重性發(fā)作〔12〕。

2 CSA發(fā)病與HPA軸

HPA軸與CSA發(fā)病密切相關(guān)，當(dāng)椎動脈局部受到刺激時，椎-基底動脈系統(tǒng)的血管屈曲、扭轉(zhuǎn)而發(fā)生痙攣，損傷血管內(nèi)皮，產(chǎn)生無菌性炎癥刺激，這種刺激所產(chǎn)生的應(yīng)激信息在中樞神經(jīng)系統(tǒng)經(jīng)過復(fù)雜的神經(jīng)通路激活HPA軸，進(jìn)而改變機體生理狀態(tài)〔13〕。研究表明應(yīng)激激活HPA軸的機制主要是通過免疫細(xì)胞-下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸(IHPA)實現(xiàn)的，主要參與激活I(lǐng)HPA的細(xì)胞因子有：單核因子〔如IL-1、IL-6、TNF-α、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β等〕、淋巴細(xì)胞〔如IL-2、TNF-α、交叉反應(yīng)抗原(CRA)、GIF〕、胸腺因子(如胸腺素、胸腺體液因子、血清胸腺因子)、某些多肽〔如免疫反應(yīng)性促腎上腺皮質(zhì)激素(irACTH)〕；TGF-β是對IHPA起主要抑制作用的細(xì)胞因子。其中IL-1和TNF-α的功能是刺激下丘腦腎上腺皮質(zhì)激素釋放素(CRF)神經(jīng)元，從而激活HPA軸，在外周血中參與免疫應(yīng)答；IL-2可直接作用于下丘腦；INF-α通過激活腎上腺皮質(zhì)釋放腎上腺皮質(zhì)激素而激活HPA軸；胸腺因子作用于垂體前葉細(xì)胞；TGF-β能抑制皮質(zhì)酮的合成進(jìn)一步抑制HPA軸〔14〕。

Mracsko等〔15〕研究發(fā)現(xiàn)在腦卒中患者血管受損過程中皮質(zhì)醇水平升高、皮質(zhì)酮和腎上腺素及淋巴細(xì)胞水平降低；而在體外培養(yǎng)的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞，潑尼松龍干預(yù)后，對其的致死率是腎上腺素的5倍，發(fā)現(xiàn)潑尼松龍和腎上腺素通過阻斷淋巴細(xì)胞糖皮質(zhì)激素受體(GCR)和β2-腎上腺素能受體(β2-Ar)途徑誘導(dǎo)腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞死亡的，證明交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS)和HPA軸的差異調(diào)控著免疫系統(tǒng)的平衡及穩(wěn)定，糖皮質(zhì)激素負(fù)反饋調(diào)節(jié)的交感神經(jīng)可控制腦卒中后腦微血管發(fā)生的應(yīng)激反應(yīng)。Morris等〔16〕研究表明神經(jīng)免疫疾病伴有HPA軸活性的抑制，免疫炎癥和氧化-亞硝化應(yīng)激(O-NS)雙向通路激活免疫炎癥信號通路負(fù)反饋作用于HPA軸，此過程包括TNF-α、IL-10、TGF-β和一氧化氮(NO)含量的升高。

3 CSA發(fā)病與NEI網(wǎng)絡(luò)的基因調(diào)控機制

NEI網(wǎng)絡(luò)對機體的精密調(diào)控，主要基礎(chǔ)在于基因的調(diào)控。各種內(nèi)因及外因作用誘發(fā)形成CSA發(fā)病的應(yīng)激過程中，NEI網(wǎng)絡(luò)三大系統(tǒng)基因表達(dá)譜受多種信號通路、分子之間交互作用的影響，同時還涉及包括血流變在內(nèi)的各種理化刺激的影響，因此CSA發(fā)病過程中生理病理功能改變所涉及的相關(guān)信號傳導(dǎo)是一個多基因位點變異，涉及多基因表達(dá)異常有關(guān)的綜合復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)?；蛐酒夹g(shù)能夠確切可靠平行分析組織或細(xì)胞內(nèi)mRNA復(fù)雜的表達(dá)情況，分析出表達(dá)的差異基因，還能結(jié)合DAVID數(shù)據(jù)庫分析基因表達(dá)的信號通路及生物學(xué)機制〔17〕，能更好地滿足CSA疾病研究需求。

