引用本文： 張雨寒, 羅鳳鳴. 慢性阻塞性肺疾病與毒蕈堿型膽堿能受體. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(9): 673-676. doi: 10.7507/1671-6205.201812005 復制
GOLD2019 提出，慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種常見的、可以預防和可以治療的疾病，其特征是持續存在的呼吸系統癥狀和氣流受限，病因是氣道和肺泡異常，通常與顯著暴露于毒性顆粒和氣體有關[1-2]，我國慢阻肺患病率約為 8.6%，其中 40 歲以上人群患病率約為 13.7%[3]。膽堿能受體通過結合膽堿能神經元釋放的乙酰膽堿（ACh），調控氣道平滑肌收縮及黏液分泌，在調節氣道張力方面起重要作用[4]。膽堿能受體可分為毒蕈堿型受體（M）和煙堿型受體（N）。其中，M 受體主要分布于膽堿能神經節后纖維所支配的效應器，如心臟、平滑肌等[5]。研究表明，慢阻肺患者膽堿能神經功能亢進，膽堿能神經張力增高，氣道內 M 受體分布及組成比例異常[6]。本文就近年來 M 受體相關信號通路對慢阻肺患者發病以及治療的影響進行綜述。
1 M 受體概述
M 受體是一種由一條肽鏈組成的膜結合性糖蛋白，分子量約為 50 kD，N 端位于膜外，有 1 個或多個羰基化位點，C 端伸入細胞質內，具有特異的空間結構及立體選擇性[7]。M 受體的一級結構形成了在細胞膜上呈輪輻狀排列的7個跨膜區（TMⅠ～TMⅦ）、3個胞內環（i1～i3）和3個胞外環（o1～o3）。其中，M 受體在跨膜區與激動劑或拮抗劑結合，o1 與o3 間的半胱氨酸殘基形成二硫鍵；而 i2 與細胞質膜之間的氨基酸三聯體（Asp、Arg、Tyr），影響受體的表達及功能[8]。M 受體是 G 蛋白耦聯型、通過第二信使受體介導的受體家族，主要分布于副交感神經節后纖維所支配的效應細胞。通過奎寧環基苯甲酸酯進行放射自顯影測繪研究表明，M 受體主要存在于于氣道平滑肌、血管內皮、黏膜下腺細胞、神經組織及肺泡壁[9]。M 受體按照 i3 環氨基酸長度的不同，可分為 M1～M4 四種藥理學亞型，或者可分為 m1～ m5 五種分子亞型，其中 M1～M4 與 m1～m4 一一對應，而 m5 尚未找到與之對應的藥理學亞型[10]。還有研究報道，第 6 種 M 受體分子亞型 m6 已被克隆[11]。使用藥理學方法和特異的 cDNA 探針發現 M1～M3 存在于在人肺組織[12]。
M 受體家族中 50%～60% 為 M1 受體，分布于副交感神經節、黏膜下腺體和肺泡壁。其中，分布于副交感神經節的 M1 受體主要作用為促進神經傳導、增強膽堿能反射；分布于黏膜下腺體的 M1 受體是促進腺體的黏液分泌；而位于為肺泡壁的興奮型 M1 受體，促進去甲腎上腺素的釋放，拮抗 Ach 引起的支氣管收縮[13]。M2 受體主要分布于膽堿能神經元突觸前膜及呼吸道平滑肌，起負反饋性保護作用，抑制神經系統的功能過度亢進，突觸前膜的 M2 受體為自身受體，可自身激活，關閉電壓門控的 Ca2+ 通道，負反饋調節 Ach 的釋放；氣道平滑肌細胞膜上的 M2 受體可通過抑制腺苷酸環化酶和依賴 Ca2+ 的 K+ 通道來阻止 β 腎上腺素引起的支氣管舒張，使支氣管收縮[14]。