胡 甜 申月明 曾 亞

炎癥性腸病(IBD)是一種慢性腸道炎性疾病，包括克羅恩病(CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(UC)，兩者均以緩解與復(fù)發(fā)交替的腸黏膜慢性炎性反應(yīng)為特征，臨床上常表現(xiàn)為間歇性腹痛、發(fā)熱和腹瀉[1]。IBD的病因及發(fā)病機(jī)制目前尚不完全清楚，已知IBD的發(fā)病涉及多種因素，包括腸道微生物、免疫系統(tǒng)、遺傳及環(huán)境等因素。此外，近年來越來越多的研究者將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)、免疫與IBD的發(fā)病機(jī)制聯(lián)系起來[2-3]。有研究認(rèn)為ERS是影響IBD易感性和腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因素[4-5]。本文就ERS在IBD患者的免疫炎性反應(yīng)中的作用作一綜述。

1 IBD與ERS

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)是存在于真核細(xì)胞中的一種重要的細(xì)胞器，它參與了蛋白的生物合成和翻譯后的修飾過程，促進(jìn)蛋白的折疊與運(yùn)輸[6-7]。ER中的蛋白折疊過程對(duì)細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)改變(如鈣離子平衡紊亂、氧化還原失衡、代謝障礙、炎性反應(yīng)、ER相關(guān)的信使RNA(mRNA)翻譯增加和易發(fā)生錯(cuò)誤折疊的蛋白產(chǎn)生增多等)，以及細(xì)胞外刺激均高度敏感[8]。任何因素引起的ER變化都可能會(huì)影響蛋白折疊，使未折疊的蛋白及錯(cuò)誤折疊的蛋白發(fā)生累積，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，這一過程就稱為ERS[9]。

ERS可引起功能蛋白產(chǎn)生減少，甚至?xí)辜?xì)胞發(fā)生凋亡。細(xì)胞通過激活未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)應(yīng)對(duì)蛋白折疊時(shí)所發(fā)生的缺陷，該反應(yīng)可上調(diào)分子伴侶[如葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)]的表達(dá)、促進(jìn)ER相關(guān)的蛋白降解(ERAD)和自噬等，以增強(qiáng)ER的蛋白折疊和修飾能力，減弱相關(guān)mRNA的翻譯，減少未折疊蛋白的產(chǎn)生及處理錯(cuò)誤折疊蛋白[8]。然而，持續(xù)或嚴(yán)重的ERS是無法糾正的，這種不受控制的ERS可通過UPR信號(hào)途徑促發(fā)炎性反應(yīng)[10]。ER膜上啟動(dòng)UPR信號(hào)途徑較常見的感受器包括肌醇需求酶1α(IRE1α)、蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)及激活轉(zhuǎn)錄因子6α(ATF6α)，它們分別介導(dǎo)IRE1α/XBP1、PERK/eIF2α/ATF4/CHOP和ATF6α信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[9]。當(dāng)ER處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，ER的分子伴侶BiP/GRP78與啟動(dòng)UPR的3種感受器腔域緊密結(jié)合，使其處于非活性狀態(tài)。而當(dāng)ER發(fā)生應(yīng)激時(shí)，這3種感受器因與GRP78解離而被激活，從而啟動(dòng)UPR和下游級(jí)聯(lián)反應(yīng)，這種適應(yīng)性反應(yīng)使細(xì)胞得以存活[7]。然而，即使UPR使蛋白折疊和修飾能力明顯增強(qiáng)，仍無法逆轉(zhuǎn)由長期慢性或嚴(yán)重的ERS所導(dǎo)致的ER損傷，這時(shí)細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)凋亡機(jī)制，使損傷細(xì)胞發(fā)生凋亡[3,11]。ERS與炎性反應(yīng)似乎存在多層聯(lián)系，目前研究已證明蛋白折疊缺陷或UPR任一分支的缺陷均會(huì)引發(fā)炎性反應(yīng)[12]。

