炎癥性腸病的發(fā)病機制及腸黏膜屏障的作用機制

炎癥性腸病的發(fā)病機制及腸黏膜屏障的作用機制

炎癥性腸?。╥bd）是一組慢性腸炎（包括潰瘍性胃炎（cs）和克羅恩?。╟d））。目前認為IBD是一種多因素疾病,可能為環(huán)境因素及免疫異常作用于遺傳易感個體引起腸道異常免疫反應所致。其中免疫異常及腸道持續(xù)的炎癥損傷被認為是其發(fā)病的基本機制。1各組小鼠腸道炎癥的t細胞內(nèi)表達腸黏膜屏障包括腸黏膜上皮、腸黏液、腸道菌群、分泌性免疫球蛋白及相關淋巴組織,其中腸上皮是腸黏膜屏障最重要的組成部分。腸上皮細胞是腸道免疫系統(tǒng)的一個重要成分,能夠把抗原提呈給T細胞,通過分泌細胞因子和化學增活素對病原微生物作出免疫應答反應。腸黏膜免疫系統(tǒng)可監(jiān)測黏膜表面的菌群和抗原,區(qū)分“耐受”和“應答”。其中,樹突狀細胞是腸固有膜上抗原呈遞細胞的主導亞型,通過把抗原提呈給原始CD4+輔助T細胞,來誘導刺激調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)分化,從而維持機體對腸道共生菌的免疫耐受。在腸道炎癥的患者,TLR和NOD2受體通過產(chǎn)生促炎細胞因子和刺激效應T細胞分化為Th1、Th2和Th17細胞來激活樹突狀細胞,而觸發(fā)局部發(fā)生持續(xù)性炎癥。IBD患者結(jié)腸炎癥部位可觀察到有樹突狀細胞的過度活化。已證實UC腸道炎癥主要是由于T細胞反應亢進,引起腸道黏膜免疫系統(tǒng)針對共生菌的高反應性所致。此外,動物模型研究發(fā)現(xiàn)自然殺傷T細胞產(chǎn)生的IL-13在實驗性結(jié)腸炎中發(fā)揮重要作用。在UC患者的腸道黏膜固有層發(fā)現(xiàn)大量的IL-13,同時伴隨緊密連接分子claudin2表達增加,后者引起腸黏膜屏障功能受損,并認為是導致UC腹瀉的原因。此外,Paneth細胞、杯狀細胞可能與IBD的發(fā)病有關。Paneth細胞分泌的α防御素減少可致NOD2突變患者發(fā)生回腸末端CD。杯狀細胞產(chǎn)生的三葉肽能保護和修復上皮細胞和腸黏膜,其分泌的抵抗素樣分子(RELM)β蛋白可減輕結(jié)腸炎癥損傷程度,分泌的MUC2蛋白則在IBD患者中有不同程度的表達。提示Paneth細胞匱乏可增加CD的危險性,而杯狀細胞與IBD的保護和致病密切相關。2th2細胞亞群原始CD4+Th0細胞在抗原刺激下,通過不同的分化途徑獲得特定生物學功能。由于產(chǎn)生細胞因子和生物功能不同,可分為Th1和Th2細胞2個亞群,Th1細胞產(chǎn)生干擾素-γ(IFN-γ)并調(diào)節(jié)細胞免疫,Th2細胞主要產(chǎn)生IL-4、IL-5和IL-13并與體液免疫有關。Th17細胞是不同于前兩類的另一種T輔助細胞,活化后主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等細胞因子而發(fā)揮調(diào)控免疫反應的作用。近年來研究顯示,Treg在炎癥性腸病的免疫調(diào)控方面也起著重要作用。2.1th1基因表達CD與IFN-γ誘導的Th1細胞增加及持續(xù)存在有關。CD患者腸黏膜存在大量的Th1型細胞因子,如TNF、IL-12、IL-18等。其中IL-18通過AP-1、NF-κB通路促進Th1分化。而IL-12通過激活STAT4誘導CD4+T細胞向Th1分化,并產(chǎn)生大量IFN-γ,IFN-γ信號通過STAT1轉(zhuǎn)導,激活下游的Tbet基因,轉(zhuǎn)錄因子Tbet又促使IFN-γ基因染色質(zhì)重構(gòu),IL-12Rβ上調(diào),激活IL-12介導的產(chǎn)生IFN-γ正反饋調(diào)控過程,從而上調(diào)Th1細胞特定基因的表達。研究顯示,Tbet在CD中表達顯著升高。