支气管C型神经纤维在支气管哮喘中的作用研究

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姚欣
南京医科大学第一附属医院（江苏省人民医院） 210029

   支气管C型神经纤维（Bronchopulmonary C-fibers ,PCFs）是支配呼吸道的主要迷走神经类型，在气道黏膜和深层气道组织中大量存在C型神经纤维末梢，受吸入刺激物及内源分子刺激后，可通过胆碱能通路引起支气管收缩和粘液大量分泌等效应，同时释放速激肽及降钙素原相关蛋白等物质，对下游效应细胞产生级联效应[1]，在支气管哮喘的慢性炎症微环境中作为非炎症细胞组分参与哮喘的发生及发展。
        
   1. PCFs作为哮喘非炎症组分的基础

   早在2001年就有研究者发现，刺激C型神经纤维能够增加豚鼠的呼气时间、呼吸阻力，并降低肺顺应性；将5周的幼豚鼠置于烟草烟雾刺激下发现C型神经纤维的动作电位频率及豚鼠呼气时间增加[2]，提示激活C型神经纤维的效应与支气管哮喘特征相似。而确证性的研究出现在2017年，对正常小鼠和C型神经纤维退变的小鼠进行HDM致敏，结果显示无论是否经HDM致敏，正常小鼠气道阻力均较C型神经纤维退变小鼠升高；在正常小鼠中，HDM致敏小鼠与对照组小鼠相比，肺组织匀浆中P物质水平升高，而在C型神经纤维退变小鼠中，是否致敏对P物质水平没有影响。免疫荧光染色显示HDM致敏小鼠平滑肌细胞增殖显著，而C型神经纤维退变小鼠平滑肌荧光强度与未致敏相仿[3]，提示支气管C型神经纤维在支气管哮喘中作为非炎症组分参与病理过程。

   2. PCFs是哮喘神经内分泌机制的关键节点

   2.1 PCFs接受温度调控

   尽管目前普遍认为吸入冷空气更能够引发哮喘患者的支气管收缩，然而实验显示呼吸潮热空气诱发剧烈支气管收缩的强度及速度都远高于前者。PCFs作为一种无髓鞘的神经纤维，受热刺激后表达香草酸瞬时电位受体亚型1（transient receptor potential vanilloid-1，TRPV1），刺激此类受体即可产生包括咳嗽及支气管收缩的防御反应[4,5]。予受试者吸入45度和22度的空气，发现吸入湿热空气的哮喘患者FEV1及FEV1/FVC较吸入常温空气的患者降低，而在预防性使用异丙托溴铵后，湿热空气对呼吸功能的影响能够完全消除，显示胆碱能通路神经元在温度感应及控制中的作用，提示PCFs在哮喘患者的环境温度感应及调控中的潜在作用[6]。

   2.2 PCFs接受神经递质P物质调控

   P物质（Substance P，SP）作为神经递质在前述的HDM致敏小鼠模型中已发现较健康小鼠升高，其对C型神经纤维是否具有神经元-神经递质的调控作用同样受到关注。在左心房注射辣椒素（CAP）刺激C型神经纤维，再于孤束核双侧注射P物质，比较注射前后呼气时间的比值变化，显示辣椒素+P物质共同作用时呼气时间比值显著延长，提示P物质对C型神经纤维的增敏及效应放大作用[7]。

   2.3 PCFs接受部分代谢产物调控

   PCFs作为气道中接受伤害刺激的主要迷走神经纤维，在内脏和躯体感觉C型神经纤维中已发现其可被炎症部位的内源性化学介质激活；在动物实验中，业已证实过敏性炎症介质对C型神经纤维的激活可导致气道高反应性[8]。有研究对辣椒素敏感的C型神经纤维进行了RNA测序，发现C型神经纤维不表达绝大多数炎症介质受体，仅表达包括鞘磷脂在内的少量受体，其中表达最丰富的为1-磷酸鞘氨醇受体3（phingosine-1-phosphate receptor 3,S1PR3）。1-磷酸鞘氨醇（phingosine-1-phosphate ,S1P）是膜组分中鞘脂类物质的生物活性代谢物，可作为细胞内信号分子和内分泌物发挥功能。在2001年的研究中即发现，哮喘患者的肺泡灌洗液中S1P的水平升高[9]，将肺组织和相应神经节及神经纤维分离，气管插管内灌入不同浓度的S1P，可见触发的动作电位总数随浓度递增；而添加S1PR3的拮抗剂，则见动作电位数显著降低；将S1PR3局部敲除再进行S1P刺激，动作电位总数极度降低，而使用ATP或辣椒素刺激S1PR3敲除的C型神经纤维则未见到动作电位总数的差异[10]，提示S1P作为代谢产物或内分泌物对PCFs具有调控作用。

   2.4 PCFs接受阳离子调控

   在炎症环境下，如嗜酸粒细胞、中性粒细胞等会合成并释放一系列低分子量、高阳离子、富含胱氨酸/精氨酸的蛋白质，这类阳离子蛋白在嗜酸性粒细胞浸润的气道黏膜损伤和哮喘发病机制中起关键作用[11]，哮喘患者支气管肺泡灌洗液中嗜酸性粒细胞阳离子蛋白（ECP）水平显著增加，且与疾病严重程度相关[12]。在气道内滴注ECP可诱发支气管痉挛及气道高反应性[13]，予人工合成的阳离子蛋白如聚赖氨酸（poly-L-lysine，PLL）同样可以诱发，提示阳离子蛋白可能刺激PCFs。

   研究者予阳离子蛋白滴加前后测定PCF的神经活性，显示嗜酸性粒细胞阳离子蛋白（ECP）和主要碱性蛋白（MBP）滴加后神经活性均较单纯溶媒升高。而滴加人工阳离子蛋白PLL，同样可以观察到C型神经纤维的活性增强，且对辣椒素等物质的反应也增加。将PLL与等体积等浓度的带负电荷的肝素混合后滴入气道，发现PLL的刺激作用完全消失，而先后使用PLL与肝素则对神经纤维的刺激没有抑制作用[14]。

   2.5 PCFs接受过敏原调控

   卵清蛋白（Ovalbumin，OVA）作为小鼠过敏性哮喘造模的常见致敏原，对C型神经纤维同样具有效应放大作用。在对照组和OVA致敏小鼠右心房注射辣椒素刺激C型神经纤维，可见OVA致敏小鼠出现更为密集的动作电位，检测电脉冲数可见OVA致敏小鼠的电活动更为活跃，提示C型神经纤维也可受过敏原的直接刺激[15]。

   3.总结

   C型神经纤维在解剖结构上作为一种无髓的、易生发和修复的神经纤维类型，能够感受外部各类刺激，如温度、内分泌物、神经递质、阳离子及过敏原等，同时作为胆碱能神经通路的组成部分，已有报道提示噻托溴铵可阻断C型神经纤维的TRPV1受体，抑制豚鼠迷走神经中辣椒素的效应[16]，提示C型神经纤维是哮喘非炎症的重要组成部分和潜在的治疗靶点，其是否在寡细胞型哮喘或哮喘的精神、社会因素中作为病理基础仍有待更多的探索与发现。


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