腸上皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)是影響IBD發(fā)生與否的關(guān)鍵因素，它可保護(hù)腸道免受有害環(huán)境因素的影響，并在一定程度上調(diào)節(jié)IBD中潛在的炎性反應(yīng)[13-14]。腸上皮穩(wěn)態(tài)失衡可引起異常的ERS，使腸道發(fā)生炎性反應(yīng)。轉(zhuǎn)基因模型實(shí)驗(yàn)提示了ERS在維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面的不良作用。如白細(xì)胞介素-10(IL-10)/NADPH氧化酶1(NOX1)dKO小鼠模型實(shí)驗(yàn)提示了腸上皮的異常ERS在結(jié)腸炎發(fā)展過程中的核心作用，并將ERS中缺陷的eIF2α通路定義為IBD的關(guān)鍵病理生理學(xué)靶標(biāo)[15]。

2 IBD與免疫反應(yīng)

腸道免疫系統(tǒng)是一個(gè)包含不同的淋巴細(xì)胞群、非淋巴細(xì)胞群及體液的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。共生菌及病原體等腸腔內(nèi)的抗原由專職抗原遞呈細(xì)胞和非專職抗原遞呈細(xì)胞攝取。非專職抗原遞呈細(xì)胞如腸上皮細(xì)胞(IEC)，它與初始T細(xì)胞(Th0)在無信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的情況下相互作用，使黏膜T細(xì)胞處于無活性狀態(tài)，使黏膜B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，分泌IgA覆于腸黏膜表面起保護(hù)作用[16-17]。專職抗原遞呈細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞(DC)，它可表達(dá)模式識(shí)別受體(PRR)和共刺激分子，一方面可調(diào)控適應(yīng)性免疫反應(yīng)，如通過Th0向效應(yīng)性T細(xì)胞(Th1、Th2、Th17)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tr、Th3)分化的平衡差異識(shí)別并清除病原體；另一方面可調(diào)控先天免疫反應(yīng)，如激活自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)以清除病原體[18]。此外，存在于各隔室中的粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、NKT細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等次級(jí)效應(yīng)細(xì)胞內(nèi)的抑制機(jī)制也阻止了炎性細(xì)胞因子、化學(xué)誘導(dǎo)劑及組織損傷介質(zhì)的釋放，這一系列的反應(yīng)相互作用，共同維持著正常的腸道免疫平衡[18-19]。

IBD患者的先天和適應(yīng)性免疫均因腸道免疫平衡被打破而受到了不同程度的干擾。腸道微生物抗原通過不同途徑使免疫細(xì)胞表達(dá)PRR或共刺激分子，觸發(fā)并維持炎性反應(yīng)狀態(tài)，導(dǎo)致疾病發(fā)生[20-21]。髓樣DC將共生微生物錯(cuò)誤識(shí)別為病原體，啟動(dòng)了PRR、組織相容性和共刺激分子表達(dá)升高的程序；這伴隨著DC從耐受轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ畹臓顟B(tài)，并促進(jìn)Th0分化為效應(yīng)性T細(xì)胞(Th1、Th2、Th17)和NKT細(xì)胞；而漿細(xì)胞樣DC對(duì)共生微生物裸露DNA的錯(cuò)誤識(shí)別和(或)錯(cuò)誤加工可能間接地促進(jìn)了巨噬細(xì)胞的激活，從而引起免疫反應(yīng)失衡[22]。此外，IEC可表達(dá)共刺激分子，這可能使其發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，并促進(jìn)效應(yīng)性T細(xì)胞反應(yīng)。除了抗原遞呈細(xì)胞控制的免疫效應(yīng)性細(xì)胞的激活外，T細(xì)胞、NKT細(xì)胞、粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等也可在炎性反應(yīng)狀態(tài)下分別表達(dá)各自的PRR，它們通過特定的途徑激活，直接或間接地分泌炎性細(xì)胞因子，活化的效應(yīng)性T細(xì)胞分泌的前炎性細(xì)胞因子可刺激巨噬細(xì)胞分泌大量腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、IL-1和IL-6[23-24]。活動(dòng)期IBD患者腸道中的效應(yīng)性T細(xì)胞(Th1、Th2)比調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Th3、Tr)更具優(yōu)勢。在CD中，Th0優(yōu)先分化為Th1細(xì)胞分泌干擾素-γ(IFN-γ)和IL-12；而在UC中，Th0則優(yōu)先分化為Th2細(xì)胞分泌IL-5，同時(shí)NKT細(xì)胞分泌IL-13。此外，NK細(xì)胞也可以不經(jīng)抗原遞呈細(xì)胞途徑而直接由IL-12激活發(fā)揮細(xì)胞毒性作用，導(dǎo)致腸道損傷[25]。由此可見，在腸道免疫失衡情況下，不同免疫細(xì)胞分泌各種細(xì)胞因子及趨化因子，它們可進(jìn)一步吸引更多的炎性細(xì)胞在腸道聚集，形成惡性循環(huán)，使更多的毒性介質(zhì)釋放，從而加重了腸道損傷。

