Nesfatin-1致腸易激綜合征內(nèi)臟高敏感發(fā)生機制的研究

武建明，雷源，古巧燕

(延安大學附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，陜西 延安 716000)

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一種以腹痛、腹脹或腹部不適并伴有排便習慣改變等為主要臨床表現(xiàn)的慢性腸道功能障礙性疾病。流行病學調(diào)查顯示，IBS的全球患病率為10%～15%，癥狀多見于成年早期，且女性多見[1]。由于缺乏明確的形態(tài)學及生物化學異常指征，目前針對IBS多采用對癥治療，導致療效不佳，嚴重影響患者的生活質(zhì)量。因此，有效干預IBS的發(fā)生發(fā)展成為全球面臨的重要臨床問題。IBS是多因素共同作用的結(jié)果，涉及中樞、外周神經(jīng)系統(tǒng)以及脊髓對內(nèi)臟感覺的調(diào)控[2]，與內(nèi)臟高敏感、腸道微生物區(qū)系失調(diào)、腦-腸軸失調(diào)、表觀遺傳學改變、精神心理、神經(jīng)免疫等因素有關[3-7]，其中內(nèi)臟高敏感被認為是IBS的核心發(fā)病機制[2]。內(nèi)臟高敏感是指因機體內(nèi)臟疼痛閾值降低而對生理性或傷害性刺激產(chǎn)生強烈反應的現(xiàn)象[8]。研究發(fā)現(xiàn)，新型厭食神經(jīng)肽——Nesfatin-1可增加IBS模型大鼠的內(nèi)臟敏感性、影響大鼠結(jié)腸運動功能[9]，提示Nesfatin-1與內(nèi)臟敏感性有關，且可能參與IBS內(nèi)臟高敏感的形成過程與調(diào)控。現(xiàn)就Nesfatin-1致IBS內(nèi)臟高敏感發(fā)生機制的研究進展予以綜述。

1 Nesfatin-1概述

Nesfatin-1是Oh-I等[10]在實驗大鼠下丘腦核團中發(fā)現(xiàn)的一種新型厭食神經(jīng)肽，是核組蛋白2(nucleobindin 2，NUCB2)經(jīng)激素原轉(zhuǎn)化酶剪切的3個片段(Nesfatin-1、Nesfatin-2、Nesfatin-3)之一，由82個氨基酸組成，可在下丘腦透過血腦屏障進入腦脊液，隨后進入血液循環(huán)發(fā)揮作用。NUCB2的表達與各種攝食調(diào)節(jié)因子有關，Nesfatin-1是NUCB2發(fā)揮生物學功能所必需，且NUCB2/Nesfatin-1在中樞和外周均有分布。在中樞，NUCB2/Nesfatin-1主要分布于下丘腦視上核、室旁核、弓狀核等與攝食調(diào)節(jié)相關的神經(jīng)核團，在孤束核、藍斑等與應激調(diào)節(jié)相關的神經(jīng)核團及杏仁核中也有NUCB2/Nesfatin-1的表達[11]。在外周，NUCB2/Nesfatin-1主要分布于胃、腸、胰島、性腺，參與胃腸道及胰腺的分泌[12]。研究顯示，胃黏膜中的NUCB2信使RNA表達水平比大腦高10倍[13]，提示胃腸道是Nesfatin-1的主要來源。還有研究發(fā)現(xiàn)，Nesfatin-1 可參與應激反應，心理、物理、免疫等刺激均可激活大腦中的Nesfatin-1免疫反應神經(jīng)元[14]。因此，Nesfatin-1不僅可調(diào)控攝食行為，還與應激反應、胃腸動力、焦慮與恐懼等密切相關。

此外，Nesfatin-1還參與IBS內(nèi)臟高敏感的形成及調(diào)控。如周小平等[15]研究發(fā)現(xiàn)，將新生期大鼠母嬰分離，可引起成年期大鼠內(nèi)臟敏感性增加及血漿Nesfatin-1水平升高。古巧燕等[16]采用母嬰分離法結(jié)合醋酸灌腸法制備內(nèi)臟高敏感大鼠模型，并經(jīng)側(cè)腦室注射Nesfatin-1，結(jié)果顯示模型大鼠結(jié)腸快慢波頻率和振幅均較健康對照大鼠顯著增加，且大鼠結(jié)腸快慢波頻率和振幅隨著Nesfatin-1干預濃度的增加而增加，并呈劑量依賴性正相關。因此，新生期母嬰分離法可誘導內(nèi)臟高敏感的發(fā)生，導致血漿Nesfatin-1水平升高。通過藥物控制血漿中的Nesfatin-1水平可能會降低腸道的敏感性，為IBS的防治提供了新思路。

