王丹丹 楊貝貝 高 闖 杜曉博 耿 麗 王許平 馮百歲

鄭州大學第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科(450014)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一類病因和發(fā)病機制尚未完全明確的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease, CD)。目前國內(nèi)外IBD的發(fā)病率均呈增加的趨勢[1]。越來越多的證據(jù)表明上皮鈉通道(epithelial sodium channel, ENaC)與IBD密切相關[2-3]。了解ENaC與IBD的關系，有利于進一步理解IBD的發(fā)病機制并為治療提供新的方法。本文就ENaC與IBD關系的研究進展作一簡要綜述。

一、ENaC的結構、分布和功能

ENaC是非電壓門控離子通道，屬ENaC/Degenerin家族成員[4-5]，是一種糖基化的大分子蛋白。該通道對Na+具有高度選擇性，可被阿米洛利阻斷。插入膜中的通道數(shù)量、通道開放率或通道開放時間可調(diào)節(jié)ENaC通道的活性。ENaC可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體進行合成和加工，成熟的ENaC以胞吐的方式融合于細胞膜，隨后被泛素化以胞吞的方式進入細胞降解[6-7]。人ENaC是由三個具有相當氨基酸同源性和相同拓撲結構的亞基α、β、γ組成，分別由SCNN1A、SCNN1B、SCNN1G基因編碼。每個亞基具有兩個跨膜螺旋(TM1和TM2)，構成胞質(zhì)氨基和羧基末端[8]。細胞質(zhì)側結構域包含被特定激酶磷酸化的位點，具有指導蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-脂質(zhì)相互作用、影響通道門控或轉運的特定基序，是直接影響通道門控或轉運的位點，在膀胱、腎集合管、腸道、肝臟、肺臟等可見表達。結腸是鈉通道表達的重要部位。小腸鈉通道并非Na+重吸收的主要途徑，而主要通過糖或氨基酸的同向轉運或Na+/H+交換[9]。ENaC負責Na+的限速重吸收，從而在維持鈉穩(wěn)態(tài)[10]、細胞外液總量、血壓[9]和腎臟K+分泌[11]中起重要作用。亞單位的不同組合組成的通道可能具有不同的生物物理性質(zhì)。此外，通道誘導對頂端Na+通透性的增加程度可能在不同組織、物種和發(fā)育階段之間有明顯差異[9]。

二、ENaC的信號通路

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)是最主要的促炎細胞因子激活信號通路，包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase, ERK)、JNK和p38MAPK。ERK和p38MAPK在轉錄、翻譯和翻譯后修飾的不同階段以各種方式調(diào)節(jié)ENaC。研究[12]證實，ERK參與細胞因子誘導的ENaC抑制和表皮生長因子(EGF)介導的結腸炎小鼠模型中Na+轉運的恢復。泛素連接酶Nedd4負責ENaC的泛素化和降解[6,13]。Nedd4-2可在表達ENaC的組織中表達，并在調(diào)節(jié)通道活性中具有關鍵作用[11]。Nedd4-2 WW結構域在體外與ENaC亞基的羧基末端富含脯氨酸的脯氨酸-酪氨酸(PY)基序相互作用[6,14]。與WW1相比，PY基序可更好地與WW2和WW3結合。ERK可直接磷酸化βT613和γT623，緊鄰Nedd4-2結合必需的PY基序[14]，促進通道與Nedd4之間的相互作用，從而下調(diào)ENaC，抑制ENaC活性。因此，ERK可抑制ENaC亞基的轉錄，使ENaC mRNA不穩(wěn)定，并增強ENaC亞基的泛素化和蛋白酶體降解[13-14]。ERK可能還可與其他激酶共同對βT613和γT623進行磷酸化，有利于ENaC與Nedd4相互作用并下調(diào)通道。Nedd4-2、SGK1、GILZ1以及Raf-MAP激酶信號通路成員存在于與ENaC相關的復合物中，稱為ENaC調(diào)節(jié)復合物[7,15]。但Nedd4-2與Nedd4-1功能存在差異[14]，故ENaC調(diào)節(jié)復合物的功能需進一步研究進行評估。

Zeissig等[16]的研究將大鼠遠端結腸暴露于大量腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha, TNF-α)中，成功模擬了CD患者的變化；TNF-α可呈時間依賴性地磷酸化ERK1/2、p38MAPK和JNK，激活MAPK。MAPK/ERK選擇性抑制劑U0126可阻斷TNF-α對ENaC依賴性電Na+吸收的抑制，無TNF-α存在時，電Na+的吸收未受影響。而p38MAPK和JNK抑制劑對TNF-α介導的ENaC抑制并無影響。

