α7-烟碱型乙酰胆碱受体与动脉粥样硬化斑块稳定性的研究进展

李宇鸿综述 何前松审校

1.贵州中医药大学研究生院，贵州 贵阳 550002；2.贵州中医药大学第二临床医学院，贵州 贵阳 550003

动脉粥样硬化与血管内皮细胞损伤、炎症细胞浸润、平滑肌细胞迁移、脂质代谢紊乱等多种机制密切相关，其中炎症反应是重要机制之一[1]。炎症反应诱导斑块内血管新生，参与动脉粥样硬化斑块形成、破裂和血栓的形成[2]。因此，维持炎症反应的稳态是治疗动脉粥样硬化过程中的关键。以往认为体液机制是调节炎症反应的唯一因素，但在20世纪初，研究人员就已经认识到神经机制在调节炎症反应的重要性，介导这一过程的是迷走神经，它可通过α7nAChR(胆碱能抗炎通路的重要介导物质)减轻动脉粥样硬化时斑块内炎症反应以及降低血压和血脂水平[3]。α7nAChR通过刺激迷走神经释放神经递质乙酰胆碱(ACh)，作用于特异性细胞表面的相应受体，抑制促炎因子的产生，平衡机体炎症反应。α7nAChR广泛分布于巨噬细胞、中性粒细胞、上皮细胞等细胞的表面，是配体门控的钙离子通道[4]。近年研究表明，α7nAChR可增加血管重构，能通过增加斑块内血管新生来加速动脉粥样硬化的进程，与粥样硬化形成密切相关[5]。并且α7nAChR对炎性细胞具有明显抑制作用，通过激活α7nAChR可以明显减少脂质在血管壁的沉积以及抑制炎症反应，显著减少动脉粥样硬化斑块面积[6]。因此，本文对在炎症反应、血管新生中起作用的α7nAChR及其在动脉粥样硬化中可能的作用进行综述，以期为动脉粥样硬化治疗筛选新靶点。

1 动脉粥样硬化的发病机制及流行病学

动脉粥样硬化起源于内皮细胞损伤，血管通透性增加，伴随内膜中修饰或氧化的脂蛋白(主要是低密度脂蛋白)在内皮下沉积，从而使循环单核细胞向内膜的迁移，随后循环单核细胞可转化为巨噬细胞表达清道夫受体[7]。生理条件下，巨噬细胞会不断摄取血管内皮下多余的脂质，以达到维持血管内皮细胞正常功能的目的。但过度摄取脂质会造成巨噬细胞泡沫化，形成泡沫细胞，而泡沫细胞的出现被认为是动脉粥样硬化发展的标志之一[8]。另一方面，被激活的内皮细胞与单核巨噬细胞均可分泌黏附因子、细胞因子及趋化因子等因子，这些因子可进一步激活平滑肌细胞，使平滑肌细胞迁移和增殖[9]。随着这一过程的发展，多种炎性细胞浸润，脂质不断沉积，最终形成粥样斑块。

流行病学显示，吸烟是动脉粥样硬化、中风和心肌梗塞的主要危险因素[10]。香烟中的尼古丁成分可以激活α7nAChR，从而抑制释放促炎因子，从而达到抗动脉粥样硬化的目的[11]。最近有研究表明，α7nAChR可抑制巨噬细胞活化从而减轻动脉粥样硬化时斑块内的炎症反应以及降低血压和血脂水平，是抗动脉粥样硬化的重要物质[3]。

2 α7nAChR在动脉粥样硬化中的表达

乙酰胆碱(ACh)作为细胞之间的信号沟通物质在体内分布广泛。最初，将介导ACh信号传导的两类受体称为烟碱和毒蕈碱，这是基于它们分别对尼古丁和毒蕈碱的不同反应而命名的。α7nAChR是一种烟碱型胆碱能受体，是配体门控的钙离子通道，是由五个α7亚基构成的同源聚合体[12]。编码α7亚基的基因包含了十个外显子，它们编码了502个氨基酸，其中包括四个跨膜结构域、一个胞外配体结合位点和三个胞外糖基化位点。五个亚基经过翻译后修饰，在Ric-3蛋白的协助下组装成有功能的同源聚合体α7nAChR。α7亚基的跨膜区由四个α-螺旋构成，在细胞膜上围成了一个亲水的中央通道，开放时可以高度通过Na+离子和Ca2+离子[13]。两个相邻亚基的连接处是配体结合位点，由多个蛋白环相互折叠而成，结合配体时蛋白环间的相互作用可以改变离子通道的开关状态，从而使离子可以通过。胞外结构域的N末端是α7nAChR的选择性拮抗剂α-银环蛇毒素的结合位点。胞内环形结构域上的Tyr-386和Tyr-442有自身负调控的作用，Src超家族激酶使其磷酸化，抑制α7nAChR的活性。

