張明雨 賈育新 楊夢(mèng)瑩 何蘭蘭 康永強(qiáng)

潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）是一種局限于結(jié)腸黏膜和黏膜下層的慢性非特異性炎性腸病，典型癥狀為直腸出血、頻繁排便、黏液排出、乏力和下腹痛等，或有身體不適、食欲不振、臉色蒼白、肌肉無力、嘔吐、體重減輕和發(fā)燒等全身癥狀，病情容易反復(fù)，給患者的生活、工作帶來嚴(yán)重不良影響，還會(huì)增加其患結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)[1]。臨床上使用的糖皮質(zhì)激素、氨基水楊酸類制劑、免疫抑制劑、生物制劑等容易使患者產(chǎn)生不良反應(yīng)和感染[2]，也存在部分藥物價(jià)格過高和無法停藥的問題[3]。雖然有干細(xì)胞移植、糞菌移植等新興治療方式[4-5]，但這些方法還需要更多的研究和臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證。近年來，UC 的發(fā)病率在全球范圍內(nèi)呈逐漸上升趨勢(shì)，為尋找更適合的治療藥物，對(duì)信號(hào)通路及其相關(guān)蛋白與UC 發(fā)病機(jī)制的研究越來越深入。目前研究發(fā)現(xiàn)，JAK/STAT 信號(hào)通路通過調(diào)節(jié)免疫平衡參與UC 的發(fā)病[6]，TLR4/NF-κB 信號(hào)通路是參與炎-癌轉(zhuǎn)化的重要通路[7]。MEK/ERK 信號(hào)通路是經(jīng)典絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[8]，通過MAPKs 序貫激活過程，將細(xì)胞外刺激信號(hào)傳至細(xì)胞內(nèi)，參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡、炎癥反應(yīng)等多種生理病理過程，與UC 的發(fā)病機(jī)制有密切聯(lián)系。因此，研究MEK/ERK 通路在UC 發(fā)病過程中的作用為抗UC 藥物的研發(fā)帶來創(chuàng)新性思路，提供理論性依據(jù)。

1 UC發(fā)病機(jī)制

UC 發(fā)病機(jī)制尚未明確，目前認(rèn)為遺傳因素、環(huán)境因素、腸道菌群紊亂、腸道機(jī)械屏障破壞、免疫損傷等均能導(dǎo)致UC 出現(xiàn)。在遺傳和環(huán)境因素的共同影響下腸道菌群失衡，腸道機(jī)械屏障和免疫屏障功能同時(shí)受損，上皮通透性增加，炎性因子過度產(chǎn)生，體內(nèi)免疫平衡被打破，激發(fā)或加重腸黏膜局部炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致潰瘍形成。

1.1 遺傳因素 遺傳因素在UC 的發(fā)病過程中具有重要意義，是重要發(fā)病原因。現(xiàn)代研究表明，對(duì)于亞洲人群來說，腫瘤壞死因子α-308 可能是UC特定種族人群的風(fēng)險(xiǎn)因素[9]。除此之外，還鑒定出23 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)基因座與特異性相關(guān)，如人類白細(xì)胞抗原Ⅱ類基因DR2、DR9。王家豐等[10]用二代測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)chr13-31127905（T/C）位點(diǎn)突變基因攜帶者更易患UC。林道潑等[11]通過實(shí)驗(yàn)表明Tim-3 rs10515746 基因突變可以降低患UC 風(fēng)險(xiǎn)。表觀遺傳學(xué)修飾調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)，通過DNA 甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA 介導(dǎo)的基因沉默等方式影響UC 患者的結(jié)腸黏膜免疫和防御[12]。UC 在親屬間發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)8%～15%，患者一級(jí)親屬發(fā)病率為一般人口的30～100 倍，同卵雙胞胎的一致率為10%～15%。

