免疫-炎癥反應(yīng)在針刺治療高血壓中的機制探析

巴 特,王澤然,孫楷航,張 元,李泓寬,郭昊然,鄭玉潔,楊 雪,孫玉琦,許瀚予,趙曉峰△

(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,天津 300193;2.國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心,天津 300193)

原發(fā)性高血壓(EH)是中風(fēng)、心力衰竭、腎功能衰竭與動脈粥樣硬化的主要危險因素,甚至與癡呆的關(guān)系也很密切。在過去的十年中,全球高血壓的患病率高速增長,而且2019年的相關(guān)死亡人數(shù)達到1080萬,占所有可歸因死亡人數(shù)的19.2%[1]。根據(jù)最新的全球疾病負(fù)擔(dān)研究顯示,將收縮壓升高列為傷殘調(diào)整生命年(Disability-adjusted life year,DALY)損失的主要原因[2]。由此可見,高血壓的高患病率、高致殘率與高致死率給社會和家庭帶來了嚴(yán)重負(fù)擔(dān),高血壓的防治工作刻不容緩。目前高血壓的臨床治療以口服降壓藥為主,但仍有很多患者的血壓情況不達標(biāo),生活質(zhì)量不理想[3]。

EH是許多因素導(dǎo)致的結(jié)果,在“Mosaic”理論中指出,高血壓是包含腎臟、血管及中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂在內(nèi)的多種因素共同作用下引起血壓升高并導(dǎo)致終末器官損傷的結(jié)果[4]。近年來,從認(rèn)識高血壓是一個炎癥過程,到深入研究高血壓病理狀態(tài)下免疫細(xì)胞被激活的方式,均發(fā)現(xiàn)先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)在其發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色,而且它們可以通過遷移、聚集到血管和腎臟的間質(zhì),釋放細(xì)胞因子并進行一系列反應(yīng),從而影響腎臟、血管的結(jié)構(gòu)和功能[4-5]?，F(xiàn)有臨床證據(jù)顯示,針刺具有良好的降壓能力,但是相關(guān)機制尚未明晰。針刺治療高血壓的作用機制很可能與調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)相關(guān),本研究從此角度出發(fā)梳理總結(jié)免疫-炎癥反應(yīng)在針刺降壓中的科學(xué)依據(jù),旨在明確針刺治療高血壓的臨床意義,并為今后的相關(guān)研究提供思路與方向。

1 免疫-炎癥反應(yīng)是高血壓發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵機制之一

近年來,越來越多的證據(jù)表明免疫-炎癥反應(yīng)與高血壓的發(fā)生發(fā)展有著高度相關(guān)性。而免疫系統(tǒng)主要由適應(yīng)性免疫系統(tǒng)和先天免疫系統(tǒng)構(gòu)成,兩者相互作用也十分密切。適應(yīng)性免疫的特點是針對外源性或內(nèi)源性抗原的特異性免疫反應(yīng),主要效應(yīng)細(xì)胞是T細(xì)胞和B細(xì)胞,先天免疫是機體針對危險信號做出的即時反應(yīng),這些信號包括病原體相關(guān)分子生物模式(PAMPs)和危險相關(guān)分子生物模式(DAMPs)[6]。