图1 α7烟碱样受体的结构

研究表明，胆碱能信号参与动脉粥样硬化中的炎症反应，并在人手术取出的斑块上的T细胞和巨噬细胞中发现α7nAChR，证实α7nAChR可调节炎症反应中的细胞因子，并减弱巨噬细胞内氧化应激反应和减少氧化性低密度脂蛋白(oxLDL)的吸收，广泛分布于除神经元以外的多种细胞上，如内皮细胞、树突状细胞、T淋巴细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、上皮细胞以及淋巴细胞等细胞的表面[3，14]。此外，这些细胞还可以表达胆碱能系统中的其他物质，其中包括多种其他烟碱和毒蕈碱型乙酰胆碱受体，以及胆碱乙酰转移酶和乙酰胆碱酯酶等酶，从而形成非神经元胆碱能系统。

3 α7nAChR发挥抗炎稳斑作用的胞内机制

单核细胞、巨噬细胞及各种淋巴细胞等炎性细胞及诸多细胞因子广泛参与了炎症反应的发生发展过程。随着研究的深入，研究人员认识到胆碱能抗炎通路在动脉粥样硬化中发挥着至关重要的作用，尤其是发挥核心作用的α7nAChR。α7nAChR介导的胆碱能抗炎通路在动脉粥样硬化中担任重要角色，与传统的体液抗炎调节机制相比较，胆碱能抗炎通路在特异性组织的作用更加显著。研究表明，在缺失α7nAChR的巨噬细胞中，动脉粥样硬化的进展更加迅速，进而说明巨噬细胞表达的α7nAChR具有保护作用，其作用包括降低血清和巨噬细胞炎性标志物的表达，减弱巨噬细胞内氧化应激反应、减少巨噬细胞对oxLDL和胆固醇的吞噬[15]。通过刺激α7nAChR髓样细胞免疫调节作用，能抑制脾脏中单核细胞产生，降低炎性因子释放与抑制髓外造血作用，从而降低斑块中巨噬细胞数量[16-17]。

目前认为激活的α7nAChR主要参与了Jak2/STAT3通路及NF-κB通路[18]。在α7nAChR激活的情况下，可通过抑制NF-κB核易位并激活JAK2/STAT3信号级联来微调促炎症反应，并且可以保护动脉粥样硬化中巨噬细胞免受内质网应激诱导的细胞迁移、凋亡[19]。有研究报道，通过抑制上诉信号通路可以抑制巨噬细胞极化，发挥炎症作用，在抗动脉粥样硬化方面的作用显著[20]。在刺激迷走神经抑制周围炎症的过程中，α7nAChR触发催化细胞内结构域的激活，从而导致酪氨酸激酶JAK2的募集和磷酸化以及随后的转录因子STAT3的激活，并激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶(AKT)，参与动脉粥样硬化细胞应激、增殖、分化和凋亡等多种病理生理过程。

4 α7nAChR激动剂在动脉粥样硬化炎症反应中的应用

乙酰胆碱和尼古丁是α7nAChR的常见激动剂。在生理情况下，乙酰胆碱是一种广泛存在于人体各个部位的神经递质，作用相当广泛。在激动α7nAChR的同时，还会同时激动神经元上与之对应受体，因此在临床上很难运用到抗炎治疗中。近年研究发现，选择性α7nAChR激动剂(DMBX-A)可减少斑块内巨噬细胞数量，通过抗炎作用来减少动脉粥样硬化斑块面积并改善脂质代谢，当给予α7nAChR拮抗剂(甲基牛扁碱)则该作用消失[17,21]，提示α7nAChR是胆碱能抗炎通路中不可缺失的一环。α7nAChR对炎性细胞具有明显抑制作用，通过激活α7nAChR可以明显减少脂质在血管壁的沉积以及抑制炎症反应，显著减少动脉粥样硬化斑块面积。

4OHGTS、ARR17779、CAP55、[3H]A-585539等都是α7nAChR选择性激动剂，其中CAP55在体外实验中证实，它能够通过降低内皮细胞黏附因子的表达来阻止免疫细胞的趋化作用。[3H]A-585539是最新发现的可以进入大脑并选择性地与α7nAChR结合的激动剂，具有较高亲和力，在治疗中枢神经系统变性疾病方面可能有较好的前景。