1.2 環(huán)境因素 流行病學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究表明，飲食習(xí)慣、心理壓力等環(huán)境因素可通過對(duì)宿主的直接影響或通過調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成或功能間接影響遺傳易感人群，使正常腸道菌群的耐受性下降，菌群種類減少[13]。文獻(xiàn)[14]研究顯示，不同的飲食習(xí)慣在降低或增加UC 發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)中起著重要作用。西方飲食中大多是紅肉、精制糖和n-6 脂肪酸，膳食纖維含量低。高糖飲食促進(jìn)機(jī)體失調(diào)，隨后釋放革蘭陰性菌的一種成分脂多糖（LPS），并增加腸道通透性，從而激活免疫反應(yīng)和產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子。Andersen 等[15]研究顯示，n-6 脂肪酸亞麻酸是UC發(fā)病的危險(xiǎn)因素。相反，多水果蔬菜和少糖低脂的地中海飲食或農(nóng)村飲食可降低UC 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

心理壓力被認(rèn)為是約40%UC 患者的潛在觸發(fā)因素。有大量證據(jù)將心理壓力以及與壓力相關(guān)的免疫功能反應(yīng)受損與疾病增加聯(lián)系起來。郅杰超等[16]通過分析壓力困擾量表發(fā)現(xiàn)UC 患者存在心理應(yīng)激并影響其睡眠質(zhì)量。焦慮和抑郁可能通過改變5-HT 等神經(jīng)遞質(zhì)的分泌，影響腦－腸軸功能，促進(jìn)IL-6、IL-8、IL-2 等細(xì)胞因子的分泌，減少結(jié)腸黏蛋白和增加腸的通透性參與UC 的發(fā)病[17]。

1.3 腸道菌群紊亂 人體胃腸道中正常情況下有大量處于微生態(tài)動(dòng)態(tài)均衡狀態(tài)的微生物群，它們對(duì)人體的健康起著至關(guān)重要的作用。雙歧桿菌屬、乳酸菌屬和類桿菌屬是有益菌，它們能夠與腸黏膜結(jié)合形成生物屏障阻止病原微生物的入侵和增殖，以維持腸道內(nèi)生態(tài)平衡，保證腸道正常生理功能。腸道正常菌群的種類、數(shù)量和比例發(fā)生異常變化而逐漸失衡時(shí)會(huì)導(dǎo)致免疫反應(yīng)失調(diào)及代謝紊亂造成腸道組織損傷[18]。當(dāng)腸道菌群失衡、機(jī)體免疫功能降低時(shí)，有益菌數(shù)量明顯減少，腸桿菌屬、腸球菌屬大量增殖，造成腸道黏膜屏障損傷、通透性增加、腸道功能性障礙。一些細(xì)菌在特定條件下可產(chǎn)生促炎因子，共同誘導(dǎo)腸腔內(nèi)的炎癥環(huán)境，間接激活NF-κB 信號(hào)通路，導(dǎo)致炎癥細(xì)胞及免疫活性細(xì)胞凋亡減少，使炎癥反應(yīng)延長。劉原等[19]發(fā)現(xiàn)活躍期UC 患者腸管內(nèi)菌群數(shù)量與結(jié)構(gòu)失衡，優(yōu)勢(shì)細(xì)菌數(shù)目減少，機(jī)體免疫反應(yīng)出現(xiàn)，腸管黏膜屏障功能減弱，抗炎因子水平降低，炎癥反應(yīng)加重。

1.4 腸道機(jī)械屏障破壞 腸道機(jī)械屏障由完整的上皮細(xì)胞和之間的緊密連接構(gòu)成，對(duì)保持腸上皮細(xì)胞極性，維護(hù)腸道功能和環(huán)境穩(wěn)定具有重要作用。細(xì)胞緊密連接被破壞，微生物從管腔進(jìn)入固有層，引發(fā)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子過度產(chǎn)生。腸道因長期處于非可控性炎癥狀態(tài)加劇了腸黏膜損傷。文獻(xiàn)[20]研究表明，UC 小鼠腸道中升高的活性消化蛋白酶可以破壞腸道組織結(jié)構(gòu)并增加腸道通透性，這為腸道病原體或微生物群毒素侵入人體提供了有利條件。衛(wèi)江鵬等[21]研究發(fā)現(xiàn)，UC 患者腸道黏膜中緊密連接蛋白1 和咬合蛋白表達(dá)減少造成腸道機(jī)械屏障完整性被破壞，從而導(dǎo)致腸上皮通透性增加，腸道菌群移位、內(nèi)毒素入血。

