基于表观遗传调控免疫细胞极化的针刺神经抗炎机理探析*

王佳琦,鲁珊珊,黄 锦,李姗姗,赵亚丹,王松涛,秦思茹,李 威,唐慧玲,郭 义,2,徐枝芳,2△

(1.天津中医药大学实验针灸学研究中心，天津 301617； 2.天津中医药大学，天津 301617)

近年来病毒感染性疾病频发，多个国家正在经历新型冠状病毒肺炎的肆虐，在缺乏特异性抗病毒药物的当下，因全身炎症反应综合症而死亡的患者不胜枚举。因此，抗炎是治疗的核心。然而，具有明确抗炎作用的针灸在此次疫情中未能得到广泛应用，这与针刺抗炎仍缺乏公认的科学机理有关。世界卫生组织(World Health Organization,WHO)推荐的107种针灸适宜症中，痛症30余种，炎性疾病16种，其余多种适应症也包含炎症反应的病理机制。值得一提的是，炎症在疼痛的外周和中枢敏化中均发挥了重要作用，控制炎症能从根本上治疗多种痛症。针刺通过内源性调节系统防止免疫过度反应是针刺抗炎的共同途径，已有研究报道针刺可能作为一种微创刺激，通过激发下丘脑-垂体轴、自主神经通路调节免疫功能而抗炎。本研究将综合近年来针刺抗炎相关文献，提出针刺通过调节自主神经/神经内分泌轴调节免疫细胞表观遗传学、影响免疫细胞极化以抗炎的共同抗炎机制，促进针刺在更多炎性疾病防治中表现出更佳疗效。

1 针刺抗炎的临床疗效

针刺疗法因其显著的抗炎效应，在国内外得到广泛应用。1997年，美国国立卫生院(National Institutes of Health，NIH)举办针灸听证会，会议声明针刺在管理疼痛和/或炎性反应效果显著[1]。WHO推荐针刺可治疗过敏性鼻炎、急性细菌性痢疾、急慢性胃炎和肩周炎和类风湿性关节炎等16种炎性疾病[2]。例如，1项多中心随机对照试验测试了针刺对过敏性鼻炎的影响，发现主动针刺对变应性鼻炎症状的影响明显大于假针刺或不主动治疗，表明针刺可能是过敏性鼻炎的一种优势疗法[3]。痛症也是针刺重要的适应症，在107种针灸适应症中包括头痛、腰痛、术后疼痛、肾绞痛和坐骨神经痛等30余种痛症。如膝关节骨性关节炎患者在针刺8周后痛感和功能障碍明显低于接受少量针刺或不接受针刺治疗的患者，表明针刺治疗膝关节骨性关节炎具有显著的短期疗效[4]。适应症中的多个痛症大都存在病变局部感染或非感染性炎性反应，属于炎性痛。其中术后疼痛可能是因为手术损伤导致的传入神经刺激介导的复杂级联反应和复杂的炎症免疫反应，坐骨神经痛通常由神经根受压或炎症等引起，与局部炎性细胞因子的作用有关[5]。因此，笔者提出抗炎机制可能是针刺起效的共通通路之一。

2 针刺抗炎机制探讨

2.1 免疫细胞极化

免疫细胞是指参与免疫应答或与免疫应答相关的细胞，包括淋巴细胞和吞噬细胞等，在人体中各自担任着重要的角色。免疫细胞极化是免疫细胞受局部微环境影响，分化为分泌特定类型细胞因子的活化细胞亚型，是局部炎症发展的动力，在疾病发病和预后中起着关键作用。常见的T细胞、单核/巨噬细胞可以极化成不同的亚群发挥免疫调节作用[6]。

2.1.1 CD4+T细胞极化 CD4+T细胞在调节对各种传染源的适应性免疫反应中起着重要作用,帮助B细胞产生抗体，增强和维持CD8+T细胞的反应，调节巨噬细胞功能，协调多种病原微生物的免疫反应，调节/抑制免疫应答以控制自身免疫，调节应答的强度和持续性[7]。研究发现，CD4+T细胞可以分化为几种不同的T辅助细胞亚型，包括Th1、Th2、Th17、Th9、Th22、T滤泡辅助性(Tfh)细胞和调节性T细胞(Tregs)亚群等[8]。其中Th1细胞是重要的免疫细胞内病原体，通过产生促炎细胞因子干扰素-γ(IFN-γ)参与炎症反应并促进自身免疫病理过程。在自身免疫性疾病中，Th2细胞发挥抗炎作用，产生白细胞介素-4(IL-4)、IL-5、IL-9、IL-10、IL-13和IL-25，其中IL-4是Th2细胞分泌的特征性抗炎细胞因子，IL-13可抑制单核细胞产生促炎细胞因子。Th17细胞在自身免疫组织损伤的促炎反应方面起着关键作用，它的许多致病功能都与IL-17的分泌有关，除IL-17外，Th17细胞还能分泌IL-21、IL-22、IL-25和IL-26，促进抗体反应[9]。Treg细胞主要发挥抗炎效应，在调节机体炎症反应以及淋巴细胞、巨噬细胞功能中起重要作用，Treg细胞通过释放抗炎因子IL-10、IL-4、IL-13和转化生长因子-β(TGF-β)发挥抗原呈递细胞的功能[8]。Tfh细胞产生IL-4、IL-17、IL-10、和IL-21，各自参与不同类型的免疫反应。

