細胞因子在炎癥性腸病發(fā)病機制中的研究進展

侯穎，令狐蓮潔 綜述 劉模榮 審校

遵義醫(yī)科大學附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，貴州 遵義 563000

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種以慢性和非特異性為特征的自身免疫性疾病，其發(fā)病機制尚不清楚，但大量研究表明其發(fā)病與遺傳因素、腸道菌群、腸黏膜免疫調(diào)節(jié)異常和環(huán)境因素等有關(guān)，是一種可以通過削弱腸道屏障(如化學屏障，物理屏障等)，從而導致腸道黏膜局部免疫過度激活而引發(fā)的疾?。淮罅棵庖哐仔约毎?主要包括T 淋巴細胞、B淋巴細胞、巨噬細胞、樹突細胞和中性粒細胞等)浸潤到腸黏膜固有層，在腸黏膜局部主動分泌細胞因子，包括促炎細胞因子[腫瘤壞死因子-α(TNF-α)白細胞介 素-12 (IL-12)、IL-23、IL-27、IL-17、IL-6、IL-1、IL-17、IL-22 等]和抗炎細胞因子[轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、IL-10、IL-2、IL-35]等；兩者之間動態(tài)失衡是導致腸黏膜損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 促炎細胞因子

1.1 TNF-αTNF-α是一種眾所周知的促炎細胞因子，在各種細胞事件中起重要作用，包括細胞增殖、分化和細胞死亡，在炎癥和腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到一定的作用[1]。在炎癥性疾病中，TNF-α的主要來源是單核細胞/巨噬細胞，其他細胞如肥大細胞、T和B淋巴細胞、自然殺傷細胞、中性粒細胞等也可以分泌少量TNF-α。TNF-α除了能夠在體內(nèi)引起某些腫瘤組織的出血性壞死以及體外直接殺傷某些腫瘤細胞,具有其他許多生物學活性，它能夠通過誘導中性粒細胞的聚集，調(diào)節(jié)中性粒細胞和巨噬細胞的增生、成熟和活化，并促進其黏附、游走和脫顆粒，進而刺激單核細胞、血管內(nèi)皮細胞等產(chǎn)生細胞因子從而產(chǎn)生級聯(lián)反應，最終導致腸道的炎癥損傷[2]。值得注意的是，TNF-α介導的促炎轉(zhuǎn)錄因子NF-kB是炎癥程序的中心激活劑之一，它可上調(diào)與腫瘤細胞存活、增殖、侵襲、血管生成和轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因表達，其與炎癥性腸病癌變可能有潛在聯(lián)系。目前，臨床上也根據(jù)這一研究結(jié)論，廣泛運用了抗TNF-α類藥物用于治療重度IBD，英夫利昔等生物制劑[3]不僅對IBD腸道反應起到了較好的作用，同時在國內(nèi)外的一些病例報道中可以看出該類藥物對于IBD患者的腸外表現(xiàn)也起到了非常積極的效果。

1.2 IL-12 細胞因子家族 IL-12 細胞因子家族(IL-12 Cytokine family)主要由樹突狀細胞(DC)、巨噬細胞、中性粒細胞和人B淋巴細胞分泌；該細胞因子家族包含四種細胞因子，分別是IL-12、IL-23、IL-27 和IL-35，每個成員由一個螺旋α亞單位(p35、p19 和p28)和一個β亞單位(p40 和EBI3)組成[4]，IL-12 由p35 和p40 組 成，IL-23 由p19 和p40 組 成，IL-27 由p28 和EBI3 組成，IL-35 含有p35 和EBI3；IL-12 細胞因子家族與其相應受體的結(jié)合將激活JAK/STAT 信號通路，導致介導生物活性的靶基因轉(zhuǎn)錄，已經(jīng)成為宿主免疫的重要調(diào)節(jié)因子。