已知調(diào)節(jié)ENaC的其他一些細胞外或細胞內(nèi)信號原則上可激活ERK[14]。低血壓休克是一種ERK激活因子，其在極度滲透壓的上皮細胞中起重要作用。轉化生長因子β(TGF-β)可抑制醛固酮誘導的Na+電導。ERK參與Ca2+誘導的Na+轉運抑制。與激活ERK相關的其他因素有待進一步研究。

總之，目前研究已證實ERK通過增強ENaC與Nedd4的通道關聯(lián)來降低ENaC活性。Na+轉運過程中生理調(diào)節(jié)的確切作用有待進一步研究。

三、ENaC與IBD的關系

IBD是一種自身免疫相關疾病，可導致嚴重的腹瀉、腹痛、直腸出血等癥狀。IBD患者腹瀉的精確機制尚不清楚，在葡聚糖硫酸鈉(dextran sulphate sodium, DSS)誘導的結腸炎模型中發(fā)現(xiàn)，腹瀉的發(fā)生與活性Na+吸收減少密切相關[3]。因此推測，在IBD患者體內(nèi)炎癥可能導致離子轉運和上皮屏障功能受損，影響ENaC介導的Na+轉運并改變緊密連接功能，導致吸收不良和滲出性腹瀉。在正常人類遠端結腸和直腸中，電Na+吸收(由ENaC介導)是主要的Na+吸收過程，造成管腔負性透壁黏膜電勢差[17]。電勢差丟失是活動性UC患者黏膜炎癥的特征，與電Na+吸收受損呈正相關，可反映頂端ENaC的明顯功能障礙[2]。而在回腸末端受累的活動性CD患者非炎癥性乙狀結腸段中，ENaC介導的電Na+吸收亦明顯受損[16]。推測ENaC下調(diào)，Na+吸收減少，導致IBD相關腹瀉。CD患者非炎癥性腸段由于γ-ENaC轉錄減少，通過ENaC吸收的電Na+顯著受損[16]。在UC患者中，升高的促炎細胞因子選擇性地降低β-和γ-ENaC表達，通過降低結腸Na+吸收而導致腹瀉[2]。由此可見，ENaC與IBD密切相關，誘導ENaC轉錄表達可能是治療IBD患者腹瀉的潛在治療靶點[2,16]。

1. ENaC與TNF-α：TNF-α作為重要的促炎因子和免疫調(diào)節(jié)因子，在IBD的發(fā)病過程中參與炎癥的發(fā)生以及信號轉導。Barmeyer等[18]對CD患者的研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α可抑制醛固酮誘導的電Na+轉運。結果顯示，TNF-α培養(yǎng)6 h后，上皮電阻僅略微降低了20%。以往研究已證實，早期醛固酮對β和γ亞基mRNA表達的影響與電Na+轉運的增加之間存在直接相關性。其可能的原因是β-和γ-ENaC轉錄受到抑制，而非α-ENaC，TNF-α可降低電Na+轉運。該研究在含有γ-ENaC啟動子區(qū)γ亞基的編碼區(qū)上游擴增并克隆了一個片段，在TNF-α存在的情況下測定HT-29/B6細胞中的報道基因。結果發(fā)現(xiàn)TNF-α可下調(diào)基礎γ-ENaC啟動子活性。因此，TNF-α通過影響啟動子調(diào)節(jié)水平的基因表達而抑制ENaC介導的Na+吸收。然而，白細胞介素1β(interleukin 1β, IL-1β)亦可抑制電Na+吸收，故認為CD患者非炎癥性腸段中ENaC的抑制是多種促炎細胞因子協(xié)同作用的結果。Amasheh等[2]對UC患者的研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α在體外選擇性地降低人類遠端結腸β-和γ-ENaC表達，TNF-α對ENaC表達具有直接影響，可能與UC黏膜屏障功能有關。需進一步研究促炎細胞因子與ENaC相互作用的機制，為IBD的治療提供新方向。

2. ENaC與腸黏膜屏障：目前普遍認為腸黏膜屏障功能異常是IBD發(fā)病的分子基礎。腸黏膜在分子和離子跨上皮轉運中起關鍵作用。當炎癥導致上皮損傷時，黏膜失去其屏障功能，水分隨糞便流失以及離子和其他分子轉運受損。Zeissig等[16]發(fā)現(xiàn)，CD患者炎癥性腸段上皮屏障功能嚴重損傷，非炎癥性腸段上皮屏障功能未發(fā)生改變，而ENaC均受到損害。其機制可能是：①上皮轉運過程對促炎細胞因子的敏感性較緊密連接增高；②炎癥部位與非炎癥部位的細胞因子模式不同。Amasheh等[2]在IL-2缺陷小鼠中發(fā)現(xiàn)，在炎癥早期，上皮屏障功能障礙發(fā)生前，就已發(fā)生電Na+吸收損傷。無屏障功能障礙時亦可發(fā)生主動運輸下調(diào)，進一步證實炎癥介質(zhì)對ENaC表達的特定干擾。今后應進一步研究腸黏膜屏障不一致時ENaC的表達，以探討IBD的發(fā)病機制。