2.1.2 单核/巨噬细胞极化 单核细胞来源于骨髓中一种与中性粒细胞共有的普通髓系祖细胞，并在骨髓中分化发育为单核细胞后进入外周血液。病理状态下，血中的单核细胞分化为M1和M2型。单核细胞随血液进入组织和浆膜继而发育为巨噬细胞，组织中常驻巨噬细胞在稳态条件下大多数进入局部增殖来调节组织内环境平衡，但是在炎症条件下，循环中的单核细胞会被大量招募到炎症部位分化为巨噬细胞来发挥免疫调节作用。单核/巨噬细胞可受局部微环境影响进一步分化为促炎M1(经典活化的巨噬细胞)和抗炎M2(替代活化的巨噬细胞)两种亚型，表现出不同的转录谱和功能，即巨噬细胞极化[10]。极化M1型由(IFN-γ)、脂多糖(LPS)等促炎因子诱导极化，其特征是转录、形态和分泌发生特定变化。表达趋化因子CXCL9和CXCL10等，并分泌肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素受体(IL-1、IL-6、IL-12和IL-23)和一氧化氮(NO)等，发挥清除病原体的作用。在Th2型淋巴细胞、嗜酸性粒细胞和一些抑炎因子如免疫复合物、TGF-β等诱导下，巨噬细胞向M2表型极化，表达趋化因子CCL17、CCL22和CCL24等，并分泌血管内皮生长因子，可减轻炎症反应，促进组织修复。M2型亚群在激活后又分化为不同的亚型：M2a、M2b和M2c型，显示出不同的生物学特性。M2a为组织修复型巨噬细胞，抑制IFN-γ、IL-1、IL-6、IL-10、GM-CSF和TNF-α的释放，表现出了强大的抗炎特性。M2b和M2c为调节型巨噬细胞，大量释放IL-10，同时抑制促炎细胞因子、一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)产生。这两种调节型巨噬细胞调节了M1型巨噬细胞长时间激活引起的组织损伤，但因为不能合成细胞外基质，而不能积极地参与组织修复[11]。

2.1.3 免疫细胞之间的相互作用 单核/巨噬细胞可经由细胞因子介导T辅助细胞向不同亚群极化。在LPS体外刺激后，来自健康供体或类风湿性关节炎(RA)患者的CD14单核细胞(M1型)以IL-1β和TNF-α依赖的方式促进Th17应答[12]。Kayo Tanita等发现CD163+M2型巨噬细胞可能受到骨膜素(POSTN)和IL-4刺激，激活和产生Th2相关趋化因子CCL17和CCL22，还发现M2型巨噬细胞可促进Th2细胞在皮肤中的募集，导致Th2极化微环境在各种皮肤病中的发展[13]，表明巨噬细胞可能是CD4+T细胞极化的重要因素[14]。不同的CD4+T细胞亚群可能以细胞接触和细胞因子依赖的方式差异性地影响单核细胞分化为不同的巨噬细胞亚群[15]。在炎症过程中，Th1和Th17产生IFN-γ、TNF等，介导M1型极化，Th2细胞因子IL-4和IL-13驱使巨噬细胞向M2表型极化[16]。在LPS诱导的脓毒症小鼠中，证明了M2型巨噬细胞的诱导是Treg依赖性的[17]，这是Treg细胞调节巨噬细胞极化的有力证据。

2.2 针刺通过自主神经调节表观遗传决定细胞极化方向

2.2.1 针刺可调节免疫细胞极化以抗炎 追溯以往关于针刺和免疫细胞的研究，发现其中不乏针刺调节免疫细胞极化的直接证据。针刺可直接激活穴区神经末梢或感受器，触发即刻针刺效应，也可诱导穴区部位细胞释放化学介质，通过体液调节诱发针刺效应。在卵清蛋白(OVA)诱导的迟发型超敏反应(DTH)模型中，电针足三里抑制Th1细胞因子IFN-γ的分泌，阻止T细胞向Th1型分化，从而恢复Th1/Th2平衡[18]。有研究表明，针刺对IL-17A、IL-17F和IL-22等因子有抑制作用，针刺后CD4+、IL-17A+细胞数明显减少，CD4+Foxp3+细胞数量明显增加[19]。团队前期研究发现，针刺可使类风湿性关节炎大鼠关节局部呈现M2型巨噬细胞优势状态，而针刺可下调M1型巨噬细胞群，并下调M1型细胞因子IL-1β和TNF-α等含量，证明针刺的抗炎效应可能是通过调控巨噬细胞极化实现的[20]。