2.2th2誘導小鼠uc抗原呈遞細胞分泌IL-4作用于原始Th細胞表面受體后激活STAT6,后者轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)激活特異性轉(zhuǎn)錄激活因子GATA3,通過下游基因表達使原始Th細胞向Th2轉(zhuǎn)化。Th2主要分泌IL-4、IL-5、IL-13等炎性因子。IL-13可與TNF-α協(xié)同作用于Th2表面的IL-13Rβ2受體,活化STAT6促進Th2增殖。趙穎等用噁唑酮誘導小鼠UC模型發(fā)現(xiàn)IL-4mRNA表達增加,提示Th2在介導UC發(fā)病的作用。I.J.Fuss等在UC患者結(jié)腸組織中發(fā)現(xiàn)一種不典型NKT細胞,可通過T細胞受體作用于Th2細胞促進IL-13的分泌,間接提示Th2在UC致病中的作用。2.3th17細胞激活當活化的樹突狀細胞分泌IL-23,在TGF-β、IL-6或IL-21存在的情況下,可作用于原始Th細胞表面的IL-23R并激活胞質(zhì)內(nèi)信號轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活因子STAT-3,STAT-3再轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)激活轉(zhuǎn)錄因子RORγt,使原始Th向Th17方向分化。Th17細胞活化后主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等細胞因子。IL-17作用于效應細胞上的IL-17R后激活TAKl激酶/TRAF6連接酶,再通過NF-κB通路激活下游其他炎性因子的轉(zhuǎn)錄表達。IL-21可激活NK細胞并促進Th17細胞的分化與增殖,它還可以與Th1細胞表面的受體IL-21R結(jié)合,通過JAKl/3通路激活STAT4致Th1活化增殖。而阻斷IL-21R可使STAT4、Tbet、IFN-γ表達下降。IL-22作用于效應T細胞表面IL-22R后活化JAK/STAT通路可促進其他下游相關基因的表達,有報道IL-22在CD患者中表達明顯升高,且與疾病活動度呈正相關。KobayashiT.等發(fā)現(xiàn)IBD患者的腸黏膜組織中IL-17、IL-21、IL-22等的表達明顯高于正常對照,且腸黏膜病變區(qū)域中上述指標亦明顯高于非病變區(qū)域。2.4cd4+cd25-treg重組小鼠腸道微核試驗Treg是一類不同于T輔助細胞Th1和Th2的具有免疫調(diào)節(jié)功能的T細胞亞群,通過細胞-細胞間直接接觸和釋放IL-10、TGF-β等細胞因子抑制自身反應性T細胞的增殖活化,下調(diào)Th1的功能,維持自身免疫耐受。主要分2類:天然CD4+CD25-Treg細胞和誘導的獲得性CD4+CD25+Treg細胞,后者包含Tr1和Th3細胞。動物實驗模型表明,給T細胞缺陷的小鼠注入不含有CD4+CD25+Treg的幼稚T細胞,可誘發(fā)其對腸道共生菌群的高反應性,導致嚴重的自身免疫性結(jié)腸炎的發(fā)生,輸入全T細胞則可抑制這類炎癥反應。提示CD4+CD25+Treg細胞的免疫抑制效應是發(fā)病的主要調(diào)節(jié)因素,在維持腸道免疫平衡中起了重要作用。3tlr4/nf-b信號通路天然免疫作為宿主抵抗炎癥刺激第一道防御系統(tǒng),在多種炎癥性疾病早期發(fā)揮了重要作用。Toll樣受體(TLRs)作為天然免疫系統(tǒng)的中心受體,在天然免疫的抗炎癥反應過程中已經(jīng)成為關鍵因子。Toll樣受體屬于模式識別受體家族,胞外區(qū)由富含亮氨酸的高度重復序列構(gòu)成,胞漿區(qū)與人類IL-1受體同源。