腸黏膜屏障損傷在潰瘍性結(jié)腸炎的作用研究進(jìn)展

倪杰明　綜述,劉維新　審校

腸黏膜機(jī)械屏障由黏液層和上皮層共同構(gòu)成；黏膜上皮細(xì)胞所分泌的多種物質(zhì)，如溶菌酶和防御素等構(gòu)成了黏膜的化學(xué)屏障；腸黏膜所定植的共生菌群形成的微生物屏障共同構(gòu)成了腸黏膜抵抗外來(lái)抗原的第一道防線(xiàn)[1]。腸相關(guān)淋巴組織(gut-associated lymphoid tissue,GALT)在腸黏膜內(nèi)參與抗原識(shí)別、免疫發(fā)生及誘導(dǎo)免疫耐受，維持腸道穩(wěn)態(tài)和腸道炎癥性疾病的發(fā)生[2]。潰瘍性結(jié)腸炎是一類(lèi)以瘢痕、潰瘍?yōu)樘卣鞯难装Y性腸病，腸黏膜完整性受損、通透性增強(qiáng)，腸道內(nèi)菌群失調(diào)、T細(xì)胞過(guò)度活化，Th1、Th17細(xì)胞失衡及炎性介質(zhì)大量產(chǎn)生、Treg細(xì)胞的功能缺陷等均為致病因素[3]。自噬是一項(xiàng)進(jìn)化保守的生命活動(dòng)，是細(xì)胞內(nèi)自我降解的過(guò)程，與泛素—蛋白酶體途徑共同構(gòu)成人體蛋白降解系統(tǒng)，參與腸道穩(wěn)態(tài)平衡，自噬也參與免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和完善，自噬的調(diào)節(jié)失控也同樣與潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生相關(guān)[4]。因此，治療潰瘍性結(jié)腸炎關(guān)鍵在于修復(fù)損傷的腸黏膜、下調(diào)過(guò)度活化的免疫系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)腸黏膜屏障損傷的作用機(jī)制及其在潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)生角色的分析，為進(jìn)一步改善臨床治療效果提供了依據(jù)。

1　腸黏膜屏障功能特點(diǎn)及GALT的構(gòu)成

腸道上皮細(xì)胞以緊密連接的方式排列，包括杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞等；杯狀細(xì)胞分泌的黏液形成黏液層，黏膜的上皮層和黏液層共同構(gòu)成了腸黏膜機(jī)械屏障。表皮層的炎性癥狀可能是潰瘍性結(jié)腸炎下腸道黏膜部繼發(fā)改變的預(yù)兆[5]。磷脂酶D2(PLD2)通過(guò)磷酸化occludin并引發(fā)c-Src依賴(lài)的蛋白酶體途徑降解緊密連接，破壞黏膜完整性[6]。實(shí)驗(yàn)[7]表明，使用磷脂酰膽堿(phosphocholine)可恢復(fù)腸黏膜上皮細(xì)胞緊密連接,修復(fù)缺損以阻滯內(nèi)容物滲出和病原微生物侵襲，達(dá)到治療潰瘍性結(jié)腸炎的目的。同時(shí)黏膜上皮細(xì)胞所分泌的多種免疫分子，如Paneth細(xì)胞分泌的防御素、溶菌酶、凝集素以及上皮細(xì)胞分泌的SIgA等構(gòu)成了黏膜的化學(xué)屏障[8]。腸黏膜所定植的共生菌群由于能同外來(lái)病原微生物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和空間，并產(chǎn)生抑制性物質(zhì)如大腸菌素以及啟動(dòng)交叉反應(yīng)以抑制具有共同抗原的病原微生物，而形成微生物屏障。物理、化學(xué)、微生物防線(xiàn)共同構(gòu)成抵抗外來(lái)抗原的第一道防線(xiàn)。

GALT在腸黏膜免疫屏障發(fā)揮了重要作用。GALT由位于腸黏膜的孤立淋巴濾泡、 Peyer’s patch和上皮間淋巴細(xì)胞等構(gòu)成，是腸黏膜內(nèi)抗原識(shí)別、誘導(dǎo)免疫耐受及免疫反應(yīng)啟動(dòng)的場(chǎng)所，在維持腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)和炎癥性腸道疾病的發(fā)生起重要作用。其中，微褶皺細(xì)胞(M細(xì)胞)存在于派爾淋巴結(jié)的濾泡相關(guān)上皮(FAE)，具有轉(zhuǎn)吞作用并呈遞抗原的上皮細(xì)胞，基底面毗鄰樹(shù)突狀細(xì)胞、B細(xì)胞等，抗原經(jīng)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)至淋巴結(jié)，從而誘導(dǎo)黏膜免疫和耐受[9]。與其它腸黏膜細(xì)胞相比，M細(xì)胞組織學(xué)上無(wú)微絨毛，常與病原微生物等外來(lái)抗原接觸，并吸附、定植于M細(xì)胞，從而感染上皮層以及固有層[10]。病原微生物表面抗原(PAMP)被巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞的Toll 樣受體(toll like receptor，TLR)和經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的Notch樣受體(NLR)所識(shí)別；進(jìn)而磷酸化IκB等促炎癥因子，從而啟動(dòng)包含NF-κB在內(nèi)的炎癥途徑，轉(zhuǎn)入核內(nèi)啟動(dòng)炎性介質(zhì)的基因表達(dá)，如IL-1、IL-6和IFN共同參與局部組織的炎性反應(yīng)；同時(shí)，使用β-glucan可以阻斷介導(dǎo)炎癥的MAPK通道和JNK、ERK 及 p38的磷酸化[11]。研究[7]顯示，使用JNK抑制劑和反義寡鏈RNA可限制炎癥發(fā)生。另外，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)可以降解基質(zhì)蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)，參與炎癥、腫瘤等發(fā)生，同樣在潰瘍性結(jié)腸炎中表達(dá)水平上調(diào)，其中MMP-2、MMP-7和MMP-9可作為潰瘍性結(jié)腸炎的治療靶點(diǎn)[12]。

