金花 曹同瓦

(1.復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院急診科，上海 201508；2.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，上海 200040)

病原體侵入機(jī)體后可引起炎性反應(yīng)，在炎性反應(yīng)過程中，免疫系統(tǒng)釋放腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子能促進(jìn)細(xì)菌的清除和組織的修復(fù)。通常情況下，機(jī)體通過局部調(diào)節(jié)機(jī)制來限制炎性反應(yīng)。膿毒癥是機(jī)體對(duì)感染產(chǎn)生的全身炎性反應(yīng)，其特點(diǎn)是細(xì)胞因子生成失控，造成組織損傷。在膿毒癥早期階段，促炎細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)和白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)合成失控，觸發(fā)由血管活性胺、補(bǔ)體和凝血系統(tǒng)以及活性氧等介導(dǎo)的全身炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使血管通透性增加，患者發(fā)生低血壓和感染性休克。持續(xù)的炎性反應(yīng)最終可使患者因多臟器功能衰竭而病死。在研究敗血癥炎性反應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制的過程中，Pavlov等[1]首先發(fā)現(xiàn)，大腦中產(chǎn)生的某種信號(hào)通過迷走神經(jīng)傳輸，可減少促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，改善敗血癥實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷纳媛省?000年Borovikova等[2]首先提出“膽堿能抗炎通路(cholinergic anti-inflammatory pathway，CAP)”的概念，即炎性刺激信號(hào)通過傳入迷走神經(jīng)傳入腦，經(jīng)過中樞神經(jīng)系統(tǒng)整合后，傳出迷走神經(jīng)末梢釋放乙酰膽堿(acetylcholine，ACh)，激活炎性細(xì)胞上的膽堿能受體，從而有效地減少多種促炎細(xì)胞因子的釋放，對(duì)局部和全身炎性反應(yīng)具有明顯的抑制作用，現(xiàn)對(duì)CAP及其在膿毒癥的研究進(jìn)展作一綜述。

1 CAP的概念及其作用特點(diǎn)

致病菌侵入機(jī)體時(shí)，體內(nèi)迷走神經(jīng)及其遞質(zhì)(ACh)與免疫系統(tǒng)相互作用，參與抗炎，這種過程稱為CAP[2]。目前認(rèn)為，CAP主要通過以下途徑發(fā)揮作用：(1)抑制促炎細(xì)胞因子/趨化因子的產(chǎn)生和釋放；(2)阻斷核因子кB(nuclear factor kappa B，NF-кB)的活化；(3)阻止T細(xì)胞的分化和成熟；(4)抑制中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的殺傷功能。

2 CAP的組成及效應(yīng)

2.1 迷走神經(jīng) 迷走神經(jīng)屬于自主神經(jīng)系統(tǒng)中的副交感神經(jīng)，大約80%迷走神經(jīng)纖維分布于呼吸道、心、肝、胃腸道，具有調(diào)節(jié)心率、腸道蠕動(dòng)、支氣管收縮等功能[3]。TNF是導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥低血壓的主要炎性介質(zhì)，刺激迷走神經(jīng)可顯著降低內(nèi)毒素休克動(dòng)物血清及肝臟中TNF水平[2]。在盲腸結(jié)扎穿刺法制備的標(biāo)準(zhǔn)化感染性腹膜炎模型中，刺激迷走神經(jīng)可下調(diào)血清高遷移率族蛋白B1(high mobility group box-1，HMGB1)水平，并改善模型動(dòng)物生存率[4]。有實(shí)驗(yàn)[5-6]提示，在感染性腹膜炎模型中，單純切斷頸部或膈下迷走神經(jīng)可提高血清中IL-1β、IL-6和TNF的水平，使肝功能退化，促進(jìn)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的浸潤，增加死亡率。在細(xì)菌性腹膜炎大鼠模型中，切斷雙側(cè)頸迷走神經(jīng)可使血清TNF增加；而電刺激迷走神經(jīng)可減少TNF，并預(yù)防低血壓[7]。

