椎动脉型颈椎病发病与神经-内分泌-免疫网络的研究进展

李 岩 刘 涛 何志军 宋 渊 蒋振兴 李 森 赵 萍 陈 文

(甘肃省中医院，甘肃 兰州 730050)

神经-内分泌-免疫(NEI)网络失调可导致多种疾病〔1〕，存在于NEI系统中细胞因子、神经肽、信息物质、激素等通过神经、免疫或体液调节维持机体稳态。研究证明椎动脉型颈椎病(CSA)发病与NEI网络激活密切相关，CSA发病过程中机体发生应激反应，内环境发生各种变化，激惹NEI网络而出现各种病理生理改变〔2〕。

1 NEI网络的信息传递基础

多种不同种类的神经递质及内分泌激素受体〔3〕(如生长激素受体、阿片受体、P物质受体、血管活性肽受体等)，都可在免疫细胞如淋巴细胞或单核巨噬细胞表面(或细胞内)找到；还存在多种激素如促肾上腺皮质激素(ACTH)、糖皮质激素(GC)等，同时也存在多种神经肽类物质包括：5-羟色胺(HT)、β-内啡肽(EP)、P物质(SP)、血管活性肠肽(VIP)、降钙素基因相关蛋白(CGRP)、神经肽(NP)Y等相应的受体〔4〕；垂体、胰腺等内分泌细胞表面存在白细胞介素(IL)-1、2、6等的受体；一些内分泌腺体及神经细胞在应激刺激下也能合成、释放某些炎性因子〔如IL-1、IL-2、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α等〕。NEI网络对机体的完整调节作用机制有赖于这些神经肽类物质、神经递质、激素、细胞因子及细胞表面受体的协调运作，它们共同组成了NEI网络间信息传递的物质基础。NEI网络应激反应涉及可溶性介质的综合网络(如神经递质、激素和细胞因子)和细胞功能(如趋化和吞噬作用)，这对维持机体平衡意义重大〔5〕。

有实验〔6〕研究了自我暗示效果对老年患者生活质量和心理-神经-内分泌-免疫途径的影响，观察发现血清皮质醇、IL-2，IL-6、干扰素(INF)-γ含量水平高于对照组(P<0.05)，通过磁共振波谱计算在大脑边缘和旁边缘系统N-乙酰天冬氨酸/肌酸比值升高(P<0.05)，表明心理暗示能使大脑前额叶皮层有较好的可塑性趋势。研究认为免疫相关性疾病多发性硬化(MS)过程中(包括急慢性炎症、免疫介导的神经退行性病变及内分泌功能的改变)与IL-1、TNF-α等细胞因子相关，MRI检测到急慢性免疫介导的中枢神经系统损害主要是双额或皮层下结构的改变〔7〕。Malagoli等〔8〕研究表明循环吞噬细胞是NEI网络中三大系统之间关键的信息联系物质之一，尽管三大系统有不同的起源，但在高度保守的转录因子的控制下巨噬细胞和免疫细胞具有相类似的功能，二者与神经细胞和神经内分泌系统共享受体、信号分子和信号通路。研究表明〔9〕神经系统和胸腺相互影响是通过NEI网络调节作用实现的，应激刺激胸腺分泌肾上腺素和神经多肽并诱导胸腺细胞受体(包括T淋巴细胞活化、细胞因子和激素)与之结合。在下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴稳态及炎性调节的研究中发现〔10〕，皮质醇(CORT)及超敏C反应蛋白(hsCRP)的作用是通过特定方式实现的：即与糖皮质激素受体(GR)的结合。Bachi等〔11〕研究马拉松运动员运动及平静状态NEI网络的调节，研究了马拉松运动员细胞因子、激素和情绪状态之间的关系，结果在平静状态下运动员血上清液中IL-8、IL-10、生长激素(HGH)浓度及活性显著高于日常运动量少者(P<0.05)。CSA发病过程中，各种原因导致的机械刺激导致椎动脉产生应激反应出现临床症状，而临床症状加重这种不良应激反应可能是由应激激素介导的，促肾上腺皮质激素释放因子有助于引发激素释放，进而导致患者临床症状呈持续性和严重性发作〔12〕。

