膽堿能抗炎通路在心血管疾病中的調(diào)節(jié)機(jī)制

張友京（綜述） 趙慶彥（審校）

作者單位：430060 湖北省武漢市，武漢大學(xué)人民醫(yī)院心內(nèi)科，武漢大學(xué)心血管病研究所，心血管病湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

膽堿能抗炎通路在心血管疾病中的調(diào)節(jié)機(jī)制

張友京（綜述） 趙慶彥（審校）

作者單位：430060 湖北省武漢市，武漢大學(xué)人民醫(yī)院心內(nèi)科，武漢大學(xué)心血管病研究所，心血管病湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

膽堿能抗炎通路； α7煙堿型乙酰膽堿受體； 心血管疾??； 綜述

目前，基礎(chǔ)及臨床試驗(yàn)研究均已證實(shí)，炎性反應(yīng)與心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1,2]，抑制炎癥反應(yīng)可改善心肌的電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)，逆轉(zhuǎn)心肌損傷，改善高血壓、心肌缺血-再灌注、心律失常等疾病的預(yù)后。膽堿能抗炎通路（cholinergic anti-inflammatory pathway，CAP）是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)通路，其作用機(jī)制與迷走神經(jīng)末梢釋放乙酰膽堿（acetylcholine，Ach），并與免疫細(xì)胞表面α7亞單位 N型乙酰膽堿受體（alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor，α7nAchR）特異性結(jié)合，進(jìn)而抑制炎性因子的釋放有關(guān)。隨著自主神經(jīng)與心血管疾病關(guān)系的研究逐漸深入，研究提示膽堿能抗炎通路與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系。下面我們就CAP的炎癥調(diào)節(jié)機(jī)制及其在心血管疾病中的應(yīng)用作一綜述。

1 CAP炎癥調(diào)節(jié)機(jī)制

2000年，Borovikova等[3]首次提出“CAP”的概念。他們發(fā)現(xiàn)刺激迷走神經(jīng)（vagus nerve stimulation，VNS）或增加Ach濃度均可抑制全身炎癥反應(yīng)，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6)等炎性因子釋放。2002年Trancey[4]進(jìn)一步明確了CAP是聯(lián)系神經(jīng)和免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)通路。2003年，Wang等[5]的研究證實(shí)，α7nAchR是CAP發(fā)揮作用所必需的成分。

目前認(rèn)為，CAP主要影響以下兩條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，即核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）和激活蛋白酪氨酸激酶 2/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子與轉(zhuǎn)錄激活子 3（JAk2/ STAT3）[6,7]。α7nAchR被激活后抑制核因子-κB抑制蛋白激酶（IKK），阻止核因子-κB抑制蛋白（IκB）被磷酸化，從而對(duì)NF-κB起抑制作用，發(fā)揮抗炎作用。此外，α7nAchR激活后也可磷酸化JAK2，后者激活其通路下游的效應(yīng)子STAT3，磷酸化的STAT3轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，從而抑制TNF-α、IL-6和巨噬細(xì)胞炎性蛋白-2（macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）的表達(dá)。

