炎癥性腸病的發(fā)病機(jī)制及腸黏膜屏障的作用機(jī)制

炎癥性腸病的發(fā)病機(jī)制及腸黏膜屏障的作用機(jī)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(rèn)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(gè)體引起腸道異常免疫反應(yīng)所致。其中免疫異常及腸道持續(xù)的炎癥損傷被認(rèn)為是其發(fā)病的基本機(jī)制。1各組小鼠腸道炎癥的t細(xì)胞內(nèi)表達(dá)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(guān)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(xì)胞是腸道免疫系統(tǒng)的一個(gè)重要成分,能夠把抗原提呈給T細(xì)胞,通過(guò)分泌細(xì)胞因子和化學(xué)增活素對(duì)病原微生物作出免疫應(yīng)答反應(yīng)。腸黏膜免疫系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)黏膜表面的菌群和抗原,區(qū)分“耐受”和“應(yīng)答”。其中,樹突狀細(xì)胞是腸固有膜上抗原呈遞細(xì)胞的主導(dǎo)亞型,通過(guò)把抗原提呈給原始CD4+輔助T細(xì)胞,來(lái)誘導(dǎo)刺激調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)分化,從而維持機(jī)體對(duì)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(guò)產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子和刺激效應(yīng)T細(xì)胞分化為Th1、Th2和Th17細(xì)胞來(lái)激活樹突狀細(xì)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(xì)胞的過(guò)度活化。已證實(shí)UC腸道炎癥主要是由于T細(xì)胞反應(yīng)亢進(jìn),引起腸道黏膜免疫系統(tǒng)針對(duì)共生菌的高反應(yīng)性所致。此外,動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)自然殺傷T細(xì)胞產(chǎn)生的IL-13在實(shí)驗(yàn)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(shí)伴隨緊密連接分子claudin2表達(dá)增加,后者引起腸黏膜屏障功能受損,并認(rèn)為是導(dǎo)致UC腹瀉的原因。此外,Paneth細(xì)胞、杯狀細(xì)胞可能與IBD的發(fā)病有關(guān)。Paneth細(xì)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(xì)胞產(chǎn)生的三葉肽能保護(hù)和修復(fù)上皮細(xì)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(dá)。提示Paneth細(xì)胞匱乏可增加CD的危險(xiǎn)性,而杯狀細(xì)胞與IBD的保護(hù)和致病密切相關(guān)。2th2細(xì)胞亞群原始CD4+Th0細(xì)胞在抗原刺激下,通過(guò)不同的分化途徑獲得特定生物學(xué)功能。由于產(chǎn)生細(xì)胞因子和生物功能不同,可分為Th1和Th2細(xì)胞2個(gè)亞群,Th1細(xì)胞產(chǎn)生干擾素-γ(IFN-γ)并調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫,Th2細(xì)胞主要產(chǎn)生IL-4、IL-5和IL-13并與體液免疫有關(guān)。Th17細(xì)胞是不同于前兩類的另一種T輔助細(xì)胞,活化后主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等細(xì)胞因子而發(fā)揮調(diào)控免疫反應(yīng)的作用。近年來(lái)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(dá)CD與IFN-γ誘導(dǎo)的Th1細(xì)胞增加及持續(xù)存在有關(guān)。CD患者腸黏膜存在大量的Th1型細(xì)胞因子,如TNF、IL-12、IL-18等。其中IL-18通過(guò)AP-1、NF-κB通路促進(jìn)Th1分化。而IL-12通過(guò)激活STAT4誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞向Th1分化,并產(chǎn)生大量IFN-γ,IFN-γ信號(hào)通過(guò)STAT1轉(zhuǎn)導(dǎo),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I(lǐng)L-12介導(dǎo)的產(chǎn)生IFN-γ正反饋調(diào)控過(guò)程,從而上調(diào)Th1細(xì)胞特定基因的表達(dá)。研究顯示,Tbet在CD中表達(dá)顯著升高。2.2th2誘導(dǎo)小鼠uc抗原呈遞細(xì)胞分泌IL-4作用于原始Th細(xì)胞表面受體后激活STAT6,后者轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)激活特異性轉(zhuǎn)錄激活因子GATA3,通過(guò)下游基因表達(dá)使原始Th細(xì)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(jìn)Th2增殖。趙穎等用噁唑酮誘導(dǎo)小鼠UC模型發(fā)現(xiàn)IL-4mRNA表達(dá)增加,提示Th2在介導(dǎo)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(xì)胞,可通過(guò)T細(xì)胞受體作用于Th2細(xì)胞促進(jìn)IL-13的分泌,間接提示Th2在UC致病中的作用。2.3th17細(xì)胞激活當(dāng)活化的樹突狀細(xì)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(xì)胞表面的IL-23R并激活胞質(zhì)內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子STAT-3,STAT-3再轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)激活轉(zhuǎn)錄因子RORγt,使原始Th向Th17方向分化。