腸黏膜的功能和應(yīng)用

腸黏膜的功能和應(yīng)用

1腸道黏膜免疫相關(guān)因素粘膜的防御功能由上皮細(xì)胞、非細(xì)胞成分和免疫系統(tǒng)組成。能夠阻止有害物質(zhì)逸進(jìn)體內(nèi)。當(dāng)發(fā)生炎癥時(shí),常伴有腸道黏膜的防御功能異常。腸道炎癥性疾病,發(fā)病機(jī)制未明,較難診治。潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerativecolitis,UC)和克羅恩病(Crohndisease)是炎癥性腸病(IBD)的兩種主要疾病,在病理學(xué)上共同表現(xiàn)為腸黏膜炎癥。IBD是自身免疫性疾病,與遺傳、免疫、環(huán)境及黏膜屏障密切相關(guān)。西方發(fā)達(dá)國(guó)家IBD的患病率較高,約為1‰~2‰。在我國(guó)的發(fā)病率也逐年增高,約為0.32%。UC相關(guān)的腸癌發(fā)病率在0.6%~17%。UC發(fā)生腸癌的危險(xiǎn)因素與疾病持續(xù)時(shí)間和病變范圍有關(guān)?？肆_恩病發(fā)生直腸癌約是正常人的4~20倍。尋求理想的炎癥性腸病的治療方法是消化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。引起腸黏膜炎癥的因素主要有環(huán)境因素、遺傳因素、免疫因素等,研究表明,遺傳及免疫因素在其中起著至關(guān)重要的作用。環(huán)境因素,主要包括感染、飲食、吸煙、藥物應(yīng)用和腸道菌群等。微生物,特別是細(xì)菌及其產(chǎn)物作為一種啟動(dòng)因子引起腸道的炎癥。有報(bào)道從克羅恩病患者腸黏膜、腸系膜肉芽腫中分離出類(lèi)結(jié)核分枝桿菌。Haslam等否定麻疹病毒作為克羅恩病的致病體。腸道黏膜能夠阻止腸道內(nèi)細(xì)菌、細(xì)菌產(chǎn)物逸至腸道外進(jìn)入機(jī)體。當(dāng)飲食、吸煙、藥物致腸道菌群失調(diào)或免疫缺陷、營(yíng)養(yǎng)缺乏、特異或非特異感染、創(chuàng)傷或外科手術(shù)時(shí),常伴腸道黏膜的通透性異常,腸道屏障功能不全,誘發(fā)多器官功能衰竭。推測(cè)吸煙者中,尼古丁可通過(guò)增加血供及腸黏液,降低腸黏膜通透性,對(duì)UC患者結(jié)腸黏膜起保護(hù)作用,但通過(guò)血栓形成及血管炎等作用增加克羅恩病的危險(xiǎn)性。炎癥介質(zhì)激活可介導(dǎo)腸道炎癥的產(chǎn)生,但是未發(fā)現(xiàn)直接或間接的病原體。正常黏膜功能的下調(diào),導(dǎo)致炎癥級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)和組織的損傷。遺傳因素,IBD的易感性與種族遺傳有關(guān)。黑人、亞洲人和拉丁美洲人發(fā)病率較低,白人的較高,而猶太人較其它種族發(fā)病率高2~9倍。Orholm等研究UC和克羅恩病患者的一級(jí)親屬同患該病的危險(xiǎn)性是一般人群的10倍。自身免疫性疾病常與人類(lèi)白細(xì)胞抗原(HLA)的某些類(lèi)型有聯(lián)系。Toyoda等發(fā)現(xiàn),UC與DR2等位基因有正相關(guān)關(guān)系,而克羅恩病與DR1、DQ5等位基因也有正相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明了IBD的遺傳免疫學(xué)基礎(chǔ)。IBD與免疫有關(guān)的易感標(biāo)記物,包括組織相容性復(fù)合體(MHC),T細(xì)胞受體基因,細(xì)胞因子基因,細(xì)胞黏附分子基因及免疫球蛋白基因等。IBD的易感基因位于第1,3,4,6,7,10,16,22和X染色體上。Satsangi等發(fā)現(xiàn)UC與2、6號(hào)染色體有關(guān),而克羅恩病只與16號(hào)染色體有關(guān)。位于16號(hào)染色體的NOD2基因,是第一個(gè)被證實(shí)的克羅恩病遺傳易感性的患病基因。免疫因素,Th1/Th2細(xì)胞因子平衡(炎癥因子平衡)是腸道黏膜免疫要素。消化道黏膜本身是一個(gè)重要的免疫器官,在免疫屏障和抗黏膜損傷等方面起著重要的作用。消化道里有很多病毒、細(xì)胞和其他潛在的有害抗原物質(zhì),這些物質(zhì)大部分被胃液及消化酶破壞,以原形排出體外,余下的有害物質(zhì)由于消化道黏膜免疫防御而不致引起病變。