2 CAP與高血壓

目前研究已證實(shí)，高血壓的發(fā)生伴隨著血清或組織中炎性因子顯著升高，且炎癥反應(yīng)參與高血壓終末期靶器官損害的發(fā)生發(fā)展[8]。Li等[9]在自發(fā)性高血壓大鼠（SHRs）模型中發(fā)現(xiàn)，成熟SHRs（年齡20～40周）較同齡WKY大鼠心臟、腎臟、肝臟組織中乙酰膽堿能轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、α7nAchR基因蛋白表達(dá)均減少；而未患有高血壓的幼稚型SHRs（年齡4周）組織中乙酰膽堿能轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、α7nAchR基因蛋白表達(dá)與同齡WKY大鼠無(wú)明顯差異。研究提示，乙酰膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、α7nAChR基因表達(dá)缺失與高血壓的發(fā)生密切相關(guān)，而與遺傳差異無(wú)關(guān)；同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，SHRs血清中TNF-α、IL-1、IL-6等炎性因子水平明顯升高。為了進(jìn)一步證實(shí)終末期靶器官損害與α7nAchR的關(guān)系，Li等[9]進(jìn)一步制備雙腎一夾高血壓大鼠模型，發(fā)現(xiàn)血清中炎性因子水平、靶器官損害程度較野生型更為明顯，給予α7nAchR選擇性激動(dòng)劑PNU-282987，可通過(guò)抑制NF-κB轉(zhuǎn)錄活性，減少炎性因子釋放，顯著改善高血壓引起的靶器官損害。Chen等[10]制備雙腎一夾高血壓小鼠模型發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，VNS刺激可顯著抑制高血壓的發(fā)展進(jìn)程；同時(shí)高血壓小鼠血清中TNF-α等促炎因子水平明顯升高，主動(dòng)脈、腎臟中α7nAchR基因蛋白表達(dá)下降。研究結(jié)果提示，繼發(fā)性高血壓可引起α7nAchR表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)炎癥反應(yīng)發(fā)生。由此可見(jiàn)，CAP在高血壓發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，可為高血壓防治提供新的靶向。

3 CAP與心肌缺血-再灌注

心肌缺血-再灌注可刺激氧化應(yīng)激、白細(xì)胞浸潤(rùn)等炎癥反應(yīng)。2010年Uemura等[11]在心肌缺血-再灌注的兔模型研究中發(fā)現(xiàn)，再灌注即刻給予迷走神經(jīng)電刺激能夠降低中性粒細(xì)胞向缺血區(qū)心肌組織的浸潤(rùn)，降低心肌組織炎性因子水平。Li等[12]在另一項(xiàng)研究中采用阻斷左冠狀動(dòng)脈30 min造成的心肌缺血-再灌注大鼠模型發(fā)現(xiàn)，給予α7nAchR選擇性激動(dòng)劑PNU-120596干預(yù)，不僅能夠顯著降低血清中肌酸激酶、乳酸脫氫酶、炎性因子的含量，且心肌缺血區(qū)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)明顯減少，心肌超氧化物歧化酶表達(dá)增加，并顯著改善心肌缺血-再灌注后心肌梗死面積及超微結(jié)構(gòu)損傷；當(dāng)給予α7nAchR拮抗劑α-銀環(huán)蛇毒素后，PNU-120596的保護(hù)作用消失，NF-κB蛋白表達(dá)下降。結(jié)果提示，激動(dòng)α7nAChR對(duì)心肌缺血-再灌注的保護(hù)作用可能與抑制炎癥反應(yīng)有關(guān)。此外，Zhao等[13]在大鼠缺血-再灌注前給予VNS處理，發(fā)現(xiàn)VNS除了減少心肌梗死面積，改善心功能，降低血清中TNF-α、IL-1等促炎因子水平外，還能改善腸系膜動(dòng)脈內(nèi)皮結(jié)構(gòu)退化，上調(diào)腸系膜循環(huán)中Ach、α7nAchR蛋白表達(dá)，增加腸系膜動(dòng)脈STAT3磷酸化和抑制NF-κB激活；當(dāng)給予 α7nAchR拮抗劑甲基牛扁堿或α7nAchR基因缺陷時(shí)，可逆轉(zhuǎn)VNS對(duì)心肌缺血-再灌注的保護(hù)作用。