2 CSA发病与HPA轴

HPA轴与CSA发病密切相关，当椎动脉局部受到刺激时，椎-基底动脉系统的血管屈曲、扭转而发生痉挛，损伤血管内皮，产生无菌性炎症刺激，这种刺激所产生的应激信息在中枢神经系统经过复杂的神经通路激活HPA轴，进而改变机体生理状态〔13〕。研究表明应激激活HPA轴的机制主要是通过免疫细胞-下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(IHPA)实现的，主要参与激活IHPA的细胞因子有：单核因子〔如IL-1、IL-6、TNF-α、转化生长因子(TGF)-β等〕、淋巴细胞〔如IL-2、TNF-α、交叉反应抗原(CRA)、GIF〕、胸腺因子(如胸腺素、胸腺体液因子、血清胸腺因子)、某些多肽〔如免疫反应性促肾上腺皮质激素(irACTH)〕；TGF-β是对IHPA起主要抑制作用的细胞因子。其中IL-1和TNF-α的功能是刺激下丘脑肾上腺皮质激素释放素(CRF)神经元，从而激活HPA轴，在外周血中参与免疫应答；IL-2可直接作用于下丘脑；INF-α通过激活肾上腺皮质释放肾上腺皮质激素而激活HPA轴；胸腺因子作用于垂体前叶细胞；TGF-β能抑制皮质酮的合成进一步抑制HPA轴〔14〕。

Mracsko等〔15〕研究发现在脑卒中患者血管受损过程中皮质醇水平升高、皮质酮和肾上腺素及淋巴细胞水平降低；而在体外培养的脑微血管内皮细胞，泼尼松龙干预后，对其的致死率是肾上腺素的5倍，发现泼尼松龙和肾上腺素通过阻断淋巴细胞糖皮质激素受体(GCR)和β2-肾上腺素能受体(β2-Ar)途径诱导脑微血管内皮细胞死亡的，证明交感神经系统(SNS)和HPA轴的差异调控着免疫系统的平衡及稳定，糖皮质激素负反馈调节的交感神经可控制脑卒中后脑微血管发生的应激反应。Morris等〔16〕研究表明神经免疫疾病伴有HPA轴活性的抑制，免疫炎症和氧化-亚硝化应激(O-NS)双向通路激活免疫炎症信号通路负反馈作用于HPA轴，此过程包括TNF-α、IL-10、TGF-β和一氧化氮(NO)含量的升高。

3 CSA发病与NEI网络的基因调控机制

NEI网络对机体的精密调控，主要基础在于基因的调控。各种内因及外因作用诱发形成CSA发病的应激过程中，NEI网络三大系统基因表达谱受多种信号通路、分子之间交互作用的影响，同时还涉及包括血流变在内的各种理化刺激的影响，因此CSA发病过程中生理病理功能改变所涉及的相关信号传导是一个多基因位点变异，涉及多基因表达异常有关的综合复杂的调控网络。基因芯片技术能够确切可靠平行分析组织或细胞内mRNA复杂的表达情况，分析出表达的差异基因，还能结合DAVID数据库分析基因表达的信号通路及生物学机制〔17〕，能更好地满足CSA疾病研究需求。