M3 受體主要分布于呼吸道平滑肌、黏膜下腺體、杯狀細胞、氣道上皮細胞和血管內皮細胞，分別介導支氣管收縮、黏膜下腺體和杯狀細胞分泌黏液。M3 受體可聯合 M1受體主要通過 Gq 蛋白作用于磷脂酸肌醇系統激活磷脂酶 C，生成三磷酸肌醇和二酰基甘油，增加細胞質中的 Ca2+ 水平，導致支氣管平滑肌收縮。而位于血管內皮細胞的 M3 受體。主要促進內皮細胞釋放內皮依賴性舒張因子（EDRF）即一氧化氮（NO），使鄰近平滑肌細胞松弛，介導肺血管舒張[15]。M4 受體分布于紋狀體 MSNs，對氧化震顫素上調 DARPP-32 P-Thr75 磷酸化水平具有特異性的調控作用，可能與帕金森病的治療有關[16]。還有研究表明，位于脊髓背角傳入神經末梢突觸前膜 M4 受體抑制興奮性谷氨酸遞質的釋放，與膽堿能系統和 M 受體在脊髓水平對傷害性刺激調控有關[17]。M5 受體可以與 G 蛋白偶聯，激活多種效應酶，產生相應的生物學效應；也可作用于離子通道來調節細胞間的信號傳遞。M5 受體調節中樞 NO 的生成和多巴胺的釋放，影響記憶、認知、精神活動等，可能成為藥物濫用成癮的治療新靶向[18]。
2 M 受體在慢阻肺發病機制中的作用
慢阻肺患者肺組織 M 受體總密度減低，親和性無改變。但其 M1、M3 受體比例增加，M2 受體比例減少。且慢阻肺患者 M3 受體介導支氣管收縮敏感性增強，表明 M3 受體為介導支氣管收縮的主要受體[19]。
最近的研究表明，α7 煙堿型乙酰膽堿受體（α7nAChR）是減輕炎性細胞（包括巨噬細胞和樹突細胞）中炎性細胞因子釋放的關鍵靶標[20]。該副交感神經系統調節循環途徑可能存在于肺中并且可能參與調節感染期間的炎癥和免疫以及其他炎性肺病，包括哮喘和慢阻肺[21]。
副交感神經節后纖維所釋放的 Ach 可激活黏膜下腺體及平滑肌上的 M 受體，使支氣管平滑肌痙攣和黏液分泌。而根據細胞內鈣測定和藥理學分析顯示，Toll 樣受體 7（TLR7）通過激活 sarco/內質網 Ca2 + -ATPase 2（SERCA2）減弱了 ACh 引起的細胞內鈣濃度的瞬時升高。TLR7 的功能障礙最終導致 M 受體功能異常，氣道黏液持續分泌，并成為慢阻肺的誘因之一[22]。
膽堿能神經元細胞與非神經元細胞通過膽堿乙酰轉移酶（ChAT）合成并釋放 ACh，與上皮細胞表面的 M3 受體結合，發揮其生理作用。Montalbano 等[23]的研究表明，香煙煙霧改變了慢阻肺患者支氣管上皮細胞中 M3 受體、ChAT 表達和 ACh 產生的水平，使其介導的相應支氣管收縮功能的敏感性增強，促進支氣管組織和相關肺功能的改變，加強氣道炎癥和氣道重塑。
3 M 受體對慢阻肺治療的影響
Kistemaker 等[24]研究發現，以 Ach 為靶點的支氣管舒張藥具有抗感染和氣道重塑作用。如異丙托溴銨、氧托溴銨、噻托溴銨等，可有效改善慢阻肺患者的肺功能、運動耐力、生活質量，減少慢阻肺急性加重頻率。抗膽堿藥與 β 受體激動劑的療效比較研究顯示，在慢阻肺的治療中抗膽堿藥舒張支氣管的能力等于甚至強于 β 受體激動劑，抗膽堿藥與茶堿的療效比較研究顯示，茶堿治療窗口小，雖然對合并肺心病的慢阻肺患者療效較好，但容易出現不良反應。