芳香烴受體調(diào)控腸道炎癥的研究進(jìn)展

李成良 齊廣海,2 彭 鵬 方熱軍*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，長沙410128；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，農(nóng)業(yè)部飼料生物技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京100081)

多環(huán)芳香烴化合物(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是重要的環(huán)境污染物，具有強(qiáng)烈的致癌性。Poland等[1]應(yīng)用核素標(biāo)記配體法測定技術(shù)證明一種受體可介導(dǎo)PAHs的毒性作用，而命名為芳香烴受體(aryl hydrocarbon receptor，AhR)。以前研究多集中于AhR對環(huán)境芳香烴化合物的代謝反應(yīng)，近年研究發(fā)現(xiàn)，AhR是參與免疫調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因子，AhR存在于大多數(shù)免疫細(xì)胞，參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、適應(yīng)性及先天免疫細(xì)胞亞細(xì)胞群的細(xì)胞因子分泌[2]。AhR在調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)、輔助性T細(xì)胞17(T helper cells 17，Th17)、腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞(intestinal intraepithelial lymphocytes，IELs)、固有淋巴細(xì)胞(innate lymphoid cells，ILCs)等自身免疫調(diào)節(jié)中具有重要作用。越來越多的研究表明，AhR在調(diào)控潰爛性結(jié)腸炎(ulcerated colitis，UC)、克羅恩病(Crohn’s disease，CD)、抑制腸道感染和維護(hù)腸道健康方面有重要作用，其對腸道炎癥的調(diào)控已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

1 AhR的一級結(jié)構(gòu)

AhR是分子量較大的蛋白質(zhì)，是由805個(gè)氨基酸構(gòu)成的轉(zhuǎn)錄因子，屬于配體依賴性的堿性螺旋-環(huán)-螺旋(basic helix-loop-helix，bHLH)超家族中的PAS(period-aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-single minded，Pre-Arnt-Sim)亞家族成員[1]。所有哺乳動(dòng)物bHLH-PAS蛋白質(zhì)具有相似的分子結(jié)構(gòu)，表明AhR進(jìn)化過程中具有高度保守性。AhR結(jié)構(gòu)從N端到C端主要分成bHLH、PAS和C端谷氨酰胺富集區(qū)3部分(圖1)。bHLH具有高度保守性，對基本生理活動(dòng)具有重要作用，PAS包括重復(fù)序列PAS-A和PAS-B 2部分[3]。C端具有物種差異性，呈多態(tài)性，其蛋白質(zhì)長度長短不一[4]。N端bHLH幫助DNA結(jié)合和蛋白質(zhì)二聚化，AhR受體C端約50%的蛋白質(zhì)富含谷氨酸，該區(qū)具有轉(zhuǎn)錄激活作用，保護(hù)相關(guān)輔酶因子的結(jié)合位點(diǎn)如E1A結(jié)合蛋白P300(E1 A binding protein p300，P300)和固醇受體共激活因子-1(steroid receptor coactivator-1，SRC1)。PAS-B區(qū)為配體綁定區(qū)[5]，PAS區(qū)主要發(fā)揮DNA識別、與配體和分子伴侶蛋白質(zhì)相互結(jié)合的功能。PAS-B結(jié)構(gòu)域與AhR配體結(jié)合區(qū)相重疊，賦予了蛋白質(zhì)之間的相互作用，如與熱休克蛋白90(heat shock protein 90，HSP90)、成視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(retinoblastoma protein，pRb)的相互作用[6-7]。

