免疫-炎症反应在针刺治疗高血压中的机制探析

巴 特,王泽然,孙楷航,张 元,李泓宽,郭昊然,郑玉洁,杨 雪,孙玉琦,许瀚予,赵晓峰△

(1.天津中医药大学第一附属医院,天津 300193;2.国家中医针灸临床医学研究中心,天津 300193)

原发性高血压(EH)是中风、心力衰竭、肾功能衰竭与动脉粥样硬化的主要危险因素,甚至与痴呆的关系也很密切。在过去的十年中,全球高血压的患病率高速增长,而且2019年的相关死亡人数达到1080万,占所有可归因死亡人数的19.2%[1]。根据最新的全球疾病负担研究显示,将收缩压升高列为伤残调整生命年(Disability-adjusted life year,DALY)损失的主要原因[2]。由此可见,高血压的高患病率、高致残率与高致死率给社会和家庭带来了严重负担,高血压的防治工作刻不容缓。目前高血压的临床治疗以口服降压药为主,但仍有很多患者的血压情况不达标,生活质量不理想[3]。

EH是许多因素导致的结果,在“Mosaic”理论中指出,高血压是包含肾脏、血管及中枢神经系统紊乱在内的多种因素共同作用下引起血压升高并导致终末器官损伤的结果[4]。近年来,从认识高血压是一个炎症过程,到深入研究高血压病理状态下免疫细胞被激活的方式,均发现先天和适应性免疫系统在其发生发展中扮演着重要角色,而且它们可以通过迁移、聚集到血管和肾脏的间质,释放细胞因子并进行一系列反应,从而影响肾脏、血管的结构和功能[4-5]。现有临床证据显示,针刺具有良好的降压能力,但是相关机制尚未明晰。针刺治疗高血压的作用机制很可能与调节免疫系统的稳态相关,本研究从此角度出发梳理总结免疫-炎症反应在针刺降压中的科学依据,旨在明确针刺治疗高血压的临床意义,并为今后的相关研究提供思路与方向。

1 免疫-炎症反应是高血压发生发展中的关键机制之一

近年来,越来越多的证据表明免疫-炎症反应与高血压的发生发展有着高度相关性。而免疫系统主要由适应性免疫系统和先天免疫系统构成,两者相互作用也十分密切。适应性免疫的特点是针对外源性或内源性抗原的特异性免疫反应,主要效应细胞是T细胞和B细胞,先天免疫是机体针对危险信号做出的即时反应,这些信号包括病原体相关分子生物模式(PAMPs)和危险相关分子生物模式(DAMPs)[6]。

1.1 适应性免疫

适应性免疫是针对外源抗原的特异性免疫应答,主要由T细胞(CD4+细胞、CD8+细胞)和B细胞介导[7]。naïve CD4+细胞诱导分化为辅助性T细胞1(T helper cell 1,TH1)、辅助性T细胞2(T helper cell 2,TH2)TH2、辅助性T细胞17(T helper cell 17,TH17)TH17、调节性T细胞(T regulatory cell,Treg)和滤泡辅助性T细胞,这些细胞具有特定的细胞因子表达和功能[8]。Guzik等首次发现,观察T细胞和B细胞基因敲除的小鼠模型,回输T细胞后发现,有类似于血管紧张素Ⅱ(AngiotensinⅡ,AngⅡ)诱导的血压升高、内皮功能障碍、血管重塑和氧化应激病理改变[9]。干扰素γ(Interferon-γ,INF-γ)是TH1的主要细胞因子,而白介素17A(Interleukin 17A,IL-17A)是TH17分泌的促炎细胞因子,它通过诱发血管功能障碍、引起肾脏损伤和破坏机体钠稳态,导致了血压升高[10]。在Ang-Ⅱ诱导的高血压模型中,无论是IFN-γ,还是IL-17A,均可使近端肾小管的钠转运压力降低,从而下调钠的重吸收功能[11]。还有研究表明,CD8+细胞也可以分泌INF-γ,还可以分泌白介素6(Interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、颗粒酶B及穿孔素等因子[5]进一步影响血压。Liu等对醋酸脱氧皮质酮(Deoxycorticosterone acetate,DOCA)-高盐高血压模型小鼠研究发现,CD8+细胞可使得远曲小管的钠-氯协同转运蛋白上调,导致盐敏感高血压的发展[12]。此外,有研究表明,虽然在B细胞回输后,未能缓解对于T细胞和B细胞基因缺陷小鼠的高血压状态,但亦有证据支持B细胞在高血压的病理过程中发挥重要作用,B细胞可以促进Ang-Ⅱ诱导的高血压小鼠的主动脉硬化[13]。Treg细胞是免疫-炎症反应中必不可少的免疫抑制调节细胞,主要通过分泌白介素10(Interleukin-10,IL-10)来发挥功能。而Treg细胞参与血压调节,可能是通过调节血管和肾脏的炎症过程实现的[14]。还有进一步证据提示,TH17/Treg的功能平衡则影响了高血压炎症的发展走向,TH17/Treg比值的减小,不仅与血压降低相关,还与动脉粥样硬化关系密切[15]。