1.1 適應(yīng)性免疫

適應(yīng)性免疫是針對外源抗原的特異性免疫應(yīng)答,主要由T細(xì)胞(CD4+細(xì)胞、CD8+細(xì)胞)和B細(xì)胞介導(dǎo)[7]。na?ve CD4+細(xì)胞誘導(dǎo)分化為輔助性T細(xì)胞1(T helper cell 1,TH1)、輔助性T細(xì)胞2(T helper cell 2,TH2)TH2、輔助性T細(xì)胞17(T helper cell 17,TH17)TH17、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cell,Treg)和濾泡輔助性T細(xì)胞,這些細(xì)胞具有特定的細(xì)胞因子表達和功能[8]。Guzik等首次發(fā)現(xiàn),觀察T細(xì)胞和B細(xì)胞基因敲除的小鼠模型,回輸T細(xì)胞后發(fā)現(xiàn),有類似于血管緊張素Ⅱ(AngiotensinⅡ,AngⅡ)誘導(dǎo)的血壓升高、內(nèi)皮功能障礙、血管重塑和氧化應(yīng)激病理改變[9]。干擾素γ(Interferon-γ,INF-γ)是TH1的主要細(xì)胞因子,而白介素17A(Interleukin 17A,IL-17A)是TH17分泌的促炎細(xì)胞因子,它通過誘發(fā)血管功能障礙、引起腎臟損傷和破壞機體鈉穩(wěn)態(tài),導(dǎo)致了血壓升高[10]。在Ang-Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓模型中,無論是IFN-γ,還是IL-17A,均可使近端腎小管的鈉轉(zhuǎn)運壓力降低,從而下調(diào)鈉的重吸收功能[11]。還有研究表明,CD8+細(xì)胞也可以分泌INF-γ,還可以分泌白介素6(Interleukin-6,IL-6)、腫瘤壞死因子α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、顆粒酶B及穿孔素等因子[5]進一步影響血壓。Liu等對醋酸脫氧皮質(zhì)酮(Deoxycorticosterone acetate,DOCA)-高鹽高血壓模型小鼠研究發(fā)現(xiàn),CD8+細(xì)胞可使得遠(yuǎn)曲小管的鈉-氯協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白上調(diào),導(dǎo)致鹽敏感高血壓的發(fā)展[12]。此外,有研究表明,雖然在B細(xì)胞回輸后,未能緩解對于T細(xì)胞和B細(xì)胞基因缺陷小鼠的高血壓狀態(tài),但亦有證據(jù)支持B細(xì)胞在高血壓的病理過程中發(fā)揮重要作用,B細(xì)胞可以促進Ang-Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓小鼠的主動脈硬化[13]。Treg細(xì)胞是免疫-炎癥反應(yīng)中必不可少的免疫抑制調(diào)節(jié)細(xì)胞,主要通過分泌白介素10(Interleukin-10,IL-10)來發(fā)揮功能。而Treg細(xì)胞參與血壓調(diào)節(jié),可能是通過調(diào)節(jié)血管和腎臟的炎癥過程實現(xiàn)的[14]。還有進一步證據(jù)提示,TH17/Treg的功能平衡則影響了高血壓炎癥的發(fā)展走向,TH17/Treg比值的減小,不僅與血壓降低相關(guān),還與動脈粥樣硬化關(guān)系密切[15]。

1.2 先天免疫

先天免疫系統(tǒng)由細(xì)胞和體液兩部分組成。其中,細(xì)胞介質(zhì)由中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、固有淋巴樣細(xì)胞(Innate lymphoid cells,ILCs)(包括ILCs和NK細(xì)胞)和樹突狀細(xì)胞(Dendritic cells,DCs)[16]組成,體液因子則包括防御素和補體系統(tǒng)[17]。中性粒細(xì)胞(Neutrophils,NE)可以通過吞噬作用快速清除微生物,脫顆粒釋放抗菌蛋白和產(chǎn)生中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(Neutrophil extracellular traps,NETs)等作用進行免疫應(yīng)答。NE作為先天免疫系統(tǒng)一線防御的重要部分,在高血壓早期,被激活的NE可以通過NETs的作用釋放凝血組織因子,進而導(dǎo)致血管損傷及腎纖維化[18]。巨噬細(xì)胞在高血壓“神經(jīng)免疫軸”理論模型中,受交感神經(jīng)/腎上腺素能、副交感神經(jīng)和膽堿能所調(diào)控[19]。巨噬細(xì)胞不僅可以通過分泌IL-1β、IL-6、IL-12與IFN-γ等細(xì)胞因子影響高血壓的血管炎癥,還可調(diào)控單核細(xì)胞趨化蛋白-1(Monocyte chemoattractant protein 1,MCP-1)和MCP-1的趨化因子受體(CC chemokine receptor2,CCR2)的表達從而影響高血壓狀態(tài)下單核細(xì)胞在靶器官的浸潤和聚集[20]。在高血壓的持續(xù)刺激下,心臟巨噬細(xì)胞通過產(chǎn)生IL-10,激活成纖維細(xì)胞,導(dǎo)致膠原沉積,從而造成心肌僵硬和纖維化[21]。DCs作為抗原提呈細(xì)胞,能夠激活T淋巴細(xì)胞和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[22]。這種免疫應(yīng)答效應(yīng)由抗原提呈作用和T細(xì)胞共刺激介導(dǎo),而T細(xì)胞共刺激由受體CD28和B7配體(CD80和CD86)的相互作用調(diào)控[5]。DCs與高血壓互為促進因素,即DCs加劇了高血壓的同時,高血壓反過來也增強了DCs的活性[5]。

