胆碱能抗炎通路在心血管疾病中的调节机制

张友京（综述） 赵庆彦（审校）

作者单位：430060 湖北省武汉市，武汉大学人民医院心内科，武汉大学心血管病研究所，心血管病湖北省重点实验室

胆碱能抗炎通路在心血管疾病中的调节机制

张友京（综述） 赵庆彦（审校）

作者单位：430060 湖北省武汉市，武汉大学人民医院心内科，武汉大学心血管病研究所，心血管病湖北省重点实验室

胆碱能抗炎通路； α7烟碱型乙酰胆碱受体； 心血管疾病； 综述

目前，基础及临床试验研究均已证实，炎性反应与心血管疾病的发生、发展密切相关[1,2]，抑制炎症反应可改善心肌的电重构、结构重构，逆转心肌损伤，改善高血压、心肌缺血-再灌注、心律失常等疾病的预后。胆碱能抗炎通路（cholinergic anti-inflammatory pathway，CAP）是近年来发现的神经免疫调节通路，其作用机制与迷走神经末梢释放乙酰胆碱（acetylcholine，Ach），并与免疫细胞表面α7亚单位 N型乙酰胆碱受体（alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor，α7nAchR）特异性结合，进而抑制炎性因子的释放有关。随着自主神经与心血管疾病关系的研究逐渐深入，研究提示胆碱能抗炎通路与心血管疾病的发生发展有密切关系。下面我们就CAP的炎症调节机制及其在心血管疾病中的应用作一综述。

1 CAP炎症调节机制

2000年，Borovikova等[3]首次提出“CAP”的概念。他们发现刺激迷走神经（vagus nerve stimulation，VNS）或增加Ach浓度均可抑制全身炎症反应，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6)等炎性因子释放。2002年Trancey[4]进一步明确了CAP是联系神经和免疫系统的调节通路。2003年，Wang等[5]的研究证实，α7nAchR是CAP发挥作用所必需的成分。

目前认为，CAP主要影响以下两条信号转导通路，即核转录因子-κB（NF-κB）和激活蛋白酪氨酸激酶 2/信号转导子与转录激活子 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，从而对NF-κB起抑制作用，发挥抗炎作用。此外，α7nAchR激活后也可磷酸化JAK2，后者激活其通路下游的效应子STAT3，磷酸化的STAT3转位进入细胞核内，从而抑制TNF-α、IL-6和巨噬细胞炎性蛋白-2（macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）的表达。

2 CAP与高血压

目前研究已证实，高血压的发生伴随着血清或组织中炎性因子显著升高，且炎症反应参与高血压终末期靶器官损害的发生发展[8]。Li等[9]在自发性高血压大鼠（SHRs）模型中发现，成熟SHRs（年龄20～40周）较同龄WKY大鼠心脏、肾脏、肝脏组织中乙酰胆碱能转运蛋白、α7nAchR基因蛋白表达均减少；而未患有高血压的幼稚型SHRs（年龄4周）组织中乙酰胆碱能转运蛋白、α7nAchR基因蛋白表达与同龄WKY大鼠无明显差异。研究提示，乙酰胆碱转运蛋白、α7nAChR基因表达缺失与高血压的发生密切相关，而与遗传差异无关；同时研究发现，SHRs血清中TNF-α、IL-1、IL-6等炎性因子水平明显升高。为了进一步证实终末期靶器官损害与α7nAchR的关系，Li等[9]进一步制备双肾一夹高血压大鼠模型，发现血清中炎性因子水平、靶器官损害程度较野生型更为明显，给予α7nAchR选择性激动剂PNU-282987，可通过抑制NF-κB转录活性，减少炎性因子释放，显著改善高血压引起的靶器官损害。Chen等[10]制备双肾一夹高血压小鼠模型发现，与对照组相比，VNS刺激可显著抑制高血压的发展进程；同时高血压小鼠血清中TNF-α等促炎因子水平明显升高，主动脉、肾脏中α7nAchR基因蛋白表达下降。研究结果提示，继发性高血压可引起α7nAchR表达下调，进而促进炎症反应发生。由此可见，CAP在高血压发生发展中起着关键作用，可为高血压防治提供新的靶向。

