胆碱能抗炎通路在消化系疾病方面的研究进展

2014-03-08韩红霞综述费素娟张建福审校

医学综述 2014年16期

韩红霞(综述)，费素娟，张建福(审校)

(1.徐州医学院附属医院消化科，江苏徐州 221002； 2.徐州医学院生理研究室，江苏徐州 221002;3.开封市第二人民医院消化科，河南开封 475002)

胆碱能抗炎通路[1]是一条副交感神经抗炎通路，其抗炎机制是各种刺激因素作用于迷走神经，令其传出冲动增加，并促使大量乙酰胆碱递质释放，通过抑制巨噬细胞活化而阻止某些细胞因子的生成和释放，从而发挥局部或全身的抗炎作用。这一新的内源性抗炎机制是近些年发现的，其在治疗某些过度炎性反应疾病方面具有重要的潜在价值，并引起人们广泛关注。该文就其在消化系疾病及损伤方面的作用及相关机制予以综述。

1 胆碱能抗炎通路的提出

早在1977年Besedovsky等[2]就认为免疫、神经、内分泌这三个系统之间存在着复杂而密切的联系，以此共同维持着生物体的平衡，一旦该平衡失调，就会导致疾病的发生。并由此提出了“免疫-神经-内分泌网络”的概念。随后Blalock[3]进行研究，证明机体内确实存在这一网络，并由此建立了神经免疫学这一神经学与免疫学相结合的边缘学科。2000年Borovikova等[4]的研究发现,让人们加深了对这一网络的认识，并由此提出了“胆碱能抗炎通路”的概念，并且指出该通路是通过中枢神经调节全身性炎性反应的。2001～2002年Tracey等[1,5]连续进行实验研究，对这一发现进行了充分肯定，并预见到其乐观的临床应用前景。“胆碱能抗炎通路”概念的提出，为治疗过度炎性反应所引起的感染性疾病带来了新的希望[6]。

国外多项研究证实，电刺激迷走神经或应用胆碱酯酶抑制药物或乙酰胆碱受体激动剂，均可以抑制巨噬细胞合成肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、核因子κB等炎症始动因子，使炎症得到控制，从而发挥胆碱能通路的抗炎作用[6-9]。

卡巴胆碱是一种强力拟胆碱药，能同时兴奋毒蕈碱(M)受体和烟碱(N)受体，具有促进胃肠蠕动、扩张血管、增加腺体分泌、抑制炎性因子释放，改善肠道功能等作用[10-11]。因其N样作用强于目前临床上使用的其他拟胆碱药，也比生理性胆碱能神经递质乙酰胆碱的N样作用强，且在体内不易被水解，半衰期长，因此已成为研究胆碱能抗炎通路的重要药物之一。

2 胆碱能抗炎通路与相关受体

乙酰胆碱受体分为M和N受体，主要分布在迷走神经效应器上。研究发现，体外培养的人原代巨噬细胞表面有成簇的α-银环蛇毒素敏感性神经源性乙酰胆碱受体(neuronal acetylcholine receptor，nAChR)，经分析，这些受体是由α7亚单位组成的同质五聚体[12]。Borovikova等[4]和姜小国等[13]从细胞培养中发现，在巨噬细胞中加入尼古丁(N-受体激动剂)或毒蕈碱(M-受体激动剂)可以抑制内毒素刺激巨噬细胞释放TNF-α，但尼古丁的抑制作用显著大于毒蕈碱。而加入M受体或N受体拮抗剂，后者则可轻易翻转乙酰胆碱的抗炎作用。另有研究发现，当α7基因剔除小鼠在遭遇内毒素攻击时，血清、肝脏和脾脏的TNF-α均显著升高，且电刺激其迷走神经也不能使血TNF-α的水平降低，表明N受体是胆碱能抗炎通路发挥抗炎作用的主要受体，且在该过程中N受体α7亚单位(α7nAChR)是发挥该作用所必须的[12]。

