α7-煙堿型乙酰膽堿受體與動脈粥樣硬化斑塊穩定性的研究進展

李宇鴻綜述 何前松審校

1.貴州中醫藥大學研究生院，貴州 貴陽 550002；2.貴州中醫藥大學第二臨床醫學院，貴州 貴陽 550003

動脈粥樣硬化與血管內皮細胞損傷、炎癥細胞浸潤、平滑肌細胞遷移、脂質代謝紊亂等多種機制密切相關，其中炎癥反應是重要機制之一[1]。炎癥反應誘導斑塊內血管新生，參與動脈粥樣硬化斑塊形成、破裂和血栓的形成[2]。因此，維持炎癥反應的穩態是治療動脈粥樣硬化過程中的關鍵。以往認為體液機制是調節炎癥反應的唯一因素，但在20世紀初，研究人員就已經認識到神經機制在調節炎癥反應的重要性，介導這一過程的是迷走神經，它可通過α7nAChR(膽堿能抗炎通路的重要介導物質)減輕動脈粥樣硬化時斑塊內炎癥反應以及降低血壓和血脂水平[3]。α7nAChR通過刺激迷走神經釋放神經遞質乙酰膽堿(ACh)，作用于特異性細胞表面的相應受體，抑制促炎因子的產生，平衡機體炎癥反應。α7nAChR廣泛分布于巨噬細胞、中性粒細胞、上皮細胞等細胞的表面，是配體門控的鈣離子通道[4]。近年研究表明，α7nAChR可增加血管重構，能通過增加斑塊內血管新生來加速動脈粥樣硬化的進程，與粥樣硬化形成密切相關[5]。并且α7nAChR對炎性細胞具有明顯抑制作用，通過激活α7nAChR可以明顯減少脂質在血管壁的沉積以及抑制炎癥反應，顯著減少動脈粥樣硬化斑塊面積[6]。因此，本文對在炎癥反應、血管新生中起作用的α7nAChR及其在動脈粥樣硬化中可能的作用進行綜述，以期為動脈粥樣硬化治療篩選新靶點。

1 動脈粥樣硬化的發病機制及流行病學

動脈粥樣硬化起源于內皮細胞損傷，血管通透性增加，伴隨內膜中修飾或氧化的脂蛋白(主要是低密度脂蛋白)在內皮下沉積，從而使循環單核細胞向內膜的遷移，隨后循環單核細胞可轉化為巨噬細胞表達清道夫受體[7]。生理條件下，巨噬細胞會不斷攝取血管內皮下多余的脂質，以達到維持血管內皮細胞正常功能的目的。但過度攝取脂質會造成巨噬細胞泡沫化，形成泡沫細胞，而泡沫細胞的出現被認為是動脈粥樣硬化發展的標志之一[8]。另一方面，被激活的內皮細胞與單核巨噬細胞均可分泌黏附因子、細胞因子及趨化因子等因子，這些因子可進一步激活平滑肌細胞，使平滑肌細胞遷移和增殖[9]。隨著這一過程的發展，多種炎性細胞浸潤，脂質不斷沉積，最終形成粥樣斑塊。

流行病學顯示，吸煙是動脈粥樣硬化、中風和心肌梗塞的主要危險因素[10]。香煙中的尼古丁成分可以激活α7nAChR，從而抑制釋放促炎因子，從而達到抗動脈粥樣硬化的目的[11]。最近有研究表明，α7nAChR可抑制巨噬細胞活化從而減輕動脈粥樣硬化時斑塊內的炎癥反應以及降低血壓和血脂水平，是抗動脈粥樣硬化的重要物質[3]。

2 α7nAChR在動脈粥樣硬化中的表達

乙酰膽堿(ACh)作為細胞之間的信號溝通物質在體內分布廣泛。最初，將介導ACh信號傳導的兩類受體稱為煙堿和毒蕈堿，這是基于它們分別對尼古丁和毒蕈堿的不同反應而命名的。α7nAChR是一種煙堿型膽堿能受體，是配體門控的鈣離子通道，是由五個α7亞基構成的同源聚合體[12]。編碼α7亞基的基因包含了十個外顯子，它們編碼了502個氨基酸，其中包括四個跨膜結構域、一個胞外配體結合位點和三個胞外糖基化位點。五個亞基經過翻譯后修飾，在Ric-3蛋白的協助下組裝成有功能的同源聚合體α7nAChR。α7亞基的跨膜區由四個α-螺旋構成，在細胞膜上圍成了一個親水的中央通道，開放時可以高度通過Na+離子和Ca2+離子[13]。兩個相鄰亞基的連接處是配體結合位點，由多個蛋白環相互折疊而成，結合配體時蛋白環間的相互作用可以改變離子通道的開關狀態，從而使離子可以通過。胞外結構域的N末端是α7nAChR的選擇性拮抗劑α-銀環蛇毒素的結合位點。胞內環形結構域上的Tyr-386和Tyr-442有自身負調控的作用，Src超家族激酶使其磷酸化，抑制α7nAChR的活性。