1.5 免疫損傷 UC 的固有免疫反應(yīng)特點(diǎn)是存在明顯的巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞。李琪佳等[22]對(duì)UC 患者黏膜活檢標(biāo)本分析得出巨噬細(xì)胞在UC 活動(dòng)期數(shù)量明顯增多。腸黏膜潰瘍部位巨噬細(xì)胞受病原菌刺激，產(chǎn)生許多細(xì)胞因子吞噬外來抗原，促進(jìn)T 淋巴細(xì)胞的游走，改變了巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的活性，造成了腸黏膜損傷。先天免疫系統(tǒng)的改變、效應(yīng)性T 細(xì)胞的激活、B 細(xì)胞和抗體的增加以及促炎因子的產(chǎn)生都在UC 的發(fā)病機(jī)制中起主要作用。當(dāng)炎癥反應(yīng)出現(xiàn)，Th17/Treg 細(xì)胞因子的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)被打破，不能繼續(xù)維持機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫功能，從而參與相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展過程[23]。由轉(zhuǎn)錄因子RORγt 介導(dǎo)，分化成熟后的Th17 分泌具有促炎活性的IL-17，引起腸黏膜內(nèi)炎癥反應(yīng)的放大激活。戰(zhàn)晶玉等[24]研究發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)控Treg/Th17 免疫平衡從而改善UC 腸道炎癥。

2 MEK/ERK信號(hào)通路

2.1 MEK/ERK 信號(hào)通路的組成 細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal-regulated protein kinase，ERK）是一類具有絲氨酸和酪氨酸雙重磷酸化能力的蛋白激酶，被上游特異性信號(hào)分子激活后呈活化狀態(tài)，活化的ERK1/2 進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)而活化一系列轉(zhuǎn)錄因子，并通過水解細(xì)胞外基質(zhì)來促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化和侵襲[25]。ERK 是結(jié)腸上皮細(xì)胞死亡反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，在UC 中對(duì)上皮細(xì)胞凋亡的抑制和細(xì)胞保護(hù)有特殊作用[26]。MEK 即絲裂原活化蛋白質(zhì)激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MAPKK），是絲裂原活化蛋白激酶的一種，主要包括和MEK1 和MEK2 兩種，是高度特異的雙特異性激酶，可磷酸化絲氨酸/蘇氨酸殘基和酪氨酸殘基，在Ras 和Raf 的下游被激活，進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)節(jié)各種轉(zhuǎn)錄因子，誘導(dǎo)某些基因表達(dá)，進(jìn)而引起細(xì)胞增殖[27]。

2.2 MEK/ERK 信號(hào)通路的激活 MAPK 信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)方式為胞外-胞內(nèi)信息傳遞進(jìn)而引起蛋白質(zhì)磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，而MAPK 將信號(hào)進(jìn)一步移至核內(nèi)活化其他下游靶基因，并激活相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，從而發(fā)揮生物學(xué)作用。細(xì)胞表面的生長因子受體可以募集生長因子受體結(jié)合蛋白2（growth factor receptorbound protein 2，GRB2）和鳥苷酸交換因子SOS 復(fù)合物，促使Ras 蛋白結(jié)合的GDP 釋放，形成Ras-GTP 復(fù)合體，使Ras 具有磷酸化活性[28]。GTP 結(jié)合型Ras 被激活后將Raf 募集于細(xì)胞膜，使其從自抑制狀態(tài)釋放，引發(fā)蛋白質(zhì)磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)。Raf 磷酸化MEK 結(jié)構(gòu)域中兩個(gè)保守的絲氨酸殘基，進(jìn)而激活MEK。MEK1/2 雙特異性激酶可以催化ERK1和ERK2 在蘇氨酸和酪氨酸殘基上的磷酸化。激活的ERK1/2 進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)形成二聚體并轉(zhuǎn)運(yùn)到核膜，催化下游底物特別是轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化，與細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的多種底物反應(yīng)，產(chǎn)生增殖、分化、凋亡等多重細(xì)胞過程。

