蘇麗坦古麗·麥合木提 周辛欣 季峰

炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）是一種以緩解與復(fù)發(fā)交替為特征的，可累及全消化道的慢性非特異性炎癥性疾病，主要分為克羅恩?。–rohn's disease，CD）和潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）。CD 病變累及腸壁全層，超過三分之一的CD患者會出現(xiàn)腸道狹窄和梗阻，需要手術(shù)治療；UC病變主要局限于黏膜及黏膜下層，過去認(rèn)為UC是非纖維化疾病，但是近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，3%～11.2%的UC患者會發(fā)生纖維化導(dǎo)致的結(jié)腸狹窄[1-3]，且在未發(fā)生結(jié)腸狹窄的UC患者結(jié)腸組織中也存在不同程度的纖維化[4]。近年來，盡管在對IBD炎癥的理解和抗炎治療方面取得了巨大的進(jìn)展，但I(xiàn)BD患者發(fā)生腸纖維化的機(jī)制以及抗纖維化治療仍需進(jìn)一步探索。目前IBD相關(guān)腸纖維化導(dǎo)致腸道狹窄患者的治療方案主要以控制癥狀為主的外科和內(nèi)鏡治療，但這些治療后復(fù)發(fā)率高[5]，因此需進(jìn)一步研發(fā)相關(guān)藥物來預(yù)防和治療腸纖維化，以提高IBD患者的生活質(zhì)量并改善預(yù)后。

1 IBD相關(guān)腸纖維化的發(fā)生機(jī)制

IBD相關(guān)腸纖維化主要的發(fā)生機(jī)制為：在炎癥因子的長期刺激下，靜息的成纖維細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、上皮以及內(nèi)皮細(xì)胞在轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）等各類調(diào)節(jié)因子[6]的作用下轉(zhuǎn)化成腸肌成纖維細(xì)胞并增殖活化，大量分泌以I型膠原為主的細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM），使 ECM 過度沉積在腸壁，導(dǎo)致腸壁增厚，腸腔狹窄，最終形成腸梗阻[7]。其中TGF-β是存在于多種腸壁細(xì)胞中的多功能肽激素，在腸肌成纖維細(xì)胞的增殖活化[8]、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）[9-10]、ECM 的生成及降解[11-12]等過程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。因此，阻斷TGF-β信號通路是預(yù)防腸纖維化發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，近年來研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群在腸纖維化的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。在動物模型研究中，將細(xì)菌成分肽聚糖多糖直接注射到無菌小鼠腸壁可誘導(dǎo)炎癥和纖維化，提示腸道菌群可以促進(jìn)腸纖維化[13-14]。另一項(xiàng)體外研究表明，侵入腸壁的細(xì)菌及其產(chǎn)物可直接與腸肌成纖維細(xì)胞表面的Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）結(jié)合，刺激腸肌成纖維細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子，導(dǎo)致腸纖維化的發(fā)生[15]。另外，有研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌鞭毛蛋白可以與腸間質(zhì)細(xì)胞TLR5結(jié)合，參與腸道間充質(zhì)細(xì)胞的成纖維反應(yīng)[16]。

2 維生素D治療IBD相關(guān)腸纖維化的可能機(jī)制

1，25二羥基維生素D3是維生素D的主要活性代謝產(chǎn)物，是具有生物活性的脂溶性維生素。在IBD患者中，維生素D除了發(fā)揮調(diào)節(jié)鈣和骨穩(wěn)態(tài)的作用之外，還具有抗炎癥反應(yīng)、保護(hù)腸道黏膜屏障、維持腸道穩(wěn)態(tài)以及免疫調(diào)節(jié)等作用[17]。而近期的多項(xiàng)研究表明，維生素D在肝、腎、肺及腹膜等多個組織器官中，通過與維生素D 受體（Vitamin D receptor，VDR）的結(jié)合來阻斷 TGF-β1/Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、抑制EMT從而發(fā)揮抗纖維化的作用[18-21]。然而，維生素D及VDR在IBD相關(guān)腸纖維化中的作用機(jī)制尚不清楚，以下就維生素D及VDR在IBD相關(guān)腸纖維化的作用及其可能機(jī)制的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，以期為IBD相關(guān)腸纖維化的藥物治療提供新的理論依據(jù)。