研究表明〔18〕应激状态下NEI网络的激活是通过调节GC直接阻碍表观遗传物质的功能进而激活相关基因，这个途径包括长期交感神经功能紊乱，调控细胞内GC信号敏感性而直接控制HPA轴对血管功能的调节。血管内皮细胞炎症反应中过氧化物酶增殖激活的受体α能下调基因核转录因子(NF)-κB-反应性(Responsive)在血管内皮细胞的表达，激活了负调控转录因子NF-κB，致使血管平滑肌细胞中环氧化酶(COX)-2和血管细胞黏附因子(VCAM)-1表达下降，血管平滑肌收缩〔19〕。应用小针刀治疗颈椎椎间盘退变引起的颈椎病，症状缓解后，张丽瑾等〔20〕发现颈椎椎间盘组织中基质金属蛋白酶(MMP)-1、MMP-3及MMP抑制剂(TIMP)-1mRNA表达量相对于对照组减少，说明小针刀治疗颈椎病的机理可能是通过调节MMP-1、MMP-3和TIMP-1基因实现的。NEI网络在CSA发病中有众多的炎性因子相关基因参与调控，GC对许多炎性因子(如IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α等)的基因表达多为负调控作用。IL-6不仅具有促炎作用而且具有抗炎作用，IL-6的基因多态性与椎动脉改变有关，其启动子-607C/A是造成椎动脉形态变化的危险因素；C-反应蛋白(CRP)表达改变可能与血管系统(如椎-基底动脉)系统慢性炎症反应相关，CRP基因1059GC调节椎动脉及周围微小动脉的功能；TNF-α基因-308G/A多态性与颈椎病发病年轻化相关〔21〕。

3.1基因对神经系统的调控 多种疾病(如脑卒中、心血管疾病、代谢性疾病、风湿免疫性疾病等)可导致神经元凋亡，在神经元凋亡的过程中有很多基因(如P38基因、Notch基因、负调控元件(NRE)基因、P75神经营养因子受体、FoxO1转录因子等)参与了调控这一过程。

1型神经纤维瘤病(NF1)基因及其非编码区基因缺失是最常见的引起NF1的原因，NF1基因缺失包括1.4 MB、14个蛋白质编码基因及microRNA相关基因的缺失，使患者表现出面部畸形特征及认知发育障碍，还能引起心血管异常。Brinkmann等〔22〕研究证明施旺氏细胞的发育受激活和抑制因子的协同作用，目前发现的大多数调节反馈环路是转录激活因子，其诱导调控髓鞘蛋白和脂类基因编码，锌指转录因子E结合同源物(ZEB)2的关键功能是在施旺氏细胞的发育和髓鞘形成过程中抑制基因E-box序列的转录，抑制其与靶基因的调控区结合；神经系统在发育过程中，ZEB2在施旺氏细胞的前体细胞神经嵴细胞表达，在缺乏ZEB2基因的施旺氏细胞中Sox2、内皮素受体B(Ednrb)和Hey2基因激活可抑制ZEB2基因表达，在神经损伤后髓鞘再生和功能恢复中ZEB2基因重新激活具积极作用。

3.2基因对内分泌系统的调控 应用基因芯片技术人们研究胰岛β细胞不同时期的基因表达差异情况及激素的作用机制〔23〕。在体外培养的胰腺胚胎组织缺氧条件下(3% O2)，胰腺β细胞发育受损，适应低氧环境过程中多种细胞信号通路参与了调节，包括普遍存在的低氧诱导因子(HIF)1α-α通路，HIF1α-α在胰腺祖细胞中的HIF-1通路稳定诱导血管内皮生长因子(VEGF)A表达上调，从而增加血管形成，但是VHL基因敲除后胰腺内分泌功能发生改变，培养后的胰腺组织无VEGF〔24〕。mRNA稳定调控发生的效应是迅速调节激素变化及蛋白表达量。mRNA的稳定性调节是通过3′-非翻区介导的RNA与蛋白结合实现的。在肾上腺皮质中，肾上腺皮质激素或环磷酸腺苷(cAMP)变化引起的不稳定蛋白TIS11B/BRF1d的表达，是基因表达调控肾上腺皮质内分泌功能的重要机制。Bergman等〔25〕研究人类肾上腺蛋白质转录组学，肾上腺合成和分泌GC和儿茶酚胺的重要内分泌器官，应用蛋白质芯片分析、免疫组化法、mRNA全基因测序，得到约三分之二的假定蛋白编码基因表达于肾上腺，分析确定了253个基因在肾上腺表达升高的模式，与正常肾上腺组织比较有37个基因的表达水平明显增高(差异倍数>5)，同时确定了以前在肾上腺皮质缺乏特征性的蛋白，如肾母细胞瘤过度表达基因(FERM)和NOV同原蛋白，这些基因和蛋白质有助于更好地了解肾上腺的正常功能和病理生理机制。

