楊理超，吳國(guó)濤，袁聯(lián)文

(中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院老年外科，湖南長(zhǎng)沙 410011)

[提要] 炎癥性腸病(inflammatory bowel disease)是一種發(fā)病率持續(xù)上升的慢性自身免疫性疾病，它可以累及全消化道，它的疾病表現(xiàn)形式多種多樣(如腹痛、腹瀉、梗阻等)。炎癥性腸病的發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，所以對(duì)于它的治療暫未有突破性的進(jìn)展。但可以明確的是腸道免疫在IBD的發(fā)病過程發(fā)揮著必不可少的作用，近年來諸多研究表明多種基質(zhì)細(xì)胞能與人體的免疫細(xì)胞相互影響，從而促進(jìn)或者抑制IBD的炎癥發(fā)展。本文就基質(zhì)細(xì)胞在IBD的腸道免疫中的作用進(jìn)行綜述。

1 引 言

在哺乳動(dòng)物的胃腸道中棲息著數(shù)百種不同種類的共生微生物，它們與宿主之間存在著一種互惠互利的關(guān)系。同時(shí)，某些可導(dǎo)致組織損傷的病原微生物也可能在腸腔聚集。因此，腸道的免疫系統(tǒng)扮演著極其重要的角色，它既需要對(duì)致病的病原菌做出快速且有效的免疫反應(yīng)，還同時(shí)需要對(duì)食物和“腸道益生菌”有著良好的耐受性。一旦這種微妙的平衡出現(xiàn)紊亂就可能會(huì)導(dǎo)致腸道內(nèi)出現(xiàn)異常的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致慢性腸炎，如炎癥性腸病(inflammatory bowel disease， IBD)[1]。IBD是一種免疫介導(dǎo)的炎癥性疾病，可引起胃、腸道乃至全身細(xì)胞的炎癥，在世界范圍內(nèi)呈不斷上升的趨勢(shì)。雖然IBD的發(fā)病機(jī)制尚未明確，但目前已知引發(fā)和維持炎癥的因素很多，包括先天性和獲得性免疫因素、遺傳因素、胃腸道微生物群的改變和某些環(huán)境因素等[2]。目前關(guān)于IBD的研究主要集中在胃腸道的免疫細(xì)胞方面，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為免疫細(xì)胞屬于基質(zhì)細(xì)胞的一部分，而最新的研究發(fā)現(xiàn)其他的基質(zhì)細(xì)胞在IBD發(fā)病機(jī)制中也有著重要作用[3]。本文旨在回顧IBD中的先天性和獲得性免疫反應(yīng)，以及描述其他腸基質(zhì)細(xì)胞在這些反應(yīng)中所扮演的角色。