另有研究[14]發(fā)現(xiàn)，線(xiàn)粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）和糖原合成激酶-3β在心肌缺血-再灌中亦發(fā)揮重要作用。MPTP是線(xiàn)粒體膜上的一種重要通道性結(jié)構(gòu)，在心肌發(fā)生缺血-再灌注損傷時(shí)可出現(xiàn)不可逆性開(kāi)放，導(dǎo)致膜通透性下降、呼吸鏈功能減弱，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。前期Katare等[15]證實(shí)，VNS可抑制再灌注誘發(fā)的MPTP開(kāi)放、心肌細(xì)胞凋亡，促進(jìn)心功能恢復(fù)。崔昕龍等[14]采用家兔心肌缺血-再灌注模型發(fā)現(xiàn)，給予α7nAchR激動(dòng)劑PNU282987處理，能夠抑制糖原合成激酶-3β活性，降低NF-κB轉(zhuǎn)錄表達(dá)，進(jìn)而抑制MPTP開(kāi)放和炎癥反應(yīng)，減少心肌細(xì)胞凋亡，改善心肌缺血-再灌注預(yù)后。這些結(jié)果不僅進(jìn)一步揭示VNS在心肌缺血-再灌注中的具體機(jī)制，且為臨床通過(guò)干預(yù)α7nAchR介導(dǎo)的CAP而抑制心肌缺血-再灌注的發(fā)生發(fā)展提供新的治療手段。

4 CAP與動(dòng)脈粥樣硬化

近年來(lái)，CAP與動(dòng)脈粥樣硬化等疾病的關(guān)系也逐步被認(rèn)知。現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為，動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥反應(yīng)，炎癥因素在其發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用[16]。Wilund等[17]通過(guò)α7nAchR基因缺陷的小鼠模型，發(fā)現(xiàn)α7nAchR基因缺如可明顯升高小鼠血清中C-反應(yīng)蛋白（C-Reactive protein，CRP）、IL-6等炎性因子水平；同時(shí)α7nAchR基因缺陷可增加巨噬細(xì)胞中膽固醇積累、氧化型低密度脂蛋白（oxidized low-density lipoprotein，oxLDL）吸收和巨噬細(xì)胞中氧化應(yīng)激反應(yīng)，且巨噬細(xì)胞中對(duì)氧磷酶2（paraoxonase-2，PON-2）的活性明顯下降，表明巨噬細(xì)胞中α7nAchR具有抗粥樣硬化的作用。Johansson等[18]的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，骨髓重組的野生型或α7nAchR基因敲除小鼠，主動(dòng)脈粥樣硬化程度較對(duì)照組增加72%，且T細(xì)胞活性增加、TNF-α水平升高。此研究提示，造血組織中α7nAchR可通過(guò)調(diào)節(jié)免疫炎癥反應(yīng)，拮抗動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展進(jìn)程。此外，Hashimoto等[19]制備載脂蛋白E缺乏小鼠模型發(fā)現(xiàn)，給予高脂加血管緊張素Ⅱ聯(lián)合喂養(yǎng)后，胸主動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積（28.6%）較正常喂養(yǎng)組斑塊面積（3.5%）明顯增加，當(dāng)給予α7nAchR選擇性激動(dòng)劑AR-R17779干預(yù)時(shí)，粥樣硬化斑塊面積較聯(lián)合喂養(yǎng)組明顯下降（18.4%）。同時(shí)研究證實(shí)，聯(lián)合喂養(yǎng)組小鼠可加速腹主動(dòng)脈瘤的形成，與對(duì)照組小鼠相比（0.70 mm），聯(lián)合喂養(yǎng)小鼠腹主動(dòng)脈瘤直徑明顯增大（1.77 mm），而給予AR-R17779處理后，小鼠腹主動(dòng)脈瘤直徑明顯減少（0.80 mm）。實(shí)驗(yàn)亦發(fā)現(xiàn)，AR-R17779可明顯減低主動(dòng)脈中IL-1β、IL-6、NOX2等促炎因子的表達(dá)。研究結(jié)果提示，激活α7nAchR可通過(guò)抗炎作用抑制動(dòng)脈粥樣硬化、抑制腹主動(dòng)脈瘤的形成。