圖1 AhR的結(jié)構(gòu)功能域

但由于AhR高級結(jié)構(gòu)尚未被解析，其涉及與配體結(jié)合、轉(zhuǎn)運(yùn)等機(jī)制研究受到一定限制。近年來，研究者采用同源模建法，獲得了AhR配體結(jié)合區(qū)三維空間結(jié)構(gòu)[8]，該結(jié)構(gòu)由5個(gè)β折疊和1個(gè)α螺旋構(gòu)成，并包含1個(gè)疏水的配體結(jié)合口袋。目前認(rèn)為配體結(jié)合口袋附近的芳香族氨基酸殘基如谷氨酸(Gln)377、苯丙氨酸(Phe)318、Phe289、半胱氨酸(Cys)294，Gln317、蘇氨酸(Thr)283等通過它們的芳香族側(cè)鏈與配體的芳香環(huán)(所有配體都具有芳香環(huán)特征)之間產(chǎn)生的堆積力相互作用，實(shí)現(xiàn)配體與受體結(jié)合，其中Phe318在配體結(jié)合中起到關(guān)鍵性作用[8-9]。

2 AhR的配體

AhR需要配體激活才能發(fā)揮其相關(guān)功能，其配體至少具有芳香化合物結(jié)構(gòu)特征和疏水性。傳統(tǒng)意義上AhR配體主要有兩大類：鹵代芳烴(halogenated aromatic hydrocarbons，HAHs)和多環(huán)芳香烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)，越來越多的研究顯示，一些與二者結(jié)構(gòu)上有很大差異的人工合成和天然化合物也可以與AhR結(jié)合，說明AhR具有高度的配體多樣性特點(diǎn)[10]。AhR的配體主要包括外源性配體和內(nèi)源性配體，表1總結(jié)了具有代表性的AhR配體[10-15]。

表1 代表性的AhR配體

3 AhR的信號傳導(dǎo)過程

無配體時(shí)，AhR與輔助伴侶蛋白23(co-chaperone protein 23，p23)、HSP90和乙型肝炎病毒X相關(guān)蛋白-2(hepatitis B virus X-associated protein 2，XAP2)形成復(fù)合物，存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。AhR配體根據(jù)其分子量大小，通過被動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、易化擴(kuò)散和胞飲等方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)[16]。當(dāng)配體與AhR結(jié)合后，該復(fù)合物構(gòu)象改變，再與核輸入蛋白β結(jié)合，從而控制復(fù)合物核質(zhì)穿梭[17]。在核內(nèi)AhR與芳香烴受體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(AhR nuclear translocator，ARNT)組成異源二聚體?；罨蟮腁hR-配體-ARNT異源二聚體與DNA片段上二噁英反應(yīng)元件(dioxin-responsive element，DRE)也叫外源反應(yīng)元件(xenobiotic-responsive element，XRE)特異結(jié)合而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄作用，下游被調(diào)控基因的XRE含有共同核心序列(N-GCGTG-C)。

AhR激活誘導(dǎo)可氧化AhR配體的細(xì)胞色素酶P4501A1(cytochrome P-4501 A1，CYP1A1)，并導(dǎo)致配體的代謝清除與解毒。AhR-配體復(fù)合物入核和XRE/DRE區(qū)域相互聯(lián)系時(shí)，4 h左右配體-AhR復(fù)合物會(huì)從核中移出并被相關(guān)酶如CYP1A1所降解。但當(dāng)CYP1A1表達(dá)異常時(shí)，會(huì)耗盡細(xì)胞核內(nèi)AhR配體，形成一個(gè)類似于AhR缺乏狀態(tài)，從而影響后續(xù)基因表達(dá)，導(dǎo)致機(jī)體病變[18]。同時(shí)還存在2條獨(dú)立通路防止AhR被過度活化：泛素/蛋白酶途徑將激活的AhR降解及轉(zhuǎn)運(yùn)出核，芳香烴受體抑制因子(aryl hydrocarbon receptor repressor，AhRR)與AhR競爭結(jié)合ARNT。激活的AhR可誘導(dǎo)AhRR表達(dá)，達(dá)到對AhR通路活性的負(fù)反饋調(diào)節(jié)(圖1)[19]。