1.2.1 IL-12、IL-23 IL-12 由4 個α螺旋組成，由2 種IL-12A(P35)和IL-12B (P40)兩種獨立基因編碼形成；它可以誘導IFN-γ的產(chǎn)生，有利于Th1的分化，并在先天免疫和獲得性免疫之間形成聯(lián)系；研究表明，IL-12在CD患者的胃黏膜、固有層單核細胞和巨噬細胞中過量產(chǎn)生，從CD的炎癥損傷中分離出的巨噬細胞在體外產(chǎn)生更多的IL-12[5]。IL-23 是由IL-12P40 和IL-23P19亞基共同組成的異源二聚體細胞因子，其中P40 亞基是IL-23 與IL-12 共用的，IL-23 在穩(wěn)定Th17增殖中起重要作用。研究表明，IL-23在CD的發(fā)病機中起著促炎作用，主要表現(xiàn)在CD患者的結(jié)腸IL-23水平升高，CD 患者腸系膜淋巴結(jié)的髓樣樹突狀細胞分泌高水平的IL-23，此外CD 患者IL-23R 的表達在腸黏膜固有層中上調(diào)，IL-23R 的上調(diào)表達與干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)相關(guān)[6]。Yen 等[7]使用IL-10 敲除小鼠(一種自發(fā)的IBD 模型)，并表明IL-23p19 缺乏可抑制結(jié)腸炎的發(fā)展，IL-23 可通過IL-17 和IL-6 依賴性機制加速結(jié)腸炎的發(fā)作并促進炎癥?；谏鲜隼碚?，靶向IL-12/IL-23p40 位點的藥物已在臨床前研究和臨床試驗中被廣泛證實可以改善腸道炎癥，一旦藥物與該位點結(jié)合，則將使IL-12、IL-23失效，目前臨床上所應用的布雷奴單抗(briakinumab)及烏司奴單抗(ustekinumab)就是一種抗IL-12/IL-23p40 的人單克隆抗體，且對腫瘤壞死因子拮抗劑難治性中重度CD 患者中起到了顯著的臨床反應和緩解。

1.2.2 IL-27 IL-27 由EB13 (Epstein-Barr 病 毒誘導基因3)蛋白和P28 亞基組成，也稱IL-30 ，IL-27調(diào)節(jié)先天和適應性免疫反應，包括激活先天性免疫細胞(如巨噬細胞)，促進Th1和Treg細胞分化，抑制Th2、Th17和Treg細胞的分化。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)IL-27與IBD的發(fā)病存在相關(guān)性，多項研究表明白IL-27 基因多態(tài)性和突變與IBD風險相關(guān)，活動性UC或活動性CD患者的局部結(jié)腸組織中IL-27 基因表達水平增加；相關(guān)實驗研究表明口服重組IL-2 乳酸桿菌或皮下注射IL-12 均可改善結(jié)腸炎模型中的小鼠結(jié)腸炎，包括提高存活率、降低臨床評分和病理評分、減少促炎細胞因子和增加抗炎性細胞因子的分泌，與野生型對照組相比，經(jīng)DSS 誘導后的IBD 小鼠模型，IL-27R(-)小鼠表現(xiàn)出更嚴重的炎癥表現(xiàn)，這些研究證實了IL-27 在IBD的保護作用[8]。

1.3 IL-6 IL-6 主要由受刺激的單核細胞、巨噬細胞、T 淋巴細胞和B 淋巴細胞產(chǎn)生，值得注意的是，固有層巨噬細胞和CD4+T細胞在實驗性結(jié)腸炎和IBD患者中產(chǎn)生大量的IL-6，當前研究已表明IL-6表達的升高與結(jié)直腸腺瘤發(fā)生的風險增加有關(guān)[9]。IL-6與可溶性IL-6 受體(sIL-6R)結(jié)合并形成IL-6-sIL-6R復合物，該復合物通過gp130 表面分子結(jié)合激活腸道靶細胞，可防止其腸道細胞凋亡并激活STAT3，該物質(zhì)是一種主要致癌轉(zhuǎn)錄因子[10]。此外，IL-6 還可通過觸發(fā)多個靶細胞，如抗原呈遞細胞和T細胞，發(fā)揮促炎功能，有實驗表明，用單克隆抗體阻斷IL-6 信號被證明能有效抑制小鼠模型中的慢性腸道炎癥，抑制結(jié)腸炎活性與抑制STAT3 激活、誘導T細胞凋亡和降低促炎細胞因子水平如IFN、TNF、IL-1[11]。這些結(jié)果都表明IL-6 在炎癥發(fā)生發(fā)展過程起到了促進作用，且與IBD的癌變密切相關(guān)。