2 IBD中的免疫細(xì)胞

在腸道中共同存在著先天性免疫和獲得性免疫，它們相輔相成，共同維護(hù)著腸道穩(wěn)態(tài)。先天腸道免疫系統(tǒng)由腸粘膜上皮屏障、天然免疫細(xì)胞、先天免疫分子等組成。先天免疫可以看作是啟動(dòng)獲得性免疫的基石，為原始T細(xì)胞提供抗原和激活信號(hào)，它還參與獲得性免疫中免疫細(xì)胞的成熟、分化和歸巢，從而調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能[4]。先天性免疫細(xì)胞包括了樹突狀細(xì)胞(dendritic cell, DC)、巨噬細(xì)胞(macrophages)、先天性淋巴細(xì)胞(innate lymphoid cells, ILCs)等。DC是一種特殊的抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cell, APC)，負(fù)責(zé)活化T細(xì)胞和誘導(dǎo)獲得性免疫反應(yīng)，在先天性免疫和獲得性免疫之間扮演著關(guān)鍵角色[1]。DC由兩個(gè)主要亞群組成：常規(guī)樹突狀細(xì)胞(conventional DCs, cDC)和漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(plasmacytoid DCs,pDC)。巨噬細(xì)胞是一種具有強(qiáng)力吞噬功能的細(xì)胞，可以清除細(xì)菌和細(xì)胞碎片，這對(duì)維持組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定至關(guān)重要。胃腸道的大部分巨噬細(xì)胞主要是由血源性單核細(xì)胞通過一系列中間體來補(bǔ)充的，但腸道環(huán)境因素對(duì)其獨(dú)有的“免疫調(diào)節(jié)”的影響仍不完全清楚[5]。腸道巨噬細(xì)胞主要通過產(chǎn)生白介素10(interleukin-10, IL-10)來促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory cells,Treg)的增殖，從而防止機(jī)體對(duì)無害的共生微生物產(chǎn)生過度的炎癥反應(yīng)。同時(shí)腸巨噬細(xì)胞還產(chǎn)生多種細(xì)胞因子和可溶性介質(zhì)來維持腸道穩(wěn)態(tài)，如前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2)[6]。ILCs根據(jù)其表型和功能的異質(zhì)性可分為三組，其中第一組ILCs的特征是在IL-12和(/或)IL-15作用下產(chǎn)生輔助性T1( T helper 1，Th1)細(xì)胞相關(guān)的干擾素-γ(interferon-gamma, IFN-γ)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)，其包括經(jīng)典的自然殺傷(natural killer, NK)細(xì)胞和先天淋巴細(xì)胞亞群1(innate lymphoid cells 1, ILC1)細(xì)胞[7]。第二組ILC(ILC2s)產(chǎn)生與Th2細(xì)胞相關(guān)的細(xì)胞因子IL-5和IL-13，它的增殖和激活主要靠由上皮細(xì)胞來源的細(xì)胞因子IL-25和IL-33等[8]。第三組ILC在IL-23刺激下產(chǎn)生TH17和TH22細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子，包括IL-17和IL-22[7]。與先天免疫反應(yīng)相比，獲得性免疫系統(tǒng)具有高度的特異性。獲得性免疫的主要參與者是T淋巴細(xì)胞，啟動(dòng)獲得性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵步驟包括激活Th0淋巴細(xì)胞(Th1、Th2和Th17細(xì)胞)和抑制Treg細(xì)胞的活性[9]。Th1細(xì)胞參與細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥和遲發(fā)型超敏反應(yīng)，對(duì)消除細(xì)胞內(nèi)病原體有著非常重要的作用[10]。以前常常把Th1細(xì)胞定義為產(chǎn)生IL-2和IFN-γ的免疫細(xì)胞，但研究表明Th1細(xì)胞還可以產(chǎn)生許多其他的細(xì)胞因子，如TNF、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor, GM-CSF)等[11]。Th2細(xì)胞因其在對(duì)抗寄生蟲感染以及參與過敏性疾病中的作用而被人們所認(rèn)識(shí)，它主要在上皮組織中發(fā)揮作用，尤其是腸道和肺部，活化后主要產(chǎn)生IL-13和IL-5[12]。Th17途徑通過激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3,Stat3)通路并導(dǎo)致IL-17和IL-21的分泌[2]。Th17細(xì)胞分泌的IL-17有很多作用，包括：中性粒細(xì)胞的募集，天然免疫細(xì)胞的激活，增強(qiáng)B細(xì)胞的功能，以及誘導(dǎo)包括TNF、GM-CSF和IL-1β在內(nèi)的促炎細(xì)胞因子的釋放。此外，IL-17還可誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs)與抗菌肽的產(chǎn)生來促進(jìn)組織損傷[13]。Treg細(xì)胞發(fā)育依賴于叉頭框蛋白P3(forkhead box protein P3， FOXP3)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，缺乏FOXP3可導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)致死性自身免疫性疾病[14]。Treg介導(dǎo)的免疫抑制的機(jī)制包括抗炎細(xì)胞因子的分泌和抑制性受體的表達(dá)[15]。而與Treg最相關(guān)的兩種細(xì)胞因子是IL-10和TGF-β。研究發(fā)現(xiàn)TGF-β和FOXP3之間存在正反饋，其在維持外周免疫耐受方面起著關(guān)鍵作用[16]。

3 免疫細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的交互作用

免疫細(xì)胞和其他基質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用對(duì)傷口愈合、癌癥和廣泛的炎癥性疾病至關(guān)重要。在人的腸壁各層都能檢測(cè)到基質(zhì)細(xì)胞。通常來說，最豐富的基質(zhì)細(xì)胞是成纖維細(xì)胞，其次是肌成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、周細(xì)胞和間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞等[3]。眾所周知，腸系膜脂肪組織(mesenteric adipose tissue, MAT)的增生是克羅恩病(Crohn disease,CD)的特征。而正是來源于MAT的基質(zhì)細(xì)胞可以釋放脂肪因子和細(xì)胞因子，在導(dǎo)致腸道炎癥的病理機(jī)制中起著極其重要的作用[17]。越來越多的學(xué)者關(guān)注基質(zhì)細(xì)胞在協(xié)調(diào)炎癥反應(yīng)中的作用(圖1)，因?yàn)榛|(zhì)細(xì)胞與免疫細(xì)胞之間的相互影響似乎可以調(diào)控炎癥的走向，這為治療炎癥性疾病開拓了新的視野。