4 AhR與炎癥性腸道疾病(inflammatory bowel disease，IBD)

多位學(xué)者研究了AhR與腸道炎癥之間的關(guān)系。Qiu等[20]發(fā)現(xiàn)無菌條件下與野生型小鼠(AhR+/+)相比，40%的AhR敲除小鼠(AhR-/-)出現(xiàn)了結(jié)腸炎，腸道組織出現(xiàn)了增厚和纖維化。小鼠腸道出現(xiàn)隱窩損傷和膿創(chuàng)、杯狀細(xì)胞減少、腺體結(jié)構(gòu)變形，炎癥延伸至黏膜下層屬于典型的IBD癥狀。Arsenescu等[21]在無菌條件下，使用右旋葡聚糖硫酸鈉(dextran sodium sulfate，DSS)誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生結(jié)腸炎，發(fā)現(xiàn)在飼喂DSS的7 d時(shí)間里，AhR-/-小鼠全部死亡。Monteleone等[22]發(fā)現(xiàn)，與對照組(健康人體結(jié)腸組織)相比，UC組和克羅恩病病人的AhRmRNA表達(dá)豐度顯著下降，體重減輕。后期通過小鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)添加AhR拮抗劑后，加重小鼠結(jié)腸炎。這些試驗(yàn)說明AhR是維護(hù)腸道健康的必需因子，當(dāng)AhR缺失或AhR表達(dá)受阻時(shí)，加重了腸道炎癥。而AhR必須被各種配體活化后才能進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮相關(guān)功能。許多學(xué)者針對配體活化AhR介導(dǎo)腸炎信號在IBD模型中進(jìn)行了大量研究[23-26]。

AhR：芳香烴受體 aryl hydrocarbon receptor；XAP2：乙型肝炎病毒X相關(guān)蛋白-2 hepatitis B virus X-associated protein 2；HSP90：熱應(yīng)激蛋白90 heat shock protein 90；ARNT：AhR轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 AhR nuclear translocator；DREs：二英反應(yīng)元件 dioxin-responsive element；CYP1A1：細(xì)胞色素酶P4501A1 cytochrome P-4501A1。

圖2AhR的信號途徑

Fig.2 AhR signaling pathway[19]

李良子等[27]發(fā)現(xiàn)6-甲?；胚岵3,2-b]咔唑(FICZ)可緩解DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，同時(shí)減少了促炎因子白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)表達(dá)，提高了抗炎因子白細(xì)胞介素-10(interleukin-10，IL-10)的表達(dá)。DSS型結(jié)腸炎導(dǎo)致腸黏膜CYP1A1表達(dá)量下降，加入FICZ后明顯增加了腸黏膜CYP1A1表達(dá)量。FICZ為色氨酸光化產(chǎn)物，是AhR重要的內(nèi)源性配體，其不僅可以緩解DSS誘導(dǎo)腸炎，還可以緩解三硝基苯磺酸(trinitrobenenze sulfonic acid，TNBS)或是T細(xì)胞轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)型結(jié)腸炎[25-27]。許多研究也都得到了類似結(jié)果[28-29]。

以上研究表明，AhR在緩解炎癥性腸疾病中具有重要作用，內(nèi)外源性配體均可激活A(yù)hR信號通路，活化的AhR可緩解由AhR缺失、DSS和TNBS誘導(dǎo)產(chǎn)生的結(jié)腸炎，而非AhR配體(如二甲基亞楓)不能激活A(yù)hR通路，不能緩解腸道炎癥。