3 CAP与心肌缺血-再灌注

心肌缺血-再灌注可刺激氧化应激、白细胞浸润等炎症反应。2010年Uemura等[11]在心肌缺血-再灌注的兔模型研究中发现，再灌注即刻给予迷走神经电刺激能够降低中性粒细胞向缺血区心肌组织的浸润，降低心肌组织炎性因子水平。Li等[12]在另一项研究中采用阻断左冠状动脉30 min造成的心肌缺血-再灌注大鼠模型发现，给予α7nAchR选择性激动剂PNU-120596干预，不仅能够显著降低血清中肌酸激酶、乳酸脱氢酶、炎性因子的含量，且心肌缺血区中性粒细胞浸润明显减少，心肌超氧化物歧化酶表达增加，并显著改善心肌缺血-再灌注后心肌梗死面积及超微结构损伤；当给予α7nAchR拮抗剂α-银环蛇毒素后，PNU-120596的保护作用消失，NF-κB蛋白表达下降。结果提示，激动α7nAChR对心肌缺血-再灌注的保护作用可能与抑制炎症反应有关。此外，Zhao等[13]在大鼠缺血-再灌注前给予VNS处理，发现VNS除了减少心肌梗死面积，改善心功能，降低血清中TNF-α、IL-1等促炎因子水平外，还能改善肠系膜动脉内皮结构退化，上调肠系膜循环中Ach、α7nAchR蛋白表达，增加肠系膜动脉STAT3磷酸化和抑制NF-κB激活；当给予 α7nAchR拮抗剂甲基牛扁碱或α7nAchR基因缺陷时，可逆转VNS对心肌缺血-再灌注的保护作用。

另有研究[14]发现，线粒体通透性转换孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）和糖原合成激酶-3β在心肌缺血-再灌中亦发挥重要作用。MPTP是线粒体膜上的一种重要通道性结构，在心肌发生缺血-再灌注损伤时可出现不可逆性开放，导致膜通透性下降、呼吸链功能减弱，最终导致细胞死亡。前期Katare等[15]证实，VNS可抑制再灌注诱发的MPTP开放、心肌细胞凋亡，促进心功能恢复。崔昕龙等[14]采用家兔心肌缺血-再灌注模型发现，给予α7nAchR激动剂PNU282987处理，能够抑制糖原合成激酶-3β活性，降低NF-κB转录表达，进而抑制MPTP开放和炎症反应，减少心肌细胞凋亡，改善心肌缺血-再灌注预后。这些结果不仅进一步揭示VNS在心肌缺血-再灌注中的具体机制，且为临床通过干预α7nAchR介导的CAP而抑制心肌缺血-再灌注的发生发展提供新的治疗手段。

4 CAP与动脉粥样硬化

近年来，CAP与动脉粥样硬化等疾病的关系也逐步被认知。现有观点认为，动脉粥样硬化是一种慢性炎症反应，炎症因素在其发生、发展中起着重要作用[16]。Wilund等[17]通过α7nAchR基因缺陷的小鼠模型，发现α7nAchR基因缺如可明显升高小鼠血清中C-反应蛋白（C-Reactive protein，CRP）、IL-6等炎性因子水平；同时α7nAchR基因缺陷可增加巨噬细胞中胆固醇积累、氧化型低密度脂蛋白（oxidized low-density lipoprotein，oxLDL）吸收和巨噬细胞中氧化应激反应，且巨噬细胞中对氧磷酶2（paraoxonase-2，PON-2）的活性明显下降，表明巨噬细胞中α7nAchR具有抗粥样硬化的作用。Johansson等[18]的实验发现，骨髓重组的野生型或α7nAchR基因敲除小鼠，主动脉粥样硬化程度较对照组增加72%，且T细胞活性增加、TNF-α水平升高。此研究提示，造血组织中α7nAchR可通过调节免疫炎症反应，拮抗动脉粥样硬化的发展进程。此外，Hashimoto等[19]制备载脂蛋白E缺乏小鼠模型发现，给予高脂加血管紧张素Ⅱ联合喂养后，胸主动脉粥样硬化斑块面积（28.6%）较正常喂养组斑块面积（3.5%）明显增加，当给予α7nAchR选择性激动剂AR-R17779干预时，粥样硬化斑块面积较联合喂养组明显下降（18.4%）。同时研究证实，联合喂养组小鼠可加速腹主动脉瘤的形成，与对照组小鼠相比（0.70 mm），联合喂养小鼠腹主动脉瘤直径明显增大（1.77 mm），而给予AR-R17779处理后，小鼠腹主动脉瘤直径明显减少（0.80 mm）。实验亦发现，AR-R17779可明显减低主动脉中IL-1β、IL-6、NOX2等促炎因子的表达。研究结果提示，激活α7nAchR可通过抗炎作用抑制动脉粥样硬化、抑制腹主动脉瘤的形成。