2.1 VDR與TGF-β1/Smad3信號通路 VDR分為細(xì)胞膜受體（mVDR）與細(xì)胞核受體（nVDR），后者屬于甾體類激素核受體超家族成員，廣泛分布于人類的小腸及結(jié)腸的腸黏膜上皮細(xì)胞內(nèi)[22]。nVDR與1,25（OH）2D3結(jié)合后被激活，除了參與機(jī)體的鈣磷代謝調(diào)節(jié)之外，還在促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化及輔助維生素D發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用中起關(guān)鍵作用[23]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，VDR在IBD患者腸黏膜中的表達(dá)水平顯著低于正常人[24]。另一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)維生素D可減輕IBD的疾病活動狀態(tài)，而這一作用依賴于與VDR受體的結(jié)合[25]。TGF-β是一種多功能細(xì)胞因子，在細(xì)胞的分裂、分化、遷移、黏附和死亡等過程中發(fā)揮重要作用，不僅影響組織損傷后創(chuàng)面的修復(fù)愈合，而且促進(jìn)纖維化形成。TGF-β有TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3 3種主要亞型，其中TGF-β1是多種纖維化性疾病的重要介質(zhì)[26-27]。TGF-β1與其受體結(jié)合，磷酸化特異性受體并活化下游的Smad（Smad2和Smad3），與中介體Smad（Smad4）形成復(fù)合物并進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，入核后可作為轉(zhuǎn)錄因子與其他DNA結(jié)合的輔助因子結(jié)合，調(diào)節(jié)膠原蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶等纖維化分子的表達(dá)，從而促進(jìn)組織器官的纖維化形成。Smad3的靶向破壞與細(xì)胞對TGF-β1的反應(yīng)減弱有關(guān)。有研究表明，在肝星狀細(xì)胞中，維生素D通過VDR和Smad3之間的基因組拮抗作用抑制TGF-β1/smad3信號通路來阻斷促纖維化基因的表達(dá)，從而起到抗纖維化的作用[28]。這一研究提示維生素D通過VDR信號通路可以預(yù)防肝纖維化的發(fā)生。為了明確維生素D是否能預(yù)防IBD腸纖維化及其相關(guān)機(jī)制，Tao等[29]進(jìn)行了一項(xiàng)小鼠結(jié)腸炎模型研究，該研究結(jié)果顯示，與未補(bǔ)充維生素D的小鼠相比，補(bǔ)充維生素D的小鼠結(jié)腸組織黏膜、黏膜下層和漿膜區(qū)域中的膠原沉積及總膠原生成量明顯減少；同時發(fā)現(xiàn)，2,4,6-三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織中TGF-β1和Smad3磷酸化水平升高，而經(jīng)不同劑量維生素D補(bǔ)充治療的小鼠結(jié)腸上皮下肌纖維母細(xì)胞（subepithelial myofibroblast，SEMF） 中 TGF-β1 和 Smad3 的mRNA水平顯著降低，并呈劑量依賴性。同時，在用特異性siRNA敲低VDR表達(dá)的小鼠結(jié)腸SEMF中，1,25（OH）2D3并不能下調(diào)TGF-β1誘導(dǎo)的α-平滑肌肌動蛋白和I型膠原α1基因 mRNA的表達(dá)，表明 1,25（OH）2D3對于TGF-β1/Smad3信號通路及促纖維化基因表達(dá)的抑制效應(yīng)依賴于其受體VDR，提示VDR信號通路可能成為IBD相關(guān)腸纖維化的新的治療靶點(diǎn)。然而，根據(jù)目前現(xiàn)有的研究，維生素D對于IBD的治療效應(yīng)仍不明確，VDR與Smad3信號通路之間的相互作用機(jī)制尚不清楚，需要大量的體內(nèi)外試驗(yàn)來進(jìn)一步探索。