5 AhR調(diào)控腸道炎癥的主要方式

5.1 AhR調(diào)控腸上皮內(nèi)淋巴及其相關(guān)因子

作為腸黏膜免疫系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組分，IELs是存在與小腸黏膜上皮的一類獨(dú)特的細(xì)胞群。IELs具有自然殺傷活性，并能分泌多種細(xì)胞因子，從而在免疫監(jiān)視和細(xì)胞介導(dǎo)的黏膜免疫中發(fā)揮重要作用。Li等[30]研究發(fā)現(xiàn)，與其他淋巴細(xì)胞相比較，IELs可以表達(dá)高水平的AhR，隨后將小鼠AhR基因敲除，發(fā)現(xiàn)小鼠小腸95%的IELs損失，而對淋巴結(jié)、脾臟的細(xì)胞比例和數(shù)量無影響。與野生型小鼠相比，腸上皮細(xì)胞周轉(zhuǎn)受到影響，從而影響?zhàn)つて琳贤暾?。伴隨著IELs數(shù)量的減少，發(fā)現(xiàn)AhR-/-小鼠的顆粒酶A和B、基質(zhì)金屬蛋白酶-7(matrix metalloproteinase-7，MMP-7)和C型凝集素均顯著低于對照組和吲哚-3甲醇(indole-3-carbinol，I3C)添加組。而Girardi等[31]認(rèn)為敲除AhR會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的宿主免疫，造成IELs的免疫耐受。

Li等[30]移植來自小腸的富含AhR的腸道T細(xì)胞受體(T cell receptor，TCR)αβ(一種IELs細(xì)胞亞群)，可重建AhR-/-小鼠腸道上皮細(xì)胞。來自于對照組的骨髓細(xì)胞在缺失重組激活基因-1(recombination activating gene 1，RAG1)，甚至RAG1和AhR都缺失情況下可重建腸道IELs。AhR-/-小鼠骨髓細(xì)胞不能重建腸道IELs細(xì)胞，這說明活化的AhR是ILEs的一種細(xì)胞固有(cell-intrinsic)需求。AhR活性可直接影響IELs細(xì)胞池的維持。作者并沒找到AhR直接調(diào)控IELs的靶基因的證據(jù)，但以前有報(bào)道，具有受體酪氨酸激酶c-kit基因突變的小鼠，表現(xiàn)為IELs細(xì)胞池容量顯著下降，這種現(xiàn)象與AhR-/-小鼠表現(xiàn)非常相似。這表明AhR可能是通過c-kit基因的表達(dá)來調(diào)控IELs細(xì)胞池容量[32]。

Li等[30]給小鼠飼喂標(biāo)準(zhǔn)飼糧和純合飼糧3周后，飼喂純合飼糧組回腸CYP1A1(AhR靶基因)、TCRγδ+CD88αα+IELs數(shù)量顯著下降，而給純合飼糧加入200 mg/kg I3C后，IELs數(shù)量得到恢復(fù)，結(jié)腸炎得到緩解。且顆粒酶A和B，MMP-7和C型凝集素含量明顯高于對照組和基因敲除組。研究發(fā)現(xiàn)ILEs可直接參與免疫監(jiān)視作用，通過高表達(dá)量的顆粒酶誘導(dǎo)感染細(xì)胞凋亡[33]，MMP-7主要參與腸道損傷修復(fù)和α-防御素(α-defensin)的殺菌作用[34]。C型凝集素可直接分泌到腸腔清除革蘭氏陽性菌[35]。

總結(jié)，配體激活A(yù)hR后可能通過調(diào)控c-kit基因表達(dá)，從而維持ILEs細(xì)胞池，保持腸上皮完整性，提高顆粒酶A和B及MMP-7、C型凝集素的表達(dá)，這幾種因素共同作用，提高腸道修復(fù)和殺菌能力，從而緩解腸道炎癥。

5.2 AhR調(diào)控腸道ILCs，維持腸道黏膜穩(wěn)態(tài)平衡

ILCs既是固有免疫的效應(yīng)細(xì)胞，又是獲得性免疫的前體細(xì)胞[36-37]。ILCs位于腸黏膜固有層、腸黏膜的微小腸道隱窩斑(cryptopatches，CP)、孤立淋巴濾泡和派爾集合淋巴結(jié)，主要表達(dá)為孤兒核受體γt+(retinoid-related orphan nuclear receptors,RORγt+)ILC胞亞群。Spits等[38]發(fā)現(xiàn)ILCs是一個(gè)重要的腸黏膜穩(wěn)態(tài)信號。

