α7-煙堿型乙酰膽堿受體與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的研究進(jìn)展

李宇鴻綜述 何前松審校

1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，貴州 貴陽(yáng) 550002；2.貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003

動(dòng)脈粥樣硬化與血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、平滑肌細(xì)胞遷移、脂質(zhì)代謝紊亂等多種機(jī)制密切相關(guān)，其中炎癥反應(yīng)是重要機(jī)制之一[1]。炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)斑塊內(nèi)血管新生，參與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成、破裂和血栓的形成[2]。因此，維持炎癥反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)是治療動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中的關(guān)鍵。以往認(rèn)為體液機(jī)制是調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的唯一因素，但在20世紀(jì)初，研究人員就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到神經(jīng)機(jī)制在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的重要性，介導(dǎo)這一過(guò)程的是迷走神經(jīng)，它可通過(guò)α7nAChR(膽堿能抗炎通路的重要介導(dǎo)物質(zhì))減輕動(dòng)脈粥樣硬化時(shí)斑塊內(nèi)炎癥反應(yīng)以及降低血壓和血脂水平[3]。α7nAChR通過(guò)刺激迷走神經(jīng)釋放神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿(ACh)，作用于特異性細(xì)胞表面的相應(yīng)受體，抑制促炎因子的產(chǎn)生，平衡機(jī)體炎癥反應(yīng)。α7nAChR廣泛分布于巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、上皮細(xì)胞等細(xì)胞的表面，是配體門(mén)控的鈣離子通道[4]。近年研究表明，α7nAChR可增加血管重構(gòu)，能通過(guò)增加斑塊內(nèi)血管新生來(lái)加速動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程，與粥樣硬化形成密切相關(guān)[5]。并且α7nAChR對(duì)炎性細(xì)胞具有明顯抑制作用，通過(guò)激活α7nAChR可以明顯減少脂質(zhì)在血管壁的沉積以及抑制炎癥反應(yīng)，顯著減少動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積[6]。因此，本文對(duì)在炎癥反應(yīng)、血管新生中起作用的α7nAChR及其在動(dòng)脈粥樣硬化中可能的作用進(jìn)行綜述，以期為動(dòng)脈粥樣硬化治療篩選新靶點(diǎn)。

1 動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制及流行病學(xué)

動(dòng)脈粥樣硬化起源于內(nèi)皮細(xì)胞損傷，血管通透性增加，伴隨內(nèi)膜中修飾或氧化的脂蛋白(主要是低密度脂蛋白)在內(nèi)皮下沉積，從而使循環(huán)單核細(xì)胞向內(nèi)膜的遷移，隨后循環(huán)單核細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞表達(dá)清道夫受體[7]。生理?xiàng)l件下，巨噬細(xì)胞會(huì)不斷攝取血管內(nèi)皮下多余的脂質(zhì)，以達(dá)到維持血管內(nèi)皮細(xì)胞正常功能的目的。但過(guò)度攝取脂質(zhì)會(huì)造成巨噬細(xì)胞泡沫化，形成泡沫細(xì)胞，而泡沫細(xì)胞的出現(xiàn)被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的標(biāo)志之一[8]。另一方面，被激活的內(nèi)皮細(xì)胞與單核巨噬細(xì)胞均可分泌黏附因子、細(xì)胞因子及趨化因子等因子，這些因子可進(jìn)一步激活平滑肌細(xì)胞，使平滑肌細(xì)胞遷移和增殖[9]。隨著這一過(guò)程的發(fā)展，多種炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，脂質(zhì)不斷沉積，最終形成粥樣斑塊。

流行病學(xué)顯示，吸煙是動(dòng)脈粥樣硬化、中風(fēng)和心肌梗塞的主要危險(xiǎn)因素[10]。香煙中的尼古丁成分可以激活α7nAChR，從而抑制釋放促炎因子，從而達(dá)到抗動(dòng)脈粥樣硬化的目的[11]。最近有研究表明，α7nAChR可抑制巨噬細(xì)胞活化從而減輕動(dòng)脈粥樣硬化時(shí)斑塊內(nèi)的炎癥反應(yīng)以及降低血壓和血脂水平，是抗動(dòng)脈粥樣硬化的重要物質(zhì)[3]。

2 α7nAChR在動(dòng)脈粥樣硬化中的表達(dá)