2.2 腸EMT途徑 越來越多的研究表明，1,25（OH）2D3可能會通過影響組織器官的EMT過程來預(yù)防纖維化的發(fā)生。既往研究表明，在小鼠單側(cè)輸尿管阻塞模型中，使用小干擾RNA敲低VDR可以模擬TNF-α促進(jìn)EMT發(fā)生的過程，而VDR配體骨化三醇可逆轉(zhuǎn)敲低VDR引起的EMT。并且，與對照組相比，晚期服用活性維生素D也能有效恢復(fù)VDR的表達(dá)，同時抵消TNF-α和TGF-β1對EMT的促進(jìn)作用，從而減少膠原蛋白的沉積及減輕輸尿管阻塞[30]。一項(xiàng)脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的肺損傷動物模型研究顯示，維生素D處理可降低LPS誘導(dǎo)的Ⅱ型肺泡上皮間充質(zhì)生物標(biāo)志物α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）的表達(dá)[31]；該研究通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，1,25（OH）2D3可以促進(jìn)TGF-β刺激的原代人Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞中上皮細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)，同時抑制間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)，從而抑制EMT；VDR拮抗劑干預(yù)可以消除維生素D對EMT的抑制作用。這一研究表明維生素D對于EMT的抑制效應(yīng)依賴于VDR。同樣，F(xiàn)ischer等[21]發(fā)現(xiàn)維生素D活性劑骨化三醇可抑制TGF-β誘導(dǎo)支氣管上皮細(xì)胞（BEAS-2B）發(fā)生EMT。Yang等[20]的研究證實(shí)了 1,25（OH）2D3可通過 TGF-β/Smad途徑減弱高糖誘導(dǎo)的腹膜間皮細(xì)胞EMT和細(xì)胞凋亡。盡管目前沒有關(guān)于維生素D對腸纖維化形成中對EMT影響的直接研究報(bào)道，但是EMT是機(jī)體所有組織發(fā)生纖維化的關(guān)鍵。因此，根據(jù)以上的幾項(xiàng)研究結(jié)果，可以推測維生素D及其類似物可能通過抑制EMT的發(fā)生，發(fā)揮預(yù)防腸道纖維化的作用，但是仍需相關(guān)的直接研究證據(jù)來支持以上推測。

2.3 腸成纖維細(xì)胞活化途徑 腸纖維化的主要發(fā)生機(jī)制是ECM過度沉積，腸成纖維細(xì)胞激活后轉(zhuǎn)化而來的腸上皮下肌成纖維細(xì)胞被廣泛認(rèn)為是ECM的主要來源。因此，成纖維細(xì)胞的活化是發(fā)生纖維化的重要步驟，抑制腸成纖維細(xì)胞的活化可成為治療腸纖維化的靶點(diǎn)之一。一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)，健康結(jié)腸組織中成纖維細(xì)胞表達(dá)VDR，并且證實(shí)其配體1,25（OH）2D3可調(diào)節(jié)與基質(zhì)成纖維細(xì)胞的黏附、遷移、傷口愈合和基質(zhì)重塑、趨化因子產(chǎn)生和炎癥反應(yīng)功能相關(guān)的1 000多個基因的表達(dá)；同時，1,25（OH）2D3能降低成纖維細(xì)胞重組膠原纖維和收縮膠原凝膠的能力，而膠原凝膠的重組和收縮膠原凝膠的能力是成纖維細(xì)胞活化的兩個特征[32]。因此，筆者推測1,25（OH）2D3通過VDR調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞的生物學(xué)特性相關(guān)基因的表達(dá)，維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，從而間接預(yù)防腸纖維化。

