胆碱能抗炎通路研究进展

张 琴 综述 喻文亮 审校 (南京医科大学附属南京儿童医院PICU，南京210008)

“胆碱能抗炎通路”即通过刺激外周迷走神经或应用胆碱能递质乙酰胆碱(Acetylcholine，Ach)或拟胆碱药物烟碱等发挥免疫调节作用。与体液抗炎通路相比，胆碱能抗炎通路反应时间非常短，它能够快速而直接地调节全身性炎症反应，抑制生物毒素的致死效应。其定义阐述了神经系统对免疫系统的调节作用，为神经系统及免疫系统研究开辟了一个崭新的领域。本文就胆碱能抗炎通路的最近研究进展作如下综述。

1 迷走神经与免疫调节

迷走神经的抗炎作用主要涉及损伤、肿瘤、出血及严重脓毒症等。电刺激传出迷走神经，释放神经递质ACH，ACH作用于有胆碱能受体的免疫细胞从而发挥免疫抑制作用，抑制炎症介质如肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor，TNF)、白细胞介素 6(Interleukin-6，IL-6)、高迁移率族蛋白 B-1(High mobility group box-1 protein，HMGB-1)等的释放。

研究发现，脾脏在迷走神经的抗炎作用中起重要作用，因为在脾切除的动物中电刺激迷走神经无法发挥其免疫抑制作用[1]。但脾脏是由去甲肾上腺素能的脾神经所支配，并没有胆碱能神经系统。故迷走神经如何完成其免疫调节尚不清楚。最近提出传出迷走神经通过迷走神经与脾神经接头处突触后膜α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nicotinic acetylcholine receptor，α7nAChR)及去甲肾上腺素能的脾神经来完成迷走神经的免疫调节作用，即传出迷走神经经刺激后释放ACH，作用于突触后膜α7nAChR，激活脾神经，释放去甲肾上腺素神经递质完成免疫抑制作用;在阻断α7nAChR或去甲肾上腺素受体均可抵消胆碱所引起的免疫抑制作用。进一步提示副交感神经系统和交感神经系统交联在一起参与免疫调节[2]。另外研究从其他角度探讨了迷走神经的免疫调节作用，发现迷走神经可通过新发现的一类调节性T细胞(CD4+CD25-)上的β肾上腺素受体完成对脾脏免疫细胞的免疫调节作用[3]。而Rosas-Ballina[4]研究发现了一类可以产生乙酰胆碱的记忆性T细胞，迷走神经产生动作电位，刺激该记忆T细胞产生乙酰胆碱，从而刺激脾脏巨噬细胞而发挥抑制TNF产生。

2 α7烟碱型乙酰胆碱受体与免疫调节

自“胆碱能抗炎通路”提出以后，Wang等[5]提出在胆碱能抗炎通路中α7nAChR起到重要作用，是此通路的主要成分，对α7nAChR基因敲除小鼠进行迷走神经电刺激，这种炎症抑制作用不会发生。此后就该受体的免疫调节作用进行了大量的研究。

2.1 α7nAChR的结构 nAChR为5个相同或不同亚基组成五聚体，中央形成一个离子通道。目前参与构成的亚基有α(1-10)和β(2-4)。nAChR有两个亚型，即同型亚型和异型亚型。而α7nAChR则是由5个相同的α7亚基组成。α7亚基的分子量大约为56 kD，由502个氨基酸组成。Razani-Boroujerdi[6]认为T淋巴细胞上表达的α7nAChR不同于传统神经细胞上表达的α7nAChR配体门控离子通道，因为烟碱诱导T细胞胞内Ca2+的升高并不是胞外Ca2+通过配体门控通道进入胞内，而是通过α7nAChR及TCR/CD3和淋巴细胞特异络氨酸激酶释放胞内储存的Ca2+完成的。

2.2 α7nAChR与T淋巴细胞 淋巴细胞可以表达胆碱能系统的所有成分，如Ach、mAchR和nAchR、胆碱乙酰转移酶、高亲和性的胆碱转运蛋白等。而研究最多的是 α7nAChR。T细胞可表达α7nAChR[7，8]。该受体的激活可以抑制 T 细胞的增殖，调节淋巴细胞的发育、抑制辅助性T细胞的细胞因子的产生，抑制细胞表面粘附分子的表达。PHA刺激下伴随着淋巴细胞的增殖的同时，α7nAChR表达呈2倍增长;而烟碱则通过α7nAChR负反馈抑制PHA诱导的淋巴细胞增殖反应[9]。最近研究发现调节性T细胞CD4(+)CD25(+)也可表达α7nAChR，且该受体激活后可增强调节性T细胞的免疫抑制功能[10]。Nizri[11]通过体外细胞及活体实验研究发现烟碱通过激活α7nAChR可以抑制T细胞的增殖及Th1和Th17细胞因子的产生，促进Th1向Th2的漂移，从而达到免疫调节作用，减轻自身免疫性脑炎的临床经过。

2.3 α7nAChR与B淋巴细胞 B淋巴细胞可表达多种亚型 nAChR，如 α7nAChR、α4β2nAChR 和 α9(α10)nAChR。胆碱受体主要参与促进B细胞共刺激分子的表达，促进前B细胞向成熟B细胞转换及B细胞的增殖等。Koval[12]研究发现α7nAChR可以负调控CD40诱导的B细胞的增殖，但不影响IgMIgG的转换及记忆B细胞的活化。在对B细胞上表达的不同亚型nAChR作用的研究发现，α7、α4β2和α9(α10)三种亚型受体分别占脾脏B淋巴细胞的60%、10%和 20%。α7nAChR 和 α9(α10)nAChR主要和 CD40结合，而 α4β2nAChR与 IgM结合。α7nAChR可以抑制CD40诱发的促有丝分裂作用，而α9(α10)nAChR则作为一个储备受体，在缺乏α7nAChR时发挥替代补偿作用。而α4β2nAChR则协同IgM发挥促进细胞增殖作用[13]。