它們可以直接識別結(jié)合某些病原體或其產(chǎn)物所共有的高度保守的特定分子結(jié)構(gòu),即病原體相關分子模式(PAMP),并引發(fā)一系列信號轉(zhuǎn)導,進而導致炎性介質(zhì)的釋放,在天然免疫防御中起著重要作用。不同的TLRs由不同的微生物配體選擇性地激活。TLRs表達失調(diào)會導致腸腔內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞。動物實驗發(fā)現(xiàn),小鼠腸道中以不同方式表達的TLR4和TLR2在DSS誘導成功的結(jié)腸炎模型中表達上調(diào)。其中,TLR4/NF-κB信號通路是介導內(nèi)毒素誘導的炎性反應的最重要的通路。首先TLR4的TIR結(jié)構(gòu)域與接頭蛋白髓樣分化因子88(MyD88)的羧基末端相互作用,MyD88通過其死亡域募集下游同樣含有死亡域的IL-1受體相關絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(IRAK),導致IRAK1自身磷酸化并激活,磷酸化的IRAK脫離MyD88與腫瘤壞死因子受體相關因子6(TRAF6)結(jié)合并使之活化。TRAF6活化可引起TAK1家族成員NIK活化,后者的磷酸化激活I-κB激酶(IKK),導致IκB的泛素化而從IκB/NF-κB復合物釋放,NF-κB由此活化轉(zhuǎn)位進入細胞核,導致免疫反應基因的表達上調(diào)和炎性因子產(chǎn)生。4回腸cd細菌特性微生態(tài)失調(diào)通過打亂針對腸黏膜共生菌的免疫防御而成為IBD免疫發(fā)病機制的一個重要因素。微生態(tài)失調(diào)能促進侵襲性病原微生物的生長,便于細菌通過腸黏膜屏障易位至腸系膜淋巴結(jié),最終引起腸上皮屏障通透性增高。這也是腸黏膜免疫反應活化的前提。在IBD患者腸黏膜中發(fā)現(xiàn)有過度生長病原菌,包括大腸桿菌、李斯特菌、耶爾森菌及副結(jié)核分支桿菌。有研究顯示回腸CD大腸桿菌能誘導促炎細胞因子TNF-α的釋放。定植在回腸黏膜的大腸桿菌可以牢固黏附于腸上皮細胞,通過肌動蛋白聚合和微管募集侵入腸上皮細胞,在巨噬細胞內(nèi)生存復制,釋放大量的TNF-α并導致形成肉芽腫病變。基于CD相關大腸桿菌病原特征,稱之為黏附侵襲性大腸桿菌(AIEC)。目前支持微生態(tài)失調(diào)的證據(jù)有:1)具有抗炎特性的細菌如糞腸球菌、普拉梭桿菌在回腸CD黏膜上比例降低;2)AIEC異常定植在回腸黏膜。有研究證實回腸CD黏膜菌群平衡關系被打破,回腸CD患者黏膜糞腸球菌、普拉梭桿菌嚴重不足,而AIEC明顯增多。研究者還發(fā)現(xiàn)AIEC與CD患者回腸黏膜有高度相關性,大約35%的帶有癌胚抗原相關細胞黏附分子6(CEACAM6)的CD患者回腸黏膜有AIEC定植和異常表達。近來,在CD患者回腸上皮細胞頂端表面發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白Gp96過度表達,并且作為囊泡細胞受體,促進AIEC侵襲。5小分子多肽的調(diào)控細胞因子是機體的免疫細胞,非免疫細胞合成和分泌的具有廣泛生物學活性的小分子多肽,在免疫系統(tǒng)中起著重要的調(diào)控作用。分為抗炎性細胞因子和促炎性細胞因子2類。大量研究顯示,IBD患者體內(nèi)促炎性細胞因子水平增高,抗炎性細胞因子水平下降,兩者平衡失調(diào)是導致發(fā)病的主要原因。5.1抗炎性微細胞因子5.1.1免疫調(diào)節(jié)作用由激活的淋巴細胞合成,參與Th1和Th22個亞群之間的相互作用。IL-4對于B細胞、T細胞、肥大細胞、巨噬細胞和造血細胞都有免疫調(diào)節(jié)作用,可以抑制IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α分泌,并促進白細胞介素l受體抗體(IL-1ra)產(chǎn)生,提高IL-1ra/IL-1的比值,對維持腸道免疫起重要作用。