圖1 α7煙堿樣受體的結構

研究表明，膽堿能信號參與動脈粥樣硬化中的炎癥反應，并在人手術取出的斑塊上的T細胞和巨噬細胞中發現α7nAChR，證實α7nAChR可調節炎癥反應中的細胞因子，并減弱巨噬細胞內氧化應激反應和減少氧化性低密度脂蛋白(oxLDL)的吸收，廣泛分布于除神經元以外的多種細胞上，如內皮細胞、樹突狀細胞、T淋巴細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、上皮細胞以及淋巴細胞等細胞的表面[3，14]。此外，這些細胞還可以表達膽堿能系統中的其他物質，其中包括多種其他煙堿和毒蕈堿型乙酰膽堿受體，以及膽堿乙酰轉移酶和乙酰膽堿酯酶等酶，從而形成非神經元膽堿能系統。

3 α7nAChR發揮抗炎穩斑作用的胞內機制

單核細胞、巨噬細胞及各種淋巴細胞等炎性細胞及諸多細胞因子廣泛參與了炎癥反應的發生發展過程。隨著研究的深入，研究人員認識到膽堿能抗炎通路在動脈粥樣硬化中發揮著至關重要的作用，尤其是發揮核心作用的α7nAChR。α7nAChR介導的膽堿能抗炎通路在動脈粥樣硬化中擔任重要角色，與傳統的體液抗炎調節機制相比較，膽堿能抗炎通路在特異性組織的作用更加顯著。研究表明，在缺失α7nAChR的巨噬細胞中，動脈粥樣硬化的進展更加迅速，進而說明巨噬細胞表達的α7nAChR具有保護作用，其作用包括降低血清和巨噬細胞炎性標志物的表達，減弱巨噬細胞內氧化應激反應、減少巨噬細胞對oxLDL和膽固醇的吞噬[15]。通過刺激α7nAChR髓樣細胞免疫調節作用，能抑制脾臟中單核細胞產生，降低炎性因子釋放與抑制髓外造血作用，從而降低斑塊中巨噬細胞數量[16-17]。

目前認為激活的α7nAChR主要參與了Jak2/STAT3通路及NF-κB通路[18]。在α7nAChR激活的情況下，可通過抑制NF-κB核易位并激活JAK2/STAT3信號級聯來微調促炎癥反應，并且可以保護動脈粥樣硬化中巨噬細胞免受內質網應激誘導的細胞遷移、凋亡[19]。有研究報道，通過抑制上訴信號通路可以抑制巨噬細胞極化，發揮炎癥作用，在抗動脈粥樣硬化方面的作用顯著[20]。在刺激迷走神經抑制周圍炎癥的過程中，α7nAChR觸發催化細胞內結構域的激活，從而導致酪氨酸激酶JAK2的募集和磷酸化以及隨后的轉錄因子STAT3的激活，并激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶(AKT)，參與動脈粥樣硬化細胞應激、增殖、分化和凋亡等多種病理生理過程。

4 α7nAChR激動劑在動脈粥樣硬化炎癥反應中的應用

乙酰膽堿和尼古丁是α7nAChR的常見激動劑。在生理情況下，乙酰膽堿是一種廣泛存在于人體各個部位的神經遞質，作用相當廣泛。在激動α7nAChR的同時，還會同時激動神經元上與之對應受體，因此在臨床上很難運用到抗炎治療中。近年研究發現，選擇性α7nAChR激動劑(DMBX-A)可減少斑塊內巨噬細胞數量，通過抗炎作用來減少動脈粥樣硬化斑塊面積并改善脂質代謝，當給予α7nAChR拮抗劑(甲基牛扁堿)則該作用消失[17,21]，提示α7nAChR是膽堿能抗炎通路中不可缺失的一環。α7nAChR對炎性細胞具有明顯抑制作用，通過激活α7nAChR可以明顯減少脂質在血管壁的沉積以及抑制炎癥反應，顯著減少動脈粥樣硬化斑塊面積。

4OHGTS、ARR17779、CAP55、[3H]A-585539等都是α7nAChR選擇性激動劑，其中CAP55在體外實驗中證實，它能夠通過降低內皮細胞黏附因子的表達來阻止免疫細胞的趨化作用。[3H]A-585539是最新發現的可以進入大腦并選擇性地與α7nAChR結合的激動劑，具有較高親和力，在治療中樞神經系統變性疾病方面可能有較好的前景。