2 Nesfatin-1致IBS內(nèi)臟高敏感的相關機制

內(nèi)臟高敏感是IBS重要的病理生理學基礎，也是IBS患者出現(xiàn)臨床癥狀的原因之一。目前關于內(nèi)臟高敏感的病因及發(fā)病機制尚未完全明確，可能是多種因素綜合作用的結(jié)果，包括離子通道異常、受體異常、中樞調(diào)控異常、腸神經(jīng)系統(tǒng)異常、腸道菌群失調(diào)、腸道屏障受損、精神心理因素等[17-23]。而Nesfatin-1主要通過影響促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子受體(corticotropin releasing factor receptor，CRFR)信號通路、激活腦中縫背核(dorsal raphe nucleus，DRN)內(nèi)的5-羥色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)神經(jīng)元以及糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor，GR)和鹽皮質(zhì)激素受體(mineralocorticoid receptor，MR)等調(diào)控內(nèi)臟敏感性。

2.1Nesfatin-1通過CRFR信號通路影響內(nèi)臟敏感性 促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(corticotropin releasing factor，CRF)是一種具有廣泛病理生理作用的生物活性物質(zhì)，參與情緒行為、神經(jīng)內(nèi)分泌反應等應激過程等環(huán)節(jié)的調(diào)控，其主要通過作用于CRFR1和CRFR2發(fā)揮生物活性。CRFR1主要存在于室旁核、杏仁核等參與情感、疼痛、壓力調(diào)控的大腦區(qū)域，且在腸神經(jīng)元和黏膜層均有表達[24-26]。應激是IBS內(nèi)臟高敏感的重要發(fā)生機制之一，且可加重IBS患者的臨床癥狀。研究顯示，CRFR與應激誘導的內(nèi)臟高敏感密切相關[27]。應激反應可促進中樞Nesfatin-1表達，增加下丘腦室旁核中CRF免疫反應陽性神經(jīng)元的胞質(zhì)鈣離子濃度，進而激活CRF以及下丘腦-垂體-腎上腺軸，引起中樞和外周的應激反應[28]。作為應激反應的核心，下丘腦-垂體-腎上腺軸在IBS患者中存在功能障礙[29-30]。研究發(fā)現(xiàn)，IBS患者的血漿皮質(zhì)醇水平顯著高于健康對照者，注射CRF后，患者的促腎上腺皮質(zhì)激素和皮質(zhì)醇過度釋放[31]。

Jia等[32]采用新生期母嬰分離法模擬早期生活應激事件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接受結(jié)直腸刺激的成年大鼠腹部撤退反射和腹外斜肌放電活動均較健康對照大鼠顯著增加，提示母嬰分離大鼠內(nèi)臟敏感性增高，同時模型大鼠血清Nesfatin-1水平也較健康對照大鼠顯著升高；分別給予IBS模型大鼠側(cè)腦室注射抗Nesfatin-1抗體、選擇性CRFR拮抗劑、非選擇性CRFR拮抗劑和載體，1 h后再次測定大鼠的內(nèi)臟反應，結(jié)果顯示，腦室注射載體組大鼠在所有結(jié)直腸擴張壓力下的平均腹部撤退反射評分和肌電活動均高于其他三組，表明IBS模型大鼠的內(nèi)臟敏感性可能與腦CRFR信號通路有關。此外，古巧燕等[33]給予IBS模型大鼠側(cè)腦室注射不同濃度的Nesfatin-1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著Nesfatin-1濃度的增加，大鼠結(jié)腸組織、脊髓組織、腦組織CRFR1的表達水平也逐漸增加，且腦組織中的CRFR1陽性表達最顯著。由此可見，在內(nèi)臟高敏感大鼠模型中，Nesfatin-1通過上調(diào)中樞和外周CRFR1的表達水平參與內(nèi)臟高敏感的發(fā)生發(fā)展，側(cè)腦室注射Nesfatin-1抗體可中和內(nèi)源性Nesfatin-1，從而顯著降低模型大鼠的內(nèi)臟敏感性。還有學者提出“CRFR1/CRFR2信號通路平衡”理論，該理論認為，當機體處于應激狀態(tài)時，CRF1表達增加，進而通過中樞和外周CRFR1引起腸道高敏感，而CRFR2可通過拮抗CRFR1抑制胃、小腸運動；CRFR1信號通路通過調(diào)節(jié)內(nèi)臟敏感性及結(jié)腸運動功能在IBS的病理生理中起重要作用，而CRFR2可拮抗CRFR1的信號轉(zhuǎn)導，因此CRFR1拮抗劑、CRFR2激動劑均可成為針對CRFR信號通路異常的治療選擇，從而為IBS的治療提供新靶點[34-35]。