正常消化道黏膜存在T輔助細(xì)胞亞群(Thelper,Th),可以啟動(dòng)針對(duì)細(xì)胞外致病原的免疫與炎癥反應(yīng)。主要通過(guò)分泌細(xì)胞因子(cytokine)和化學(xué)趨化因子(chemokine)造成其他類(lèi)型細(xì)胞如中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn),直接或間接造成腸上皮細(xì)胞的損傷。凋亡相關(guān)分子也參與了炎癥的調(diào)控。細(xì)胞因子是免疫細(xì)胞(如單核/巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等)和某些非免疫細(xì)胞(如血管內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等)經(jīng)刺激而分泌的一類(lèi)生物活性物質(zhì)。Th細(xì)胞按照其功能分為T(mén)h1和Th2兩個(gè)亞型,Th1免疫應(yīng)答為克羅恩病,多為巨噬細(xì)胞的激活和延遲性過(guò)敏反應(yīng),以細(xì)胞免疫為主。Th2免疫應(yīng)答為UC,以體液免疫為主。黏附分子包括選擇素家族、整合素家族、免疫球蛋白超家族、鈣依賴(lài)黏附素家族。細(xì)胞間黏附分子1(ICAM1)研究比較多。Targan等曾報(bào)告抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體(ANCA)與UC的關(guān)系。ANCA分胞漿型和核周型。UC患者中主要為后者。ANCA能刺激中性粒細(xì)胞脫顆粒并釋放O2-,從而損傷腸黏膜。ANCA是UC的一個(gè)血清學(xué)標(biāo)志和遺傳易感性標(biāo)志。2關(guān)于ibmd基因的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管2.1nod2基因Jean-Piener等發(fā)現(xiàn)IBD1基因位于16號(hào)染色體著絲點(diǎn)附近,Hugot等用兩點(diǎn)連鎖的非參數(shù)方法,推定了克羅恩病易感性的IBD1基因位點(diǎn)在16號(hào)染色體。國(guó)際基因協(xié)會(huì)進(jìn)一步證實(shí)了IBD2基因位點(diǎn)就是克羅恩病的易感基。Hugot等又通過(guò)微小衛(wèi)星標(biāo)記物發(fā)現(xiàn)IBD的易感基因位點(diǎn)在D16S541和D16S2623之間,通過(guò)血系不平衡實(shí)驗(yàn)(PDT),在觀察的區(qū)域里(特別是SNP2)存在著強(qiáng)烈的連鎖失衡。IBD1基因在白細(xì)胞中高度表達(dá),它編碼一種NOD2蛋白。NOD2是新的NOD1/Apaf-1家族成員。Ogura等研究NOD2是一種含1040氨基酸的蛋白,與NOD1的NBD區(qū)域具有高度同源性,有一個(gè)較長(zhǎng)的開(kāi)放閱讀框架(ORF)和兩個(gè)潛在的ORF,分別編碼NOD2和NOD2b蛋白。NOD2cDNA結(jié)構(gòu)與植物體內(nèi)的一類(lèi)參與識(shí)別多種微生物成分的疾病抵御蛋白結(jié)構(gòu)相似,N末端2個(gè)半胱-天冬氨酸蛋白酶caspase補(bǔ)充區(qū)域(CARD),都是Toll-白介素(IL)-1受體或亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域,中間是核苷酸連結(jié)域(NBD)和C-末端富含亮氨酸的10個(gè)相連的重復(fù)序列組成。這種重復(fù)序列胞漿防御蛋白是高度可變的,參與識(shí)別多種微生物成分。NOD2的重復(fù)序列和細(xì)菌的脂多糖(LPS)連接,通過(guò)N-末端caspase重復(fù)序列和Rick(一種蛋白激酶)介導(dǎo)激活NF-κB。NOD2包含2個(gè)補(bǔ)充區(qū)域。其主要表達(dá)于單核細(xì)胞中,而在淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞呈低水平表達(dá)。NOD2基因的三個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變導(dǎo)致了IBD易感性,使IBD患者體內(nèi)大量合成NOD蛋白,此蛋白可識(shí)別細(xì)菌胞壁的LPS并提呈給單核細(xì)胞表面的CD14和Toll樣蛋白受體(TLR),它們將信號(hào)傳遞給腫瘤壞死因子受體(TNFR)相關(guān)蛋白(TRAF),使之激活NF-κB,引起細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生炎癥因子的級(jí)聯(lián)放大反應(yīng),從而導(dǎo)致炎癥性腸病。