3. ENaC與藥物

①ENaC與糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid, GC)：GC可通過多種形式影響ENaC表達。在細胞內(nèi)，GC可通過與特定的糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor, GR)結合，使GR復合物解離，GR轉移至細胞核中，與DNA上糖皮質(zhì)激素反應原件結合，在轉錄、翻譯和翻譯后修飾水平調(diào)節(jié)ENaC的表達[19]。Bergann等[20]發(fā)現(xiàn)，地塞米松不僅可阻止TNF-α介導的ENaC抑制，而且還可協(xié)同TNF-α誘導HT-29/B6-GR細胞和大鼠遠端結腸中ENaC依賴性的Na+吸收。這一發(fā)現(xiàn)與以往認為的TNF-α通過抑制ENaC而影響Na+吸收的結果不同。產(chǎn)生這種協(xié)同作用的原因可能是TNF-α可延長GR mRNA半衰期，導致TNF-α介導的GR蛋白水平增加。然而，具體機制有待進一步探索。

②ENaC與生物制劑：生物制劑抗TNF-α制劑是對傳統(tǒng)GC治療無效者的有效替代治療選擇。TNF-α是重要的促炎因子，通過ERK1/2信號通路抑制ENaC依賴性Na+吸收。ERK1/2抑制劑可顯著改善TNF-α對ENaC依賴性電Na+吸收的抑制，而在缺乏TNF-α的情況下，其對電Na+吸收無影響[16]?？筎NF-α制劑能顯著改善IBD患者腹瀉、腹痛等臨床癥狀，并促進黏膜愈合，進一步改善ENaC功能，達到臨床緩解。然而ENaC受TNF-α的影響較黏膜屏障更大[21]，抑制TNF-α可增加ENaC表達，目前有關抗TNF-α制劑與ENaC關系的報道較少見，需行進一步研究。需指出的是，使用抗TNF-α制劑治療達到臨床緩解后，黏膜異?；虮磉_仍存在，成為IBD復發(fā)的潛在風險，而ERK1/2抑制劑能促進腸上皮細胞分化和成熟以及增強上皮屏障的功能，故ERK1/2抑制劑有望成為IBD新型的治療藥物[22-23]。

③ENaC與鹽皮質(zhì)激素：鹽皮質(zhì)激素醛固酮是負責維持所有陸生脊椎動物中鹽與水平衡的主要激素[24-25]。其主要作用是刺激胃腸道遠端和腎臟的Na+吸收。甲基化反應參與醛固酮對ENaC的激活[26-28]。醛固酮刺激蛋白質(zhì)和磷脂的羧基甲基化，而抑制這些反應會削弱ENaC對類固醇刺激的反應[29-30]。

④ENaC與其他藥物：隨著研究的不斷深入，其他藥物如雌孕激素、胰島素、丁酸鹽等均能影響ENaC的表達，但機制尚不明確，仍需繼續(xù)探索。

4. ENaC與治療：一方面，抑制促炎因子介導的ENaC抑制可增加ENaC的表達。TNF-α制劑是目前治療UC的重要手段[31]。臨床亦對促炎因子IL-6和IL-12的靶向抗體和藥物進行了研究[32]。另一方面，誘導ENaC轉錄可增加ENaC的表達。ERK的局部抑制劑可能是治療IBD患者腹瀉的潛在治療靶點[2,16]。GC治療可抑制ERK活化而非p38MAPK和JNK活化，通過增加Na+吸收可改善IBD患者的腹瀉癥狀[33]。Zeissig等[34]的研究表明，用于治療IBD的短鏈脂肪酸丁酸鹽可激活ENaC的轉錄。因此，抑制TNF-α介導的ENaC抑制聯(lián)合誘導ENaC轉錄，有望成為恢復IBD患者Na+吸收最有潛力的治療策略。

四、結語

近年來，國內(nèi)外學者對ENaC的結構、分布和功能進行了深入地研究，ENaC及其信號通路正日益成為研究熱點，越來越多的證據(jù)表明ENaC在IBD中發(fā)揮重要作用。進一步探索ENaC與IBD的關系，將為IBD的治療提供新思路。