3 胆碱能抗炎通路与消化系统疾病

3.1胆碱能抗炎通路与溃疡性结肠炎 “胆碱能抗炎通路”的提出，为研究和开发新的抗炎药物提供了新的思路。临床研究及流行病学研究表明，烟碱(尼古丁)对溃疡性结肠炎有一定的防治作用[14]。随机、对照临床试验显示，在溃疡性结肠炎加重时，采用烟碱治疗可明显缓解病情。然而，目前仅能够从细胞培养和动物实验的资料中得出，烟碱可通过减少细胞因子释放来发挥抗炎保护效应，而其确切机制尚未在人类疾病中得到证实[15]。梁天文等[16]通过制作大鼠溃疡性结肠炎模型并进行相关指标检测，同样证实了胆碱能通路参与溃疡性结肠炎的抗炎过程。同时，实验中也观察到中枢给予M受体激动剂或阻断剂，前者对溃疡性结肠炎具显著的治疗作用，后者对其炎症发展则有促进作用，而无论外周给予M受体的激动剂还是抑制剂均未表现出对外周组织炎症有减轻或加重的明显影响，原因尚待进一步研究。

3.2胆碱能抗炎通路与急性胰腺炎宋斌等[17]将90只Wistar大鼠随机分为假手术组、对照组(单纯急性胰腺炎组)、胆碱能激动剂组(急性胰腺炎+卡巴胆碱治疗组)各30只，分别测定三组动物模型建立成功后6 h血清中细胞因子(白细胞介素6、白细胞介素1、TNF-α)的水平变化，以通过观察卡巴胆碱对急性胰腺炎大鼠的影响并探讨胆碱能抗炎通路的效应。实验结果显示，急性胰腺炎+卡巴胆碱治疗组血清白细胞介素6、白细胞介素1及TNF-α水平高于假手术组，但低于单纯急性胰腺炎组，差异均有统计学意义。以此得出结论：卡巴胆碱经肠道给药能够抑制胰腺炎大鼠血清损伤性细胞因子的释放，抑制炎性反应，从而减轻其对机体的损害。

程爱斌等[18]对某时间段内某市三家三级医院108例ICU重症胰腺炎患者进行随机对照临床试验，将研究对象随机分为单纯正常治疗组(53例)和正常治疗+卡巴胆碱组(55例)。研究对象的选取具有明确而严格的纳入标准和排除标准，两组患者的性别、年龄、急性生理学及慢性健康状况评分Ⅱ、Ranson评分差异无统计学意义，无退出、剔除和脱落病例。于治疗前(0 h)，治疗后24、48、72、96 h或患者死亡前观察两组患者胃肠功能评分及血清C反应蛋白的变化。结果显示：治疗前两组患者胃肠功能评分均较高，差异无统计学意义；治疗72 h后胃肠功能评分均下降，并且发现正常治疗+卡巴胆碱组较单纯正常治疗组下降显著；治疗前两组患者炎性细胞因子均较高，差异无统计学意义；治疗48 h后细胞因子水平均下降，但正常治疗+卡巴胆碱组较单纯正常治疗组下降显著。以此得出结论：卡巴胆碱可以降低胃肠功能评分，改善肠道功能，抑制炎性因子释放，降低炎性反应，提示卡巴胆碱在重症急性胰腺炎治疗中具有一定的临床价值。

3.3胆碱能抗炎通路与肠道缺血/再灌注损伤在严重创伤休克和感染等危重状态下，胃肠道作为应激反应的中心器官，常处于严种缺血和麻痹状态，患者表现为肠管胀气、积液，胃肠功能评分增加。程爱斌等[18]研究结果显示，卡巴胆碱可以改善重型急性胰腺炎患者胃肠功能，降低炎性细胞因子；可增加胃肠黏膜血流,改善休克或缺血引起的胃肠功能障碍[19]；促进胃肠道蠕动改善肠缺血引起的肠麻痹[20]；抑制白细胞活化和促炎细胞因子的产生和释放,减轻胃肠道局部及全身失控炎性反应[21]；抑制肠缺血时肠上皮细胞和淋巴细胞的凋亡,保护肠黏膜屏障[22]；抑制胃肠道局部及全身过氧化反应和氧自由基损伤[23]。

另有多项研究证实,卡巴胆碱能够通过多途径减轻肠道局部炎性反应、扩张血管、促进胃肠运动、减少肠黏膜通透性，从而减轻肠道缺血/再灌流损伤。并能够显著降低缺血/再灌注损伤引起的全身性炎性反应，保护肠道局部和全身脏器功能[8,11,24-26]。因此，卡巴胆碱在防治肠缺血/再灌流引起的失控炎性反应和脓毒症中具有潜在的临床应用前景。