3 ERS與免疫反應(yīng)

目前越來越多的研究證實(shí)ERS與免疫系統(tǒng)之間有著密切的關(guān)系，如先天免疫細(xì)胞在炎性反應(yīng)過程中產(chǎn)生的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)均可激活靶細(xì)胞的UPR。UPR較保守的信號(hào)通路IRE1/XBP1在發(fā)育、代謝、免疫、炎性反應(yīng)和神經(jīng)退行性變等一系列生物過程中發(fā)揮著重要作用[26]。有研究表明，ERS中的IRE1/XBP1信號(hào)通路包含協(xié)調(diào)代謝和免疫反應(yīng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，它們參與了先天免疫和宿主防御反應(yīng)[27-30]。因此，這一信號(hào)通路可能在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。Martinon等[27]的研究支持了這一觀點(diǎn)，并證明了IRE1/XBP1通路可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞的炎性反應(yīng)，其認(rèn)為誘導(dǎo)機(jī)制為PRR中的Toll樣受體2(TLR2)和TLR4特異性激活I(lǐng)RE1α/XBP1通路，以誘導(dǎo)炎性反應(yīng)基因的表達(dá)。他們進(jìn)一步證明，從TLR到XBP1剪接這一過程的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可能涉及適配器蛋白TRAM和TRIF(僅針對(duì)TLR4)，以及TIRAP、MyD88和TRAF6(針對(duì)TLR2/4)，而似乎下游核因子-κB(NF-κB)、p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)或JNK未參與。此外，該研究還顯示，TLR2/4介導(dǎo)的IRE1/XBP1通路的激活依賴于NOX2的活性，但目前具體機(jī)制仍不清楚。

UPR的CCAAT/CHOP通路也與免疫細(xì)胞有著十分密切的關(guān)系[31]。PERK的激活引起eIF2α磷酸化，促進(jìn)ATF4的翻譯起始及ATF4下游靶標(biāo)CHOP(GADD153)的表達(dá)，抑制大多數(shù)細(xì)胞蛋白的翻譯起始，而持續(xù)的PERK/CHOP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[9]。有研究證明，脂多糖(LPS)可刺激巨噬細(xì)胞觸發(fā)TLR4/MyD88通路，并通過PERK/CHOP通路引發(fā)ERS，從而促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的分泌[32]。這說明阻斷巨噬細(xì)胞的TLR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可能使CHOP的表達(dá)下調(diào)減輕ERS，從而抑制了細(xì)胞凋亡[33-34]。此外，B細(xì)胞的分化過程中，與XBP1表達(dá)上調(diào)促進(jìn)了漿細(xì)胞的分化相反，CHOP低水平表達(dá)反而促進(jìn)了原始B細(xì)胞的存活[35]。由此可以推測，ERS的發(fā)生和免疫細(xì)胞發(fā)揮作用可能為同一條炎性反應(yīng)激活通路，而PRR(如TLR2/4等)可能參與了這一過程，目前該通路仍未完全明確。