生理情況下在食物等外來(lái)抗原以及腸道共生菌的刺激，固有層呈現(xiàn)記憶T細(xì)胞以及一部分分化為IgA+型的B細(xì)胞，并在腸黏膜處釋放SIgA,起到中和病原微生物毒素以及免疫防御作用[13]。上皮間淋巴細(xì)胞(IEL)有 a、b分型，多數(shù)呈CD8+T表達(dá)，一方面可識(shí)別MHC-Ⅰ，通過(guò)分泌穿孔素、顆粒酶或者表達(dá)TNF樣分子如FasL來(lái)殺滅感染的上皮細(xì)胞；另一方面可通過(guò)表達(dá)CD103和CD122并與腸上皮細(xì)胞的E-cadherin結(jié)合并引發(fā)CTL效應(yīng)使腸黏膜受損[14]； 同時(shí)炎性細(xì)胞Th17被誘導(dǎo)更多表達(dá)CD4+αEβ7+整合素分型，并分泌IFN，導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞E-cadherin 水平下調(diào)，表征黏膜完整性受損[15-16]。此外，細(xì)胞間黏附分子(intercellular adhesion molecule，ICAM-1)聚集于上皮細(xì)胞頂端和中性粒細(xì)胞邊集游出相關(guān)，同時(shí)ICAM-1和巨噬細(xì)胞的多態(tài)性與炎癥性腸病相關(guān),使用α4β7/MAdCAM-1 阻斷劑被認(rèn)為是富有成效的炎癥性腸病治療方案[17]。

2　潰瘍性結(jié)腸炎及其發(fā)生機(jī)制

潰瘍性結(jié)腸炎屬于炎癥性腸病，主要表現(xiàn)為瘢痕、潰瘍、炎癥等病理特征，發(fā)生機(jī)制與腸黏膜屏障內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡密切相關(guān)。腸道內(nèi)菌群失調(diào)，這可能與遺傳因素、食物、病原微生物感染、服用抗生素過(guò)多等有關(guān)，導(dǎo)致腸黏膜屏障功能失調(diào)和完整性受損。正常情況下由于樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、Treg等免疫負(fù)調(diào)節(jié)作用，腸黏膜免疫系統(tǒng)呈現(xiàn)低水平狀態(tài)；隨著外來(lái)抗原刺激，炎性介質(zhì)大量產(chǎn)生，Th1、Th2、Th17等細(xì)胞分化，參與局部炎癥反應(yīng)，免疫低應(yīng)答被打破?？乖腡LR識(shí)別,樹(shù)突狀細(xì)胞呈遞誘導(dǎo)防御素生成并誘導(dǎo)黏膜細(xì)胞分化為杯狀細(xì)胞和TLR4以及 TRAF-6和下游MyD66、MyD88的表達(dá)，導(dǎo)致炎性因子IL-1、TNF、NF-κB增多，黏膜液化、片段化，加之炎性反應(yīng)使黏膜破壞更為嚴(yán)重、通透性顯著增強(qiáng)；通過(guò)使用雷公藤多苷(Tripterygium wilfordii polycoride，TWP)或阿伐他汀(atorvastatin)可以阻斷該途徑并取得臨床效果[18-19]。Th1/Th17細(xì)胞是免疫反應(yīng)的重要組成部分，但由于Th1/Th17細(xì)胞過(guò)度活化、比例失衡，導(dǎo)致正常組織損傷和潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)生，有研究[20]指出，CD14+CD163low細(xì)胞和CD14+CD163high細(xì)胞是一類(lèi)樹(shù)突狀細(xì)胞，生理狀態(tài)下誘導(dǎo)Th17細(xì)胞活化信號(hào)，其功能在潰瘍性結(jié)腸炎中失調(diào)。同時(shí)， CD103+CD11b+和CD103-CD11b+樹(shù)突狀細(xì)胞在誘導(dǎo)IL-17,促進(jìn)Th1、Th17細(xì)胞增殖而導(dǎo)致病理狀態(tài)的T細(xì)胞大規(guī)模攻擊具有相同抗原的共生菌群和黏膜[21]。研究[7, 22]表明，進(jìn)行抗 TNF-α和抗α4β7整合素治療有助于抑制白細(xì)胞游集，限制炎癥，恢復(fù)正常黏膜。另外，Treg細(xì)胞作為誘導(dǎo)免疫負(fù)調(diào)節(jié)的細(xì)胞在潰瘍性結(jié)腸炎中存在功能失衡,CD4+CD45RA-FoxP3low細(xì)胞增多可以導(dǎo)致結(jié)腸固有層上Treg細(xì)胞和效應(yīng)T細(xì)胞如 Th17細(xì)胞比例失調(diào)[23]。正常情況下，Treg細(xì)胞歸巢于腸黏膜淋巴組織，分泌IL-10，并與樹(shù)突狀細(xì)胞等，抑制T細(xì)胞活化。IL-10 與 MAPK/ p38 途徑協(xié)同改善因TNF-α造成的黏膜損傷，并增進(jìn)橋粒的韌性[24]。在潰瘍性結(jié)腸炎中，IL-10和CD5+Breg水平大為下降[25]。其中，黏膜的恢復(fù)是潰瘍性結(jié)腸炎預(yù)后和判斷其是否復(fù)發(fā)的重要指標(biāo)，糞便鈣衛(wèi)蛋白(fecal calprotectin)可作為該檢查的指示物[26]。