贾庆灵等[27]通过随机对照试验对62例严重创伤患者胃肠功能障碍进行研究，病例选取按照严格而规范的入选标准和排除标准。将患者随机分为卡巴胆碱组32例和莫沙比利组30例，两组患者在性别、年龄、创伤严重度评分、急性生理学及慢性健康状况评分Ⅱ、Marshall评分和致伤因素等方面比较差异均无统计学意义，无退出、剔除和脱落病例。观察两组治疗前后胃肠功能评分变化；比较两组临床疗效；记录两组治疗后的不良反应(包括严重腹泻、胃肠痉挛或疼痛、呕吐、面色潮红、心律不齐或心动过缓、新出现的哮喘、流涎等)；测定血浆二胺氧化酶、D-乳酸、内毒素水平变化。结果显示：①治疗前两组胃肠功能评分均较高，差异无统计学意义；至治疗后72 h两组胃肠功能评分均下降，但差异仍无统计学意义；治疗后第7日，卡巴胆碱组胃肠功能评分较莫沙比利组显著下降，临床疗效显著优于莫沙比利组。②治疗前两组血浆中二胺氧化酶、D-乳酸和内毒素水平均显著升高，治疗后上述检测指标均下降，且卡巴胆碱组较莫沙比利组下降幅度更为显著。③两组治疗期间均无不良反应发生。以上结果提示，卡巴胆碱能够降低严重创伤患者血浆中二胺氧化酶、D-乳酸和内毒素水平，改善肠积气，降低胃肠功能评分，具有胃肠功能的保护作用。

此外，姜小国等[28]通过大鼠胃肠道缺血/再灌注模型，证实了卡巴胆碱能够降低小肠过氧化物酶活性、丙二醛和TNF-α水平，减轻炎性反应。黎君友等[29]也通过该模型发现，卡巴胆碱能够显著降低缺血/再灌注大鼠血浆中二胺氧化酶活性和D-乳酸水平，改善肠道功能。

3.4胆碱能抗炎通路与肝脏损伤姜小国等[30]将动物随机分成三组：迷走神经刺激组、单纯内毒素注射组、迷走神经切断后注射内毒素组，通过检测血浆和肝脏TNF-α、血中丙氨酸转氨酶、肝组织脂质过氧化物等指标来观察迷走神经兴奋对内毒素血症大鼠肝脏的影响。结果显示：迷走神经刺激组血浆和肝脏TNF-α、血中丙氨酸转氨酶以及肝组织脂质过氧化物水平均显著低于单纯注射内毒素组和迷走神经切断后注射内毒素组。该结果表明，迷走神经兴奋能够显著抑制内毒素血症大鼠体内促炎细胞因子的释放，减少肝组织氧自由基生成，对肝脏具有潜在保护作用。刺激迷走神经能够通过胆碱能抗炎通路有效干预失控的炎性反应性疾病。

3.5胆碱能抗炎通路与克罗恩病 TNF-α已被确认为是克罗恩病的药物靶点，因此有学者认为，针对α7AChR的特异性药物可通过下调TNF-α的合成与释放发挥治疗炎症性疾病的作用[31]。CNI-1493为四价鸟嘌呤新药，别名Semapimod hydrochloride;AXD-455，化学名称为(N,N′-Bis[3,5-bis[1-(2-amidinohydrazono)ethyl]phenyl]decanediamide tetrahydrochloride)，它作为α7nAChR激动剂，能抑制全身性炎性反应，并已进入克罗恩病的Ⅱ期临床试验。临床前试验显示，CNI-1493对包括内毒素休克、急性呼吸窘迫综合征、脓毒症、胰腺炎、实验性过敏性脑炎、脑卒中、风湿性关节炎及硫酸葡聚糖肠炎等多种炎性反应性疾病动物模型具有保护作用[31]。近年来，对该药所起的全身性抗炎效应是否是通过激活中枢胆碱能抗炎通路进行了研究，初步结果支持肯定推断，从而为开发新的中枢性全身抗炎药物提供了依据[1]。

4 问题与展望

多项实验提示，胆碱能抗炎通路参与了多种消化系疾病的预防和治疗，起到了显著的抗炎作用。这些研究结果将为临床治疗提供有力的理论依据，而对其机制的研究将为研制新药提供作用靶点。目前有些治疗手段及胆碱能药物已被应用于临床，如直接电刺激迷走神经对临床患者有抗炎作用；烟碱已经有效地治疗溃疡性结肠炎患者，但确切机制还不太清楚，且不良反应较大。因此，研发低毒性的靶向烟碱样胆碱能受体药物将是今后研究的热点。

[1] Tracey KJ.The inflammatory reflex[J].Nature,2002,420(6917):853-859.