4 ERS與免疫反應(yīng)在IBD中的研究

ERS與免疫反應(yīng)在IBD中有著密切的關(guān)系。免疫細(xì)胞內(nèi)的UPR缺陷易引起炎性反應(yīng)。主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ類等位基因HLA-B27可導(dǎo)致脊椎關(guān)節(jié)炎，也可引起包括小腸在內(nèi)的腸道炎性反應(yīng)。HLA-B27重鏈在ER中發(fā)生錯(cuò)誤折疊后可激活炎性細(xì)胞中的UPR和ERAD[36]。HLA-B27/人β2-微球蛋白轉(zhuǎn)基因大鼠發(fā)生自發(fā)性結(jié)腸炎，誘導(dǎo)CD11+抗原遞呈細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞分別產(chǎn)生IL-23和IL-17[37]。在回腸CD的遺傳TNF△ARE小鼠模型(又稱ARE小鼠，可引起TNF過量產(chǎn)生，可在回腸末端自發(fā)地發(fā)展出CD樣的全層組織病變，也可使具有細(xì)胞毒性的CD8αβ+腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞浸潤)中，ER分子伴侶GRP78等誘導(dǎo)的ERS會(huì)增加回腸中上皮內(nèi)CD8αβ+淋巴細(xì)胞的毒性[38]。這是首批研究ERS如何影響IBD動(dòng)物模型的免疫細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)。然而，由于這項(xiàng)研究使用的是全身缺失GRP78等位基因的小鼠，因此并不排除在IEC中發(fā)生ERS，引起上皮內(nèi)CD8αβ+淋巴細(xì)胞的毒性增強(qiáng)的可能。

以往研究證明了XBP1能控制漿細(xì)胞的分化，其后逐漸發(fā)現(xiàn)IRE1α/XBP1通路參與的免疫細(xì)胞有很多，如T細(xì)胞、DC、巨噬細(xì)胞及腸道Paneth細(xì)胞[39-41]。IBD小鼠模型實(shí)驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)XBP1和IRE1α在CD8α+DC中發(fā)揮著獨(dú)立且重要的作用。所有脾臟DC，特別是CD8α+DC，可自發(fā)地持續(xù)性激活I(lǐng)RE1α/XBP1通路。缺失XBP1的CD8α+DC可出現(xiàn)ER腫脹和XBP1靶基因(包括Erdj5、Erp44、TPP1和Rpn1)表達(dá)降低[9]。XBP1在DC中結(jié)構(gòu)性的剪接凸顯了UPR激活的重要性。此外，PRR如TLR和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(NOD)樣受體，在感應(yīng)到致病性抗原后也可導(dǎo)致UPR活化和隨后的炎性反應(yīng)[41]。有研究表明，在發(fā)生UPR的巨噬細(xì)胞中，IFN-β可因某些PRR激動(dòng)劑[如TLR3、TLR4和黑色素瘤分化相關(guān)蛋白-5(MDA-5)]而表達(dá)上調(diào)[42]。TLR2和TLR4可特異性激活I(lǐng)RE1α產(chǎn)生XBP1，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中炎性反應(yīng)基因IL-6和TNF的轉(zhuǎn)錄，以促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生[26,43]。此外，在培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞及結(jié)腸炎小鼠模型中提取的巨噬細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)了CHOP能促進(jìn)由天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-11(Caspase-11)介導(dǎo)的IL-1β分泌，進(jìn)一步表明了CHOP可加劇結(jié)腸炎的發(fā)展[44-45]。此外，有研究顯示CHOP可誘導(dǎo)DC分泌IL-23，這可能與腸黏膜中Th17的反應(yīng)及IBD的發(fā)病密切相關(guān)[46]。因此，今后的實(shí)驗(yàn)研究方向可基于CD和UC模型，通過使ERS相關(guān)的調(diào)節(jié)因子和效應(yīng)因子的缺失或過表達(dá)來研究它們對(duì)腸道免疫反應(yīng)的影響及機(jī)制。

5 結(jié)論與展望

ERS與免疫反應(yīng)的共同作用不僅表現(xiàn)在與代謝、免疫、神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病，它們?cè)贗BD中同樣起著重要作用。ERS在啟動(dòng)腸道炎性反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，UPR在啟動(dòng)細(xì)胞的炎性反應(yīng)中尤其重要。此外，輕度UPR也可能對(duì)免疫介導(dǎo)的疾病的發(fā)展產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響[47]。研究表明，UPR的3條信號(hào)通路中至少有IRE1/XBP1和PERK/eIF2α/ATF4/CHOP這兩條通路在先天免疫細(xì)胞與病原體相關(guān)的應(yīng)激中占優(yōu)勢[33,48]。因此，在IBD中，推測ERS發(fā)生后可能通過某種或多種機(jī)制引起后續(xù)先天及適應(yīng)性免疫反應(yīng)的發(fā)生，但這種機(jī)制所涉及的細(xì)胞相關(guān)因子的激活、信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)及相應(yīng)免疫細(xì)胞的作用尚未完全明確，仍有待進(jìn)一步研究，以期為IBD的治療提供新的思路和方法。