5 CAP与心律失常

多项研究表明，炎症反应导致心房肌电重构和结构重构，促进房颤的发生发展[20]。炎性因子升高可引起心房肌细胞变性、纤维化，改变心肌细胞的电生理特性，促进折返的形成。房颤发生过程中亦可见CRP、IL-6、TNF-α等炎性因子表达增加。我们前期研究发现，肺静脉快速刺激导致心房肌电重构和房颤易损性升高，而提前低频率迷走神经刺激可抑制肺静脉快速刺激导致的心房肌电重构和房颤诱发[21]。另有研究显示，低强度迷走神经刺激亦能逆转心房快速起搏所引起的心房肌电重构，同时降低房颤的发生[22,23]。研究证实，干预心脏自主神经不仅影响炎性因子水平，且影响房颤的诱发。我们前期对犬心房神经节丛（ganglionated plexus，GP）进行消融后发现，GP消融前后即刻给予右心房快速刺激均不能诱发房颤，8周后房颤诱发率不仅明显升高，且心房肌炎性因子水平也明显升高[24,25]。近期，He等[26]在犬模型中通过低强度刺激GP也发现血清中CRP、IL-6、高迁移率族蛋白-1（high mobility group protein，HMGB1）等炎性因子水平明显降低。最近，Stavrakis等[27]将40例阵发性房颤患者纳入研究，一部分患者低强度刺激耳屏迷走神经，观察房颤诱发情况和血清炎性因子水平，结果发现，低强度刺激耳屏迷走神经可明显抑制房颤的持续时间、房颤周长，抑制有效不应期缩短，同时房颤患者血清CRP、TNF-α等炎性因子水平明显降低。据此我们认为，VNS对房颤的抑制作用是否与α7nAchR介导的胆碱能抗炎通路有关尚需进一步研究证实。

目前关于CAP与室性心律失常的研究尚不充足。周晓亚等[28]发现VNS可阻止小鼠缺血-再灌注过程中室性心动过速、心室颤动等恶性心律失常发生。熊军等[29]采用大鼠心肌缺血-再灌注模型，再灌注初期给予α7nAchR激动剂PNU282987，发现炎症反应显著受到抑制，但再灌注初期室性心律失常的发生率并不减少。尽管如此，研究者考虑可能与药物作用时间尚短、未能发挥作用有关，仍需进一步实验探究CAP的抗心律失常作用。

综上所述，CAP在心血管疾病的发生与维持中起重要作用，通过干预CAP为临床上治疗心血管疾病提供了新的方向。然而刺激迷走神经治疗临床差异大，如何选择安全有效的迷走神经干预或开发干预CAP的药物还有待进一步基础和临床研究。相信不久的将来，随着动物实验和临床试验的不断完善，CAP可以作为一种治疗手段广泛应用于心血管疾病临床诊治中，取得良好的治疗效果。

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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

赵庆彦，E-mail：ruyan71@163.com

R54

A

1672-5301（2017）05-0402-04

2016-12-14）