潰瘍性結(jié)腸炎生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

孔夢(mèng)玉，劉成義，武金寶

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院2018級(jí)碩士研究生，內(nèi)蒙古 包頭 014060；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院內(nèi)蒙古消化病研究所)

潰瘍性結(jié)腸炎(Ulcerative colitis,UC)是一種慢性特發(fā)性炎癥性疾病。在病理學(xué)上UC是一種局限于結(jié)腸黏膜和結(jié)腸黏膜下層的慢性炎癥性腸病，累及部分或全部結(jié)腸，主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、里急后重、黏液膿血便，該病為慢性病程，病情輕重不等，有終生復(fù)發(fā)傾向。全球UC患病率為2.42～298.5/100 000，其中北美和北歐的發(fā)病率最高，且UC發(fā)病率在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。UC的發(fā)病機(jī)制尚未明確，目前認(rèn)為由多種因素相互作用所致，包括腸上皮屏障破壞、腸道反應(yīng)相關(guān)通路中的遺傳缺陷、益生菌群失調(diào)在內(nèi)的環(huán)境影響及免疫等因素[1-2]。

UC治療的目標(biāo)是最大程度地減少皮質(zhì)類固醇的使用和手術(shù)，并以最小的不良反應(yīng)達(dá)到臨床和內(nèi)鏡緩解[2]。目前，UC患者長(zhǎng)期維持治療用藥主要為以下幾類：氨基水楊酸制劑是治療UC的最常用藥物；糖皮質(zhì)激素是中到重度UC患者治療的一線用藥，但其引起皮膚效應(yīng)、腎上腺抑制、高血壓、糖耐量低減、感染、骨壞死、骨質(zhì)疏松等不良反應(yīng)，不能用于UC的長(zhǎng)期維持治療；免疫抑制劑和生物制劑治療通常用于傳統(tǒng)治療無(wú)效的UC患者[3]。UC患者可以選擇多種治療方案，但常出現(xiàn)療效不佳或出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)，且UC患者患結(jié)、直腸癌的高風(fēng)險(xiǎn)被世界公認(rèn)[4]。所以我們需要研發(fā)治療UC的新方法及發(fā)掘用來(lái)監(jiān)測(cè)UC患者復(fù)發(fā)和預(yù)測(cè)臨床預(yù)后的有用生物標(biāo)志物。

近幾年學(xué)術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)腸道內(nèi)促炎和抗炎途徑失衡是UC炎癥發(fā)展和持續(xù)的關(guān)鍵，而腸上皮屏障功能受損，加之上皮炎性介質(zhì)的聚集，也是導(dǎo)致炎癥持續(xù)存在的重要因素。本文就近幾年來(lái)關(guān)于腸道免疫調(diào)節(jié)失衡及腸上皮屏障受損相關(guān)的一些重要生物標(biāo)志物在潰瘍性結(jié)腸炎的最新研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。

1 水通道蛋白4(Aquaporin4,AQP4)

水通道蛋白(aquaporins，AQPs)是一種跨膜通道蛋白，負(fù)責(zé)水和/或小分子溶質(zhì)跨疏水細(xì)胞膜的高效、選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)。水通道蛋白也在調(diào)節(jié)細(xì)胞的體積和細(xì)胞內(nèi)滲透壓中起著關(guān)鍵作用。水通道蛋白4(Aquaporin4,AQP4)作為水通道蛋白家族的重要成員，于1994年首次被發(fā)現(xiàn)。AQP4是大腦中主要的水選擇性膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,在整個(gè)大腦和脊髓的星形膠質(zhì)細(xì)胞以及腦室周圍的室管膜細(xì)胞中表達(dá)最強(qiáng)，參與大腦中水穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。近幾年越來(lái)越多的證據(jù)表明，AQP4表達(dá)異?？芍轮袠猩窠?jīng)系統(tǒng)以外的外周器官組織，如骨骼肌、胃腸道、血液、腎、肺和胎盤的功能受損。AQP4在腸組織多表達(dá)于橫結(jié)腸和結(jié)腸遠(yuǎn)端上皮細(xì)胞基底膜[5]。

