作者：黄勇 北京积水潭医院

胆碱能抗炎通路（CAIP）对于对抗炎症和治疗包括急性呼吸窘迫综合征（ARDS）在内的多种疾病非常重要，并且与迷走神经的完整性有关。然而，其潜在的病理生理机制尚不清楚。我们假设CAIP通过STAT3信号通路调节ARDS后的肺损伤修复，STAT3信号途径是α7nAhR的重要下游效应器。我们通过对大鼠进行迷走神经刺激（VNS）来增强CAIP活性，并给予α-7乙酰胆碱受体（α7nAhR）激动剂和拮抗剂，以确定VNS是否可以通过CAIP调节肺部炎症反应来减轻肺损伤。在ARDS大鼠模型中，VNS后TNF-α和IL-1β分泌减少，而IL-10水平升高。此外，VNS治疗降低了M1巨噬细胞标记物的肺部mRNA水平，而增加了M2巨噬细胞标记物。VNS治疗后肺组织中Caspase-1的表达减少，而STAT3的表达增加。切断颈迷走神经传出支并阻断α7nAhR可逆转VNS的上述效应。这些发现表明VNS通过促进CAIP活性来抑制ARDS炎症反应。接下来，我们使用慢病毒敲除STAT3表达来探讨VNS通过CAIP对ARDS模型大鼠肺部炎症的机制。VNS激活α7nAhR，增加STAT3表达，降低Caspase-1表达，通过抑制炎性焦下垂和M1至M2巨噬细胞转化抑制炎症，这可能构成VNS在ARDS中作用的主要机制。
急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是一种具有高死亡率的临床常见疾病，其特征是急性、弥漫性和炎症性肺损伤。ARDS的发病机制复杂，炎症介导的损伤在这一过程中起着关键作用。因此，调节炎症反应以促进ARDS的恢复一直引起临床医生的高度关注；然而，到目前为止，没有任何干预措施产生明显的效果。越来越多的研究发现，胆碱能抗炎通路（CAIP）在ARDS相关肺损伤的调节中起着重要作用。在各种刺激诱导的炎症反应中，炎症介质触发CAIP活性并参与ARDS6的恢复；然而，其病理生理机制尚不清楚。CAIP的作用模式涉及从迷走神经传入分支向大脑孤核传递炎症刺激信号。这导致迷走神经背核的兴奋，然后脉冲通过迷走神经的传出分支释放乙酰胆碱。因此，乙酰胆碱与炎症细胞或免疫细胞表面的N型乙酰胆碱受体α7nAhR结合，从而对炎症起拮抗作用。α7nAhR是CAIP的一个关键节点，α7nArR激动剂的施用可以减弱脂多糖（LPS）诱导的ARDS肺损伤。迷走神经刺激（VNS）是激活CAIP的一种相对成熟的方法，包括电刺激颈部迷走神经的传出分支，从而促进乙酰胆碱从其末端释放，然后作用于α7nAhR。它已在临床上用于治疗难治性癫痫和抑郁症等疾病。
研究发现，VNS可以增强CAIP活性，促进ARDS的恢复；然而，其根本机制尚不清楚。一种可能的机制是VNS促进迷走神经末梢释放乙酰胆碱，乙酰胆碱激活α7nAhR浸润的炎性细胞，导致STAT3的下游激活。这会触发抑制促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β等）分泌并促进炎细胞释放抗炎细胞因子（IL-10）的信号，从而减少ARDS引起的肺部炎症和损伤。
我们使用LPS诱导的ARDS大鼠模型观察巨噬细胞表型和炎性因子表达的变化，以阐明VNS是否可以减少ARDS中的炎症反应并促进肺损伤的恢复。我们还研究了VNS对CAIP、STAT3和焦下垂的影响，以探讨VNS促进肺损伤修复的机制，为其在临床环境中用于ARDS的预防和治疗提供理论支持。
在ARDS的炎症反应过程中，乙酰胆碱增加以激活炎症细胞（包括巨噬细胞和中性粒细胞）膜上的α7nAhR以及STAT3。最近的研究表明，α7nAhR可以下调炎症小体的激活。它抑制包括肺泡巨噬细胞在内的炎性细胞中促炎细胞因子和趋化因子的分泌，并减少肺部炎症和损伤。使用LPS诱导的ARDS大鼠模型，我们发现在ARDS大大鼠中施用α7nAhR激动剂可以减少肺损伤，而迷走神经切断和α7nArR抑制剂可以加重肺炎症反应，这表明在ARDS相关的炎症反应中存在肺副交感神经炎性反射。VNS可以激活和增强CAIP的活性，以减少炎症。我们的结果表明，VNS激活α7nAhR受体，通过激活STAT3影响巨噬细胞转化和肺组织细胞焦下垂，减少促炎细胞因子如TNF-α和IL-1β的释放，增加抗炎细胞因子如IL-10的释放，所有这些都是减少炎性反应的重要机制。
在ARDS的初始炎症反应阶段，巨噬细胞在促进组织修复和减少炎症反应方面发挥重要作用。巨噬细胞功能的多样性归因于巨噬细胞表型的可塑性，包括经典激活的M1巨噬细胞和替代激活的M2巨噬细胞。巨噬细胞参与ARDS的发展和解决，因为它们在疾病中的功能由其极化状态决定，M1巨噬细胞可以极化Th1细胞并分泌TNF-α以促进炎症，而M2巨噬细胞可以诱导Th2细胞分泌IL-10以抑制炎症并促进炎性损伤修复。对ARDS模型大鼠进行VNS后，发现M1巨噬细胞转化为M2巨噬细胞。M1巨噬细胞在ARDS的炎症阶段起促炎作用，而M2巨噬细胞在VNS后在肺部起抗炎作用。GTS-21和MLA干预以及慢病毒降低STAT3表达后，巨噬细胞M1和M2的表型变化也受到影响。这些结果表明，CAIP和STAT3参与调节巨噬细胞从M1到M2表型的转化。我们的结果中的M1/M2极化是由基因表达间接决定的，未来通过流式细胞术对巨噬细胞极化数据的确认将加强这一发现。
α7nAhR激动剂和抑制剂已被证明直接影响肺部炎症因子的分泌，并调节下游的STAT3。STAT3是一种信号转导和转录激活的细胞质蛋白，可由多种细胞因子或生长因子诱导。激活的STAT3蛋白进入细胞核并与靶基因的调节区结合，并调节包括TNF-α、iNOS、IL-6等基因启动子区中特定核苷酸序列的表达。。它参与生物过程，如细胞的免疫调节。慢病毒敲低STAT3表达后，CAIP的作用被有效抑制，这表明VNS可能通过激活STAT3来增强CAIP活性以对抗炎症。