γδT細(xì)胞通過產(chǎn)生IL-17A和INF-γ促進血壓升高[23],相關(guān)證據(jù)顯示,可以通過減少高血壓心臟中γδT細(xì)胞的浸潤從而減輕損傷[24]。而自然殺傷(Natural killer,NK)細(xì)胞和髓源性抑制細(xì)胞(Myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)也與高血壓相關(guān)。MDSCs(CD11b+Gr1+)通過產(chǎn)生過氧化氫來抑制T細(xì)胞的激活從而抑制炎癥降低血壓[25]。初步研究表明,在AngⅡ誘導(dǎo)的血管功能障礙模型中,自然殺傷細(xì)胞(Natural killer cell,NK cell)可以降低主動脈內(nèi)皮依賴性和非依賴性功能障礙[26]。除此之外,補體系統(tǒng)也具有保護宿主免受有害微生物侵害的作用,并通過清除變異或死亡的細(xì)胞來維持組織和細(xì)胞的完整性,除了對血管的直接作用外,補體激活可能通過適應(yīng)性免疫或先天免疫應(yīng)答來影響血壓[27]。然而值得關(guān)注的是,補體系統(tǒng)與炎癥雖然密切相關(guān),但是尚不能確定哪些補體分子可以作為高血壓的治療靶點[28]。

2 免疫-炎癥反應(yīng)是針刺調(diào)節(jié)EH的重要環(huán)節(jié)之一

針刺在臨床上有良好的調(diào)節(jié)高血壓患者心血管功能的作用,但既往針刺降壓的機制研究主要圍繞著中樞神經(jīng)環(huán)路、神經(jīng)遞質(zhì)、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)和氧化應(yīng)激等方面進行[29]。梳理針刺降壓相關(guān)免疫-炎癥反應(yīng)研究發(fā)現(xiàn),目前證據(jù)多集中在降低高血壓狀態(tài)的炎癥因子水平,減輕靶器官的炎癥浸潤,降低高血壓引起的心肌肥厚程度,改善血管重構(gòu),糾正TH17/Treg細(xì)胞失衡,維持免疫穩(wěn)態(tài)方面。

2.1 降低炎癥因子水平,減輕炎癥浸潤

高血壓會導(dǎo)致炎癥狀態(tài),而持續(xù)炎癥會加劇高血壓的發(fā)展。針刺可以降低高血壓的炎癥因子水平,糾正紊亂的炎癥狀態(tài)。C反應(yīng)蛋白(CRP)作為最敏感的非特異炎癥指標(biāo),可以一定程度反映EH降低的情況,有相關(guān)臨床證據(jù)表明,針刺不僅可以降低高血壓患者炎癥標(biāo)志物CRP的含量[30]。針刺還可以降低高血壓患者血清中的基質(zhì)金屬蛋白酶-9(Matrix metalloprotein-9,MMP-9)、TNF-α含量[31]。而且有研究以自發(fā)性高血壓大鼠(Spontaneously hypertensive rat,SHR)大鼠為模型,溫針灸刺激“足三里”穴可以通過抑制其血清中的炎癥因子MMP-9、IL-6及TNF-α表達,從而降低血壓[32]。還有研究表明,針刺“太沖”穴可以抑制高血壓的主要靶器官腦的炎癥水平,下調(diào)了SHR大鼠的下丘腦室旁核、頂葉皮質(zhì)、延髓的IL-6和TNF-α含量[33]。對SHR大鼠的“足三里”“三陰交”穴進行電針干預(yù)兩周發(fā)現(xiàn),電針可以通過下調(diào)Toll樣受體4(TLR4)/核因子-κ B(NF-κ B)通路進而降低炎癥因子IL-6、TNF-α的表達,緩解高血壓對于腎臟的損害[34]。