2.2.2 针刺可通过自主神经抗炎 自主神经系统包括交感神经系统和副交感神经系统，维持生理平衡和机体内稳态。对于这种脊髓上控制，针刺可以通过影响交感神经来治疗精神疾病、成瘾及许多疼痛综合征[21]。迷走神经是副交感神经最重要的组成部分，是针刺发挥免疫调节作用的重要部分。在脓毒血症小鼠中，电针通过迷走神经介导多巴胺(DA)和去甲肾上腺素(NE)血清水平增加，多巴胺中D1受体在电针治疗脓毒血症过程中发挥关键作用，证明了电针可以通过自主神经通路发挥抗炎效应[22]。交感神经系统和副交感神经系统化学传递的节前纤维末梢释放的递质都是乙酰胆碱，迷走神经的免疫调节需要α7-烟碱受体(α7-nAChRs)。Pavlov等研究发现，针刺可以激活下丘脑，随后激活脑M胆碱能受体(mAChR)信号，导致乙酰胆碱释放，乙酰胆碱与巨噬细胞上的α7-烟碱受体(α7-nAChRs)结合，最终抑制促炎细胞因子的释放[23]。癫痫是一种神经系统疾病，发作后胶质细胞迅速合成IL-1β。研究发现，耳针疗法(迷走神经刺激)在癫痫患者中有良好的效果[24]，可能是通过自主神经通路调节IL-1β实现的。

2.2.3 免疫细胞极化与表观遗传学的关系 表观遗传是在没有细胞核DNA序列改变的状况下，基因功能可逆、可遗传的改变[25]，包括DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA等。研究已证实促进M1型巨噬细胞极化的miRNA包括miR-155、let-7c和miR-125a-5p，促进M2型的有miR-223、miR-124和miR-146等。各种表观修饰酶能作用于巨噬细胞炎性基因关键部位组蛋白，改变其甲基化或乙酰化程度，共同调控M1/M2极化平衡[26]。其中，Vermeyko等研究表明，miR-124增强了M2基因(例如CD206和YM1)的表达并抑制M1基因(例如iNOS和TNF-α)的表达[27]。组蛋白去乙酰化酶(HDAC)可诱导巨噬细胞促炎因子表达，使用一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂MS-275处理后，不仅能有效减轻局部促炎因子积聚，还可促使巨噬细胞由M1向M2极化[28]。当幼稚T细胞向Th1型分化时，脱氧核糖核酸酶I(DNase I)可切断INF-γ基因形成高敏感位点，参与INF-γ的表达调控。甲基化也可以影响Th2分化，在T细胞向Th2细胞分化的第4～7天会有IL-4 和IL-5基因的去甲基化表现[29]。Wang等研究了Th17细胞中Il17a/Il17f的染色质重塑，发现了8个中枢神经系统(CNS)位点，都与组蛋白3乙酰化有关[30]。也有研究提出miRNA-155缺陷型T细胞表现出Th2分化偏向[7]。

2.2.4 神经递质与表观遗传的关系 针刺对机体的调节作用与多种神经递质变化有关，研究表明，针刺可调节5-羟色胺(5-HT)、去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)、乙酰胆碱和谷氨酸等神经递质的合成与释放。在疼痛性疾病中，针刺可调节肽类神经递质，β-内啡肽、脑啡肽和强啡肽介导针刺在脑和脊髓中的镇痛效应。在长牡蛎环境胁迫实验中发现，有38条长牡蛎miRNA同时响应乙酰胆碱和去甲肾上腺素刺激，并能够靶向355个长牡蛎基因，其中包括免疫识别受体、免疫通路信号分子、免疫效应分子及神经内分泌相关分子[31]。谷氨酸及其代谢中间产物的调节对癫痫的进展至关重要，编码Gria2和GluR2基因的谷氨酸受体与癫痫有关。这些基因通过组蛋白乙酰化和DNA甲基化的变化在癫痫背景下受到表观遗传调控[32]。Paola Brivio等发现中枢神经系统5-羟色胺缺乏改变大脑发育和成年期的表观遗传机制，这种病理表现可能是由于生命早期中发生的表观遗传修饰所导致[33]。