圖1 多種基質(zhì)細(xì)胞在IBD腸道免疫應(yīng)答中的相互作用

3.1 腸成纖維細(xì)胞

眾所周知，腸成纖維細(xì)胞過度產(chǎn)生的細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)會(huì)使得IBD患者發(fā)生腸道纖維化。它主要通過分泌Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅴ型膠原和纖維連接蛋白，以及通過包括MMPs在內(nèi)的蛋白水解酶重塑基質(zhì)，從而在ECM的產(chǎn)生中發(fā)揮作用[18]。為了修復(fù)在慢性炎癥(如IBD)中受損的腸道上皮，成纖維細(xì)胞的遷移和膠原的沉積在上皮重建中發(fā)揮必不可少的作用。但體外研究顯示，IBD患者的腸成纖維細(xì)胞的遷移能力較對(duì)照組降低，CD瘺管患者的成纖維細(xì)胞的遷移能力甚至進(jìn)一步降低，這可能是CD瘺管和纖維化形成的原因[19]。雖然IBD患者腸纖維細(xì)胞的增殖能力有所降低，但其在急性期時(shí)的增殖能力卻大幅增加，同時(shí)產(chǎn)生更多的膠原[20]。糖蛋白抗人平足蛋白(podoplanin, PDPN)的高表達(dá)與腸成纖維細(xì)胞有關(guān)，而PDPN是一種已被證實(shí)在CD或潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)患者的病變組織中大量存在的標(biāo)志[3]。在IBD的腸道中，成纖維細(xì)胞可以產(chǎn)生單核細(xì)胞趨化因子(如CCL2，CCL7)、T細(xì)胞募集因子(如CXCL2，CCL19，CCL21，和CXCL12)、中性粒細(xì)胞引誘劑(如CXCL2，CXCL8，和CXCL1)，和參與纖維化的因子(如IL-11)[21-22]。抑瘤素M(oncostatin M, OSM)由造血細(xì)胞產(chǎn)生，通過抑制骨髓基質(zhì)細(xì)胞向脂肪細(xì)胞的分化而調(diào)節(jié)骨髓基質(zhì)細(xì)胞[23]。OSM是治療IBD的潛在生物標(biāo)記物和治療靶點(diǎn)，對(duì)抗TNF耐藥患者具有特殊的相關(guān)性，OSM mRNA在CD和UC腸粘膜組織中的表達(dá)顯著增加，OSM/OSMR的表達(dá)與IBD的組織病理學(xué)嚴(yán)重程度密切相關(guān)[24-25]。在UC結(jié)腸炎癥期間，結(jié)腸成纖維細(xì)胞顯示出OSMR的高表達(dá)[21]，通過產(chǎn)生各種促炎分子(如IL-6、白細(xì)胞粘附因子)來響應(yīng)OSM[24]。除OSMR外，腸成纖維細(xì)胞還表達(dá)IL-17受體。CD患者的腸道免疫細(xì)胞產(chǎn)生IL-17增多，可作用于腸成纖維細(xì)胞，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子NFKBIZ和促炎趨化因子CXCL1的表達(dá)[26]。這可能會(huì)影響成纖維細(xì)胞的活性。IBD中的巨噬細(xì)胞還可以產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子(如TNF-α、IL-1β、OSM和IL-6)來影響成纖維細(xì)胞的活化[22,24]。