2.2 降低心肌肥厚程度,改善血管重構(gòu)

高血壓的靶器官損害不可忽視,近年提出更為準(zhǔn)確的定義應(yīng)是高血壓介導(dǎo)的器官損害(Hypertension-mediated organ damage,HMOD)[35],HMOD是由血壓升高引起的動脈血管或其供應(yīng)的器官的結(jié)構(gòu)或功能改變,其中心臟、血管是重要組成部分。針刺相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),電針SHR大鼠“百會”“太沖”穴可以通過激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路,上調(diào)哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR),抑制同源性磷酸酶-張力蛋白(PTEN),改善SHR大鼠的心肌肥厚程度[36]。研究表明,電針“內(nèi)關(guān)”穴可通過降低心肌組織中AngⅡ和TNF-α含量,下調(diào)結(jié)締組織生長因子(CTGF)和轉(zhuǎn)化生長因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)、基質(zhì)金屬蛋白酶-2(Matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、MMP-9的表達,改善SHR大鼠的心肌纖維化[37]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),電針“內(nèi)關(guān)”穴可以抑制SHR大鼠血清及心肌組織中促炎因子IL-1β及TGFβ1的表達,進而降低細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)相關(guān)膠原蛋白Ⅰ(ColⅠ)、膠原蛋白Ⅲ(ColⅢ)及MMP-9的含量,提示電針可以通過降低IL-1β/TGFβ1從而抑制心臟成纖維細(xì)胞增殖和膠原合成,從而抑制心肌纖維化[38]。還有研究表明,不同強度電針對SHR大鼠的“風(fēng)池”“曲池”穴進行刺激,可以下調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞中核因子-κB(Nucler factor kappa B,NF-κB)p65的含量[39],而不同手法針刺SHR大鼠“太沖”穴,則可以降低其主動脈中TGF-β1和p38 蛋白激酶(p38 MARK)的mRNA表達[40]。研究表明,針刺“人迎”“曲池”“足三里”穴可以降低SHR大鼠血清中MMP-9含量,同時對基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(Tissue inhibitor of matrix metalloproteinases-1,TIMP-1)的表達有促進作用,從而改善主動脈血管重構(gòu)[41]。還有相關(guān)證據(jù)提示,電針“風(fēng)池”“曲池”“三陰交”穴配合手針“太溪”“太沖”穴可以通過抑制絲裂原活化蛋白激酶磷酸酶1(Mitogen activated protein kinase phosphatase-1,MKP-1)的表達,增強磷酸化細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2蛋白(phosphorylation Extracellular signal-regulated kinases 1/2,p-ERK1/2),從而干擾絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),影響主動脈平滑肌細(xì)胞的增殖,改善了血管重塑[42]。針刺可以通過減輕炎癥反應(yīng),改善血管重構(gòu),抑制心肌肥厚。

2.3 糾正TH17/Treg細(xì)胞失衡,維持免疫穩(wěn)態(tài)

TH17和Treg細(xì)胞功能失衡是高血壓發(fā)生發(fā)展的重要因素之一。研究預(yù)防和治療[43]其中孤獨核受體γt(Orphan nuclear receptor,RORγt)和叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子(Forkhead box p3,Foxp3)分別是TH17和Treg細(xì)胞的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,其失衡可以影響TH17/Treg細(xì)胞的比例,從而改變免疫穩(wěn)態(tài)[44]。針對高血壓前期相關(guān)研究提示,電針刺激SHR大鼠的“人迎”“太沖”穴,通過降低胸主動脈RORγt的表達,提高Foxp3的表達,從而延緩高血壓的升高趨勢[45]。還有研究發(fā)現(xiàn),在對SHR大鼠模型進行針刺“人迎”“太沖”穴干預(yù)后,其腎臟的RORγt表達降低,Foxp3蛋白表達增加,RORγt/ Foxp3比值提高[46]。有證據(jù)提示,針刺SHR大鼠“人迎”“太沖”穴可以降低腎臟中RORγt表達,提高Foxp3的表達,減少TH17細(xì)胞的產(chǎn)生,增加Treg細(xì)胞的產(chǎn)生,減少IL-6、IL-17的分泌,增加TGF-β1和IL-10的分泌,從而改善SHR大鼠的收縮壓[47]。TH17和Treg細(xì)胞比例是高血壓的炎癥的程度相關(guān)指標(biāo),而且是針刺治療高血壓的重要靶點。