因此基因的易感性在IBD的發(fā)病過(guò)程中起了重要的作用。2.2lps誘導(dǎo)nf-b活化途徑細(xì)胞表面的受體CD14與TLRs參與NF-κB調(diào)控。CD14是在巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞中對(duì)LPS產(chǎn)生反應(yīng)的主要受體,它是甘油磷酯酰肌醇連結(jié)蛋白。CD14是通過(guò)與轉(zhuǎn)膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白TLR一起作用的。在Medzhitov等確定了人和果蠅的Toll蛋白有同源性,TOLL樣受體組成一個(gè)細(xì)胞表面受體家族,是Ⅰ型IL-1受體家族的新成員。目前發(fā)現(xiàn)10種哺乳動(dòng)物的TLRs,其中TLR2和TLR4是介導(dǎo)多種細(xì)菌細(xì)胞壁成分如LPS、脂蛋白多肽鏈、肽聚糖(PGN)和類(lèi)脂胞壁酸(LTA)的信號(hào)傳導(dǎo)作用。TLR有多個(gè)富含亮氨酸的重復(fù)序列,它們與細(xì)胞內(nèi)TOLL-IL-1受體結(jié)構(gòu)域一起使信號(hào)放大傳導(dǎo)到核內(nèi),TLR2和TLR4的刺激導(dǎo)致調(diào)節(jié)分子MyD88和蘇氨酸激酶(IL-1受體相關(guān)酶,IRAK)與TRAF6參與LPS誘導(dǎo)NF-κB活化途徑。Chow等發(fā)現(xiàn)TLR4與CD14作為細(xì)胞表面的共受體參與LPS信號(hào)傳導(dǎo),導(dǎo)致了LPS介導(dǎo)NF-κB的活化。Poltorak等證實(shí)TLR4是哺乳動(dòng)物細(xì)胞表面參與LPS信號(hào)傳導(dǎo)的主要成分。TNF-R相關(guān)因子(TRAF)是TNF-R和IL-1受體超家族的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。實(shí)驗(yàn)證明:RIP和TRAF2、TRAF6在TNF和IL-1/LPS誘導(dǎo)的NF-κB活化中起了重要作用。NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)、MAP激酶/ERK激酶(MEKK1)、TGF-β活化激酶(TAK1)或非典型PKC,這些激酶使IKK磷酸化,導(dǎo)致NF-κB活化。綜上述所說(shuō),細(xì)菌LPS、氧自由基和細(xì)胞表面受體是IBD免疫調(diào)控的重要因素。誘導(dǎo)NF-κB活化因素有腫瘤壞死因子(TNF)-α、β,IL-1、IL-2、IL-6、IL-8,粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子、CD3、CD18,氧自由基,過(guò)氧化氫,細(xì)菌LPS、腺病毒、紫外線或γ射線的輻射、佛波脂、刀豆素A、植物凝集素。上述因素致炎的信息通道不盡相同,但有大部分的作用途徑類(lèi)似。其中氧自由基的激活是他們的共通點(diǎn)。致炎因素可同時(shí)刺激上皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞、中性粒細(xì)胞與單核巨噬細(xì)胞釋放及分泌氧自由基。腸道免疫失調(diào)時(shí),腸黏膜的Th1分泌的細(xì)胞因子產(chǎn)生氧自由基,氧自由基可進(jìn)一步啟動(dòng)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng),是引起腸道炎癥一系列病理生理反應(yīng)鏈的第一步。氧自由基是細(xì)胞的主要應(yīng)激因子之一,也是核轉(zhuǎn)錄因子的主要激活因子。2.3預(yù)測(cè)的表達(dá)及調(diào)節(jié)nf-b細(xì)胞及腸道組織正常功能的機(jī)制核轉(zhuǎn)錄因子、T細(xì)胞、炎癥因子、氧自由基、細(xì)菌LPS在炎癥性腸病中形成反饋機(jī)制。NF-κB、AP-1、SP-1、CREB等均與炎癥關(guān)系密切。他們具有特殊的保守序列,調(diào)節(jié)的炎癥相關(guān)基因相重疊。