Qiu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，成年AhR基因敲除小鼠，表現(xiàn)為RORγt+ILC程序性死亡增加，數(shù)量減少，添加FICZ后，可增加野生型小鼠和雜合子小鼠的RORγt+ILC數(shù)量，而對照組小鼠無影響。Lee等[39]發(fā)現(xiàn)當(dāng)AhR缺失時(shí)，ILC(CD4+RORrt+ILC)數(shù)量顯著下降。Kiss等[40]發(fā)現(xiàn)AhR-/-小鼠的ILCs數(shù)量擴(kuò)增受到抑制，腸道第二淋巴器官微小腸道隱窩斑和孤立淋巴小結(jié)(isolated lymphoid follicles，ILF)發(fā)育受到抑制。以上研究都表明AhR信號參與調(diào)節(jié)ILCs細(xì)胞的增殖和存活。

Kiss等[40]發(fā)現(xiàn)AhR-/-小鼠表達(dá)低水平的kit(平均熒光強(qiáng)度3 500∶1 000)，給添加小鼠飼喂純合飼糧、純合飼糧加2 g/kg I3C和對照組飼糧(谷物基礎(chǔ)飼糧，含有多酚芥子苷等)后，添加配體組和對照組均能激活A(yù)hR上調(diào)kit基因表達(dá)(平均熒光強(qiáng)度500∶2 000∶2 000)。這表明AhR直接調(diào)控kit轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)kit啟動(dòng)子具有典型的XRE[41-43]，染色體免疫沉淀反應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，活化的AhR與kit啟動(dòng)子相結(jié)合，給RORγt+ILC添加AhR配體，可提高kit啟動(dòng)子中XRE的占有率[40]。kit是干細(xì)胞因子(stem cell factor，SCF)受體，SCF對維持腸道黏膜位點(diǎn)的ILCs細(xì)胞池非常重要[44]。采用含有SCF的RORγt+ILC進(jìn)行體外培養(yǎng)證實(shí)了c-kit對出生后的ILCs增殖具有重要作用[40]。這表明AhR通路直接調(diào)控kit轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控ILCs細(xì)胞的增殖與分化。

Lee等[39]研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠飼喂AhR配體二噁英(TCDD)后，可增加結(jié)腸腸腔Notch1和Notch2表達(dá)，而Notch被認(rèn)為是AhR的目標(biāo)基因[45-46]，且RORγt+ILC可表達(dá)Notch1和Notch2[46]，Possot等[47]通過體外培養(yǎng)來自于成人骨髓前體細(xì)胞的RORγt+ILC后發(fā)現(xiàn)，Notch2信號通路控制RORγt+ILC的產(chǎn)生，缺乏Notch信號通路的小鼠減少了RORγt+ILC的產(chǎn)生。Notch1和Notch2啟動(dòng)子含有XRE，使用AhR配體后，可誘導(dǎo)其啟動(dòng)子與AhR結(jié)合，從而進(jìn)行后續(xù)調(diào)控[45]。這表明AhR通路同時(shí)調(diào)控Notch信號通路，從而調(diào)控ILCs的增殖與分化。