自噬是一項(xiàng)進(jìn)化保守的生命活動(dòng)，是細(xì)胞內(nèi)自我降解的過(guò)程，與泛素—蛋白酶體途徑共同構(gòu)成人體蛋白降解系統(tǒng)，在體內(nèi)一般以低水平存在，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)精細(xì)而復(fù)雜的調(diào)節(jié)；自噬也參與免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和完善。自噬是一種應(yīng)激反應(yīng)，與固有性免疫、適應(yīng)性免疫、抗病毒和腫瘤等相關(guān)，在維持腸黏膜屏障穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用。一方面，有研究[27]指出，炎癥性腸病基因座位中包含相關(guān)自噬基因，對(duì)自噬蛋白Atg7實(shí)施基因敲除的實(shí)驗(yàn)顯示炎性介質(zhì)如凝集素等水平下降，說(shuō)明自噬對(duì)維持黏膜完整性和對(duì)抗?jié)冃越Y(jié)腸炎發(fā)揮重要作用；另一方面，免疫調(diào)節(jié)的重要因子TNF-α可以部分上調(diào)claudi-2 的水平，使上皮處緊密連接受損，引發(fā)炎癥性腸病，這可能是由于自噬降解被抑制所致[28]。自噬的調(diào)節(jié)失控被認(rèn)為是許多慢性炎癥的致病因素，炎癥性腸病如潰瘍性結(jié)腸炎等多為潘氏細(xì)胞內(nèi)多肽、巨噬細(xì)胞細(xì)胞因子分泌、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性反應(yīng)的綜合作用。Atg16、LRRK2以及IRGM等有關(guān)自噬的基因被指出與炎癥性腸病有關(guān)并誘導(dǎo)潘氏細(xì)胞功能失調(diào)[29]。miRNA 在自噬調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵性作用，自噬基因 Atg7、Beclin-1、LC3-II在外周血和小腸檢查都可以清晰地對(duì)炎癥性腸病進(jìn)行分級(jí)和控制[30]。

3　展望

黏膜機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、腸黏膜共生菌群共同構(gòu)成了腸黏膜的防線(xiàn)；GALT及腸黏膜免疫系統(tǒng)識(shí)別抗原、參與免疫反應(yīng)及誘導(dǎo)耐受。自噬是一項(xiàng)進(jìn)化保守的生命活動(dòng)，參與腸道穩(wěn)態(tài)平衡和蛋白降解以及免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和完善。潰瘍性結(jié)腸炎是一類(lèi)炎癥性腸病，腸道內(nèi)菌群失調(diào)、T細(xì)胞過(guò)度活化、Treg細(xì)胞的功能缺陷，以及自噬的調(diào)節(jié)失控是潰瘍性結(jié)腸炎的致病因素。根據(jù)以上分析，治療潰瘍性結(jié)腸炎就目前來(lái)說(shuō)關(guān)鍵在于恢復(fù)損傷的腸黏膜，可以通過(guò)采取以自噬或抑制炎癥發(fā)生的關(guān)鍵途徑和分子為有效針對(duì)性的靶點(diǎn)來(lái)達(dá)到修復(fù)損傷、下調(diào)過(guò)度活化的免疫系統(tǒng)的目的。通過(guò)對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)生機(jī)制及其致病因素的分析，為更好的改進(jìn)治療方案提供了依據(jù)，可以預(yù)見(jiàn)的是更多有關(guān)腸黏膜屏障在潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)生的作用機(jī)制研究會(huì)進(jìn)一步應(yīng)用于臨床治療。

參考文獻(xiàn)