董 穎， 邵圣文， 王 莎， 楊紅霞

(1.湖州師范學(xué)院 醫(yī)學(xué)院, 浙江 湖州 313000； 2.湖州市食品藥品檢驗(yàn)研究院, 浙江 湖州 313000)

潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病新機(jī)制以及熱休克蛋白65的作用

董 穎1， 邵圣文1， 王 莎1， 楊紅霞2

(1.湖州師范學(xué)院 醫(yī)學(xué)院, 浙江 湖州 313000； 2.湖州市食品藥品檢驗(yàn)研究院, 浙江 湖州 313000)

潰瘍性結(jié)腸炎是一種腸道非特異慢性炎癥疾病，被世界衛(wèi)生組織列為難治疾病，目前尚無(wú)特效治療手段.潰瘍性結(jié)腸炎病因和發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚，限制了治療藥物的開(kāi)發(fā).對(duì)腸道菌群、熱休克蛋白家族在潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病中的作用以及熱休克蛋白65的潛在治療作用，以期加深對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病機(jī)制認(rèn)識(shí)，為尋找潛在治療靶點(diǎn)及藥物開(kāi)發(fā)提供借鑒.

潰瘍性結(jié)腸炎； 熱休克蛋白65； 腸道菌群； 免疫異常

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種腸道非特異慢性炎癥疾病，其病因和發(fā)病機(jī)制都尚不明確.IBD具有癥狀隱匿、治愈難度大等特點(diǎn)，被世界衛(wèi)生組織列為難治疾病之一.根據(jù)臨床表現(xiàn)和病理組織學(xué)不同，IBD可分為潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn's disease，CD)兩個(gè)獨(dú)立的疾病.近年來(lái)我國(guó)UC發(fā)病呈增加趨勢(shì)，可能跟人們生活水平提高后的飲食結(jié)構(gòu)和生活習(xí)慣改變有關(guān)[1].目前對(duì)于UC尚無(wú)特效治療手段，一般采用對(duì)癥治療策略，常用藥物包括氨基水楊酸制劑、潑尼松以及環(huán)孢素等免疫抑制藥物[2].此外，益生菌制劑也被用于輔助治療UC.現(xiàn)有的UC治療手段面臨兩大困難：一是激素類(lèi)藥物易產(chǎn)生依賴(lài)，復(fù)發(fā)率高；二是免疫抑制藥物容易導(dǎo)致機(jī)體免疫功能下降，繼發(fā)二次感染.為了克服這些困難，有必要深入研究UC發(fā)病機(jī)制.本文分析UC研究新進(jìn)展，為加深對(duì)UC發(fā)病機(jī)制認(rèn)識(shí)以及尋找潛在治療靶點(diǎn)提供借鑒.

1 UC特征

UC好發(fā)于青壯年期，我國(guó)發(fā)病高峰年齡為20～49歲[1]，臨床表現(xiàn)為持續(xù)或反復(fù)發(fā)作的腹瀉、黏液膿血便伴腹痛、里急后重和不同程度的全身癥狀，病程一般超過(guò)4～6周以上.病理檢查表明，UC病變部位主要局限于結(jié)腸，糜爛或潰瘍呈連續(xù)性、彌漫性分布，可見(jiàn)黏膜血管紋理模糊、紊亂或消失、充血、水腫、膿性分泌物附著，黏膜粗糙呈細(xì)顆粒狀，結(jié)腸袋變淺或消失以及假息肉和橋黏膜等[3].UC病因迄今尚未完全明確.多數(shù)學(xué)者認(rèn)為UC屬于自身免疫病，系腸道菌群失調(diào)、免疫反應(yīng)異常、環(huán)境因素、遺傳因素、腸道屏障功能障礙等多種因素相互作用所致[3].

2 腸道菌群失調(diào)與UC發(fā)病

正常人體腸道內(nèi)寄居著數(shù)量龐大、種類(lèi)繁多的微生物，包括細(xì)菌、古生菌、真菌、病毒等，通常把其中的細(xì)菌、古生菌和真菌統(tǒng)稱(chēng)為腸道菌群.宏基因組測(cè)序證實(shí)，人類(lèi)正常腸道微生物以細(xì)菌為主，細(xì)菌種類(lèi)接近1 000～1 150種，細(xì)菌總數(shù)約1014個(gè)，含有基因數(shù)目大約為人類(lèi)基因的150倍[4].正常情況下，腸道菌群與宿主之間處于動(dòng)態(tài)的生態(tài)平衡狀態(tài)，參與機(jī)體多種生命活動(dòng)，對(duì)維持機(jī)體健康起著不可或缺的作用.一旦受到宿主及外部環(huán)境變化的影響，腸道菌群與宿主之間兩者平衡狀態(tài)被打破，造成腸道菌群失調(diào)，表現(xiàn)為腸道菌群種類(lèi)、數(shù)量、比例、定位及生物學(xué)特性等發(fā)生改變，就能夠引發(fā)機(jī)體發(fā)生多種疾病[5].