[2] Besedovsky H,Sorkin E.Network of immune-neuroendocrine interactions[J].Clin Exp Immunol,1977,27(1):1-12.

[3] Blalock JE.A molecular basis for bidirectional communication between the immune and neuroendocrine systems[J].Physiol Rev,1989,69(1):1-32.

[4] Borovikova LV,Ivanova S,Zhang M,etal.Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin[J].Nature,2000,405(6785):458-462.

[5] Tracey KJ,Czura CJ,Ivanova S.Mind over immunity[J].FASEB J,2001,15(9):1575-1576.

[6] van Westerloo DJ,Giebelen IA,Florquin S,etal.The cholinergic anti-inflammatory pathway regulates the host response during septic peritonitis[J].J Infect Dis,2005,191(12):2138-2148.

[7] Tracey KJ.Physiology and immunology of the cholinergic antiinflammatory pathway[J].J Clin Invest,2007,117(2):289-296.

[8] Yeboah MM,Xue X,Javdan M,etal.Nicotinic acetylcholine receptor expression and regulation in the rat kidney after ischemia-reperfusion injury[J].Am J Physiol Renal Physiol,2008,295(3):F654-F661.

[9] Altavilla D,Guarini S,Bitto A,etal.Activation of the cholinergic anti-inflammatory pathway reduces NF-kappab activation,blunts TNF-alpha production,and protects againsts splanchic artery occlusion shock[J].Shock,2006,25(5):500-506.

[10] 邹晓防,吴绍卫,周国勇,等.卡巴胆碱对缺血再灌流大鼠肠黏膜组织炎症反应和血流量的影响[J].中国医师杂志,2008,10(12):1598-1601.

[11] 吕艺,姜小国,曹卫红,等.卡巴胆碱对肠缺血-再灌流动物脏器功能的保护作用[J].中华急诊医学杂志,2006,15(3):228-231.

[12] Wang H,Yu M,Ochani M,etal.Nicotinic acetylcholine receptor alpha7 subunit is an essential regulator of inflammation[J].Nature,2003,421(6921):384-388.

[13] 姜小国,石德光,胡森,等.迷走神经及其递质乙酰胆碱的抗炎作用研究进展[J].中国危重病急救医学,2003,15(1):59-61.

[14] 柳垂亮,招伟贤,黄文起.胆碱能抗炎通路的研究进展[J].国际麻醉学与复苏杂志,2007,28(1):59-62.

[15] Matthay MA,Ware LB.Can nicotine treat sepsis?[J].Nat Med,2004,10(11):1161-1162.

[16] 梁天文,余剑平,王省,等.中枢及外周M胆碱受体在溃疡性结肠炎中对胆碱能抗炎通路的影响[J].深圳中西医结合杂志,2008,18(6):340-344.

[17] 宋斌,党星波,杨培新,等.卡巴胆碱对急性胰腺炎大鼠胆碱能抗炎通路影响研究[J].陕西医学杂志,2010,39(3):309-311.

[18] 程爱斌,邱方,李志强,等.卡巴胆碱对重症急性胰腺炎患者治疗价值的研究[J].实用医学杂志,2010,26(22):4198-4200.

[19] 白玉梅,胡森,刘秀华,等.卡巴胆碱对肠部分缺血-再灌注损伤家兔血浆促炎细胞因子含量的影响及对烧创伤后防治的意义[J].中国临床康复,2004,8(14):2684-2685.

[20] 周洁平,刘欣茹,王海滨,等.卡巴胆碱对烫伤大鼠脏器血流量的影响[J].创伤外科杂志,2008,10(1):64-66.

[21] 胡森,郝波,车晋伟,等.卡巴胆碱对大鼠烫伤休克早期口服补液时胃排空和胃血流量的影响[J].解放军医学杂志,2007,32(12):1142-1144.

[22] 吕艺,牛梅梅,周洁平,等.卡巴胆碱减轻肠缺血/再灌注时大鼠中性粒细胞活化和多器官损伤[J].中国药物与临床,2008,8(10):770-773.

[23] 胡森,邹晓防,吕艺,等.肠缺血/再灌注时卡巴胆碱对肠上皮细胞凋亡的影响[J].中国危重病急救医学,2007,19(8):463-466.

[24] 胡森,周国勇,吕艺,等.卡巴胆碱对脂多糖刺激巨噬细胞释放炎症细胞因子的影响及其受体机制的研究[J].中国药理学学报,2007,23(12):1575-1579.