2.4 α7nAChR与树突状细胞(Dendritic cell，DC)

体外实验证实，DCs表达α7nAChR、烟碱或ACH可以改变DCs的功能[14，15]。成熟 DCs在烟碱作用下表现为较低的胞吞和吞噬细胞活性，IL-12分泌减少及APC依赖的T细胞反应减少[15]。但同时有相反结论，研究显示成熟DCs给予低剂量的烟碱表现为促炎作用，如CD86、CD54、HLA-DR表达增加，IL-12分泌增加[14]。出现如此相反结论可能与研究时DCs所处的成熟状态有关。

2.5 α7nAChR与单核、巨噬细胞及中性粒细胞巨噬细胞是早期识别和破坏微生物入侵的效应细胞。在单核和巨噬细胞均表达α7nAChR[5]，烟碱可以改变巨噬细胞功能，如杀灭微生物，抑制LPS诱导的TNF、IL-6等分泌，抑制LPS反应受体CD14、TLR4的表达，抑制巨噬细胞粘附分子的表达[16，17]。

烟碱可以改变中性粒细胞的功能，如超氧阴离子的产生，趋化作用，粘连素的表达等，但是否由α7nAChR介导尚不清楚。Su等[18]发现中性粒细胞上有α7nAChR的表达，给予α7nAChR的激动剂可抑制LPS诱导的中性粒细胞释放炎症因子。通过α7nAChR敲除鼠研究皮肤炎症发现，在皮肤炎症部位有大量的中性粒细胞的浸润，且浸润的中性粒细胞均上调表达趋化因子配体，提示α7nAChR参与了中性粒细胞免疫调节作用[19]。

3 信号通路研究

迷走神经激动、烟碱或胆碱能激动剂在激活α7nAChR后，主要通过2个信号通路来影响免疫细胞，即NF-κB及Jak/STAT路径。激活的 α7nAChR可以阻止IKβ裂解和p65的核转移[20]。α7nAChR的胞内催化区的激活可导致Jak2的裂解和磷酸化，进而激活STAT3[21]。随着研究的进展，目前又提出有其他信号通路如ERK、P44/P42MAPK等参与胆碱能系统的抗炎过程[16，22]。Takahashi[23]在研究烟碱的抗炎作用时发现，COX-2和cAMP/PKA通路参与了烟碱抑制LPS诱导的IL-12和IL-18的产生。目前有关胆碱能抗炎系统在细胞内如何完成其抑制炎症因子的产生尚在进一步的研究中。

4 胆碱能抗炎通路与临床疾病

胆碱能抗炎通路所涉及的临床疾病主要有脓毒症、失血性休克、溃疡性结肠炎、缺血再灌注损伤等以及自身免疫性疾病，如风湿性关节炎、自身免疫性脑炎等。现就其新的临床应用简述如下。

4.1 肥胖 肥胖者脂肪组织的炎症现象是最近关于肥胖及相关代谢疾病研究的重点。肥胖常伴随炎症性因子IL-6、TNF等的增加以及具有抗感染、改善胰岛素抵抗作用的脂联素(Adiponectin)降低，导致胰岛素抵抗和脂肪组织的巨噬细胞浸润，导致脂肪功能障碍[24]。最近研究显示胆碱能抗炎通路的激活可以改善脂肪组织炎症及胰岛素抵抗。在给予小剂量的烟碱后，可以显著抑制肥胖小鼠的脂肪组织炎症并提高了对胰岛素的敏感度。而将α7nAChR基因敲除后，烟碱改善脂肪组织炎症作用消失，提示烟碱及特异性的α7nAChR激动剂对肥胖慢性炎症及胰岛素抵抗的治疗作用[25]。

4.2 急性肺损伤和呼吸机所致肺损伤 急性肺损伤是炎症和通透性增加的综合征，可由脓毒症、创伤、误吸、肺炎等引起。研究显示脓毒症所致急性肺损伤模型中给予α7nAChR激动剂减轻了肺泡灌洗液中TNF、巨噬细胞炎症蛋白-2(Macrophage inflammatory protein-2，MIP-2)的产生及巨噬细胞、中性粒细胞的浸润，同时减少了死亡率;而迷走神经切断术或α7nAChR基因敲除则加重了中性粒细胞的浸润及炎症因子的产生[18]。提示胆碱能抗炎通路参与急性肺损伤的免疫调节。

在呼吸机致肺损伤的动物模型中同样发现α7nAChR的激活可以显著抑制肺部炎症，减缓呼吸机致肺损伤的发生、发展[26]。

4.3 心肌炎 在心肌炎研究中发现，自身免疫性心肌炎小鼠的心肌存在明显的炎症表现，同时伴有不同程度纤维化，炎症因子IL-6、TNF升高，促炎症趋化因子及趋化因子受体表达上调。而给以α7nAChR激动剂烟碱后，心肌炎症减轻，IL-6、TNF水平下降，促炎症趋化因子表达下调，证实胆碱能抗炎通路在自身免疫性心肌炎中的治疗作用[27]。

综上所述，胆碱能抗炎通路的发现为临床相关疾病的治疗提出了新的方向，如何选择合理的迷走神经刺激方式或开发安全有效的拟胆碱药，还有待于进一步的实验研究。

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