2.2 α7煙堿型乙酰膽堿受體(nicotinic Ach receptor，nAChR) nAChR是由多個(gè)亞單位(α1～10、β1～4、γ；δ、ε)構(gòu)成的同源或異源五聚體受體，屬于配體門控離子通道家族。根據(jù)受體分布的不同，nAChR分為肌肉型和神經(jīng)元型；而根據(jù)與銀環(huán)蛇毒素的親和力不同又分為高親和力型和低親和力型，α7nAChR是神經(jīng)元型 nAChR的一種亞型，其在神經(jīng)元中與銀環(huán)蛇毒素有高親和力。α7nAChR蛋白是由5個(gè)α7亞單位構(gòu)成的同源五聚體，5個(gè)亞單位環(huán)繞形成一個(gè)中心孔道。各亞單位接合處共有 5個(gè)配體結(jié)合位點(diǎn)，配體與此位點(diǎn)相互作用改變受體的功能狀態(tài)。Borovikova等[2]證實(shí)，ACh可抑制巨噬細(xì)胞釋放TNF、IL-1β、IL-6和IL-18，但并不影響IL-10的釋放，這表明ACh可直接抑制促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，且這種作用是通過α7nAChR介導(dǎo)的。刺激迷走神經(jīng)不能降低α7nAChR基因敲除小鼠的血清TNF水平，表明α7nAChR是體內(nèi)CAP發(fā)揮作用所必需的[8]。與野生型小鼠內(nèi)毒素血癥模型比較，α7nAChR基因敲除小鼠內(nèi)毒素血癥模型血清、脾臟和肝臟中TNF的水平均較高，表明CAP通過α7nAChR來抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)[9]。

2.3 脾臟和脾神經(jīng) 對(duì)CAP的解剖學(xué)研究[10]表明，脾是迷走神經(jīng)控制炎性反應(yīng)過程所必需的。脾是受神經(jīng)系統(tǒng)高度支配的次級(jí)淋巴器官，是內(nèi)毒素血癥中血清TNF的主要來源。脾切除大鼠注射內(nèi)毒素(又稱脂多糖，lipopolysaccharide，LPS)后，血清TNF減少70%，進(jìn)一步刺激迷走神經(jīng)未能減少TNF。研究[11]表明，脾神經(jīng)對(duì)于電刺激迷走神經(jīng)以衰減血清TNF是必需的。脾神經(jīng)起源于腹腔腸系膜上神經(jīng)。迷走神經(jīng)通過兩級(jí)串連的神經(jīng)元來調(diào)控細(xì)胞因子的產(chǎn)生，節(jié)前神經(jīng)元位于迷走神經(jīng)運(yùn)動(dòng)背核(dorsal motor nucleus of the vagus，DMN)；節(jié)后神經(jīng)元來自腹腔腸系膜上神經(jīng)叢[3]，在脾神經(jīng)中穿行。脾神經(jīng)纖維主要由兒茶酚胺纖維組成[12]。用利血平耗竭兒茶酚胺能消除迷走神經(jīng)對(duì)TNF的抑制作用[9]。煙堿可降低膿毒癥動(dòng)物模型血液循環(huán)中HMGB1水平，脾切除后該效應(yīng)喪失，由此可見，脾臟對(duì)CAP的保護(hù)作用至關(guān)重要[7]。

2.4 中樞毒蕈堿受體 研究[13]表明，內(nèi)毒素血癥大鼠靜脈內(nèi)注射外周毒蕈堿受體拮抗劑阿托品甲基硝酸鹽，不能消除刺激迷走神經(jīng)對(duì)TNF的抑制作用，靜脈注射毒蕈堿也不能抑制血清TNF；但是，側(cè)腦室給予毒蕈堿或M1毒蕈堿受體激動(dòng)劑(MCN-A-343)可降低血清TNF的水平；此外，通過側(cè)腦室給予美索曲明(Methoctramine，M2 ACh受體拮抗劑)，可促進(jìn)ACh在大腦中的釋放，減少全身TNF水平，增強(qiáng)迷走神經(jīng)活性。以上表明，膽堿能信號(hào)通過激活CAP，作用于大腦的毒蕈堿受體，從而調(diào)控外周細(xì)胞因子的產(chǎn)生。