1.2 先天免疫

先天免疫系统由细胞和体液两部分组成。其中,细胞介质由中性粒细胞、巨噬细胞、肥大细胞、固有淋巴样细胞(Innate lymphoid cells,ILCs)(包括ILCs和NK细胞)和树突状细胞(Dendritic cells,DCs)[16]组成,体液因子则包括防御素和补体系统[17]。中性粒细胞(Neutrophils,NE)可以通过吞噬作用快速清除微生物,脱颗粒释放抗菌蛋白和产生中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil extracellular traps,NETs)等作用进行免疫应答。NE作为先天免疫系统一线防御的重要部分,在高血压早期,被激活的NE可以通过NETs的作用释放凝血组织因子,进而导致血管损伤及肾纤维化[18]。巨噬细胞在高血压“神经免疫轴”理论模型中,受交感神经/肾上腺素能、副交感神经和胆碱能所调控[19]。巨噬细胞不仅可以通过分泌IL-1β、IL-6、IL-12与IFN-γ等细胞因子影响高血压的血管炎症,还可调控单核细胞趋化蛋白-1(Monocyte chemoattractant protein 1,MCP-1)和MCP-1的趋化因子受体(CC chemokine receptor2,CCR2)的表达从而影响高血压状态下单核细胞在靶器官的浸润和聚集[20]。在高血压的持续刺激下,心脏巨噬细胞通过产生IL-10,激活成纤维细胞,导致胶原沉积,从而造成心肌僵硬和纤维化[21]。DCs作为抗原提呈细胞,能够激活T淋巴细胞和调节炎症反应[22]。这种免疫应答效应由抗原提呈作用和T细胞共刺激介导,而T细胞共刺激由受体CD28和B7配体(CD80和CD86)的相互作用调控[5]。DCs与高血压互为促进因素,即DCs加剧了高血压的同时,高血压反过来也增强了DCs的活性[5]。

γδT细胞通过产生IL-17A和INF-γ促进血压升高[23],相关证据显示,可以通过减少高血压心脏中γδT细胞的浸润从而减轻损伤[24]。而自然杀伤(Natural killer,NK)细胞和髓源性抑制细胞(Myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)也与高血压相关。MDSCs(CD11b+Gr1+)通过产生过氧化氢来抑制T细胞的激活从而抑制炎症降低血压[25]。初步研究表明,在AngⅡ诱导的血管功能障碍模型中,自然杀伤细胞(Natural killer cell,NK cell)可以降低主动脉内皮依赖性和非依赖性功能障碍[26]。除此之外,补体系统也具有保护宿主免受有害微生物侵害的作用,并通过清除变异或死亡的细胞来维持组织和细胞的完整性,除了对血管的直接作用外,补体激活可能通过适应性免疫或先天免疫应答来影响血压[27]。然而值得关注的是,补体系统与炎症虽然密切相关,但是尚不能确定哪些补体分子可以作为高血压的治疗靶点[28]。

2 免疫-炎症反应是针刺调节EH的重要环节之一

针刺在临床上有良好的调节高血压患者心血管功能的作用,但既往针刺降压的机制研究主要围绕着中枢神经环路、神经递质、肾素-血管紧张素-醛固酮系统和氧化应激等方面进行[29]。梳理针刺降压相关免疫-炎症反应研究发现,目前证据多集中在降低高血压状态的炎症因子水平,减轻靶器官的炎症浸润,降低高血压引起的心肌肥厚程度,改善血管重构,纠正TH17/Treg细胞失衡,维持免疫稳态方面。