ILCs主要分泌細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素-22(interleukin-22，IL-22)，其可誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生黏蛋白和抗菌肽，IL-22在腸道抵抗病原方面有著關(guān)鍵作用[48-51]。Lee等[39]研究發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠腸黏膜固有層的ILCs和派爾集合淋巴結(jié)的細(xì)胞在白細(xì)胞介素-23(interleukin-23，IL-23)刺激下，產(chǎn)生大量IL-22，而AhR基因敲除小鼠幾乎無IL-22分泌。AhR基因敲除小鼠很快就被感染，2周內(nèi)全部死亡。Monteleone等[22]通過TNBS、DSS和T細(xì)胞轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生結(jié)腸炎，而添加AhR配體FICZ后，增加了IL-22分泌，緩解了小鼠結(jié)腸炎。Zelante等[52]研究發(fā)現(xiàn)，AhR基因敲除小鼠IL-22分泌受到嚴(yán)重的抑制，進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小鼠腸道抗真菌能力與IL-22含量和ILCs數(shù)量有關(guān)。Schiering等[53]發(fā)現(xiàn)，小鼠中CYP1A1基因的異常表達(dá)，會(huì)耗盡原生AhR配體，形成一個(gè)類似于AhR缺乏的狀態(tài)。CYP1A1的全身或限制在腸道上皮細(xì)胞的組成型表達(dá)，導(dǎo)致腸道AhR依賴型3類ILCs亞型(RORγt+NKP46+、RORγt+NKP46-、RORγt+CD4+)數(shù)量減少，IL-22分泌減少，提高了鼠檸檬酸桿菌對腸道的感染，在食物中增加AhR配體的攝入，可平衡因過多AhR配體降解對腸道免疫功能損傷。

Islam等[29]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠添加色氨酸增加了AhRmRNA表達(dá)，活化AhR的促進(jìn)了ILCs增殖，同時(shí)增加了IL-22含量，IL-22誘導(dǎo)再生蛋白3(regenerating protein 3，Reg3)和黏蛋白的分泌，提高腸道抗菌能力。

AhR可通過上調(diào)kit和Notch通路，這2條通路控制ILCs的增殖、分化和周轉(zhuǎn)，維持ILCs細(xì)胞池穩(wěn)定。當(dāng)腸道受到細(xì)菌威脅時(shí)，ILCs先于T細(xì)胞發(fā)揮免疫作用，ILCs分泌IL-22，從而誘導(dǎo)抗菌蛋白Reg3和黏蛋白的分泌進(jìn)行殺菌活動(dòng)，維護(hù)腸道健康。當(dāng)AhR缺失或缺少配體激活時(shí)，AhR激活通路受到抑制，ILCs增殖分化減少，導(dǎo)致IL-22分泌減少，增加了腸道感染。因此，AhR是維護(hù)腸道黏膜穩(wěn)態(tài)的必需因子。

5.3 AhR參與調(diào)控Treg/Th17分化平衡，從而調(diào)節(jié)腸道炎癥

Treg和Th17都來自于初始CD4+T細(xì)胞，兩者分化途徑和在腸道炎癥發(fā)生過程中的作用相反。Treg具有抗炎和維持免疫耐受功能，Th17功能與之相反。鼠類模型研究發(fā)現(xiàn)這2種細(xì)胞之間存在某種平衡，抑制Th17可促進(jìn)Treg生成。

Treg轉(zhuǎn)錄因子為叉頭狀/翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子(forkhead box protein3，F(xiàn)oxp3)[20]。Treg主要分泌白細(xì)胞介素-4(interleukin-4，IL-4)、IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)等，Treg受IL-10正調(diào)節(jié)，受IL-6、白細(xì)胞介素-21(interleukin-21，IL-21)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)負(fù)調(diào)節(jié)[54-55]。研究發(fā)現(xiàn)，CD25+、CD4+輔助性T細(xì)胞可抑制、甚至治愈結(jié)腸炎[56-57]。Th17轉(zhuǎn)錄因子為RORγt。Th17可產(chǎn)生特異性的致炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-17(interleukin-17，IL-17)。Th17生成過程受IL-1β、TNF-α和IL-23的正調(diào)節(jié)[58]，γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、受白細(xì)胞介素-27(interleukin-27，IL-27)和白細(xì)胞介素-2(interleukin-2，IL-2)的負(fù)調(diào)節(jié)。Th17還可分泌IL-21、IL-6、TNF-α等[59]。這些細(xì)胞因子可以集體動(dòng)員、募集及活化中性粒細(xì)胞。IL-17能有效地介導(dǎo)中性粒細(xì)胞動(dòng)員的興奮過程，從而有效地介導(dǎo)了組織的炎癥反應(yīng)。Zhang等[60]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在UC模型小鼠體內(nèi)Th17的分化及與其相關(guān)的RORγt、IL-17、IL-6的表達(dá)水平均增加，而Treg的分化及與其相關(guān)的Foxp3、IL-10的表達(dá)水平下降。在DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型中，促進(jìn)了輔助性T細(xì)胞1(T helper cells 1，Th1)和Th17的細(xì)胞因子(IL-17、IL-6)分泌[43]。