5 CAP與心律失常

多項(xiàng)研究表明，炎癥反應(yīng)導(dǎo)致心房肌電重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)，促進(jìn)房顫的發(fā)生發(fā)展[20]。炎性因子升高可引起心房肌細(xì)胞變性、纖維化，改變心肌細(xì)胞的電生理特性，促進(jìn)折返的形成。房顫發(fā)生過(guò)程中亦可見(jiàn)CRP、IL-6、TNF-α等炎性因子表達(dá)增加。我們前期研究發(fā)現(xiàn)，肺靜脈快速刺激導(dǎo)致心房肌電重構(gòu)和房顫易損性升高，而提前低頻率迷走神經(jīng)刺激可抑制肺靜脈快速刺激導(dǎo)致的心房肌電重構(gòu)和房顫誘發(fā)[21]。另有研究顯示，低強(qiáng)度迷走神經(jīng)刺激亦能逆轉(zhuǎn)心房快速起搏所引起的心房肌電重構(gòu)，同時(shí)降低房顫的發(fā)生[22,23]。研究證實(shí)，干預(yù)心臟自主神經(jīng)不僅影響炎性因子水平，且影響房顫的誘發(fā)。我們前期對(duì)犬心房神經(jīng)節(jié)叢（ganglionated plexus，GP）進(jìn)行消融后發(fā)現(xiàn)，GP消融前后即刻給予右心房快速刺激均不能誘發(fā)房顫，8周后房顫誘發(fā)率不僅明顯升高，且心房肌炎性因子水平也明顯升高[24,25]。近期，He等[26]在犬模型中通過(guò)低強(qiáng)度刺激GP也發(fā)現(xiàn)血清中CRP、IL-6、高遷移率族蛋白-1（high mobility group protein，HMGB1）等炎性因子水平明顯降低。最近，Stavrakis等[27]將40例陣發(fā)性房顫患者納入研究，一部分患者低強(qiáng)度刺激耳屏迷走神經(jīng)，觀察房顫誘發(fā)情況和血清炎性因子水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度刺激耳屏迷走神經(jīng)可明顯抑制房顫的持續(xù)時(shí)間、房顫周長(zhǎng)，抑制有效不應(yīng)期縮短，同時(shí)房顫患者血清CRP、TNF-α等炎性因子水平明顯降低。據(jù)此我們認(rèn)為，VNS對(duì)房顫的抑制作用是否與α7nAchR介導(dǎo)的膽堿能抗炎通路有關(guān)尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。

目前關(guān)于CAP與室性心律失常的研究尚不充足。周曉亞等[28]發(fā)現(xiàn)VNS可阻止小鼠缺血-再灌注過(guò)程中室性心動(dòng)過(guò)速、心室顫動(dòng)等惡性心律失常發(fā)生。熊軍等[29]采用大鼠心肌缺血-再灌注模型，再灌注初期給予α7nAchR激動(dòng)劑PNU282987，發(fā)現(xiàn)炎癥反應(yīng)顯著受到抑制，但再灌注初期室性心律失常的發(fā)生率并不減少。盡管如此，研究者考慮可能與藥物作用時(shí)間尚短、未能發(fā)揮作用有關(guān)，仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究CAP的抗心律失常作用。

綜上所述，CAP在心血管疾病的發(fā)生與維持中起重要作用，通過(guò)干預(yù)CAP為臨床上治療心血管疾病提供了新的方向。然而刺激迷走神經(jīng)治療臨床差異大，如何選擇安全有效的迷走神經(jīng)干預(yù)或開(kāi)發(fā)干預(yù)CAP的藥物還有待進(jìn)一步基礎(chǔ)和臨床研究。相信不久的將來(lái)，隨著動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)的不斷完善，CAP可以作為一種治療手段廣泛應(yīng)用于心血管疾病臨床診治中，取得良好的治療效果。

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Regulation mechanism of cholinergic anti-inflammatory pathway in cardiovascular diseases

Cholinergic anti-inflammatory pathway； alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor； Cardiovascular diseases； Review

10．3969/j．issn．1672－5301．2017．05．005

趙慶彥，E-mail：ruyan71@163.com

R54

A

1672-5301（2017）05-0402-04

2016-12-14）