NF-κB是一種調(diào)節(jié)各種炎癥細(xì)胞因子、趨化因子、黏附因子的核轉(zhuǎn)錄因子。NF-κB由兩種異源亞單位p50和p65組成。NF-κB家族包括蛋白p50和它的前體p105(NF-κB1),蛋白p52和它的前體p100(NF-κB2),蛋白p65(RelA),C-Rel,和RelB。有活性的NF-κB是同型或異型Rel二聚體組成的轉(zhuǎn)錄因子,但只有p65的C-末端才具有促進(jìn)轉(zhuǎn)錄活性的結(jié)合位點(diǎn)。大多數(shù)NF-κB家族成員通常是位于單核細(xì)胞的胞漿里,靜止時(shí)NF-κB與IκB抑制性蛋白結(jié)合。NF-κB被激活后,IκB被特異性磷脂酶C(PC-PLC)或酪氨酸激酶(TK)降解,使NF-κB和IκB復(fù)合物迅速分離。接著釋放的NF-κB蛋白從胞漿轉(zhuǎn)移到核內(nèi),與位于多種基因啟動(dòng)子上的特殊順式(cis)成分結(jié)合,從而啟動(dòng)這些特定基因的轉(zhuǎn)錄。IκB激酶復(fù)合物與該磷酸化過(guò)程有關(guān)。Th1細(xì)胞分泌、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、INF-γ、TNF-α屬致炎因子,能夠調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞表面受體與功能而導(dǎo)致細(xì)胞損傷。Th2細(xì)胞分泌的抑炎因子如IL-4和IL-10則可抑制Th1細(xì)胞的增殖與功能、同時(shí)抑制腸道炎癥的發(fā)生。在各種IBD的動(dòng)物模型(包括TNBS模型)腸黏膜持續(xù)炎癥反應(yīng)與致炎因子IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-α高表達(dá)相關(guān),IBD患者腸道組織炎癥與IL-1β、IL-6、INF-γ、TNF-α高表達(dá)相關(guān),Mccormack等發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子IL-8在IBD患者中顯著增加。IL-6誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞分化和黏附分子的表達(dá)引起炎癥反應(yīng)。Mazzucchelli等描述IBD患者的腸黏膜細(xì)胞中MCP-1(monocytechemotacticprotein-1)較正常人明顯增高。另外,抑炎因子IL-10基因缺失的小鼠在細(xì)菌存在的環(huán)境中可自發(fā)腸炎。抑炎因子TGN-β、IL-4、IL-10等參與抑制趨化因子的分泌。研究已證實(shí),無(wú)論在IBD的動(dòng)物模型中或者是在患者腸道黏膜免疫中Th1細(xì)胞均占優(yōu)勢(shì),在腸黏膜炎癥中,多有促炎因子高表達(dá)和抗炎因子相對(duì)低表達(dá),趨化因子激活白細(xì)胞表面的整合素提高它們的遷移引起炎癥反應(yīng)?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn),Th1/Th2細(xì)胞失衡在IBD的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn),Th1細(xì)胞因子可促進(jìn)氧自由基等引起的NF-κB和AP-1的激活,Th2細(xì)胞因子可拮抗之。3il-4重組人5型腺病毒載體的抗凝治療目前IBD治療藥物包括氨基水楊酸類(lèi)、皮質(zhì)類(lèi)固醇激素、免疫抑制劑和中藥。NF-κB在炎癥性腸病的發(fā)展中起著關(guān)鍵的作用,NF-κB活性在正常人腸上皮無(wú)活性而在UC和克羅恩病中高度活躍。在動(dòng)物模型中,應(yīng)用NF-κBp65反義寡核苷酸治療有效地阻止了NF-κB的激活、炎癥因子的產(chǎn)生及改善了腸黏膜炎癥的臨床和組織學(xué)征象。臨床上常用的IBD治療藥物柳氮磺胺吡啶片,氨基水楊酸,皮質(zhì)類(lèi)固醇均是NF-κB活性的抑制劑。但他們存在緩解率低、復(fù)發(fā)率高、副作用大等缺陷。細(xì)胞因子的治療也進(jìn)入了臨床階段,IL-1γ、α能選擇性地拮抗IL-1β的致炎作用,并有劑量效應(yīng)。表達(dá)IL-4重組人5型腺病毒載體可治療三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎。細(xì)胞因子IL-10治療IBD