總之，Nesfatin-1可增加CRF陽性神經(jīng)元的活性，且通過中樞途徑上調(diào)CRFR1的陽性表達，進而通過影響CRFR信號通路參與IBS內(nèi)臟高敏感的發(fā)生發(fā)展。因此，未來有必要深入探討Nesfatin-1在內(nèi)臟高敏感形成、調(diào)控中的作用及其對CRFR信號通路的影響，從而指導IBS的臨床治療。

2.2Nesfatin-1通過激活5-HT途徑增加內(nèi)臟敏感性 5-HT能神經(jīng)元主要分布于DRN，5-HT是由5-HT能神經(jīng)元分泌的一種內(nèi)源性活性物質(zhì)，90%合成和分布于腸嗜鉻細胞，其余的存在于腸道神經(jīng)系統(tǒng)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，參與人體許多病理生理活動的形成及調(diào)節(jié)，如調(diào)節(jié)睡眠、攝食行為以及體溫、精神狀態(tài)等[36]。5-HT系統(tǒng)在DRN中發(fā)揮重要作用，DRN中一部分5-HT能神經(jīng)元發(fā)出軸突投射到杏仁核，而杏仁核作為焦慮和恐懼等情緒的調(diào)控中樞，在內(nèi)臟高敏感的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[37]。此外，5-HT也參與調(diào)節(jié)胃腸道運動及分泌功能，胃腸道中的5-HT受體主要包括5-HT1、5-HT2、5-HT3、5-HT4和5-HT7受體，而5-HT信號系統(tǒng)異?？蓪е挛改c運動和分泌功能異常及腸道超敏反應[38-39]。

Nesfatin-1與腦中的許多神經(jīng)遞質(zhì)共存，在下丘腦與血管升壓素、催產(chǎn)素、CRF等共表達，且與5-HT能神經(jīng)元共存于DRN[40]。研究顯示，分布于DRN中的Nesfatin-1可通過激活5-HT途徑增加內(nèi)臟敏感性[41]。Chen等[42]通過在結(jié)腸內(nèi)注射乙酸建立IBS大鼠模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型大鼠脊髓背根神經(jīng)節(jié)和下丘腦5-HT、5-HT2A受體、5-HT7受體表達均升高，而結(jié)腸內(nèi)注射5-HT拮抗劑阿米替林后，模型大鼠脊髓背根神經(jīng)節(jié)和下丘腦5-HT、5-HT2A受體、5-HT7受體表達均降低，表明5-HT可能在IBS模型大鼠的腦腸軸發(fā)育中起重要作用。張會愛[41]通過母嬰分離法建立IBS大鼠模型，經(jīng)結(jié)直腸擴張刺激后發(fā)現(xiàn)，IBS模型大鼠較健康對照大鼠具有更高的腹部撤退反射評分和腹外斜肌肌電圖曲線下面積，同時DRN內(nèi)的Nesfatin-1和色氨酸羥化酶陽性細胞數(shù)顯著增加；與健康對照大鼠相比，DRN內(nèi)注射抗Nesfatin-1抗體的IBS模型大鼠內(nèi)臟超敏反應明顯減輕，并伴有DRN內(nèi)5-HT、色氨酸羥化酶陽性細胞數(shù)減少。