3 MEK/ERK信號(hào)通路與UC發(fā)病機(jī)制

基于MEK/ERK 信號(hào)通路參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡、炎癥等過程，其在UC 發(fā)病發(fā)展過程中起重要作用。李楠等[29]證明調(diào)控MEK/ERK 通路可以通過其對(duì)細(xì)胞生長繁殖作用增加上皮細(xì)胞數(shù)量，保護(hù)大鼠結(jié)腸上皮，促進(jìn)結(jié)腸黏膜修復(fù)，從而達(dá)到治療UC 模型大鼠的目的。陳龍開等[30]通過實(shí)驗(yàn)證明MEK/ERK 信號(hào)通路可以通過調(diào)控上皮細(xì)胞緊密連接的通透性對(duì)腸黏膜通透性產(chǎn)生調(diào)控來治療UC。朱向東等[31]研究證明激活MEK/ERK 信號(hào)通路可以對(duì)UC 大鼠受損腸道進(jìn)行自我修復(fù)。劉玉暉等[32]對(duì)UC 小鼠參使用苓白術(shù)散后發(fā)現(xiàn)小鼠結(jié)腸組織ERK/p38 表達(dá)水平明顯增強(qiáng)，說明可以通過ERK/p38 MAPK 信號(hào)通路治療UC。李姿慧等[33]研究也表明了ERK/p38 MAPK 信號(hào)通路的激活被抑制后，可以調(diào)控水通道蛋白（AQP）的表達(dá)水平，改善機(jī)體水液代謝功能，用于治療UC。Zhu 等[34]發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)MEK/ERK 信號(hào)通路顯著抑制HT-29 細(xì)胞的凋亡是UC 新療法的有效機(jī)制。Shi 等[35]發(fā)現(xiàn)通過減少M(fèi)EK/ERK 信號(hào)的激活部分抑制UC 患者腸上皮細(xì)胞中促炎因子的表達(dá)。

4 小結(jié)

UC 因其難治愈、易反復(fù)的特點(diǎn)成為全球難治病之一，且現(xiàn)有治療藥物都存在一定的副作用，局限性較大。MEK/ERK 信號(hào)通路是經(jīng)典MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，通過調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡、炎性等多種生理病理活動(dòng)參與UC 發(fā)病和發(fā)展。目前研究MEK/ERK 信號(hào)通路與UC 關(guān)系的相關(guān)文獻(xiàn)較多，對(duì)于其上游蛋白R(shí)as 和Raf 與UC 相關(guān)性研究內(nèi)容還鮮少涉獵。Ras 蛋白為三磷酸鳥苷（GTP）/二磷酸鳥苷（GDP）結(jié)合蛋白，與GDP 結(jié)合時(shí)為失活型，與GTP 結(jié)合后具有磷酸化活性，可招募下游靶蛋白，激活信號(hào)傳導(dǎo)途徑，起分子開關(guān)的作用。激活的Ras 介導(dǎo)細(xì)胞浸潤，導(dǎo)致結(jié)腸組織損傷，在免疫和炎癥方面有重要作用[36]。Raf 是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，可以破壞MAP 激酶途徑。Ras 和Raf 可以激活MEK/ERK 信號(hào)通路，可能成為潛在的治療靶點(diǎn)，是否參與UC 發(fā)病機(jī)制仍需進(jìn)一步研究證實(shí)，但為UC 治療及抗UC 新藥研發(fā)提供新思路。