乙酰膽堿(ACh)作為細(xì)胞之間的信號(hào)溝通物質(zhì)在體內(nèi)分布廣泛。最初，將介導(dǎo)ACh信號(hào)傳導(dǎo)的兩類(lèi)受體稱(chēng)為煙堿和毒蕈堿，這是基于它們分別對(duì)尼古丁和毒蕈堿的不同反應(yīng)而命名的。α7nAChR是一種煙堿型膽堿能受體，是配體門(mén)控的鈣離子通道，是由五個(gè)α7亞基構(gòu)成的同源聚合體[12]。編碼α7亞基的基因包含了十個(gè)外顯子，它們編碼了502個(gè)氨基酸，其中包括四個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域、一個(gè)胞外配體結(jié)合位點(diǎn)和三個(gè)胞外糖基化位點(diǎn)。五個(gè)亞基經(jīng)過(guò)翻譯后修飾，在Ric-3蛋白的協(xié)助下組裝成有功能的同源聚合體α7nAChR。α7亞基的跨膜區(qū)由四個(gè)α-螺旋構(gòu)成，在細(xì)胞膜上圍成了一個(gè)親水的中央通道，開(kāi)放時(shí)可以高度通過(guò)Na+離子和Ca2+離子[13]。兩個(gè)相鄰亞基的連接處是配體結(jié)合位點(diǎn)，由多個(gè)蛋白環(huán)相互折疊而成，結(jié)合配體時(shí)蛋白環(huán)間的相互作用可以改變離子通道的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而使離子可以通過(guò)。胞外結(jié)構(gòu)域的N末端是α7nAChR的選擇性拮抗劑α-銀環(huán)蛇毒素的結(jié)合位點(diǎn)。胞內(nèi)環(huán)形結(jié)構(gòu)域上的Tyr-386和Tyr-442有自身負(fù)調(diào)控的作用，Src超家族激酶使其磷酸化，抑制α7nAChR的活性。

圖1 α7煙堿樣受體的結(jié)構(gòu)

研究表明，膽堿能信號(hào)參與動(dòng)脈粥樣硬化中的炎癥反應(yīng)，并在人手術(shù)取出的斑塊上的T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)α7nAChR，證實(shí)α7nAChR可調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)中的細(xì)胞因子，并減弱巨噬細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)和減少氧化性低密度脂蛋白(oxLDL)的吸收，廣泛分布于除神經(jīng)元以外的多種細(xì)胞上，如內(nèi)皮細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及淋巴細(xì)胞等細(xì)胞的表面[3，14]。此外，這些細(xì)胞還可以表達(dá)膽堿能系統(tǒng)中的其他物質(zhì)，其中包括多種其他煙堿和毒蕈堿型乙酰膽堿受體，以及膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶和乙酰膽堿酯酶等酶，從而形成非神經(jīng)元膽堿能系統(tǒng)。

3 α7nAChR發(fā)揮抗炎穩(wěn)斑作用的胞內(nèi)機(jī)制

單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及各種淋巴細(xì)胞等炎性細(xì)胞及諸多細(xì)胞因子廣泛參與了炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。隨著研究的深入，研究人員認(rèn)識(shí)到膽堿能抗炎通路在動(dòng)脈粥樣硬化中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，尤其是發(fā)揮核心作用的α7nAChR。α7nAChR介導(dǎo)的膽堿能抗炎通路在動(dòng)脈粥樣硬化中擔(dān)任重要角色，與傳統(tǒng)的體液抗炎調(diào)節(jié)機(jī)制相比較，膽堿能抗炎通路在特異性組織的作用更加顯著。研究表明，在缺失α7nAChR的巨噬細(xì)胞中，動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展更加迅速，進(jìn)而說(shuō)明巨噬細(xì)胞表達(dá)的α7nAChR具有保護(hù)作用，其作用包括降低血清和巨噬細(xì)胞炎性標(biāo)志物的表達(dá)，減弱巨噬細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)、減少巨噬細(xì)胞對(duì)oxLDL和膽固醇的吞噬[15]。通過(guò)刺激α7nAChR髓樣細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)作用，能抑制脾臟中單核細(xì)胞產(chǎn)生，降低炎性因子釋放與抑制髓外造血作用，從而降低斑塊中巨噬細(xì)胞數(shù)量[16-17]。