Qiu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，AhR-/-小鼠促進(jìn)了小腸初始CD4+T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Th17，還發(fā)現(xiàn)AhR-/-小鼠Th17的轉(zhuǎn)錄因子RORγt表達(dá)量增加，促進(jìn)了IL-17的產(chǎn)生，而Foxp3表達(dá)量下降。Singh等[24]采用DSS(3%)誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生結(jié)腸炎，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與DSS+載體組相比，DSS+TCDD組Treg的百分比和數(shù)量顯著增加，而單獨(dú)添加TCDD組和單獨(dú)添加載體組的Treg百分比和數(shù)量只有輕微的增加。RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)添加載體組比較，DSS+載體組顯著下調(diào)FoxP3 mRNA表達(dá)，顯著上調(diào)IL-17 mRNA表達(dá)。而添加TCDD后(DSS+TCDD)，這種情況得到改善；同時(shí)發(fā)現(xiàn)未使用DSS的小鼠組，與單獨(dú)添加載體組相比，添加TCDD能上調(diào)Foxp3的表達(dá)，而不改變IL-17的表達(dá)。

為驗(yàn)證TCDD通過AhR誘導(dǎo)調(diào)控Treg的分化，研究者采用野生型小鼠C57BL/6(AhR+/+)和AhR-/-小鼠進(jìn)行體內(nèi)和體外試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TCDD促進(jìn)了野生型小鼠的Foxp3表達(dá)，而對AhR-/-小鼠的Foxp3表達(dá)無影響。同時(shí)使用TCDD處理DSS誘導(dǎo)的UC小鼠，發(fā)現(xiàn)腸道淋巴組織中的Foxp3表達(dá)顯著上調(diào)，而IL-17的表達(dá)沒有顯著變化，表明TCDD活化AhR后可誘導(dǎo)Treg的分化，而不誘導(dǎo)Th17的分化[24]。Islam等[29]研究發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠添加色氨酸顯著上調(diào)Foxp3表達(dá)，下調(diào)IL-17的表達(dá)。還有研究發(fā)現(xiàn)，犬尿氨酸與AhR結(jié)合后，可促進(jìn)T細(xì)胞向Treg分化，并增強(qiáng)Treg的活性，同時(shí)Treg可再作用于樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)，通過DC促進(jìn)其他調(diào)節(jié)性T細(xì)胞向Treg分化，形成一個(gè)正反饋的過程[61]。

研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxp3和RORγt的啟動(dòng)子都具有XRE元件，因此活化的AhR可直接調(diào)控這2個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。AhR可通過誘導(dǎo)RORγt/C2表達(dá)進(jìn)而啟動(dòng)RORγt/C2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而促進(jìn)Treg的分化。RORγt缺陷型小鼠能夠減少Treg的組織浸潤并緩解自身免疫性疾病[62]。Foxp3是Treg的調(diào)節(jié)功能密切相關(guān)的特異轉(zhuǎn)錄因子，高表達(dá)的Foxp3轉(zhuǎn)基因小鼠其Treg數(shù)量增加。Foxp3不是傳統(tǒng)意義上與IL-2、IL-4和INF-γ基因啟動(dòng)子直接相互作用的轉(zhuǎn)錄抑制因子，而是通過阻斷多種細(xì)胞因子表達(dá)所必需的活化T細(xì)胞核因子(nuclear factor of active T cells，NFAT)、核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)的活化，達(dá)到抑制相應(yīng)細(xì)胞因子表達(dá)的作用[63-64]。犬尿氨酸可通過AhR依賴的方式使Foxp3和Treg增殖[65]。