2.4 CTGF途徑 CTGF是由成纖維細(xì)胞在TGF－β1的刺激活化作用下產(chǎn)生的一種強(qiáng)有力的促纖維化細(xì)胞因子，作為TGF－β1的下游分子，在腸道ECM的積聚過程中發(fā)揮重要作用。有研究顯示，CD患者腸組織中CTGFmRNA的表達(dá)水平是正常腸組織的5倍，而且在嚴(yán)重腸組織纖維化的CD患者中，CTGFmRNA的表達(dá)水平升高更顯著，這表明CTGF在IBD相關(guān)腸纖維化的發(fā)生中可能發(fā)揮了重要作用[33]。有研究表明，維生素D可通過下調(diào)CTGF在組織中的表達(dá)水平從而起預(yù)防心肌、腎臟纖維化的作用[34-35]。另外，最近的一項(xiàng)小鼠模型研究表明，1,25（OH）2D3可降低腹膜CTGFmRNA的表達(dá)，同時伴隨腹膜熱休克蛋白47（heat shock protein 47，HSP47）的表達(dá)下調(diào)，及腹膜組織中膠原的沉積減少，表明1,25（OH）2D3可以通過下調(diào)CTGF表達(dá)，減少HSP47的積聚，進(jìn)而減少膠原的異常沉積，從而起到抗腹膜纖維化的作用[36]。HSP47是一種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膠原特異性分子伴侶，在多種類型的細(xì)胞和組織中，HSP47的表達(dá)與膠原的表達(dá)密切相關(guān)[37]，是治療纖維化疾病的一個潛在靶點(diǎn)。1,25（OH）2D3作用后CTGF及HSP47的一致變化趨勢，提示1,25（OH）2D3下調(diào)CTGF，可能通過抑制HSP47積聚，進(jìn)而預(yù)防纖維化的發(fā)生。CTGF是ECM沉積的關(guān)鍵分子，它在IBD相關(guān)腸纖維化中有較高的表達(dá)，其表達(dá)水平與維生素D補(bǔ)充治療存在負(fù)相關(guān)性。因此，筆者推測，在腸道中補(bǔ)充維生素D可能通過抑制腸組織中CTGF的表達(dá)，預(yù)防腸纖維化的發(fā)生。另外，有研究稱CTGF生物學(xué)效應(yīng)較為單一[38]，而TGF-β的生物學(xué)作用比較復(fù)雜，并且影響多種不同的細(xì)胞類型，因此CTGF可有望成為選擇性預(yù)防IBD纖維化的有效靶點(diǎn)。

2.5 保護(hù)腸道黏膜屏障及抗菌作用 另外，有研究認(rèn)為IBD相關(guān)腸纖維化的形成與腸道屏障功能的破壞相關(guān)：遺傳易感性的個體在外界各種因素的刺激下導(dǎo)致腸道黏膜受損，腸道通透性增加，腸道菌群移位，引起食物及腸道細(xì)菌等抗原對腸道黏膜直接刺激，導(dǎo)致炎癥因子釋放，促進(jìn)腸道間充質(zhì)細(xì)胞向分泌ECM的腸肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致ECM在腸壁的過度沉積，最終形成腸纖維化。因此，維持腸道黏膜屏障的完整，可以預(yù)防腸纖維化發(fā)生。研究表明，1,25（OH）2D3可通過上調(diào)緊密連接蛋白ZO-1、Claudin-1的表達(dá)來增強(qiáng)腸上皮細(xì)胞間的緊密連接，維持腸道黏膜屏障的完整性，阻止細(xì)菌移入腸壁，避免腸黏膜下層直接接觸細(xì)菌及其產(chǎn)物，進(jìn)而間接抑制腸纖維化的發(fā)生[39]。同時，研究表明1,25（OH）2D3激活VDR后，可以直接作用于單核細(xì)胞誘導(dǎo)抗菌蛋白表達(dá)的基因位點(diǎn)，從而增強(qiáng)其殺菌作用[40]。據(jù)報(bào)道，CD的小腸狹窄常發(fā)生在攜帶核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域蛋白 2（nucleotide-binding oligomerization domain 2，NOD2）基因多態(tài)性的個體中，其產(chǎn)物是能夠識別細(xì)菌產(chǎn)物胞壁酰二肽（MDP）的細(xì)胞內(nèi)模式識別受體，而MDP是細(xì)菌肽聚糖中普遍存在的一種成分[41]。1,25（OH）2D3與VDR結(jié)合能夠誘導(dǎo)多種類型細(xì)胞的NOD2表達(dá)，增強(qiáng)對革蘭陰性菌及革蘭陽性菌的產(chǎn)物胞壁酰二肽的識別，同時誘導(dǎo)NOD2的下游關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的活化入核，從而上調(diào)抗菌肽防御素β2的表達(dá)，起到殺滅病原菌的作用?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，筆者推測維生素D能夠通過保護(hù)腸道屏障，增強(qiáng)機(jī)體對于病原菌的殺菌能力，從而減少細(xì)菌對腸黏膜的刺激，發(fā)揮間接預(yù)防腸纖維化的作用。