2.1 降低炎症因子水平,减轻炎症浸润

高血压会导致炎症状态,而持续炎症会加剧高血压的发展。针刺可以降低高血压的炎症因子水平,纠正紊乱的炎症状态。C反应蛋白(CRP)作为最敏感的非特异炎症指标,可以一定程度反映EH降低的情况,有相关临床证据表明,针刺不仅可以降低高血压患者炎症标志物CRP的含量[30]。针刺还可以降低高血压患者血清中的基质金属蛋白酶-9(Matrix metalloprotein-9,MMP-9)、TNF-α含量[31]。而且有研究以自发性高血压大鼠(Spontaneously hypertensive rat,SHR)大鼠为模型,温针灸刺激“足三里”穴可以通过抑制其血清中的炎症因子MMP-9、IL-6及TNF-α表达,从而降低血压[32]。还有研究表明,针刺“太冲”穴可以抑制高血压的主要靶器官脑的炎症水平,下调了SHR大鼠的下丘脑室旁核、顶叶皮质、延髓的IL-6和TNF-α含量[33]。对SHR大鼠的“足三里”“三阴交”穴进行电针干预两周发现,电针可以通过下调Toll样受体4(TLR4)/核因子-κ B(NF-κ B)通路进而降低炎症因子IL-6、TNF-α的表达,缓解高血压对于肾脏的损害[34]。

2.2 降低心肌肥厚程度,改善血管重构

高血压的靶器官损害不可忽视,近年提出更为准确的定义应是高血压介导的器官损害(Hypertension-mediated organ damage,HMOD)[35],HMOD是由血压升高引起的动脉血管或其供应的器官的结构或功能改变,其中心脏、血管是重要组成部分。针刺相关研究发现,电针SHR大鼠“百会”“太冲”穴可以通过激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路,上调哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR),抑制同源性磷酸酶-张力蛋白(PTEN),改善SHR大鼠的心肌肥厚程度[36]。研究表明,电针“内关”穴可通过降低心肌组织中AngⅡ和TNF-α含量,下调结缔组织生长因子(CTGF)和转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)、基质金属蛋白酶-2(Matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、MMP-9的表达,改善SHR大鼠的心肌纤维化[37]。相关研究发现,电针“内关”穴可以抑制SHR大鼠血清及心肌组织中促炎因子IL-1β及TGFβ1的表达,进而降低细胞外基质(ECM)相关胶原蛋白Ⅰ(ColⅠ)、胶原蛋白Ⅲ(ColⅢ)及MMP-9的含量,提示电针可以通过降低IL-1β/TGFβ1从而抑制心脏成纤维细胞增殖和胶原合成,从而抑制心肌纤维化[38]。还有研究表明,不同强度电针对SHR大鼠的“风池”“曲池”穴进行刺激,可以下调血管内皮细胞中核因子-κB(Nucler factor kappa B,NF-κB)p65的含量[39],而不同手法针刺SHR大鼠“太冲”穴,则可以降低其主动脉中TGF-β1和p38 蛋白激酶(p38 MARK)的mRNA表达[40]。研究表明,针刺“人迎”“曲池”“足三里”穴可以降低SHR大鼠血清中MMP-9含量,同时对基质金属蛋白酶抑制剂(Tissue inhibitor of matrix metalloproteinases-1,TIMP-1)的表达有促进作用,从而改善主动脉血管重构[41]。还有相关证据提示,电针“风池”“曲池”“三阴交”穴配合手针“太溪”“太冲”穴可以通过抑制丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶1(Mitogen activated protein kinase phosphatase-1,MKP-1)的表达,增强磷酸化细胞外信号调节激酶1/2蛋白(phosphorylation Extracellular signal-regulated kinases 1/2,p-ERK1/2),从而干扰丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路的信号转导,影响主动脉平滑肌细胞的增殖,改善了血管重塑[42]。针刺可以通过减轻炎症反应,改善血管重构,抑制心肌肥厚。