近年來(lái)學(xué)者認(rèn)為，腸道菌群失調(diào)是UC發(fā)病的始動(dòng)和持續(xù)因素，證據(jù)有[6,7]：①兒童UC患者腸道菌群的豐富性和多樣性均減少，成人UC患者腸道菌群組成與健康人顯著不同，擬桿菌增多；UC 患者腸道內(nèi)的柔嫩梭菌等正常共生菌數(shù)量顯著低于健康人，腸道雙歧桿菌比對(duì)照組減少約30倍；②UC的發(fā)病部位多為結(jié)腸、直腸、回腸等與細(xì)菌接觸最多的部位，使用廣譜抗生素可改善腸道炎癥；③實(shí)驗(yàn)性UC動(dòng)物模型都是在腸道細(xì)菌共存時(shí)發(fā)生的.應(yīng)用轉(zhuǎn)基因或基因敲除方法造成免疫缺陷的動(dòng)物制備UC模型，在腸道無(wú)菌環(huán)境下不會(huì)發(fā)生腸道炎癥，但是如果給予干預(yù)措施使腸道菌群恢復(fù)正常后，這些動(dòng)物則會(huì)重新發(fā)生腸道炎癥.

國(guó)外學(xué)者認(rèn)為，腸道菌群失調(diào)誘發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)異常，從而引起UC發(fā)病[8].腸道菌群失調(diào)引起的免疫反應(yīng)異常主要包括自身免疫應(yīng)答、Th1/Th2型免疫反應(yīng)失衡以及免疫調(diào)節(jié)功能異常.正常情況下，腸黏膜對(duì)腸道正常菌群處于免疫耐受狀態(tài).腸道菌群失調(diào)時(shí)，宿主免疫系統(tǒng)對(duì)腸道菌群的耐受被打破，腸道出現(xiàn)針對(duì)正常腸黏膜組織的異常的自身免疫反應(yīng)，致使腸黏膜組織受損，臨床表現(xiàn)為UC疾病發(fā)作.腸道菌群失調(diào)時(shí)，異常的自身免疫反應(yīng)產(chǎn)生大量免疫分子，包括白介素6(IL-6)、干擾素γ(IFN-γ)等促炎因子，以及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)、白介素10(IL-10)等抑炎因子，它們形成相互作用網(wǎng)絡(luò)，可能造成Th1/Th2型免疫反應(yīng)失衡，進(jìn)一步參與UC發(fā)病進(jìn)展過(guò)程.在UC患者體內(nèi)，Th2型免疫反應(yīng)為優(yōu)勢(shì)應(yīng)答，Th1型免疫反應(yīng)減弱.

腸道菌群失調(diào)引起腸道細(xì)菌代謝產(chǎn)物改變，繼而影響腸道免疫調(diào)節(jié)功能，造成免疫調(diào)節(jié)功能異常，參與UC發(fā)病.丁酸鹽是腸道共生菌柔嫩梭菌合成的代謝產(chǎn)物.丁酸鹽可為腸道上皮細(xì)胞提供能量，還可以調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，提高外周血和脾臟中活化的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)比例，從而發(fā)揮抗炎作用[9].UC 患者腸道內(nèi)柔嫩梭菌減少引起丁酸鹽減少，抗炎作用減弱，是UC發(fā)病的原因之一[10].由上可知，腸道菌群失調(diào)造成的免疫反應(yīng)異常，尤其是異常的自身免疫應(yīng)答，是UC發(fā)病的重要因素.這也提示我們，糾正腸道菌群失調(diào)，改善機(jī)體異常自身免疫應(yīng)答是UC治療的重要潛在靶點(diǎn).