目前認(rèn)為激活的α7nAChR主要參與了Jak2/STAT3通路及NF-κB通路[18]。在α7nAChR激活的情況下，可通過(guò)抑制NF-κB核易位并激活JAK2/STAT3信號(hào)級(jí)聯(lián)來(lái)微調(diào)促炎癥反應(yīng)，并且可以保護(hù)動(dòng)脈粥樣硬化中巨噬細(xì)胞免受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞遷移、凋亡[19]。有研究報(bào)道，通過(guò)抑制上訴信號(hào)通路可以抑制巨噬細(xì)胞極化，發(fā)揮炎癥作用，在抗動(dòng)脈粥樣硬化方面的作用顯著[20]。在刺激迷走神經(jīng)抑制周?chē)装Y的過(guò)程中，α7nAChR觸發(fā)催化細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的激活，從而導(dǎo)致酪氨酸激酶JAK2的募集和磷酸化以及隨后的轉(zhuǎn)錄因子STAT3的激活，并激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶(AKT)，參與動(dòng)脈粥樣硬化細(xì)胞應(yīng)激、增殖、分化和凋亡等多種病理生理過(guò)程。

4 α7nAChR激動(dòng)劑在動(dòng)脈粥樣硬化炎癥反應(yīng)中的應(yīng)用

乙酰膽堿和尼古丁是α7nAChR的常見(jiàn)激動(dòng)劑。在生理情況下，乙酰膽堿是一種廣泛存在于人體各個(gè)部位的神經(jīng)遞質(zhì)，作用相當(dāng)廣泛。在激動(dòng)α7nAChR的同時(shí)，還會(huì)同時(shí)激動(dòng)神經(jīng)元上與之對(duì)應(yīng)受體，因此在臨床上很難運(yùn)用到抗炎治療中。近年研究發(fā)現(xiàn)，選擇性α7nAChR激動(dòng)劑(DMBX-A)可減少斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞數(shù)量，通過(guò)抗炎作用來(lái)減少動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積并改善脂質(zhì)代謝，當(dāng)給予α7nAChR拮抗劑(甲基牛扁堿)則該作用消失[17,21]，提示α7nAChR是膽堿能抗炎通路中不可缺失的一環(huán)。α7nAChR對(duì)炎性細(xì)胞具有明顯抑制作用，通過(guò)激活α7nAChR可以明顯減少脂質(zhì)在血管壁的沉積以及抑制炎癥反應(yīng)，顯著減少動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積。

4OHGTS、ARR17779、CAP55、[3H]A-585539等都是α7nAChR選擇性激動(dòng)劑，其中CAP55在體外實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，它能夠通過(guò)降低內(nèi)皮細(xì)胞黏附因子的表達(dá)來(lái)阻止免疫細(xì)胞的趨化作用。[3H]A-585539是最新發(fā)現(xiàn)的可以進(jìn)入大腦并選擇性地與α7nAChR結(jié)合的激動(dòng)劑，具有較高親和力，在治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病方面可能有較好的前景。

5 α7nAChR刺激血管生成促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化

在動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程中，炎癥反應(yīng)全程參與在其中，包括動(dòng)脈粥樣硬化的開(kāi)始、發(fā)生、粥樣斑塊形成和破裂以及后期血栓的形成，并且參與斑塊內(nèi)新生血管的生成，加劇了斑塊的不穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，非神經(jīng)煙堿膽堿能通路參與了動(dòng)脈粥樣硬化的全過(guò)程，包括炎癥反應(yīng)、血管平滑肌增殖、遷移和斑塊新生血管[22]。來(lái)自人體內(nèi)血管斑塊的證據(jù)表明，斑塊內(nèi)血管生成可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化和斑塊不穩(wěn)定。尼古丁通過(guò)作用于特異性細(xì)胞的煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)，可以誘導(dǎo)血管細(xì)胞遷移和增殖，從而增強(qiáng)血管生成[23]。近年研究表明，α7nAChR可激活內(nèi)皮細(xì)胞并增強(qiáng)病理性血管生成，與動(dòng)脈粥樣硬化形成密切相關(guān)[24]。采用α7nAChR拮抗劑或干擾RNA等方法干擾α7nAChR表達(dá)，可明顯減弱動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)血管新生[25]。尼古丁作為香煙中的主要生物堿成分，可非特異性地激活煙堿型乙酰膽堿受體，參與動(dòng)脈粥樣硬化新生血管的形成以及細(xì)胞凋亡。研究表明，nAChRs促血管生成活性與尼古丁有關(guān)，使用nAChRs拮抗劑可明顯抑制大鼠血管平滑肌細(xì)胞的趨化性和遷移性[26]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，使用α7nAChR拮抗劑可抑制α7nAChR的功能活化，減輕實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣?dòng)物的血管生成，例如a-BT、MLA。因此，抑制α7nAChR部分功能的藥物可能抑制動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中斑塊血管生成。此外，α7nAChR拮抗劑可抑制動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中的血小板聚集，從而最大限度降低致命血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)[27]。但大量的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，α7nAChR功能的激活可抑制巨噬細(xì)胞極化，降低巨噬細(xì)胞對(duì)oxLDL和膽固醇的吞噬，減輕斑塊炎癥，阻礙動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程[28-30]。有研究報(bào)道，在Apo E基因缺陷型高膽固醇血癥小鼠的主動(dòng)脈粥樣硬化中，巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)與斑塊血管數(shù)量之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，抑制斑塊血管生成可減少動(dòng)脈粥樣硬化中巨噬細(xì)胞的積累[31]。總而言之，病理性血管生成在動(dòng)脈粥樣硬化的生長(zhǎng)和進(jìn)展中起關(guān)鍵作用。但是，激動(dòng)α7nAChR在抑制動(dòng)脈粥樣硬化炎癥反應(yīng)的同時(shí)，是否存在新生血管病理性增加，且斑塊穩(wěn)定性與炎癥反應(yīng)、血管新生之間是否存在協(xié)同作用，這都需要以后的更多研究來(lái)證明。