因此，與其他支氣管舒張藥相比，抗膽堿藥至少具有等效的支氣管舒張作用和較小的不良反應。抗膽堿藥的不良反應與安慰劑相似。由于不同支氣管舒張藥的作用位點不同，故抗膽堿藥可有效地與其他支氣管舒張藥聯合使用，進一步改善患者的臨床狀況[25]。Theravance Biopharma 公司和 Mylan N.V. 申請臨床使用的TD‐4208 是一種有效的高親和力和高選擇性 M 受體拮抗劑，對人類 M3 受體具有動力學選擇性，可以在氣道組織中產生有效且持久的 M 受體介導的收縮反應拮抗作用[26]。另外研究發現，在輕中度慢阻肺患者中，女性較男性肺部 M2 受體基因相對于 M3 受體基因表達更多，應用異丙托溴銨效果更好[27]。
由于 M3 受體分布及數量改變對慢阻肺影響較大，臨床上主要使用 M3 受體拮抗劑為首選的抗膽堿藥。但目前該類藥物亞型選擇性（M3/M2）不高且有一定的不良反應，王智鵬等[28]研究設計了高選擇性 M3 受體拮抗劑，并取得一定進展。
長效 β 受體激動劑（LABA）與長效抗膽堿藥（LAMA）在慢阻肺穩定期臨床控制中常聯合使用，LABA/LAMA 聯合使用效果比以往 LABA 與吸入性糖皮質激素（ICS）聯合使用效果好，即能有效改善患者肺功能、降低患者慢阻肺或哮喘急性加重及肺炎風險[29]。但有文獻顯示，ICS 的使用會增加肺炎的風險[30]。因此，LABA 與 LAMA 的聯合使用可能將會代替以往 LABA 與 ICS 的聯合使用，成為慢阻肺穩定期的一線藥物。而 LAMA 的單獨治療與 LABA 與 LAMA 聯合治療，在輕至中度的慢阻肺患者的初始治療中效果相當[31]。而適用于重度慢阻肺患者 LABA+LAMA+ICS三聯治療，已經被證實在慢阻肺合并肺動脈高壓的治療中起到協同作用，緩解肺功能的進行性下降，對患者起到良好的治療作用[32]。Lane 等[33]經調查統計發現，大約 25% 的慢阻肺患者在開始實施 LAMA 單藥治療或 LAMA+LABA 雙重治療后的的12 個月內調整為三聯療法。其中僅有 50% 的患者報告出現惡化，表明其他 50% 可能由于其他原因升級為三聯療法。因此，LAMA 的使用以及伴隨的藥物使用是調整為三聯療法的重要預測因子。
荷蘭格羅寧根大學醫學中心的 Slebos 等[34]認為，可以通過肺部去神經療法（TLD），即在鏡下經導管通過射頻行肺部副交感神經消融術，破壞肺部副交感神經，阻斷左右主支氣管周圍的副交感神經，減少 Ach 的釋放與 M 受體的激活，從而改善患者肺功能和臨床癥狀，起到治療作用。在Hummel 等[35]的動物實驗中，TLD 使綿羊的肺阻力降低約 30%，并消除了感覺介導的 Hering-Breuer 反射。在 TLD 后30 d，綿羊軸突染色持續降低 60%。所有經處理的氣道的上皮完整性均未被破壞，食管和食管周圍迷走神經分支未受影響，其他支氣管周圍結構的損傷也很小。TLD 主要針對慢性支氣管炎型慢阻肺患者，有顯著的治療作用[36]。臨床隨訪也發現 TLD 對于慢阻肺患者具有較好的可行性和長期安全性[37]。
副交感神經通路中 M 受體的異常分布及功能為慢阻肺患者自主神經紊亂的主要原因。M 受體的分布變化，不僅影響慢阻肺患者的發病，也影響患者的治療及預后。因此，M 受體對研究慢阻肺的防治具有重要意義，對臨床具有一定的指導作用。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