3 熱休克蛋白家族在UC發(fā)病中的作用

熱休克蛋白(heat shock protein,HSP) 是一類(lèi)功能相關(guān)的、高度保守的蛋白質(zhì)，廣泛存在于真核及原核生物細(xì)胞中.在細(xì)胞受外界刺激(高溫、缺氧、營(yíng)養(yǎng)缺乏、炎癥狀態(tài)等)發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，HSP可以被大量誘導(dǎo)表達(dá)，從而維持細(xì)胞正常生理功能，保護(hù)細(xì)胞免受進(jìn)一步損傷.HSP具有抗原性，過(guò)量表達(dá)的HSP能夠激發(fā)自身免疫反應(yīng)[11].HSP還具有免疫調(diào)節(jié)功能，可以誘導(dǎo)免疫耐受，可以使Th1和Th2免疫應(yīng)答類(lèi)型發(fā)生轉(zhuǎn)化[12].根據(jù)分子量大小，熱休克蛋白可分為HSP60、HSP70、HSP90、鈣網(wǎng)蛋白等10多個(gè)家族.HSP60家族成員包括哺乳動(dòng)物HSP60和結(jié)核桿菌HSP65，兩者高度同源，可以發(fā)生交叉免疫反應(yīng)[13].

研究表明，HSP60參與了動(dòng)脈粥樣硬化(AS)、關(guān)節(jié)炎、Ⅰ型糖尿病等自身免疫病的發(fā)病和進(jìn)展，主要證據(jù)有[11,14,15]：在脂類(lèi)代謝異常導(dǎo)致的肥胖癥患者中，血清中HSP60含量明顯升高，并且與 BMI、血壓、瘦素水平和胰島素抵抗水平正相關(guān)；AS患者體內(nèi)HSP60抗體水平增加，通過(guò)自身免疫機(jī)制參與AS發(fā)病與進(jìn)展；在新西蘭大白兔AS模型上，皮下或肌注免疫卡介苗來(lái)源的重組HSP65，能夠誘發(fā)或加劇動(dòng)脈粥樣硬化.

UC發(fā)病跟HSP60家族蛋白引起的異常自身免疫應(yīng)答密切相關(guān).臨床上UC患者腸黏膜和血清中HSP60異常增多，CD和UC患者的結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞中的HSP60和HSP10蛋白含量增加[16].52%的CD病人和25%的UC病人血液中抗結(jié)核桿菌HSP65的抗體水平升高[17].以上研究結(jié)果均提示，包括UC在內(nèi)的IBD疾病發(fā)病可能與細(xì)菌HSP65和人HSP60的交叉免疫反應(yīng)有關(guān).學(xué)者認(rèn)為，HSP60家族蛋白參與UC發(fā)病的可能機(jī)制是[18]：腸道細(xì)菌產(chǎn)生的外源性HSP引起宿主免疫反應(yīng)，人體內(nèi)出現(xiàn)抗細(xì)菌HSP抗體，該抗體與細(xì)菌形成免疫復(fù)合物，在腸道局部積累，引發(fā)腸道炎癥反應(yīng)和組織損傷，此過(guò)程為一次損傷；由于內(nèi)源性的人自身細(xì)胞HSP與外源性的細(xì)菌HSP具有同源性，隨著一次損傷的發(fā)生，人自身HSP轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砜乖庖呦到y(tǒng)對(duì)自身HSP作出自身免疫反應(yīng)，發(fā)生二次損傷，隨之引發(fā)UC發(fā)病.

4 HSP65蛋白在UC治療中的潛在作用

口服耐受是指口服食物等外源性抗原后，機(jī)體對(duì)該抗原產(chǎn)生特異性無(wú)或低免疫應(yīng)答，但對(duì)其他抗原仍可產(chǎn)生正常免疫反應(yīng).口服誘導(dǎo)免疫耐受為特異性治療自身免疫疾病提供了新的思路.口服誘導(dǎo)免疫耐受與喂食抗原的劑量有關(guān)，機(jī)制可能為[19]：高劑量抗原誘導(dǎo)T細(xì)胞克隆無(wú)能或消除，低劑量抗原誘導(dǎo)Treg細(xì)胞產(chǎn)生并分泌抑制性細(xì)胞因子.