研究表明〔18〕應(yīng)激狀態(tài)下NEI網(wǎng)絡(luò)的激活是通過調(diào)節(jié)GC直接阻礙表觀遺傳物質(zhì)的功能進(jìn)而激活相關(guān)基因，這個途徑包括長期交感神經(jīng)功能紊亂，調(diào)控細(xì)胞內(nèi)GC信號敏感性而直接控制HPA軸對血管功能的調(diào)節(jié)。血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)中過氧化物酶增殖激活的受體α能下調(diào)基因核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB-反應(yīng)性(Responsive)在血管內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)，激活了負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，致使血管平滑肌細(xì)胞中環(huán)氧化酶(COX)-2和血管細(xì)胞黏附因子(VCAM)-1表達(dá)下降，血管平滑肌收縮〔19〕。應(yīng)用小針刀治療頸椎椎間盤退變引起的頸椎病，癥狀緩解后，張麗瑾等〔20〕發(fā)現(xiàn)頸椎椎間盤組織中基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-1、MMP-3及MMP抑制劑(TIMP)-1mRNA表達(dá)量相對于對照組減少，說明小針刀治療頸椎病的機理可能是通過調(diào)節(jié)MMP-1、MMP-3和TIMP-1基因?qū)崿F(xiàn)的。NEI網(wǎng)絡(luò)在CSA發(fā)病中有眾多的炎性因子相關(guān)基因參與調(diào)控，GC對許多炎性因子(如IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α等)的基因表達(dá)多為負(fù)調(diào)控作用。IL-6不僅具有促炎作用而且具有抗炎作用，IL-6的基因多態(tài)性與椎動脈改變有關(guān)，其啟動子-607C/A是造成椎動脈形態(tài)變化的危險因素；C-反應(yīng)蛋白(CRP)表達(dá)改變可能與血管系統(tǒng)(如椎-基底動脈)系統(tǒng)慢性炎癥反應(yīng)相關(guān)，CRP基因1059GC調(diào)節(jié)椎動脈及周圍微小動脈的功能；TNF-α基因-308G/A多態(tài)性與頸椎病發(fā)病年輕化相關(guān)〔21〕。

3.1基因?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)的調(diào)控 多種疾病(如腦卒中、心血管疾病、代謝性疾病、風(fēng)濕免疫性疾病等)可導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡，在神經(jīng)元凋亡的過程中有很多基因(如P38基因、Notch基因、負(fù)調(diào)控元件(NRE)基因、P75神經(jīng)營養(yǎng)因子受體、FoxO1轉(zhuǎn)錄因子等)參與了調(diào)控這一過程。

1型神經(jīng)纖維瘤病(NF1)基因及其非編碼區(qū)基因缺失是最常見的引起NF1的原因，NF1基因缺失包括1.4 MB、14個蛋白質(zhì)編碼基因及microRNA相關(guān)基因的缺失，使患者表現(xiàn)出面部畸形特征及認(rèn)知發(fā)育障礙，還能引起心血管異常。Brinkmann等〔22〕研究證明施旺氏細(xì)胞的發(fā)育受激活和抑制因子的協(xié)同作用，目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)調(diào)節(jié)反饋環(huán)路是轉(zhuǎn)錄激活因子，其誘導(dǎo)調(diào)控髓鞘蛋白和脂類基因編碼，鋅指轉(zhuǎn)錄因子E結(jié)合同源物(ZEB)2的關(guān)鍵功能是在施旺氏細(xì)胞的發(fā)育和髓鞘形成過程中抑制基因E-box序列的轉(zhuǎn)錄，抑制其與靶基因的調(diào)控區(qū)結(jié)合；神經(jīng)系統(tǒng)在發(fā)育過程中，ZEB2在施旺氏細(xì)胞的前體細(xì)胞神經(jīng)嵴細(xì)胞表達(dá)，在缺乏ZEB2基因的施旺氏細(xì)胞中Sox2、內(nèi)皮素受體B(Ednrb)和Hey2基因激活可抑制ZEB2基因表達(dá)，在神經(jīng)損傷后髓鞘再生和功能恢復(fù)中ZEB2基因重新激活具積極作用。

3.2基因?qū)?nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)控 應(yīng)用基因芯片技術(shù)人們研究胰島β細(xì)胞不同時期的基因表達(dá)差異情況及激素的作用機制〔23〕。在體外培養(yǎng)的胰腺胚胎組織缺氧條件下(3% O2)，胰腺β細(xì)胞發(fā)育受損，適應(yīng)低氧環(huán)境過程中多種細(xì)胞信號通路參與了調(diào)節(jié)，包括普遍存在的低氧誘導(dǎo)因子(HIF)1α-α通路，HIF1α-α在胰腺祖細(xì)胞中的HIF-1通路穩(wěn)定誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)A表達(dá)上調(diào)，從而增加血管形成，但是VHL基因敲除后胰腺內(nèi)分泌功能發(fā)生改變，培養(yǎng)后的胰腺組織無VEGF〔24〕。mRNA穩(wěn)定調(diào)控發(fā)生的效應(yīng)是迅速調(diào)節(jié)激素變化及蛋白表達(dá)量。mRNA的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)是通過3′-非翻區(qū)介導(dǎo)的RNA與蛋白結(jié)合實現(xiàn)的。在腎上腺皮質(zhì)中，腎上腺皮質(zhì)激素或環(huán)磷酸腺苷(cAMP)變化引起的不穩(wěn)定蛋白TIS11B/BRF1d的表達(dá)，是基因表達(dá)調(diào)控腎上腺皮質(zhì)內(nèi)分泌功能的重要機制。Bergman等〔25〕研究人類腎上腺蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄組學(xué)，腎上腺合成和分泌GC和兒茶酚胺的重要內(nèi)分泌器官，應(yīng)用蛋白質(zhì)芯片分析、免疫組化法、mRNA全基因測序，得到約三分之二的假定蛋白編碼基因表達(dá)于腎上腺，分析確定了253個基因在腎上腺表達(dá)升高的模式，與正常腎上腺組織比較有37個基因的表達(dá)水平明顯增高(差異倍數(shù)>5)，同時確定了以前在腎上腺皮質(zhì)缺乏特征性的蛋白，如腎母細(xì)胞瘤過度表達(dá)基因(FERM)和NOV同原蛋白，這些基因和蛋白質(zhì)有助于更好地了解腎上腺的正常功能和病理生理機制。