Th17細(xì)胞活化后主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等細(xì)胞因子。IL-17作用于效應(yīng)細(xì)胞上的IL-17R后激活TAKl激酶/TRAF6連接酶,再通過(guò)NF-κB通路激活下游其他炎性因子的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。IL-21可激活NK細(xì)胞并促進(jìn)Th17細(xì)胞的分化與增殖,它還可以與Th1細(xì)胞表面的受體IL-21R結(jié)合,通過(guò)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(dá)下降。IL-22作用于效應(yīng)T細(xì)胞表面IL-22R后活化JAK/STAT通路可促進(jìn)其他下游相關(guān)基因的表達(dá),有報(bào)道IL-22在CD患者中表達(dá)明顯升高,且與疾病活動(dòng)度呈正相關(guān)。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(dá)明顯高于正常對(duì)照,且腸黏膜病變區(qū)域中上述指標(biāo)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(yàn)Treg是一類不同于T輔助細(xì)胞Th1和Th2的具有免疫調(diào)節(jié)功能的T細(xì)胞亞群,通過(guò)細(xì)胞-細(xì)胞間直接接觸和釋放IL-10、TGF-β等細(xì)胞因子抑制自身反應(yīng)性T細(xì)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(xì)胞和誘導(dǎo)的獲得性CD4+CD25+Treg細(xì)胞,后者包含Tr1和Th3細(xì)胞。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻?給T細(xì)胞缺陷的小鼠注入不含有CD4+CD25+Treg的幼稚T細(xì)胞,可誘發(fā)其對(duì)腸道共生菌群的高反應(yīng)性,導(dǎo)致嚴(yán)重的自身免疫性結(jié)腸炎的發(fā)生,輸入全T細(xì)胞則可抑制這類炎癥反應(yīng)。提示CD4+CD25+Treg細(xì)胞的免疫抑制效應(yīng)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(hào)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(yīng)過(guò)程中已經(jīng)成為關(guān)鍵因子。Toll樣受體屬于模式識(shí)別受體家族,胞外區(qū)由富含亮氨酸的高度重復(fù)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(shí)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(guān)分子模式(PAMP),并引發(fā)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),進(jìn)而導(dǎo)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(dá)失調(diào)會(huì)導(dǎo)致腸腔內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),小鼠腸道中以不同方式表達(dá)的TLR4和TLR2在DSS誘導(dǎo)成功的結(jié)腸炎模型中表達(dá)上調(diào)。其中,TLR4/NF-κB信號(hào)通路是介導(dǎo)內(nèi)毒素誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)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(guò)其死亡域募集下游同樣含有死亡域的IL-1受體相關(guān)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(IRAK),導(dǎo)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(guān)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(lǐng)-κB激酶(IKK),導(dǎo)致IκB的泛素化而從IκB/NF-κB復(fù)合物釋放,NF-κB由此活化轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核,導(dǎo)致免疫反應(yīng)基因的表達(dá)上調(diào)和炎性因子產(chǎn)生。4回腸cd細(xì)菌特性微生態(tài)失調(diào)通過(guò)打亂針對(duì)腸黏膜共生菌的免疫防御而成為IBD免疫發(fā)病機(jī)制的一個(gè)重要因素。微生態(tài)失調(diào)能促進(jìn)侵襲性病原微生物的生長(zhǎng),便于細(xì)菌通過(guò)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(yīng)活化的前提。在IBD患者腸黏膜中發(fā)現(xiàn)有過(guò)度生長(zhǎng)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(dǎo)促炎細(xì)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(xì)胞,通過(guò)肌動(dòng)蛋白聚合和微管募集侵入腸上皮細(xì)胞,在巨噬細(xì)胞內(nèi)生存復(fù)制,釋放大量的TNF-α并導(dǎo)致形成肉芽腫病變。基于CD相關(guān)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(xì)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(shí)回腸CD黏膜菌群平衡關(guān)系被打破,回腸CD患者黏膜糞腸球菌、普拉梭桿菌嚴(yán)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(guān)性,大約35%的帶有癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞黏附分子6(CEACAM6)的CD患者回腸黏膜有AIEC定植和異常表達(dá)。