Treg細(xì)胞屬于CD4+T 細(xì)胞亞群，高表達(dá) CD25分子，主要發(fā)揮負(fù)向免疫調(diào)節(jié)作用，能夠抑制效應(yīng)T細(xì)胞的免疫活性發(fā)揮以及增殖，在維持免疫耐受、抑制過(guò)度炎癥反應(yīng)和免疫病理方面發(fā)揮重要作用[20].研究發(fā)現(xiàn)，核轉(zhuǎn)錄因子叉頭蛋白P3(forkhead box p3，F(xiàn)oxp3)是 Treg細(xì)胞發(fā)育和功能發(fā)揮的重要調(diào)控因子，F(xiàn)oxp3是Tregs 細(xì)胞的特異性標(biāo)志[21].靜止Treg發(fā)生活化時(shí)，細(xì)胞內(nèi)表達(dá)Foxp3，細(xì)胞表型由CD4+CD25+轉(zhuǎn)變?yōu)镃D4+CD25+Foxp3+，同時(shí)活化Treg細(xì)胞還分泌抑制性細(xì)胞因子IL-10和TGF-β，還表達(dá)其他免疫分子.活化Treg細(xì)胞借助上述免疫分子參與機(jī)體免疫耐受以及發(fā)揮免疫抑制作用，起到阻止或減輕炎癥反應(yīng)的功效[21].在免疫性疾病動(dòng)物模型上觀察到，口服抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫耐受時(shí)，靜止的Treg細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨腡reg細(xì)胞是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要通過(guò)抑制性IL-10來(lái)維持免疫耐受[20].由此可見(jiàn)，活化的Treg細(xì)胞及其分泌的IL-10和TGF-β細(xì)胞因子在口服誘導(dǎo)免疫耐受過(guò)程中發(fā)揮重要作用.

多個(gè)研究報(bào)道，HSP60或HSP65經(jīng)粘膜途徑免疫宿主后，表現(xiàn)出不同的免疫效應(yīng)，包括誘導(dǎo)免疫耐受產(chǎn)生、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)以及抑制炎癥反應(yīng),主要是通過(guò)Treg細(xì)胞發(fā)揮多方面的免疫調(diào)節(jié)作用[20-21].口服HSP60或HSP65后，自身免疫性疾病得到緩解[22].預(yù)先經(jīng)鼻粘膜途徑對(duì)新西蘭大白兔給以重組HSP65，能阻止新西蘭大白兔AS發(fā)病與發(fā)展，原因可能是[23]：HSP65中存在AS相關(guān)的功能性表位肽段，這種表位在皮下或肌注免疫時(shí)會(huì)誘發(fā)AS，但通過(guò)粘膜免疫卻能激發(fā)旁路耐受，起到預(yù)防AS發(fā)病的作用.動(dòng)脈粥樣硬化小鼠實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，動(dòng)脈粥樣硬化小鼠經(jīng)滴鼻給予HSP65，小鼠動(dòng)脈粥樣斑塊減小，病變部位IL-10增加，IFN-γ減少[24].

5 展 望

一方面HSP60家族蛋白借助異常免疫反應(yīng)參與UC發(fā)病，另一方面對(duì)患者經(jīng)黏膜給予HSP60家族蛋白，能夠誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫耐受或者借助免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)而抑制炎癥.從理論上來(lái)講，UC疾病患者口服適量的HSP65蛋白，可能會(huì)誘發(fā)宿主產(chǎn)生特異性的針對(duì)HSP65蛋白的免疫耐受，同時(shí)也能產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)作用，使得腸道炎癥受到抑制，從而緩解UC疾病.據(jù)此，筆者認(rèn)為口服HSP65可能是潛在的UC治療新手段.在未來(lái)研究中，需要關(guān)注的問(wèn)題有：UC患者口服HSP65后，是否通過(guò)上調(diào)Treg細(xì)胞誘發(fā)免疫耐受？是否調(diào)節(jié)Th1/Th2免疫應(yīng)答類(lèi)型發(fā)生轉(zhuǎn)化？是否改善了UC患者的腸道菌群失調(diào)？這些問(wèn)題的解決，可能會(huì)給UC治療帶來(lái)新手段.

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TheNewPathogenesisofUlcerativeColitisandtheEffectofHeatShockProtein65onUlcerativeColitis

DONG Ying1， SHAO Shengwen1， WANG Sha1， YANG Hongxia2

(1.School of Medicine， Huzhou University， Huzhou 313000, China；2.Huzhou Institute of Food and Drug Inspection, Huzhou 313000, China)

Ulcerative colitis (UC) is a non-specific chronic inflammation of gut, listed as a kind of refractory disease by the world health organization, and up to now there is no special treatment for UC. Because the pathogenesis of UC has not been known clearly, the development of drug for UC is also restrainted. This review studies the effect of gut microbiota and heat shock protein families on the pathogenesis of UC, and the potential therapeutic effects of heat shock protein 65 for UC have also been studied. This review enhances the understanding to UC pathogenesis and provides clues to potential therapeutic targets and development of drug for UC treatment.

ulcerative colitis; heat shock protein 65; gut microbiota; abnormal immunity

2017-07-05

浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物計(jì)劃項(xiàng)目(2016C37126).

邵圣文，博士，教授，研究方向:感染與控制.E-mail：shaoshw@zjhu.edu.cn

R574

A

1009-1734(2017)08-00079-05

[責(zé)任編輯高俊娥]