3 基于CAP的膿毒癥治療策略

3.1 電刺激迷走神經(jīng) 電刺激迷走神經(jīng)在臨床上已用于治療耐藥的癲癇癥和抑郁癥，其不良反應(yīng)較小[14]。與應(yīng)用膽堿能激動(dòng)劑相比，電刺激迷走神經(jīng)的治療作用可能更精確。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[2]顯示，切斷雙側(cè)頸迷走神經(jīng)的大鼠對(duì)隨后注射LPS的反應(yīng)比假手術(shù)組更敏感，更快地發(fā)展為內(nèi)毒素休克，全身性炎性反應(yīng)更嚴(yán)重；而電刺激迷走神經(jīng)則可減少內(nèi)毒素血癥和膿毒癥時(shí) TNF及HMGB1的產(chǎn)生，并防止膿毒性休克，顯著改善動(dòng)物預(yù)后[14]。電刺激迷走神經(jīng)時(shí)，用以激活CAP的電壓和頻率參數(shù)均低于激活心迷走神經(jīng)的閾值，故較為安全。

3.2 α7 nAChR激動(dòng)劑 膽堿是ACh水解的副產(chǎn)物，是一種內(nèi)源性選擇性α7nAChR激動(dòng)劑[15]。研究[16]表明，給予大鼠富含膽堿的飲食或者給狗靜脈注射膽堿，均能對(duì)機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)作用，防止LPS引起的內(nèi)毒素休克。在內(nèi)毒素血癥小鼠中給予膽堿可以減少其腹腔及血清TNF水平；但對(duì)α7nAChR基因敲除小鼠內(nèi)毒素血癥模型給予膽堿卻不能降低TNF的水平[17]。特異性α7nAChR激動(dòng)劑GTS-21可用于治療阿爾茨海默??；在小鼠急性胰腺炎模型中，GTS-21能夠顯著改善其癥狀，降低血漿IL-6水平[18]；而在小鼠LPS所致腹膜炎模型中，GTS-21不但能夠降低血TNF-α水平，還能夠阻止中性粒細(xì)胞的募集[17]。

3.3 膽堿酯酶抑制劑 膽堿酯酶抑制劑可與膽堿酯酶結(jié)合，阻斷其水解膽堿能神經(jīng)未梢釋放的ACh。CAP的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到迷走神經(jīng)及其遞質(zhì)ACh參與對(duì)機(jī)體炎性反應(yīng)的調(diào)控。加蘭他敏具有抑制膽堿酯酶活性和調(diào)節(jié)nAChR活性的雙重作用。在大鼠內(nèi)毒素血癥模型中，外周注射加蘭他敏可以通過激活迷走神經(jīng)而顯著降低血清和脾臟TNF水平，并降低血清IL-6水平，而血清皮質(zhì)酮卻未明顯改變大鼠的生存率[19]。膽堿酯酶抑制劑的調(diào)控范圍廣泛，并非針對(duì)某一炎性介質(zhì)，從而保持了機(jī)體的神經(jīng)內(nèi)分泌及免疫系統(tǒng)的整體性。膿毒癥患者并發(fā)胃腸道動(dòng)力障礙，而膽堿酯酶抑制劑也具有增加胃腸道蠕動(dòng)、促進(jìn)胃排空及直腸排便的作用[20]。膽堿酯酶抑制劑的抗炎作用為膿毒癥治療開辟了一條新途徑。

4 問題和展望

膿毒癥是重癥監(jiān)護(hù)病房(intensive care unit，ICU)常見的危重疾病，其病死率居高不下，對(duì)于膿毒癥的治療是目前危重病學(xué)的研究重點(diǎn)之一，CAP的發(fā)現(xiàn)為膿毒癥治療提供了新方向。中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過體液和神經(jīng)通路調(diào)節(jié)免疫功能，神經(jīng)通路對(duì)外周刺激產(chǎn)生實(shí)時(shí)和局限的反應(yīng)。在免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)之間復(fù)雜的動(dòng)態(tài)交互作用中，對(duì)α7nAChR的識(shí)別為一項(xiàng)基本炎性反應(yīng)調(diào)制器，這為新的膿毒癥治療提供了的方向。CAP通過傳出迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)，它的發(fā)現(xiàn)改變了人們對(duì)炎性反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

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