3.3基因?qū)γ庖呦到y(tǒng)的調(diào)控 基因突變能導(dǎo)致免疫系統(tǒng)功能紊亂，引起各種疾病。已報道〔26〕的雜合子細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞抗原(CTLA)-4的缺陷是單基因引起免疫失調(diào)綜合征(CVID)的常見變異。CTLA-4突變直接導(dǎo)致有缺陷的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能受損。Barr等〔27〕研究大鼠神經(jīng)根損傷后疼痛和脊髓免疫相關(guān)基因表達(dá)中，神經(jīng)性疼痛是神經(jīng)損傷后的慢性疼痛，在神經(jīng)病理性疼痛的動物模型中，異常疼痛和痛覺過敏不會衰減，在急性神經(jīng)損傷疼痛發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)槁蕴弁催^程中基因調(diào)控起到了重要作用，伴隨神經(jīng)源性疼痛的延遲期，神經(jīng)損傷激活免疫系統(tǒng)的能力有一個平行延遲，基因與免疫過程和抗炎細(xì)胞因子調(diào)控激活有關(guān)，神經(jīng)損傷后膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)、TLR-4、COX-2、CCL2、CCL3、TNF-α、IL-6 mRNA表達(dá)上調(diào)可降低神經(jīng)病理性疼痛。干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF)-1基因表達(dá)和抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的活性可增加骨髓增生異常綜合征(MDS)療效，IRF-1mRNA表達(dá)異?？砂l(fā)展為MDS。IRF-1被稱為T細(xì)胞調(diào)制器(Treg)，在小鼠細(xì)胞內(nèi)通過抑制Foxp3表達(dá)T細(xì)胞活性，Treg活性的損害可抑制免疫系統(tǒng)活性。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞是免疫耐受性的基本物質(zhì)，在1型糖尿病的發(fā)病中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞通過IL-2/IL-2R途徑發(fā)生基因突變而抑制IL-2的功能，IL-2信號傳導(dǎo)缺陷能通過保護(hù)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞向炎癥Th17表型驅(qū)動發(fā)展，表明遺傳控制缺陷的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞調(diào)控1型糖尿病的潛在機制是通過IL-2信號實現(xiàn)的。Foxp3具有調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的重要作用，其表達(dá)變化可能會改變造血細(xì)胞靜止?fàn)顟B(tài)，因此在白血病發(fā)病中起主要作用。

表型可塑性是人類免疫的基礎(chǔ)，其允許細(xì)胞快速適應(yīng)周圍環(huán)境變化。免疫細(xì)胞可塑性可受基因表達(dá)和DNA甲基化等細(xì)胞性狀變化的影響，這種機制的本質(zhì)是基因調(diào)控引起細(xì)胞間變異以增強細(xì)胞在逆境下的生存能力。溫度、激素、病原體入侵等環(huán)境變化引起的刺激，可進(jìn)一步影響基因在組織表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞對刺激快速有效地反應(yīng)，此過程中參與應(yīng)激反應(yīng)的基因是高度可變的，這種可變性引起基因進(jìn)一步調(diào)節(jié)細(xì)胞功能，如蛋白質(zhì)合成和代謝等。B和T細(xì)胞利用遺傳重組在其表面受體和免疫球蛋白產(chǎn)生高度多樣化的應(yīng)答體。轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳變異被證明與人類免疫相關(guān)疾病的發(fā)展密切相關(guān)，如人類免疫缺陷病毒(HIV)易感性有關(guān)、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和癌癥等。有研究〔28〕揭示了環(huán)境刺激引起免疫反應(yīng)的機制是中性粒細(xì)胞參與的第一炎癥反應(yīng)刺激，這對人類免疫細(xì)胞的表型可塑性及健康與疾病的進(jìn)一步認(rèn)識意義重大。

綜上，NEI網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，在不同的疾病中調(diào)節(jié)機制有較大的差異。同樣，在CSA整個疾病過程中調(diào)節(jié)機制復(fù)雜，基于NEI網(wǎng)絡(luò)水平研究CSA現(xiàn)如今仍然處于表層，但隨著生物化學(xué)、分子生物及基因檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，在探究CSA發(fā)病及治療中前景光明。