5 α7nAChR刺激血管生成促進動脈粥樣硬化

在動脈粥樣硬化的進程中，炎癥反應全程參與在其中，包括動脈粥樣硬化的開始、發生、粥樣斑塊形成和破裂以及后期血栓的形成，并且參與斑塊內新生血管的生成，加劇了斑塊的不穩定性。研究發現，非神經煙堿膽堿能通路參與了動脈粥樣硬化的全過程，包括炎癥反應、血管平滑肌增殖、遷移和斑塊新生血管[22]。來自人體內血管斑塊的證據表明，斑塊內血管生成可促進動脈粥樣硬化和斑塊不穩定。尼古丁通過作用于特異性細胞的煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)，可以誘導血管細胞遷移和增殖，從而增強血管生成[23]。近年研究表明，α7nAChR可激活內皮細胞并增強病理性血管生成，與動脈粥樣硬化形成密切相關[24]。采用α7nAChR拮抗劑或干擾RNA等方法干擾α7nAChR表達，可明顯減弱動脈粥樣硬化斑塊內血管新生[25]。尼古丁作為香煙中的主要生物堿成分，可非特異性地激活煙堿型乙酰膽堿受體，參與動脈粥樣硬化新生血管的形成以及細胞凋亡。研究表明，nAChRs促血管生成活性與尼古丁有關，使用nAChRs拮抗劑可明顯抑制大鼠血管平滑肌細胞的趨化性和遷移性[26]。越來越多的證據表明，使用α7nAChR拮抗劑可抑制α7nAChR的功能活化，減輕實驗模型動物的血管生成，例如a-BT、MLA。因此，抑制α7nAChR部分功能的藥物可能抑制動脈粥樣硬化過程中斑塊血管生成。此外，α7nAChR拮抗劑可抑制動脈粥樣硬化過程中的血小板聚集，從而最大限度降低致命血栓形成的風險[27]。但大量的數據結果顯示，α7nAChR功能的激活可抑制巨噬細胞極化，降低巨噬細胞對oxLDL和膽固醇的吞噬，減輕斑塊炎癥，阻礙動脈粥樣硬化的進程[28-30]。有研究報道，在Apo E基因缺陷型高膽固醇血癥小鼠的主動脈粥樣硬化中，巨噬細胞浸潤與斑塊血管數量之間存在很強的相關性，抑制斑塊血管生成可減少動脈粥樣硬化中巨噬細胞的積累[31]。總而言之，病理性血管生成在動脈粥樣硬化的生長和進展中起關鍵作用。但是，激動α7nAChR在抑制動脈粥樣硬化炎癥反應的同時，是否存在新生血管病理性增加，且斑塊穩定性與炎癥反應、血管新生之間是否存在協同作用，這都需要以后的更多研究來證明。

6 展望

膽堿能抗炎通路(CAP)作為一條神經-免疫通路，它可以調節免疫應答和自身控制炎癥，隨著該通路的深入研究也發現了中樞神經系統直接參與了免疫炎癥的調節，給治療炎性疾病帶來了希望與曙光。該通路的功能活性可以通過其神經元，即迷走神經元和高級神經中樞的膽堿能成分來調節，也可以通過產生細胞因子的細胞上的α7nAChR膽堿能成分來調節。有研究發現，α7nAChR介導的膽堿能抗炎通路，在動脈粥樣硬化、炎性腸病、關節炎等多種疾病中均具有抗炎作用[32]。

研究發現，炎癥反應在易損斑塊的發生發展中發揮重要作用，是免疫應答的重要環節，α7nAChR是一種n型乙酰膽堿能受體亞型，是一種配體門控的離子通道受體，其介導的膽堿能抗炎通路在動脈粥樣硬化發生發展的過程中發揮著重要作用，尤其在抑制炎癥反應、細胞增殖、血管新生等方面具有作用[23，33-35]。由此可見，α7nAChR具有治療炎癥的作用，包括中樞神經系統炎癥及體內其他部位的炎癥，而且相關的機制已經基本研究清晰。α7nAChR激動劑在抗炎治療中有顯著的療效，并且已經在大量的動物實驗和臨床試驗中得到證實，是治療炎癥的一個新思路和新方向[36]。最初的研究表明，膽堿能抗炎途徑的關鍵介質ACh通過巨噬細胞上表達的α7nAChR直接抑制細胞因子釋放，調節初級免疫器官中免疫細胞從而發揮抗炎作用。雖然α7nAChR配體在細胞培養和動物模型中均顯示出明顯的抗動脈粥樣硬化活性，但由于煙堿型乙酰膽堿受體在大腦和肌肉調節中起著重要作用，因此還需關注潛在的中樞神經系統和周圍神經系統心臟神經系統介導的不良反應，并且還需要進一步研究和闡明單個n個AChR亞基在動脈粥樣硬化形成過程中的作用，如a7-nAChR和a1-nAChR。目前的研究證據顯示，膽堿能可調節血管新生，但在人類疾病中各種形式的病理性新血管形成中的意義尚待確定。盡管炎癥加劇、病理性血管性新生可導致斑塊內環境紊亂，但部分研究結果認為血管新生可減弱動脈粥樣硬化甚至逆轉斑塊的進展。有研究提出：在臨床中，他汀類藥物廣泛用于治療動脈粥樣硬化，并且效果明顯，但是大多數患者的病情仍然不容樂觀，有加重趨勢[37]。

綜上所述，雖然α7nAChR介導的堿能抗炎通路在動脈粥樣硬化發生發展的過程中的機制尚未完全明確，但是已有大量研究表明α7nAChR激動劑在抗炎治療中有顯著的療效。因此，α7nAChR有可能成為治療動脈粥樣硬化的新型治療靶點，具有重要的科學意義和應用價值。