1.4 IL-1 在活動期IBD患者的腸黏膜中，固有層樹突狀細胞(DC)和巨噬細胞在對共生微生物群或TLR信號的存在作出反應而被激活后，分泌大量的促炎細胞因子，如IL-1 和IL-18[9]。IL-1 細胞因子的合成和釋放是一個嚴密調(diào)節(jié)的過程，主要受起始mRNA和轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 影響，IL-1 又以IL-1a 和IL-1b 為代表，它們通過IL-1R 發(fā)出信號，腸上皮細胞能產(chǎn)生IL-1Ra (IL-1 受體拮抗劑)，其功能是通過與靶細胞IL-1受體結(jié)合來抑制IL-1促炎作用，并競爭性地抵消IL-1 的作用；隨著活動度的增加，可以看到IL-1Ra/IL-1比率降低，這兩個比率之間的不平衡表明IL-1Ra缺乏可能有助于IBD的發(fā)生發(fā)展[12]。在后續(xù)研究中表明，IL-1 家族成員具有依賴于疾病階段的多效性功能，在IBD 中，IL-1 表達的升高可能是結(jié)腸巨噬細胞刺激的結(jié)果，該刺激作用可激活I(lǐng)L-1 轉(zhuǎn)換酶，將成熟的IL-1b 釋放到結(jié)腸黏膜中；此外3SIGIRR/TLR8 是IL-1R 信號的負調(diào)節(jié)因子，敲除該基因可表現(xiàn)出腸道炎癥加重，這些發(fā)現(xiàn)表明IL-1在結(jié)腸炎癥的啟動中具有顯著的作用[13-14]。

1.5 IL-17 IL-17 是一種連接獲得性和先天性免疫系統(tǒng)的細胞因子，IL-17由Th17細胞產(chǎn)生，并由轉(zhuǎn)錄因子維A酸受體相關(guān)孤立受體(ROR)γt控制，IL-17細胞因子家族包含6 個成員，IL-17A，IL-17B，IL-17C，IL-17D，IL-17E 和IL-17F[15]。 在小鼠中，原始T 細胞在TGF-β和IL-6 的作用下分化為產(chǎn)生IL-17A 細胞因子的Th17 細胞，TGF-β和IL-6 促進(ROR)γt 和RORα的表達，這兩種轉(zhuǎn)錄因子對TH17的分化有著重要的作用，相比之下，獨立存在的IL-6可以驅(qū)動Th17 細胞分泌IL-22 細胞因子，IL-23 和STAT3 是Th17 細胞反應的擴增和維持所必需的[16]。IL-17A 和IL-17F已被證明在IBD 患者的組織活檢中升高，Leppkes 等[17]發(fā)現(xiàn)IL-17A 和IL-17F 在IBD 炎癥發(fā)生發(fā)展過程中起到了正向作用，IL-17A 和IL-17F缺乏可顯著降低炎癥的嚴重程度。

1.6 IL-22 IL-22 是IL-10 細胞因子家族成員之一，其受體是由IL-22R1 和IL-10R2 組成的異源二聚體，其可通過增強輔助性T 淋巴細胞的增殖分化從而在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮抗炎作用[9]。根據(jù)相關(guān)研究證明，IL-22 能夠促進Stat3 的磷酸化，誘導了抗菌肽Reg3y 等表達和分泌，在腸上皮細胞的局部炎癥中發(fā)揮著抗炎作用，然而過多的IL-22 會導致干細胞自我更新能力的下降，從而干擾腸黏膜的修復[18]。

2 抗炎細胞因子

2.1 轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β) TGF-β是一種多功能細胞因子，其由成纖維細胞分泌，主要參與了腸道的免疫調(diào)節(jié)；TGF-β主要通過抑制NK 細胞和CD8+CTL，阻斷細胞毒性程序關(guān)鍵蛋白(如穿孔素，顆粒酶和細胞毒素等)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，此外TGF-β還可上調(diào)Treg 細胞和Th17 細胞的增殖分化，而Treg 細胞可抑制B細胞增殖和IgA分泌，抑制IL-33的產(chǎn)生以及增強腸道上皮緊密連接，從而發(fā)揮著抗炎的作用[19]。值得注意的是，雖然TGF-β既可以促進Treg 細胞分化，也可以誘導Th17 細胞合成。輔助性T 淋巴細胞是一種重要的免疫細胞，其可以分泌大量促炎細胞因子，如IL-22、TNF-α、IL-6、IL-13 等。故TGF-β看似在免疫調(diào)節(jié)中存在矛盾性，但實際上TGF-β需要在促炎因子IL-6 大量存在的情況下才會使Th17 細胞表型進一步增殖分化。