2.3 纠正TH17/Treg细胞失衡,维持免疫稳态

TH17和Treg细胞功能失衡是高血压发生发展的重要因素之一。研究预防和治疗[43]其中孤独核受体γt(Orphan nuclear receptor,RORγt)和叉头状转录因子(Forkhead box p3,Foxp3)分别是TH17和Treg细胞的关键转录因子,其失衡可以影响TH17/Treg细胞的比例,从而改变免疫稳态[44]。针对高血压前期相关研究提示,电针刺激SHR大鼠的“人迎”“太冲”穴,通过降低胸主动脉RORγt的表达,提高Foxp3的表达,从而延缓高血压的升高趋势[45]。还有研究发现,在对SHR大鼠模型进行针刺“人迎”“太冲”穴干预后,其肾脏的RORγt表达降低,Foxp3蛋白表达增加,RORγt/ Foxp3比值提高[46]。有证据提示,针刺SHR大鼠“人迎”“太冲”穴可以降低肾脏中RORγt表达,提高Foxp3的表达,减少TH17细胞的产生,增加Treg细胞的产生,减少IL-6、IL-17的分泌,增加TGF-β1和IL-10的分泌,从而改善SHR大鼠的收缩压[47]。TH17和Treg细胞比例是高血压的炎症的程度相关指标,而且是针刺治疗高血压的重要靶点。

3 总结

近年来,以免疫-炎症反应为高血压治疗靶点,引起了研究者的广泛关注。免疫系统通过适应性免疫和先天免疫对高血压的多个途径、多个层次的影响。免疫-炎症反应不仅会导致血压升高,而且还引起心、脑、肾脏及血管等靶器官的损伤。引起心脏纤维化、心肌肥厚、血管重塑及肾功能损害等问题,又会进一步加剧高血压的发展。故调整高血压状态下的免疫-炎症反应显得尤为重要。在一项大型随机双盲安慰剂对照试验中发现,IL-1β拮抗剂可以降低心血管疾病的风险[48]。虽然实验、遗传[49]和临床证据支持炎症和免疫系统在高血压及相关的血管、肾脏和心脏病理中发挥的作用,但免疫调节方法仍未被认为是降低血压和减少心血管疾病的常规治疗方案[50]。因为免疫炎症调节血压的机制广泛而复杂,而且目前治疗方案的首要目的是获得降压效果,而联合使用抗炎药物仍处于优化治疗方案的水平。针对难治性高血压患者的治疗目标是进一步降低血压,针对血压控制处于良好水平的群体,则可以围绕降低的心血管事件的发生率、减轻高血压对于相关靶器官损害等方面,进行优化治疗方案。因此,如何在完成降压目标的同时,能够获得更多的临床益处,是一个重要的研究方向。

根据WHO的报道,针刺对于16种炎症性疾病有较好疗效,其中包括过敏性鼻炎、类风湿关节炎和急慢性胃炎等。而且针刺治疗相关炎症性疾病积累了大量循证依据。还有先前的临床研究表明,针刺在高血压的发生发展中起到积极作用。并且通过PET-CT和RNA测序技术,揭示了抑制免疫-炎症反应是针刺对于SHR大鼠的降压机制的重要组成部分[51]。本研究总结相关基础研究发现,针刺可以降低血清中炎症因子,减轻靶器官的炎症细胞浸润,而且可以对内皮细胞进行良性调节,抑制心肌肥厚,改善血管重构,表现出对心脏的功能具有积极调节作用,还可纠正TH17/Treg细胞失衡,调整免疫稳态。但是针刺治疗高血压机制研究集中在适应性免疫方面,对于先天免疫系统的关注较少,尤其是先天免疫系统的中性粒细胞、巨噬细胞、DCs可以作为后续研究的突破点。其中高血压状态下的中性粒细胞的NETs的激活,高血压患者的肠道菌群与肠道DCs的串扰均是值得我们深入考虑的问题。还有在今后的针刺治疗高血压的相关研究中,可以在完成降压的临床目标的前提下,同时更多关注如何更好地控制血压,甚至是干预难治性高血压。此外,还有如何提高患者的生活质量等方面。

针刺治疗高血压的免疫炎症相关研究的开展,还受到了许多其他方面的制约。例如,所有免疫炎症相关研究均在高血压发病后进行干预,所以研究模型的选择也成为限制探索免疫炎症在高血压中的价值因素。针刺方案的差异化较大也是制约针刺研究的障碍之一,例如针刺穴位的选择、操作方式、电针刺激参数与参考电极的位置等。