一些新的研究表明，酪氨酸蛋白激酶-信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(janus kinase-signal transducers and activatorsof transcription，JAK-STAT)信號通路在Treg的各種功能中都發(fā)揮著重要作用。如Chaudhry等[66]認(rèn)為，Treg內(nèi)的信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STATs)活化可使Treg通過增加抑制性細(xì)胞分子和趨化因子受體的表達(dá)來抑制Th17炎性反應(yīng)，而Treg內(nèi)STAT3的缺失可導(dǎo)致結(jié)腸炎的發(fā)生。Quintana等[67]發(fā)現(xiàn)，活化的AhR可以通過調(diào)節(jié)STAT1來促進(jìn)Treg的分化。在體外Treg/Th17生長分化環(huán)境中，STAT3的缺失嚴(yán)重削弱了Th17的分化，使Treg/Th17平衡向Treg方向移動(dòng)。而AhR與其配體結(jié)合后，激活包括STAT3、NF-κB等在內(nèi)的信號途徑促使細(xì)胞向Th17分化[68-69]。

以上研究表明，AhR缺失促進(jìn)了Th17的分化，增加了促炎細(xì)胞因子(IL-17、IL-21和TNF-α)分泌，減少了Treg細(xì)胞分化，加重了腸道炎癥。而添加AhR配體后可促進(jìn)Treg細(xì)胞分化，增加抗炎細(xì)胞因子(IL-10)分泌，抑制了Th17的分化，減少該細(xì)胞促炎癥因子(IL-4、IL-10、TGF-β)的分泌?；罨腁hR通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子Foxp3和RORγt，以及通過JAK-STAT通路調(diào)節(jié)Treg和Th17之間的平衡。而有研究者認(rèn)為，TCDD活化AhR后對Foxp3和RORγt的調(diào)控是通過抑制Foxp3的CpG島甲基化，促進(jìn)IL-17啟動(dòng)子區(qū)域甲基化，從而促進(jìn)Treg的分化，抑制Th17的分化，維持Treg/Th17的平衡，從而減緩腸道炎癥[24]。

6 小 結(jié)

近年來，關(guān)于AhR參與免疫調(diào)節(jié)尤其是腸道炎癥調(diào)節(jié)的研究很多，本文簡單綜述了AhR參與腸道免疫的穩(wěn)態(tài)平衡，緩解腸道炎癥。AhR失活會(huì)加重IBD病人腸炎，而各類配體可激活A(yù)hR有助于激發(fā)下游調(diào)控基因表達(dá)。通過維護(hù)和發(fā)揮IELs和ILCs相關(guān)功能、保護(hù)腸黏膜上皮完整、增加抗炎因子、抑制促炎癥因子從而緩解腸道炎癥。

食物是AhR配體的最大來源，食物相關(guān)營養(yǎng)素如色氨酸、大豆異黃酮、花生四烯酸、槲皮素、黃芩素等均是AhR配體。這些配體進(jìn)入腸道后與AhR結(jié)合，啟動(dòng)相關(guān)基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)腸道免疫。IBD病人多攝入蔬菜有助于緩解結(jié)腸炎，利于腸道健康。菌群代謝物如短鏈脂肪酸可調(diào)節(jié)AhR及其在肝臟及腸道中的靶點(diǎn)，而AhR信號通路可影響小腸菌群組成，從而調(diào)控腸道菌群平衡，維護(hù)腸道健康。因此，研究相關(guān)配體調(diào)控動(dòng)物腸道炎癥，受體、配體與腸道微生物之間的關(guān)系，可作為未來動(dòng)物營養(yǎng)調(diào)控研究的方向之一。