AQP4通過(guò)調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)特性而參與結(jié)腸炎癥反應(yīng)，腸上皮細(xì)胞組成了阻擋腔內(nèi)微生物群的重要屏障。在UC中，腸道上皮通透性增加，與疾病復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)升高相關(guān)。國(guó)外學(xué)者[6]在葡聚糖硫酸鈉法誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎模型和炎癥性腸病(Inflammatory Bowel Disease,IBD)患者中，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄/聚合酶鏈反應(yīng)、蛋白質(zhì)印跡和免疫組織化學(xué)檢測(cè)AQP4及AQP其他亞型的表達(dá)。結(jié)果顯示AQP4的表達(dá)在葡聚糖硫酸鈉(Dextran Sodium Sulfate,DSS)直接刺激暴露12～24 h后降低，并在整個(gè)治療期間保持抑制狀態(tài)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)腸液分泌的變化與AQP亞型的表達(dá)減少相關(guān)。IBD患者研究發(fā)現(xiàn)，中度至重度UC和結(jié)腸克羅恩病(Crohn's Disease,CD)患者的活組織檢查中，AQP7和AQP8-mRNA水平降低。因此小鼠和人的結(jié)腸損傷均與AQP表達(dá)下調(diào)有關(guān)。

2 熱休克蛋白70(Heat shock protein 70，Hsp70)

熱休克蛋白(Hsp)是一個(gè)在人類細(xì)胞中普遍表達(dá)的高度保守的蛋白質(zhì)家族。熱休克蛋白的功能主要是在各種生理應(yīng)激條件下(如感染、缺血等)給予細(xì)胞保護(hù)，具有強(qiáng)大的抗炎作用，是機(jī)體關(guān)鍵抗炎分子之一。熱休克蛋白70是一種誘導(dǎo)性熱休克蛋白，參與不同細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)，通過(guò)挽救重要的細(xì)胞蛋白和防止變性蛋白的聚集起到分子伴侶的作用，抑制細(xì)胞凋亡。與家族其他成員相比，Hsp70與腸黏膜的保護(hù)作用關(guān)系更密切，因此推測(cè)該種蛋白表達(dá)下調(diào)可能與UC的發(fā)生及發(fā)展有關(guān)。有學(xué)者研究證明實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎大鼠結(jié)腸組織中Hsp70含量較正常大鼠減少。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示UC患者活動(dòng)期的樣本與對(duì)照組(無(wú)UC病史的患者)相比，Hsp在腸黏膜中的表達(dá)顯著減少，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對(duì)同一患者的黏膜活檢標(biāo)本進(jìn)行Western blot分析定量評(píng)估，結(jié)果顯示該患者活動(dòng)性炎癥組織中的Hsp70水平低于非受累黏膜區(qū)域[7]。結(jié)果表明Hsp70在腸上皮細(xì)胞表達(dá)下調(diào)，會(huì)使腸黏膜容易受到免疫和炎癥過(guò)程的影響。

3 腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)

腫瘤壞死因子-α(TNF-α)是由巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等炎癥細(xì)胞在各種炎癥或組織損傷的刺激下產(chǎn)生，作為主要的細(xì)胞因子參與炎癥反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程。TNF-α是腸道上皮細(xì)胞增殖和凋亡的主要促炎因子，腸道黏膜屏障破壞及上皮炎癥激活巨噬細(xì)胞，激活的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量TNF-α招募和激活效應(yīng)性T細(xì)胞，激活的效應(yīng)性T細(xì)胞繼續(xù)產(chǎn)生大量TNF-α，通過(guò)正反饋調(diào)節(jié)使炎癥放大[8]。

TNF-α信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵組成部分之一是NF-κB的激活促進(jìn)炎癥蛋白(如TNF-α等)的表達(dá)，導(dǎo)致炎癥和氧化應(yīng)激。學(xué)者在炎癥性腸病患者的黏膜和小鼠炎癥性腸病模型中，已經(jīng)檢測(cè)到NF-κB信號(hào)的持續(xù)激活?？梢?jiàn)TNF-α通過(guò)激活經(jīng)典的NF-κB通路參與UC腸道的炎癥反應(yīng)[9]。

臨床證據(jù)表明針對(duì)TNF-α的單克隆抗體英夫利昔單抗(Infliximab)或阿達(dá)利單抗(Adalimumab)已被證明對(duì)中、重度UC的治療有效[10]。其他研究者[11]運(yùn)用實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)TNF-α在DSS誘導(dǎo)的小鼠腸黏膜中的表達(dá)。在DSS處理下的小鼠，腸黏膜中TNF-α的表達(dá)增加，說(shuō)明TNF-α與結(jié)腸炎癥有關(guān)。目前已知裂菌素(Schizophyllan，SPG)反義TNF-α可抑制TNF-α產(chǎn)生。對(duì)DSS模型組小鼠進(jìn)行SPG-反義TNF-α灌腸給藥治療，用藥第14 d評(píng)價(jià)治療效果，結(jié)果顯示，局部應(yīng)用SPG-反義TNF-α可抑制體重減輕和結(jié)腸縮短。經(jīng)內(nèi)窺鏡檢查，腸內(nèi)水腫和糜爛在使用SPG-反義TNF-α治療后有所改善。組織學(xué)檢查顯示，使用SPG-反義TNF-α治療后，黏膜損傷和炎癥明顯改善。實(shí)驗(yàn)證明抑制結(jié)腸中TNF-α等促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，能改善腸道炎癥。因此我們可以繼續(xù)尋找某些新型TNF-α的靶向藥物用于UC炎癥緩解的治療。