2.2 IL-10 IL-10 細胞因子家族主要包括IL-10、IL-19、IL-20、IL-22、IL-24、IL-26、IL-28 等細胞因子，雖然它們同屬于一個細胞家族，但是其生物學功能卻各有不同[20]。由于當前對除IL-10 以外的家族細胞因子研究較少，無法通過參考相應文獻對其結(jié)構(gòu)及功能進行總結(jié)。IL-10是作用于免疫細胞和上皮細胞最有效的免疫抑制因子，IL-10 作為抗炎細胞因子，在體內(nèi)具有重要的作用，IL-10 由各種免疫細胞釋放，如T細胞、B細胞、中性粒細胞和巨噬細胞，其主要通過抑制TNF-α的釋放發(fā)揮抗炎作用[21]。臨床研究中顯示IBD 患者血清中IL-10 水平顯著下降，與非炎癥相比，急性CD患者CD20+/IL-10免疫活性細胞明顯升高。目前的一些研究表明，IL-10 在IBD 預防和緩解腸道炎癥中起著關(guān)鍵作用，目前治療IBD的生物制劑之一安吉優(yōu)便是作用于該靶點[22]。

2.3 IL-2 IL-2 主要由CD4+Th1 細胞分泌，其可通過與對應受體相結(jié)合發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。在當前關(guān)于IBD的動物研究中可以看到IL-12較為矛盾之處：首先IL-2 可誘導CD4+Treg細胞的分化，進一步促進抗炎炎癥因子(如TGF-β、IL-10)的釋放，但相關(guān)實驗數(shù)據(jù)又可看到IL-2 可促進CD4+Th1 細胞的增殖分化，進而激活CTL 細胞、NK 細胞及B 淋巴細胞等，加強腸道甚至全身的炎癥反應[23]。但在宋瑞花等[24]的研究中顯示，IL-2 在IBD 中的作用前者明顯強于后者，因此可以初步認定IL-2 在IBD 中起到了抑制炎癥發(fā)生發(fā)展的作用。

2.4 IL-35 IL-35 是新鑒定的IL-12 家族的一員，由IL-12α鏈和IL-27β鏈組成，雖然其屬于促炎細胞因子IL-12 家族，但目前發(fā)現(xiàn)該細胞因子在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著抗炎作用；該細胞因子對不同的T細胞亞群由選擇性活性，它可誘導Treg 細胞群體的增殖，降低Th17 細胞群的活性[9]。多項研究證明IL-35 在IBD的重要調(diào)節(jié)作用，主要表現(xiàn)在血清中的IL-35 水平顯著降低，但在局部結(jié)腸組織中升高，并且在活動期IBD患者中發(fā)現(xiàn)過多分泌IL-35 的腸黏膜；在T 細胞依賴性小鼠結(jié)腸炎模型中，與IL-27p28/小鼠(僅缺乏IL-27)相比，EBI3 小鼠(缺乏IL-27 和IL-35)出現(xiàn)較早發(fā)生和更為嚴重的腸道炎癥，而重組IL-35 治療顯著限制了結(jié)腸炎的發(fā)展，并降低了Th1和Th17細胞標記物的水平[25]。這些結(jié)果表明IL-35 可能是IBD 的重要調(diào)節(jié)因子，具有靶向治療IBD的潛力。

3 小結(jié)

隨著醫(yī)療的進展，IBD 在中國乃至全球范圍內(nèi)的發(fā)病率不斷升高，該病也引起越來越多的重視。雖然其發(fā)病機制目前尚不清楚，但可以肯定的是在IBD的發(fā)病機制中，炎性細胞因子起到了舉足輕重的作用；細胞因子可以分為促炎性細胞因子(TNF-α、IL-12、IL-23、IL-27、IL-17、IL-6、IL-1、IL-17、IL-22 等)和抗炎細胞因子(TGF-β、IL-10、IL-2、IL-35 等)兩大類，在健康人中這兩類細胞因子之間相互作用，達到一個動態(tài)平衡，大量研究發(fā)現(xiàn)IBD在發(fā)病中促炎性細胞因子的大量釋放，而抗炎性細胞因子活性受到抑制，進而引起在腸道局部甚至發(fā)展至全身的炎癥表現(xiàn)，其具體機制已在上述部分詳細講述。目前，IBD 的細胞因子靶向療法(如英夫利昔單抗、安吉優(yōu)單抗、烏司奴單抗等)已經(jīng)徹底顛覆了傳統(tǒng)的5-氨基水楊酸、激素等治療方法，相比傳統(tǒng)治療，前者無論在控制癥狀、延長無復發(fā)時間甚至是黏膜愈合方面都起到非常巨大的進步。這篇綜述總結(jié)了當前大量國內(nèi)外關(guān)于細胞因子與炎癥性腸病相關(guān)的臨床及基礎(chǔ)研究，以期為炎癥性腸病的治療提供潛在的靶點。