GOLD2019 提出，慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種常見的、可以預防和可以治療的疾病，其特征是持續存在的呼吸系統癥狀和氣流受限，病因是氣道和肺泡異常，通常與顯著暴露于毒性顆粒和氣體有關[1-2]，我國慢阻肺患病率約為 8.6%，其中 40 歲以上人群患病率約為 13.7%[3]。膽堿能受體通過結合膽堿能神經元釋放的乙酰膽堿（ACh），調控氣道平滑肌收縮及黏液分泌，在調節氣道張力方面起重要作用[4]。膽堿能受體可分為毒蕈堿型受體（M）和煙堿型受體（N）。其中，M 受體主要分布于膽堿能神經節后纖維所支配的效應器，如心臟、平滑肌等[5]。研究表明，慢阻肺患者膽堿能神經功能亢進，膽堿能神經張力增高，氣道內 M 受體分布及組成比例異常[6]。本文就近年來 M 受體相關信號通路對慢阻肺患者發病以及治療的影響進行綜述。
1 M 受體概述
M 受體是一種由一條肽鏈組成的膜結合性糖蛋白，分子量約為 50 kD，N 端位于膜外，有 1 個或多個羰基化位點，C 端伸入細胞質內，具有特異的空間結構及立體選擇性[7]。M 受體的一級結構形成了在細胞膜上呈輪輻狀排列的7個跨膜區（TMⅠ～TMⅦ）、3個胞內環（i1～i3）和3個胞外環（o1～o3）。其中，M 受體在跨膜區與激動劑或拮抗劑結合，o1 與o3 間的半胱氨酸殘基形成二硫鍵；而 i2 與細胞質膜之間的氨基酸三聯體（Asp、Arg、Tyr），影響受體的表達及功能[8]。M 受體是 G 蛋白耦聯型、通過第二信使受體介導的受體家族，主要分布于副交感神經節后纖維所支配的效應細胞。通過奎寧環基苯甲酸酯進行放射自顯影測繪研究表明，M 受體主要存在于于氣道平滑肌、血管內皮、黏膜下腺細胞、神經組織及肺泡壁[9]。M 受體按照 i3 環氨基酸長度的不同，可分為 M1～M4 四種藥理學亞型，或者可分為 m1～ m5 五種分子亞型，其中 M1～M4 與 m1～m4 一一對應，而 m5 尚未找到與之對應的藥理學亞型[10]。還有研究報道，第 6 種 M 受體分子亞型 m6 已被克隆[11]。使用藥理學方法和特異的 cDNA 探針發現 M1～M3 存在于在人肺組織[12]。
M 受體家族中 50%～60% 為 M1 受體，分布于副交感神經節、黏膜下腺體和肺泡壁。其中，分布于副交感神經節的 M1 受體主要作用為促進神經傳導、增強膽堿能反射；分布于黏膜下腺體的 M1 受體是促進腺體的黏液分泌；而位于為肺泡壁的興奮型 M1 受體，促進去甲腎上腺素的釋放，拮抗 Ach 引起的支氣管收縮[13]。M2 受體主要分布于膽堿能神經元突觸前膜及呼吸道平滑肌，起負反饋性保護作用，抑制神經系統的功能過度亢進，突觸前膜的 M2 受體為自身受體，可自身激活，關閉電壓門控的 Ca2+ 通道，負反饋調節 Ach 的釋放；氣道平滑肌細胞膜上的 M2 受體可通過抑制腺苷酸環化酶和依賴 Ca2+ 的 K+ 通道來阻止 β 腎上腺素引起的支氣管舒張，使支氣管收縮[14]。M3 受體主要分布于呼吸道平滑肌、黏膜下腺體、杯狀細胞、氣道上皮細胞和血管內皮細胞，分別介導支氣管收縮、黏膜下腺體和杯狀細胞分泌黏液。