UC患者IL-4mRNA表達及蛋白分泌明顯減少,提示IL-4與UC發(fā)病有關。5.1.2對腸道黏膜抗體的作用主要由活化單核細胞和巨噬細胞產(chǎn)生,通過抑制單核細胞、巨噬細胞和T細胞功能在調(diào)節(jié)免疫反應中發(fā)揮有效功能,并在穩(wěn)定腸道黏膜免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。IL-10可以保護對IBD有抑制作用的淋巴細胞,且可以抑制由其介導的宿主自發(fā)免疫反應。R.Kuhn等通過基因突變將小鼠IL-10基因敲除,結(jié)果小鼠誘發(fā)慢性結(jié)腸炎,并且顯示腸上皮MHC-Ⅱ類分子異常表達,證實IL-10具有腸道免疫調(diào)節(jié)作用。5.1.3對黏膜炎癥的影響TGF-β是一種多功能的細胞因子,調(diào)節(jié)多種免疫與非免疫細胞的生長、分化和功能。體內(nèi)外研究顯示TGF-β對黏膜炎癥有明顯的負調(diào)控作用。已證實TGF-β是UC和CD組織中主要的抗炎因子。5.2促炎性細胞因子5.2.1il-6受體IL-6是炎癥反應中重要的細胞因子,具有許多的免疫活性,能促進B細胞和T細胞的成熟和分化。IL-6的生物學功能是通過特異性受體對靶細胞的作用來調(diào)節(jié)的。IL-6受體包含2個部分:IL-6R和gp130。有研究證明,在IBD患者外周淋巴細胞中存在IL-6與gp130的高表達以及血清sIL-6R的顯著增高。IL-6、IL-6R復合體濃度增加能刺激黏膜固有層T細胞表面的gp130,引起STAT-3的表達和核轉(zhuǎn)移的增加,從而誘導抗凋亡基因Bcl-2和Bcl-xl的產(chǎn)生抑制腸道T細胞凋亡,使免疫炎癥反應持續(xù)存在,導致IBD的發(fā)生。5.2.2中性細胞激活反應IL-8是一種強有力的中性粒細胞趨化因子和活化因子,主要生物學作用為趨化并激活中性粒細胞,促進中性粒細胞的溶酶體活性和吞噬作用,在炎癥反應中起著直接介導作用。5.2.3cd4+th0細胞因子和t細胞間的表達IL-12是由P40亞基和P35亞基組成的二聚體,能促進CD4+Th0細胞分化為Th1細胞,刺激NK細胞和T細胞產(chǎn)生多種細胞因子如IL-2、IFN-γ、TNF-α、IL-8等,再通過這些因子發(fā)揮作用。5.2.4il-17對b免疫細胞的激活作用IL-17能協(xié)調(diào)對特定病原體的防衛(wèi),調(diào)控組織炎性反應,具有強大的募集和激活中性粒細胞能力,IL-17一般可誘導免疫細胞至外周組織,在與IL-17受體結(jié)合后激活NF-κB,引起多種細胞因子和炎癥介質(zhì)的表達和釋放。在活動性炎癥性腸病患者排泄物中IL-17增加,而且IL-17能增強IL-8和TNF-α對上皮細胞脂多糖在體外的反應。5.2.5tnf-在id-t細胞免疫和局部反應中的作TNF-α是介導腸上皮增殖和凋亡的關鍵調(diào)節(jié)因子,也是參與炎癥性腸病的腸道炎癥起始與持續(xù)的重要炎癥介質(zhì)。主要由激活的巨噬細胞和單核細胞產(chǎn)生,參與中性粒細胞激活、黏附分子上調(diào)、一氧化氮合酶的產(chǎn)生、細胞免疫和肉芽腫的形成,在調(diào)節(jié)固有免疫和慢性炎癥性疾病的局部炎癥反應中起重要作用。TNF-α在IBD主要以旁分泌和自分泌方式在腸黏膜局部發(fā)揮作用。促炎機制包括觸發(fā)中性粒細胞和單核細胞的趨化及增加細胞間黏附分子的表達。此外,IBD中TNF-α水平的上升伴隨NF-κB活性增高,提示TNF-α引起IBD發(fā)病可能與NF-κB活化有關。5.2.6細胞產(chǎn)生IFN-γ是一種同二聚體蛋白,由活化的T淋巴細胞和NK細胞產(chǎn)生。它能使各類細