3.2 肌成纖維細(xì)胞

肌成纖維細(xì)胞的激活與組織損傷和炎癥有關(guān)。它們能夠遷移到受損部位，在那里它們收縮傷口區(qū)域，并產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)成分，恢復(fù)和重塑受損的粘膜組織[27]。而在炎癥環(huán)境中肌成纖維細(xì)胞的持續(xù)激活可能會(huì)造成受損組織的不可逆損害，因?yàn)樗梢源龠M(jìn)粘膜下層的纖維化和相應(yīng)細(xì)胞的增殖[28]。結(jié)腸肌成纖維細(xì)胞(colonic myofibroblasts, CMFs)是一種新型的非專業(yè)性抗原提呈細(xì)胞，在正常人結(jié)腸粘膜中含量豐富。CMFs通過改變基質(zhì)沉積和促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，積極參與IBD相關(guān)炎癥的進(jìn)展[29]。研究發(fā)現(xiàn)正常粘膜來源的CMF通過維持FOXP3的表達(dá)來刺激Treg細(xì)胞的增殖，而且增殖的Treg通過表達(dá)中等水平的IL-10和高水平的TGF-β1來介導(dǎo)其免疫抑制作用。而IBD來源的CMF誘導(dǎo)活化Treg細(xì)胞能力減弱，反而產(chǎn)生一種CD127陽(yáng)性的T細(xì)胞亞群，這可能意味著TGF-β1和IL-10的表達(dá)減少[30]。與健康對(duì)照組的結(jié)腸相比，CD急性期的腸肌成纖維細(xì)胞的程序性細(xì)胞死亡配體PD-L1的表達(dá)顯著減少，而PD-L1表達(dá)的減少可能導(dǎo)致Th1細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ的減少[31]。IBD患者的腸肌成纖維細(xì)胞比來自健康對(duì)照組的非炎癥細(xì)胞或腸肌成纖維細(xì)胞表達(dá)更多的TNF，這為抗TNF治療提供了一條新的途徑。

3.3 平滑肌細(xì)胞(smooth muscle cells, SMC)

腸纖維化是IBD患者的常見癥狀，30%以上的CD患者和5%左右的UC患者會(huì)出現(xiàn)這種癥狀。在CD相關(guān)的“纖維狹窄”中，平滑肌增生或肥大對(duì)腸道狹窄的作用最大，而對(duì)纖維化的影響可能較小[28]。TNF-α與平滑肌上的TNF-R1和R2結(jié)合，導(dǎo)致核因子-kB(nuclear factor kappa B, NF-kB)的激活和許多趨化基因的表達(dá)，尤其是單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotacic protein-1, MCP-1)、IL-8和細(xì)胞內(nèi)粘附分子-1(intercellulor cell adhesion molecule-1, ICAM-1)[32]。Th17細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子(如IL-17、IL-17RA和IL-17RB等)的受體也能在腸道平滑肌上找到[33]。除了巨噬細(xì)胞外，肌間神經(jīng)叢和平滑肌細(xì)胞周圍幾乎沒有找到其它炎癥細(xì)胞。而巨噬細(xì)胞產(chǎn)生胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(insulin-like growth factor-1, IGF-1)和TGF-β1在平滑肌肥大和增生中起重要作用，其中IGF-1通過刺激細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞凋亡來調(diào)節(jié)腸平滑肌生長(zhǎng)[34]。有趣的是，盡管Th1和Th2途徑產(chǎn)生的細(xì)胞因子會(huì)導(dǎo)致平滑肌肥大和增生,但它們對(duì)平滑肌的收縮性卻有相反的影響[33]。

3.4 腸系膜脂肪組織(mesenteric adipose tissue, MAT)