5 α7nAChR刺激血管生成促进动脉粥样硬化

在动脉粥样硬化的进程中，炎症反应全程参与在其中，包括动脉粥样硬化的开始、发生、粥样斑块形成和破裂以及后期血栓的形成，并且参与斑块内新生血管的生成，加剧了斑块的不稳定性。研究发现，非神经烟碱胆碱能通路参与了动脉粥样硬化的全过程，包括炎症反应、血管平滑肌增殖、迁移和斑块新生血管[22]。来自人体内血管斑块的证据表明，斑块内血管生成可促进动脉粥样硬化和斑块不稳定。尼古丁通过作用于特异性细胞的烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)，可以诱导血管细胞迁移和增殖，从而增强血管生成[23]。近年研究表明，α7nAChR可激活内皮细胞并增强病理性血管生成，与动脉粥样硬化形成密切相关[24]。采用α7nAChR拮抗剂或干扰RNA等方法干扰α7nAChR表达，可明显减弱动脉粥样硬化斑块内血管新生[25]。尼古丁作为香烟中的主要生物碱成分，可非特异性地激活烟碱型乙酰胆碱受体，参与动脉粥样硬化新生血管的形成以及细胞凋亡。研究表明，nAChRs促血管生成活性与尼古丁有关，使用nAChRs拮抗剂可明显抑制大鼠血管平滑肌细胞的趋化性和迁移性[26]。越来越多的证据表明，使用α7nAChR拮抗剂可抑制α7nAChR的功能活化，减轻实验模型动物的血管生成，例如a-BT、MLA。因此，抑制α7nAChR部分功能的药物可能抑制动脉粥样硬化过程中斑块血管生成。此外，α7nAChR拮抗剂可抑制动脉粥样硬化过程中的血小板聚集，从而最大限度降低致命血栓形成的风险[27]。但大量的数据结果显示，α7nAChR功能的激活可抑制巨噬细胞极化，降低巨噬细胞对oxLDL和胆固醇的吞噬，减轻斑块炎症，阻碍动脉粥样硬化的进程[28-30]。有研究报道，在Apo E基因缺陷型高胆固醇血症小鼠的主动脉粥样硬化中，巨噬细胞浸润与斑块血管数量之间存在很强的相关性，抑制斑块血管生成可减少动脉粥样硬化中巨噬细胞的积累[31]。总而言之，病理性血管生成在动脉粥样硬化的生长和进展中起关键作用。但是，激动α7nAChR在抑制动脉粥样硬化炎症反应的同时，是否存在新生血管病理性增加，且斑块稳定性与炎症反应、血管新生之间是否存在协同作用，这都需要以后的更多研究来证明。

6 展望

胆碱能抗炎通路(CAP)作为一条神经-免疫通路，它可以调节免疫应答和自身控制炎症，随着该通路的深入研究也发现了中枢神经系统直接参与了免疫炎症的调节，给治疗炎性疾病带来了希望与曙光。该通路的功能活性可以通过其神经元，即迷走神经元和高级神经中枢的胆碱能成分来调节，也可以通过产生细胞因子的细胞上的α7nAChR胆碱能成分来调节。有研究发现，α7nAChR介导的胆碱能抗炎通路，在动脉粥样硬化、炎性肠病、关节炎等多种疾病中均具有抗炎作用[32]。

研究发现，炎症反应在易损斑块的发生发展中发挥重要作用，是免疫应答的重要环节，α7nAChR是一种n型乙酰胆碱能受体亚型，是一种配体门控的离子通道受体，其介导的胆碱能抗炎通路在动脉粥样硬化发生发展的过程中发挥着重要作用，尤其在抑制炎症反应、细胞增殖、血管新生等方面具有作用[23，33-35]。由此可见，α7nAChR具有治疗炎症的作用，包括中枢神经系统炎症及体内其他部位的炎症，而且相关的机制已经基本研究清晰。α7nAChR激动剂在抗炎治疗中有显著的疗效，并且已经在大量的动物实验和临床试验中得到证实，是治疗炎症的一个新思路和新方向[36]。最初的研究表明，胆碱能抗炎途径的关键介质ACh通过巨噬细胞上表达的α7nAChR直接抑制细胞因子释放，调节初级免疫器官中免疫细胞从而发挥抗炎作用。虽然α7nAChR配体在细胞培养和动物模型中均显示出明显的抗动脉粥样硬化活性，但由于烟碱型乙酰胆碱受体在大脑和肌肉调节中起着重要作用，因此还需关注潜在的中枢神经系统和周围神经系统心脏神经系统介导的不良反应，并且还需要进一步研究和阐明单个n个AChR亚基在动脉粥样硬化形成过程中的作用，如a7-nAChR和a1-nAChR。目前的研究证据显示，胆碱能可调节血管新生，但在人类疾病中各种形式的病理性新血管形成中的意义尚待确定。尽管炎症加剧、病理性血管性新生可导致斑块内环境紊乱，但部分研究结果认为血管新生可减弱动脉粥样硬化甚至逆转斑块的进展。有研究提出：在临床中，他汀类药物广泛用于治疗动脉粥样硬化，并且效果明显，但是大多数患者的病情仍然不容乐观，有加重趋势[37]。

综上所述，虽然α7nAChR介导的碱能抗炎通路在动脉粥样硬化发生发展的过程中的机制尚未完全明确，但是已有大量研究表明α7nAChR激动剂在抗炎治疗中有显著的疗效。因此，α7nAChR有可能成为治疗动脉粥样硬化的新型治疗靶点，具有重要的科学意义和应用价值。