M3 受體可聯合 M1受體主要通過 Gq 蛋白作用于磷脂酸肌醇系統激活磷脂酶 C，生成三磷酸肌醇和二酰基甘油，增加細胞質中的 Ca2+ 水平，導致支氣管平滑肌收縮。而位于血管內皮細胞的 M3 受體。主要促進內皮細胞釋放內皮依賴性舒張因子（EDRF）即一氧化氮（NO），使鄰近平滑肌細胞松弛，介導肺血管舒張[15]。M4 受體分布于紋狀體 MSNs，對氧化震顫素上調 DARPP-32 P-Thr75 磷酸化水平具有特異性的調控作用，可能與帕金森病的治療有關[16]。還有研究表明，位于脊髓背角傳入神經末梢突觸前膜 M4 受體抑制興奮性谷氨酸遞質的釋放，與膽堿能系統和 M 受體在脊髓水平對傷害性刺激調控有關[17]。M5 受體可以與 G 蛋白偶聯，激活多種效應酶，產生相應的生物學效應；也可作用于離子通道來調節細胞間的信號傳遞。M5 受體調節中樞 NO 的生成和多巴胺的釋放，影響記憶、認知、精神活動等，可能成為藥物濫用成癮的治療新靶向[18]。
2 M 受體在慢阻肺發病機制中的作用
慢阻肺患者肺組織 M 受體總密度減低，親和性無改變。但其 M1、M3 受體比例增加，M2 受體比例減少。且慢阻肺患者 M3 受體介導支氣管收縮敏感性增強，表明 M3 受體為介導支氣管收縮的主要受體[19]。
最近的研究表明，α7 煙堿型乙酰膽堿受體（α7nAChR）是減輕炎性細胞（包括巨噬細胞和樹突細胞）中炎性細胞因子釋放的關鍵靶標[20]。該副交感神經系統調節循環途徑可能存在于肺中并且可能參與調節感染期間的炎癥和免疫以及其他炎性肺病，包括哮喘和慢阻肺[21]。
副交感神經節后纖維所釋放的 Ach 可激活黏膜下腺體及平滑肌上的 M 受體，使支氣管平滑肌痙攣和黏液分泌。而根據細胞內鈣測定和藥理學分析顯示，Toll 樣受體 7（TLR7）通過激活 sarco/內質網 Ca2 + -ATPase 2（SERCA2）減弱了 ACh 引起的細胞內鈣濃度的瞬時升高。TLR7 的功能障礙最終導致 M 受體功能異常，氣道黏液持續分泌，并成為慢阻肺的誘因之一[22]。
膽堿能神經元細胞與非神經元細胞通過膽堿乙酰轉移酶（ChAT）合成并釋放 ACh，與上皮細胞表面的 M3 受體結合，發揮其生理作用。Montalbano 等[23]的研究表明，香煙煙霧改變了慢阻肺患者支氣管上皮細胞中 M3 受體、ChAT 表達和 ACh 產生的水平，使其介導的相應支氣管收縮功能的敏感性增強，促進支氣管組織和相關肺功能的改變，加強氣道炎癥和氣道重塑。
3 M 受體對慢阻肺治療的影響
Kistemaker 等[24]研究發現，以 Ach 為靶點的支氣管舒張藥具有抗感染和氣道重塑作用。如異丙托溴銨、氧托溴銨、噻托溴銨等，可有效改善慢阻肺患者的肺功能、運動耐力、生活質量，減少慢阻肺急性加重頻率。抗膽堿藥與 β 受體激動劑的療效比較研究顯示，在慢阻肺的治療中抗膽堿藥舒張支氣管的能力等于甚至強于 β 受體激動劑，抗膽堿藥與茶堿的療效比較研究顯示，茶堿治療窗口小，雖然對合并肺心病的慢阻肺患者療效較好，但容易出現不良反應。因此，與其他支氣管舒張藥相比，抗膽堿藥至少具有等效的支氣管舒張作用和較小的不良反應。抗膽堿藥的不良反應與安慰劑相似。