6 展望

膽堿能抗炎通路(CAP)作為一條神經(jīng)-免疫通路，它可以調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和自身控制炎癥，隨著該通路的深入研究也發(fā)現(xiàn)了中樞神經(jīng)系統(tǒng)直接參與了免疫炎癥的調(diào)節(jié)，給治療炎性疾病帶來(lái)了希望與曙光。該通路的功能活性可以通過(guò)其神經(jīng)元，即迷走神經(jīng)元和高級(jí)神經(jīng)中樞的膽堿能成分來(lái)調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)產(chǎn)生細(xì)胞因子的細(xì)胞上的α7nAChR膽堿能成分來(lái)調(diào)節(jié)。有研究發(fā)現(xiàn)，α7nAChR介導(dǎo)的膽堿能抗炎通路，在動(dòng)脈粥樣硬化、炎性腸病、關(guān)節(jié)炎等多種疾病中均具有抗炎作用[32]。

研究發(fā)現(xiàn)，炎癥反應(yīng)在易損斑塊的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，是免疫應(yīng)答的重要環(huán)節(jié)，α7nAChR是一種n型乙酰膽堿能受體亞型，是一種配體門(mén)控的離子通道受體，其介導(dǎo)的膽堿能抗炎通路在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，尤其在抑制炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、血管新生等方面具有作用[23，33-35]。由此可見(jiàn)，α7nAChR具有治療炎癥的作用，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥及體內(nèi)其他部位的炎癥，而且相關(guān)的機(jī)制已經(jīng)基本研究清晰。α7nAChR激動(dòng)劑在抗炎治療中有顯著的療效，并且已經(jīng)在大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)，是治療炎癥的一個(gè)新思路和新方向[36]。最初的研究表明，膽堿能抗炎途徑的關(guān)鍵介質(zhì)ACh通過(guò)巨噬細(xì)胞上表達(dá)的α7nAChR直接抑制細(xì)胞因子釋放，調(diào)節(jié)初級(jí)免疫器官中免疫細(xì)胞從而發(fā)揮抗炎作用。雖然α7nAChR配體在細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型中均顯示出明顯的抗動(dòng)脈粥樣硬化活性，但由于煙堿型乙酰膽堿受體在大腦和肌肉調(diào)節(jié)中起著重要作用，因此還需關(guān)注潛在的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)心臟神經(jīng)系統(tǒng)介導(dǎo)的不良反應(yīng)，并且還需要進(jìn)一步研究和闡明單個(gè)n個(gè)AChR亞基在動(dòng)脈粥樣硬化形成過(guò)程中的作用，如a7-nAChR和a1-nAChR。目前的研究證據(jù)顯示，膽堿能可調(diào)節(jié)血管新生，但在人類(lèi)疾病中各種形式的病理性新血管形成中的意義尚待確定。盡管炎癥加劇、病理性血管性新生可導(dǎo)致斑塊內(nèi)環(huán)境紊亂，但部分研究結(jié)果認(rèn)為血管新生可減弱動(dòng)脈粥樣硬化甚至逆轉(zhuǎn)斑塊的進(jìn)展。有研究提出：在臨床中，他汀類(lèi)藥物廣泛用于治療動(dòng)脈粥樣硬化，并且效果明顯，但是大多數(shù)患者的病情仍然不容樂(lè)觀，有加重趨勢(shì)[37]。

綜上所述，雖然α7nAChR介導(dǎo)的堿能抗炎通路在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中的機(jī)制尚未完全明確，但是已有大量研究表明α7nAChR激動(dòng)劑在抗炎治療中有顯著的療效。因此，α7nAChR有可能成為治療動(dòng)脈粥樣硬化的新型治療靶點(diǎn)，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。