4 緊密連接(Tight Junction，TJ)

上皮細(xì)胞(包括腸上皮細(xì)胞，杯狀細(xì)胞，神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，Paneth細(xì)胞和M細(xì)胞)被細(xì)胞間緊密連接(tight junction，TJ)密封，起到屏障作用，形成腸上皮屏障(Intestinal epithelial barrier)。腸上皮屏障是一種選擇性屏障，在健康人體中，腸上皮屏障可以有效阻擋微生物、毒素、病原體和過(guò)敏原進(jìn)入黏膜組織和血液循環(huán)，保護(hù)宿主免受腸腔內(nèi)容物和微生物的侵襲，調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、離子和水在腔環(huán)境之間的運(yùn)輸。反復(fù)發(fā)生的腸上皮損傷或細(xì)胞旁途徑先天缺陷，均可以使腸上皮細(xì)胞細(xì)胞旁路徑通透性增加，從而導(dǎo)致外源性有害大分子大量進(jìn)入上皮下層，導(dǎo)致上皮屏障功能破壞，此過(guò)程參與了UC的發(fā)生及發(fā)展。

緊密連接結(jié)構(gòu)位于上皮屏障的最頂端，是腸上皮屏障的主要物理決定因素之一。緊密連接主要由跨膜蛋白和細(xì)胞質(zhì)接頭蛋白(如Zonula Occludens，ZOs)組成。在跨膜蛋白中，Occludin、Claudins(主要作用為調(diào)節(jié)細(xì)胞旁通透性)、連接粘附因子(Junctional Adhesion Molecule-A,JAM-A)(主要作用為調(diào)節(jié)上皮屏障、細(xì)胞遷移和增殖)的作用最為重要。學(xué)者[11]已證明在UC患者中，單層結(jié)腸細(xì)胞中的ZO-1缺失會(huì)延遲TJ組裝，從而破壞對(duì)大分子的屏障，加重腸道的炎癥反應(yīng)。Kuo等[12]的實(shí)驗(yàn)顯示Occludin可增加Caspase-3的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在UC患者結(jié)腸組織中，Occludin表達(dá)減少會(huì)導(dǎo)致Caspase-3下調(diào)，從而限制上皮細(xì)胞凋亡并引起結(jié)腸炎，其體內(nèi)和體外研究均表明，Occludin丟失是炎癥刺激引起的上皮緊密連接破壞、腸道通透性增加的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)JAM-A基因敲除小鼠的腸道上皮屏障功能受損，表明JAM-A在調(diào)節(jié)腸道通透性方面的重要性。ZOs是一種與緊密連接細(xì)胞質(zhì)表面相關(guān)的蛋白，具有多結(jié)構(gòu)域的支架蛋白，作用于緊密連接、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。緊密連接功能的完整對(duì)于建立腸上皮屏障起到至關(guān)重要的作用。

5 展望與小結(jié)

潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病機(jī)制尚不明確，但腸道促炎和抗炎途徑失衡、腸上皮屏障受損被認(rèn)為是UC發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵。大量實(shí)驗(yàn)研究表明AQP4與細(xì)胞膜的水通透性、HSP70、TNF-α和COX-2等細(xì)胞因子，TJ與腸上皮屏障這些因素的異常貫穿UC始終。這些有關(guān)腸道免疫調(diào)節(jié)失衡及腸上皮屏障受損機(jī)制方面的實(shí)驗(yàn)研究，旨在發(fā)掘潛在的生物標(biāo)志物及更具針對(duì)性的新治療方法，優(yōu)化潰瘍性結(jié)腸炎患者的管理。雖然目前取得眾多進(jìn)展，但有許多問(wèn)題仍需要進(jìn)一步探索。但我相信越來(lái)越多的研究者會(huì)投入到對(duì)抗UC的戰(zhàn)役中來(lái)，而UC發(fā)病機(jī)制的神秘面紗也會(huì)被逐漸揭開(kāi)。