由于不同支氣管舒張藥的作用位點不同，故抗膽堿藥可有效地與其他支氣管舒張藥聯合使用，進一步改善患者的臨床狀況[25]。Theravance Biopharma 公司和 Mylan N.V. 申請臨床使用的TD‐4208 是一種有效的高親和力和高選擇性 M 受體拮抗劑，對人類 M3 受體具有動力學選擇性，可以在氣道組織中產生有效且持久的 M 受體介導的收縮反應拮抗作用[26]。另外研究發現，在輕中度慢阻肺患者中，女性較男性肺部 M2 受體基因相對于 M3 受體基因表達更多，應用異丙托溴銨效果更好[27]。
由于 M3 受體分布及數量改變對慢阻肺影響較大，臨床上主要使用 M3 受體拮抗劑為首選的抗膽堿藥。但目前該類藥物亞型選擇性（M3/M2）不高且有一定的不良反應，王智鵬等[28]研究設計了高選擇性 M3 受體拮抗劑，并取得一定進展。
長效 β 受體激動劑（LABA）與長效抗膽堿藥（LAMA）在慢阻肺穩定期臨床控制中常聯合使用，LABA/LAMA 聯合使用效果比以往 LABA 與吸入性糖皮質激素（ICS）聯合使用效果好，即能有效改善患者肺功能、降低患者慢阻肺或哮喘急性加重及肺炎風險[29]。但有文獻顯示，ICS 的使用會增加肺炎的風險[30]。因此，LABA 與 LAMA 的聯合使用可能將會代替以往 LABA 與 ICS 的聯合使用，成為慢阻肺穩定期的一線藥物。而 LAMA 的單獨治療與 LABA 與 LAMA 聯合治療，在輕至中度的慢阻肺患者的初始治療中效果相當[31]。而適用于重度慢阻肺患者 LABA+LAMA+ICS三聯治療，已經被證實在慢阻肺合并肺動脈高壓的治療中起到協同作用，緩解肺功能的進行性下降，對患者起到良好的治療作用[32]。Lane 等[33]經調查統計發現，大約 25% 的慢阻肺患者在開始實施 LAMA 單藥治療或 LAMA+LABA 雙重治療后的的12 個月內調整為三聯療法。其中僅有 50% 的患者報告出現惡化，表明其他 50% 可能由于其他原因升級為三聯療法。因此，LAMA 的使用以及伴隨的藥物使用是調整為三聯療法的重要預測因子。
荷蘭格羅寧根大學醫學中心的 Slebos 等[34]認為，可以通過肺部去神經療法（TLD），即在鏡下經導管通過射頻行肺部副交感神經消融術，破壞肺部副交感神經，阻斷左右主支氣管周圍的副交感神經，減少 Ach 的釋放與 M 受體的激活，從而改善患者肺功能和臨床癥狀，起到治療作用。在Hummel 等[35]的動物實驗中，TLD 使綿羊的肺阻力降低約 30%，并消除了感覺介導的 Hering-Breuer 反射。在 TLD 后30 d，綿羊軸突染色持續降低 60%。所有經處理的氣道的上皮完整性均未被破壞，食管和食管周圍迷走神經分支未受影響，其他支氣管周圍結構的損傷也很小。TLD 主要針對慢性支氣管炎型慢阻肺患者，有顯著的治療作用[36]。臨床隨訪也發現 TLD 對于慢阻肺患者具有較好的可行性和長期安全性[37]。
副交感神經通路中 M 受體的異常分布及功能為慢阻肺患者自主神經紊亂的主要原因。M 受體的分布變化，不僅影響慢阻肺患者的發病，也影響患者的治療及預后。因此，M 受體對研究慢阻肺的防治具有重要意義，對臨床具有一定的指導作用。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。