近來(lái),在CD患者回腸上皮細(xì)胞頂端表面發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白Gp96過(guò)度表達(dá),并且作為囊泡細(xì)胞受體,促進(jìn)AIEC侵襲。5小分子多肽的調(diào)控細(xì)胞因子是機(jī)體的免疫細(xì)胞,非免疫細(xì)胞合成和分泌的具有廣泛生物學(xué)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(xì)胞因子和促炎性細(xì)胞因子2類。大量研究顯示,IBD患者體內(nèi)促炎性細(xì)胞因子水平增高,抗炎性細(xì)胞因子水平下降,兩者平衡失調(diào)是導(dǎo)致發(fā)病的主要原因。5.1抗炎性微細(xì)胞因子5.1.1免疫調(diào)節(jié)作用由激活的淋巴細(xì)胞合成,參與Th1和Th22個(gè)亞群之間的相互作用。IL-4對(duì)于B細(xì)胞、T細(xì)胞、肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和造血細(xì)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(jìn)白細(xì)胞介素l受體抗體(IL-1ra)產(chǎn)生,提高IL-1ra/IL-1的比值,對(duì)維持腸道免疫起重要作用。UC患者IL-4mRNA表達(dá)及蛋白分泌明顯減少,提示IL-4與UC發(fā)病有關(guān)。5.1.2對(duì)腸道黏膜抗體的作用主要由活化單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,通過(guò)抑制單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞功能在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)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(hù)對(duì)IBD有抑制作用的淋巴細(xì)胞,且可以抑制由其介導(dǎo)的宿主自發(fā)免疫反應(yīng)。R.Kuhn等通過(guò)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(dá),證實(shí)IL-10具有腸道免疫調(diào)節(jié)作用。5.1.3對(duì)黏膜炎癥的影響TGF-β是一種多功能的細(xì)胞因子,調(diào)節(jié)多種免疫與非免疫細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和功能。體內(nèi)外研究顯示TGF-β對(duì)黏膜炎癥有明顯的負(fù)調(diào)控作用。已證實(shí)TGF-β是UC和CD組織中主要的抗炎因子。5.2促炎性細(xì)胞因子5.2.1il-6受體IL-6是炎癥反應(yīng)中重要的細(xì)胞因子,具有許多的免疫活性,能促進(jìn)B細(xì)胞和T細(xì)胞的成熟和分化。IL-6的生物學(xué)功能是通過(guò)特異性受體對(duì)靶細(xì)胞的作用來(lái)調(diào)節(jié)的。IL-6受體包含2個(gè)部分:IL-6R和gp130。有研究證明,在IBD患者外周淋巴細(xì)胞中存在IL-6與gp130的高表達(dá)以及血清sIL-6R的顯著增高。IL-6、IL-6R復(fù)合體濃度增加能刺激黏膜固有層T細(xì)胞表面的gp130,引起STAT-3的表達(dá)和核轉(zhuǎn)移的增加,從而誘導(dǎo)抗凋亡基因Bcl-2和Bcl-xl的產(chǎn)生抑制腸道T細(xì)胞凋亡,使免疫炎癥反應(yīng)持續(xù)存在,導(dǎo)致IBD的發(fā)生。5.2.2中性細(xì)胞激活反應(yīng)IL-8是一種強(qiáng)有力的中性粒細(xì)胞趨化因子和活化因子,主要生物學(xué)作用為趨化并激活中性粒細(xì)胞,促進(jìn)中性粒細(xì)胞的溶酶體活性和吞噬作用,在炎癥反應(yīng)中起著直接介導(dǎo)作用。5.2.3cd4+th0細(xì)胞因子和t細(xì)胞間的表達(dá)IL-12是由P40亞基和P35亞基組成的二聚體,能促進(jìn)CD4+Th0細(xì)胞分化為Th1細(xì)胞,刺激NK細(xì)胞和T細(xì)胞產(chǎn)生多種細(xì)胞因子如IL-2、IFN-γ、TNF-α、IL-8等,再通過(guò)這些因子發(fā)揮作用。5.2.4il-17對(duì)b免疫細(xì)胞的激活作用IL-17能協(xié)調(diào)對(duì)特定病原體的防衛(wèi),調(diào)控組織炎性反應(yīng),具有強(qiáng)大的募集和激活中性粒細(xì)胞能力,IL-17一般可誘導(dǎo)免疫細(xì)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(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)的表達(dá)和釋放。在活動(dòng)性炎癥性腸病患者排泄物中IL-17增加,而且IL-17能增強(qiáng)IL-8和TNF-α對(duì)上皮細(xì)胞脂多糖在體外的反應(yīng)。5.2.5tnf-在id-t細(xì)胞免疫和局部反應(yīng)中的作TNF-α是介導(dǎo)腸上皮增殖和凋亡的關(guān)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(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生,參與中性粒細(xì)胞激活、黏附分子上調(diào)、一氧化氮合酶的產(chǎn)生、細(xì)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(yīng)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(jī)制包括觸發(fā)中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的趨化及增加細(xì)胞間黏附分子的表達(dá)。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(guān)。5.2.6細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ是一種同二聚體蛋白,由活化的T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞產(chǎn)生。它能使各類細(xì)