3 總結(jié)

近年來,以免疫-炎癥反應(yīng)為高血壓治療靶點,引起了研究者的廣泛關(guān)注。免疫系統(tǒng)通過適應(yīng)性免疫和先天免疫對高血壓的多個途徑、多個層次的影響。免疫-炎癥反應(yīng)不僅會導(dǎo)致血壓升高,而且還引起心、腦、腎臟及血管等靶器官的損傷。引起心臟纖維化、心肌肥厚、血管重塑及腎功能損害等問題,又會進一步加劇高血壓的發(fā)展。故調(diào)整高血壓狀態(tài)下的免疫-炎癥反應(yīng)顯得尤為重要。在一項大型隨機雙盲安慰劑對照試驗中發(fā)現(xiàn),IL-1β拮抗劑可以降低心血管疾病的風(fēng)險[48]。雖然實驗、遺傳[49]和臨床證據(jù)支持炎癥和免疫系統(tǒng)在高血壓及相關(guān)的血管、腎臟和心臟病理中發(fā)揮的作用,但免疫調(diào)節(jié)方法仍未被認(rèn)為是降低血壓和減少心血管疾病的常規(guī)治療方案[50]。因為免疫炎癥調(diào)節(jié)血壓的機制廣泛而復(fù)雜,而且目前治療方案的首要目的是獲得降壓效果,而聯(lián)合使用抗炎藥物仍處于優(yōu)化治療方案的水平。針對難治性高血壓患者的治療目標(biāo)是進一步降低血壓,針對血壓控制處于良好水平的群體,則可以圍繞降低的心血管事件的發(fā)生率、減輕高血壓對于相關(guān)靶器官損害等方面,進行優(yōu)化治療方案。因此,如何在完成降壓目標(biāo)的同時,能夠獲得更多的臨床益處,是一個重要的研究方向。

根據(jù)WHO的報道,針刺對于16種炎癥性疾病有較好療效,其中包括過敏性鼻炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和急慢性胃炎等。而且針刺治療相關(guān)炎癥性疾病積累了大量循證依據(jù)。還有先前的臨床研究表明,針刺在高血壓的發(fā)生發(fā)展中起到積極作用。并且通過PET-CT和RNA測序技術(shù),揭示了抑制免疫-炎癥反應(yīng)是針刺對于SHR大鼠的降壓機制的重要組成部分[51]。本研究總結(jié)相關(guān)基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn),針刺可以降低血清中炎癥因子,減輕靶器官的炎癥細(xì)胞浸潤,而且可以對內(nèi)皮細(xì)胞進行良性調(diào)節(jié),抑制心肌肥厚,改善血管重構(gòu),表現(xiàn)出對心臟的功能具有積極調(diào)節(jié)作用,還可糾正TH17/Treg細(xì)胞失衡,調(diào)整免疫穩(wěn)態(tài)。但是針刺治療高血壓機制研究集中在適應(yīng)性免疫方面,對于先天免疫系統(tǒng)的關(guān)注較少,尤其是先天免疫系統(tǒng)的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、DCs可以作為后續(xù)研究的突破點。其中高血壓狀態(tài)下的中性粒細(xì)胞的NETs的激活,高血壓患者的腸道菌群與腸道DCs的串?dāng)_均是值得我們深入考慮的問題。還有在今后的針刺治療高血壓的相關(guān)研究中,可以在完成降壓的臨床目標(biāo)的前提下,同時更多關(guān)注如何更好地控制血壓,甚至是干預(yù)難治性高血壓。此外,還有如何提高患者的生活質(zhì)量等方面。

針刺治療高血壓的免疫炎癥相關(guān)研究的開展,還受到了許多其他方面的制約。例如,所有免疫炎癥相關(guān)研究均在高血壓發(fā)病后進行干預(yù),所以研究模型的選擇也成為限制探索免疫炎癥在高血壓中的價值因素。針刺方案的差異化較大也是制約針刺研究的障礙之一,例如針刺穴位的選擇、操作方式、電針刺激參數(shù)與參考電極的位置等。