3.3基因对免疫系统的调控 基因突变能导致免疫系统功能紊乱，引起各种疾病。已报道〔26〕的杂合子细胞毒T淋巴细胞抗原(CTLA)-4的缺陷是单基因引起免疫失调综合征(CVID)的常见变异。CTLA-4突变直接导致有缺陷的调节性T细胞功能受损。Barr等〔27〕研究大鼠神经根损伤后疼痛和脊髓免疫相关基因表达中，神经性疼痛是神经损伤后的慢性疼痛，在神经病理性疼痛的动物模型中，异常疼痛和痛觉过敏不会衰减，在急性神经损伤疼痛发展转变为慢性疼痛过程中基因调控起到了重要作用，伴随神经源性疼痛的延迟期，神经损伤激活免疫系统的能力有一个平行延迟，基因与免疫过程和抗炎细胞因子调控激活有关，神经损伤后胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、TLR-4、COX-2、CCL2、CCL3、TNF-α、IL-6 mRNA表达上调可降低神经病理性疼痛。干扰素调节因子(IRF)-1基因表达和抑制调节性T细胞的活性可增加骨髓增生异常综合征(MDS)疗效，IRF-1mRNA表达异常可发展为MDS。IRF-1被称为T细胞调制器(Treg)，在小鼠细胞内通过抑制Foxp3表达T细胞活性，Treg活性的损害可抑制免疫系统活性。调节性T细胞是免疫耐受性的基本物质，在1型糖尿病的发病中调节性T细胞通过IL-2/IL-2R途径发生基因突变而抑制IL-2的功能，IL-2信号传导缺陷能通过保护调节性T细胞向炎症Th17表型驱动发展，表明遗传控制缺陷的调节性T细胞调控1型糖尿病的潜在机制是通过IL-2信号实现的。Foxp3具有调节免疫反应的重要作用，其表达变化可能会改变造血细胞静止状态，因此在白血病发病中起主要作用。

表型可塑性是人类免疫的基础，其允许细胞快速适应周围环境变化。免疫细胞可塑性可受基因表达和DNA甲基化等细胞性状变化的影响，这种机制的本质是基因调控引起细胞间变异以增强细胞在逆境下的生存能力。温度、激素、病原体入侵等环境变化引起的刺激，可进一步影响基因在组织表达，促进细胞对刺激快速有效地反应，此过程中参与应激反应的基因是高度可变的，这种可变性引起基因进一步调节细胞功能，如蛋白质合成和代谢等。B和T细胞利用遗传重组在其表面受体和免疫球蛋白产生高度多样化的应答体。转录和表观遗传变异被证明与人类免疫相关疾病的发展密切相关，如人类免疫缺陷病毒(HIV)易感性有关、神经系统疾病和癌症等。有研究〔28〕揭示了环境刺激引起免疫反应的机制是中性粒细胞参与的第一炎症反应刺激，这对人类免疫细胞的表型可塑性及健康与疾病的进一步认识意义重大。

综上，NEI网络复杂，在不同的疾病中调节机制有较大的差异。同样，在CSA整个疾病过程中调节机制复杂，基于NEI网络水平研究CSA现如今仍然处于表层，但随着生物化学、分子生物及基因检测技术的不断发展，在探究CSA发病及治疗中前景光明。