在CD患者的病變回腸中可以觀察到病變區(qū)域的淋巴結(jié)和腸道周圍脂肪組織的選擇性增大，增大的脂肪組織能夠覆蓋超過一半的腸道表面，而這就是腸系膜脂肪，也稱為爬行脂肪。它是導(dǎo)致IBD患者TNF-α、IL-6和其他促炎因子升高的常見原因，同時(shí)可釋放大量脂肪因子來加速或抑制炎癥的進(jìn)程[35]。爬行脂肪相對(duì)于其他的內(nèi)臟脂肪而言更具有免疫活性，它的豐富程度與病變組織的炎癥程度密切相關(guān)(如巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)程度)[36]。CD患者的MAT中有大量的M2亞型巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)并釋放大量細(xì)胞因子，構(gòu)成了一個(gè)富含IL-10的微環(huán)境，有可能限制腸道炎癥的發(fā)展[37]。而浸潤(rùn)在脂肪組織中的巨噬細(xì)胞不僅是許多細(xì)胞因子的來源，也可在某種程度上調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞的分泌活動(dòng)。有研究發(fā)現(xiàn)來源于脂肪細(xì)胞的脂肪因子(如瘦素)可通過增加巨噬細(xì)胞對(duì)T細(xì)胞的趨化能力來增強(qiáng)其抗炎作用[37]，有意思的是，雖然CD患者的腸系膜脂肪中浸潤(rùn)大量的抗炎性巨噬細(xì)胞，但在腸道固有層卻會(huì)聚集大量促炎性巨噬細(xì)胞，而這些促炎性巨噬細(xì)胞通過破壞腸上皮緊密連接蛋白的調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡，直接削弱腸上皮屏障，從而促進(jìn)腸炎的發(fā)生[38]。瘦素是主要由白色脂肪組織分泌的一種脂肪因子，它最重要的功能是調(diào)節(jié)人體內(nèi)能量平衡和代謝水平，如向下丘腦傳遞信號(hào)來調(diào)節(jié)食欲。瘦素在IBD中具有很強(qiáng)的促炎作用，它可在炎癥刺激下釋放大量細(xì)胞因子(如IL-1、IL-6)[39]。在DSS引起的結(jié)腸炎小鼠模型中，抑制瘦素的產(chǎn)生可減緩炎癥的發(fā)展，因此瘦素可被認(rèn)為是一種促炎性脂肪因子，所以減少瘦素的產(chǎn)生也許是IBD的潛在治療方法[40]。而與瘦素不同，脂聯(lián)素(adiponectin, APN)是一種較為豐富的來源于脂肪細(xì)胞的抑炎性脂肪因子。有研究[41]表明，與正?；啬c遠(yuǎn)端相比，活動(dòng)性回腸CD患者的黏膜脂聯(lián)素表達(dá)降低。該脂聯(lián)素被證明具有抑制粘附因子、金屬蛋白酶(MMP9-13)和促炎介質(zhì)表達(dá)的功能，可減緩IBD疾病的發(fā)展進(jìn)程[42]。有研究[43]表明替米沙坦可改善IBD，其之所以能夠減少內(nèi)臟脂肪正是通過減少瘦素的產(chǎn)生并增加脂肪組織中APN的表達(dá)。在CD患者中，其疾病的跨壁性炎癥的特征大大增加了細(xì)菌向爬行脂肪轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)，腸系膜脂肪中的脂肪細(xì)胞可通過捕捉炎性信號(hào)，包括病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)，模式識(shí)別受體如Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)，以及核苷酸寡聚結(jié)構(gòu)域受體1(nucleotide bing oligomerization domain 1, NOD1)，從而對(duì)移位的腸道細(xì)菌產(chǎn)生反應(yīng)[44]，例如，脂肪細(xì)胞及其前體會(huì)因?yàn)橹嗵羌せ盍薔F-κB途徑而導(dǎo)致TLR-4表達(dá)的增加，從而導(dǎo)致多種細(xì)胞因子和趨化因子(包括IL-6和TNF-α等)的產(chǎn)生增加。

在慢性炎癥的刺激下，腸道上皮屏障不斷減弱，腸道內(nèi)細(xì)菌逐漸移位，而MAT中的脂肪組織呈炎性改變，釋放大量細(xì)胞因子和脂肪因子(如瘦素)，而抑炎性脂肪因子脂聯(lián)素的表達(dá)下降，而且其周圍浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞也會(huì)趨化T細(xì)胞來參與炎癥反應(yīng)。同時(shí)成纖維細(xì)胞不斷產(chǎn)生大量細(xì)胞外基質(zhì)，這是IBD患者最常見的并發(fā)癥----腸梗阻發(fā)生的原因之一。肌成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞也可產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子來參與腸道炎癥的發(fā)展。

4 結(jié) 語(yǔ)

雖然基質(zhì)細(xì)胞在IBD發(fā)病機(jī)制中的作用尚未完全明確，但目前的研究已經(jīng)顯示腸道免疫細(xì)胞和不同亞群的基質(zhì)細(xì)胞在炎癥發(fā)展過程中具有相當(dāng)大的作用。然而對(duì)于IBD基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)或刺激產(chǎn)生的許多細(xì)胞因子來說，它們?cè)诖龠M(jìn)或抑制正在進(jìn)行的炎癥反應(yīng)中的具體機(jī)制尚不完全清楚。直接針對(duì)在免疫細(xì)胞募集和激活中發(fā)揮作用的致病基質(zhì)細(xì)胞的治療方法有潛在的損傷全身基質(zhì)細(xì)胞的風(fēng)險(xiǎn)，而且具體的致病基質(zhì)細(xì)胞亞型還未最終確定。是否能像“糞菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)”[45]和“間充質(zhì)干細(xì)胞移植”[46]來治療IBD一樣，通過引入“健康”或“抑炎性”基質(zhì)細(xì)胞來抑制炎癥免疫反應(yīng)？這在未來需要進(jìn)一步研究來證明這種治療方法的可行性。