现有研究表明，针刺能够调节自主神经通路中经典氨基酸类和肽类神经递质的合成与释放发挥免疫调节作用，其中一些神经递质如谷氨酸等与免疫细胞的表观遗传密切相关，且免疫细胞极化也受到表观遗传修饰的影响，因此笔者推测，针刺通过自主神经调节免疫细胞极化的途径之一可能是改变免疫细胞的表观遗传，但还需要进一步研究证实。

2.3 针刺通过神经内分泌轴抗炎

除自主神经通路外，神经内分泌系统在针刺抗炎效应中也发挥了重要作用。神经内分泌系统与免疫系统东鸣西应，形成“神经-内分泌-免疫网络”(NEI)。它们共有的信号分子及其相关受体，包括神经肽、神经递质、细胞因子、激素等及其受体，共同的信号分子及其受体构成了NEI网络的分子结构基础[34]。针刺对内分泌系统的调节通过中枢神经系统完成，下丘脑是神经调节和内分泌调节的会合部位与转换站，下丘脑、垂体及多个外周内分泌腺组成一个完整的内分泌功能系统，包括下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)、下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)和下丘脑-垂体-甲状腺轴(HPT)等，中枢神经递质可以调控下丘脑-垂体系统各种激素的分泌和释放，从而调控内分泌系统。在针刺刺激点，肥大细胞和针周细胞分泌缓激肽、组胺样物质和促肾上腺皮质激素(ACTH)等。其分泌物会引起血管扩张、局部通透性增加等局部反应而后刺激下丘脑分泌促肾上腺皮质激素(CRH)，最终调节炎症反应[21]。无论是有害刺激还是电针刺激都可以激活下丘脑核[35]，之后激活神经内分泌系统，包括HPA轴或自主神经，通过释放抗炎激素或神经肽来靶向免疫器官或受损组织[36]。电针还可调节去卵巢大鼠垂体卵泡刺激素、促黄体生成激素和下丘脑促性腺激素释放激素，恢复HPG的紊乱。除此之外，慢性疲劳大鼠的促甲状腺激素释放水平和3种典型的甲状腺原酸在针刺作用下提高，进而调节HPT功能[37]。针刺还可以调节一些常见的神经网络信号分子，如可引起正常大鼠脑干5-羟色胺、下丘脑和垂体内啡肽、外周血内啡肽和促肾上腺皮质激素含量及淋巴细胞转化率的变化。β-内啡肽被认为是神经内分泌网络中重要的神经肽类物质，长期的针灸治疗中，β-内啡肽和细胞因子相互作用，可以使抗炎因子(如IL-10)的产生增加和促炎因子的产生减少，这也可能是针刺在慢性炎症性疾病中发挥抗炎效应的机制[38]。

针刺抗炎效应与神经内分泌轴休戚相关，通过神经系统中神经递质的释放调控下丘脑-垂体系统各种激素，而各种激素物质继而影响免疫系统中抗炎因子和促炎因子的产生，这些因子与免疫细胞极化密切相关。笔者认为，针刺通过自主神经调节免疫细胞极化的另一途径是对神经内分泌轴的调控,但表观遗传是否在其中发挥效应还未可知，仍需进一步研究探讨。

3 结论

概而言之，针刺是通过激发机体内在的调节系统来发挥抗炎效应，不管是炎性疾病还是痛症病变局部存在的炎性反应。因此，笔者提出炎症调节作用可能是针刺起效的共同途径。既往研究发现，免疫细胞极化是炎症发展和向愈的关键过程，针刺在治疗炎性疾病方面取得了很好的临床疗效。针刺可通过自主神经调节神经递质，在神经系统的调节中，发现表观遗传对免疫细胞极化有着重要的影响；另一方面，针刺还可通过自主神经调节神经内分泌轴，通过释放激素影响免疫细胞极化。这些可能是针刺神经抗炎机制的关键环节。因此笔者提出针刺通过自主神经/神经内分泌轴释放相关递质及激素，作用于免疫细胞上的相应受体，进而通过调节免疫细胞表观遗传修饰，改变免疫细胞的极化方向，抑制促炎型免疫细胞极化，促进抗炎型免疫细胞极化，最终发挥抗炎效应。本研究提出了针刺抗炎的神经免疫学调控新机制，这一机制解释了免疫细胞极化在炎症反应中的作用，强调了自主神经通路在针刺抗炎效应中的关键作用，并提出表观遗传在针刺神经抗炎机制中可能发挥重要作用这一新观点。然而，神经内分泌系统如何调控免疫细胞的表观遗传修饰仍待推敲，且自主神经抗炎机制中表观遗传通路的重要性仍需深入研究。此外，不同的疾病有不同的选穴和腧穴配伍方式，腧穴和配伍的不同是否对下游自主神经和免疫器官靶点有影响，对这些部分将需要大量严谨的实验研究加以验证，从而从不同角度完善针刺的抗炎机制。