雖然結(jié)腸中存在大量的微生物，但由于小腸遠(yuǎn)端即回腸末端存在一個門控系統(tǒng)，可以抑制微生物向小腸上段過度生長，所以小腸中的細(xì)菌數(shù)量非常有限。Paneth細(xì)胞位于小腸隱窩底部，分泌防御素和溶菌酶，在炎癥刺激下富集于小腸遠(yuǎn)端，與腸道上皮的緊密連接共同形成腸道抗菌屏障，保護(hù)宿主免受內(nèi)源性病原體的侵襲，并調(diào)節(jié)小腸管腔內(nèi)定植菌的組成，在維持腸道穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[42]。目前有研究假說認(rèn)為小腸CD是由于Paneth細(xì)胞防御素缺乏，造成腸道抗菌屏障破壞及腸道菌群移位，進(jìn)而導(dǎo)致一系列腸道炎癥反應(yīng)[43]。研究發(fā)現(xiàn)，VDR在Paneth細(xì)胞富集的回腸末端高表達(dá)，這種獨(dú)特的腸道表達(dá)模式提示，腸道中的VDR信號可能通過調(diào)節(jié)腸道中的Paneth細(xì)胞及其防御素的分泌，從而抑制小腸中微生物的過度生長[44-45]。與這些觀點(diǎn)相一致，Wu等[46]在四氯化碳誘導(dǎo)的肝損傷小鼠模型研究中發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠組相比，敲除腸黏膜上皮細(xì)胞中VDR的小鼠組顯示出Paneth細(xì)胞防御素和溶菌酶的產(chǎn)生減少、腸道微生態(tài)失調(diào)及更嚴(yán)重的肝纖維化。既往的研究表明，小腸CD中Paneth細(xì)胞-防御素的減少與Wnt信號轉(zhuǎn)錄因子4（Tcf-4）的減少相關(guān)，Wnt信號可通過β-連環(huán)蛋白/Tcf-4轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)腸道中Paneth細(xì)胞的分化成熟[42]。因此，筆者推測在小腸CD中，維生素D信號可能通過上調(diào)Wnt/Tcf-4信號通路調(diào)節(jié)Paneth細(xì)胞及其防御素的產(chǎn)生來發(fā)揮抗菌效應(yīng)，從而間接起到抗纖維化的作用。

3 總結(jié)與展望

據(jù)研究，VDR在IBD患者腸黏膜上皮細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著低于正常人，維生素D可減輕IBD疾病活動性，而這一作用依賴于VDR信號通路。目前研究證實(shí)，維生素D可以通過活化VDR抑制TGF-β1和CTGF等促纖維化因子信號通路、腸EMT、成纖維細(xì)胞的活性及增強(qiáng)機(jī)體的殺菌能力等途徑，在眾多纖維化疾病中起到預(yù)防和治療的作用。而TGF-β1和CTGF促纖維化因子信號通路的激活、腸EMT、成纖維細(xì)胞活化及腸道菌群變化是機(jī)體組織發(fā)生腸纖維化的重要環(huán)節(jié)，因此筆者推測維生素D可能同樣通過上述幾種途徑在IBD中發(fā)揮預(yù)防和治療腸纖維化的作用，可被推薦用于IBD相關(guān)腸纖維化的治療中，至少作為一種輔助治療手段減緩腸纖維化的發(fā)生、發(fā)展。但是目前的研究多集中于其他組織細(xì)胞和動物模型研究，有關(guān)維生素D治療IBD相關(guān)腸纖維化的直接研究仍然很少，因此需要大量、更直接全面的基礎(chǔ)和臨床研究，為臨床上維生素D治療IBD相關(guān)腸纖維化提供循證依據(jù)。

總之，目前在分子水平上，維生素D防治IBD相關(guān)腸纖維化的機(jī)制尚未完全明了，在臨床上，缺乏相關(guān)的臨床研究證據(jù)。因此，對上述機(jī)制的深入研究將為IBD相關(guān)腸纖維化的新治療方法的研發(fā)奠定基礎(chǔ)，將來維生素D有望作為一種新興的治療IBD相關(guān)腸纖維化的藥物。