總之，Nesfatin-1可通過中樞途徑增加IBS模型大鼠的內(nèi)臟敏感性，上調(diào)中樞和外周5-HT的表達，進而影響胃腸道運動及分泌功能。因此，5-HT合成、釋放、與受體結(jié)合以及再攝取等任一環(huán)節(jié)異常均可能引起胃腸道功能失調(diào)及內(nèi)臟高敏感。5-TH受體激動劑、拮抗劑、再攝取抑制劑等的應用為IBS的臨床治療及新藥物研發(fā)提供了新思路。目前關于Nesfatin-1與5-HT信號系統(tǒng)及內(nèi)臟敏感性的研究仍較少，未來還應繼續(xù)探索5-TH信號系統(tǒng)在胃腸道功能中的作用，為預防和治療IBS及臨床藥物的研發(fā)提供理論基礎。

2.3Nesfatin-1通過激活GR和MR信號通路影響內(nèi)臟敏感性 杏仁核是邊緣系統(tǒng)的一部分，也是調(diào)節(jié)焦慮、恐懼的中心部位，杏仁核中的GR和MR表達高于大腦其他區(qū)域[43-44]。在杏仁核中，糖皮質(zhì)激素與其受體結(jié)合后可上調(diào)CRF的表達，從而誘導大鼠內(nèi)臟高敏感的形成[45]。Biagini等[46]研究發(fā)現(xiàn)，與母嬰共同生活大鼠相比，母嬰分離模型大鼠血清糖皮質(zhì)激素水平顯著升高，且血清 Nesfatin-1水平與糖皮質(zhì)激素水平呈正相關。Zhou等[31]采用母嬰分離法建立IBS內(nèi)臟高敏感大鼠模型，評估杏仁核中的Nesfatin-1在內(nèi)臟敏感性中的作用，結(jié)果顯示，IBS模型大鼠的血漿Nesfatin-1和皮質(zhì)酮水平均顯著高于與母嬰共同生活的大鼠，給予模型大鼠注射抗Nesfatin-1抗體后，大鼠腹部撤退反射和肌電活動均顯著減少；此外，予健康對照大鼠杏仁核內(nèi)注射Nesfatin-1后，大鼠腹部撤退反射、肌電活動和皮質(zhì)酮水平均顯著增加，但應用GR和MR拮抗劑后，Nesfatin-1誘導的內(nèi)臟超敏反應消失。因此，杏仁核Nesfain-1可通過升高血清糖皮質(zhì)激素水平以及GR、MR信號通路上調(diào)下丘腦CRF的表達，從而激活下丘腦-垂體-腎上腺軸，增加腸道的敏感性。有研究顯示，將皮質(zhì)酮注射入Fischer 344大鼠(一種鼠類品種)的杏仁核即可誘導大鼠內(nèi)臟敏感性升高和結(jié)直腸運動功能異常[47]。

此外，甄玲玲等[48]報道，經(jīng)小腦頂核注射谷氨酸可降低慢性內(nèi)臟高敏感大鼠的腸道敏感性，其機制可能為小腦頂核的谷氨酸在谷氨酸脫羧酶作用下生成γ-氨基丁酸，進而與下丘腦外側(cè)區(qū)γ-氨基丁酸受體結(jié)合，增強腸黏膜組織的抗氧化能力，從而降低內(nèi)臟敏感性。Su等[49]研究顯示，給予內(nèi)臟高敏感大鼠下丘腦室旁核注射谷氨酸制劑后大鼠迷走神經(jīng)放電頻率顯著降低，導致大鼠內(nèi)臟敏感性降低，且這一效果與注射劑量呈正相關。因此，谷氨酸制劑為臨床治療IBS內(nèi)臟高敏感提供了一個新途徑，但其具體作用機制仍有待進一步研究。

3 小 結(jié)

Nesfatin-1致IBS內(nèi)臟高敏感可能的發(fā)生機制包括影響CRFR信號通路、激活DRN內(nèi)的5-HT神經(jīng)元以及通過GR和MR調(diào)控內(nèi)臟敏感性等。經(jīng)側(cè)腦室注射Nesfatin-1抗體以及GR、MR拮抗劑等可顯著減輕IBS大鼠腸道超敏反應，為臨床治療IBS提供了新思路，具有重要的醫(yī)學意義，但在應用于臨床治療前仍需大量臨床試驗驗證這一治療理念的有效性。相信隨著人們對Nesfatin-1致IBS內(nèi)臟高敏感發(fā)生機制研究的深入，IBS的病因及發(fā)生機制也會進一步闡明，從而為IBS患者提供更精準、個性化的治療。