席興字 孫寅瑋

（新鄉(xiāng)學院 河南新鄉(xiāng) 453003）

小腸是人體內最長的器官，對營養(yǎng)物質的吸收非常重要，但又很容易受各種病原微生物的影響，引起一些慢性炎癥性疾病。因為機體依賴小腸對營養(yǎng)物質的充分吸收，小腸必須能保護自己免受病原微生物感染的同時又不干擾營養(yǎng)物質的吸收過程。細菌的克隆增殖是非常危險的因素，因為共生菌很可能在宿主消化吸收營養(yǎng)物質前將營養(yǎng)物質進行代謝轉化。小腸的近端細菌數(shù)量很低、腸道遠端增加。小腸中保持細菌數(shù)量低的因素有：腸蠕動性避免營養(yǎng)物質和細菌滯留、 腸黏液提供了一個保護屏障、腸上皮細胞分泌抗菌物質等。腸上皮由4 種細胞系構成： 吸收細胞、 黏液分泌細胞（杯狀細胞）、 激素產生細胞和產生抗菌肽的潘氏細胞。表皮下面是黏膜固有層，分布有巨噬細胞和樹突狀細胞，負責黏膜天然性免疫反應。因此，小腸除了擔負營養(yǎng)物質的吸收功能外，還是體內一個非常重要的免疫器官［1］。本文主要介紹小腸中的一些天然性免疫分子，以及天然性免疫分子在控制腸道微生物中的作用。

1 小腸的黏膜層：天然性免疫屏障

小腸的黏膜層是小腸的第一道物理性防御屏障，它能阻止微生物和毒素到達腸上皮細胞表面。它由2 層黏液構成，內層緊密結合在上皮細胞表面，比較致密，不允許細菌穿透，腸上皮細胞表面因此遠離細菌；外層的結合不甚緊密，是腸道共生菌的棲息地。健康個體內，共生菌在腸道營養(yǎng)物質的轉化、 維生素的產生和抑制病原菌的繁殖等多方面發(fā)揮重要作用。小腸的黏膜層主要由高度糖基化的黏蛋白（MUC2）組成，由杯狀細胞分泌產生。MUC2 和其他分泌型蛋白一起組織成一個親水的膨脹的網(wǎng)絡結構，構成小腸的黏膜層。敲除小鼠Muc2－/－基因進一步證明了小腸黏膜層的作用［2］。在該類動物模型中，由于缺乏黏膜層的保護，小腸的滲透性增加，腸粘膜表面細菌數(shù)量增加，細菌更易于接觸到腸上皮細胞，引發(fā)炎癥反應，而持續(xù)炎癥反應使腸上皮增厚直至形成癌癥。黏膜層的作用遠不止于防御屏障，糖蛋白還是細菌的結合位點，特別是涉及到一些特異性菌群的選擇。因此，黏膜層對腸道微生物菌群穩(wěn)態(tài)的維持非常重要。

2 小腸中的天然性抗菌物質

小腸上皮細胞的表面覆蓋一層厚厚的黏液，它不僅是一道物理性防御屏障，黏液中的糖蛋白還結合多種抗菌類物質［3-4］，是小腸天然性免疫反應的重要組成部分。

2.1 防御素 防御素（defensin）屬于抗菌肽類，由18～45 個氨基酸構成，包括α-防御素和β-防御素等，由腸上皮細胞和潘氏細胞分泌產生。防御素具有廣譜的抗微生物活性，對多數(shù)細菌、真菌和病毒有效。它作用于細菌細胞膜，它能在細胞膜上形成通道，使細胞內容物流失從而導致細菌細胞死亡。

2.2 組織蛋白酶抑制素 組織蛋白酶抑制素（cathelicidin）是抗菌肽家族的重要成員，由腸上皮細胞、巨噬細胞和中性粒細胞分泌產生，對葡萄球菌、鏈球菌、致病性大腸桿菌和真菌有抗菌活性。cathelicidin 的作用機制與防御素相似，它形成的α-螺旋插入細菌質膜并與之結合形成穿孔，使細胞內容物流失。

2.3 殺菌/通透性增加蛋白 殺菌/通透性增加蛋白（bactericidal/permeability increasing protein，BPI）是一個分子量約50 kD 的糖蛋白，由腸粘膜上皮細胞分泌產生，對革蘭氏陰性菌具有較強的抗菌活性。這種選擇性的殺菌作用主要是BPI 與LPS（脂多糖） 有很高的親和力，干擾了LPS 的分子排列規(guī)律，引起膜通透性改變。LPS 是細菌內毒素的重要成分，釋放到血液中會引起嚴重的炎癥反應。BPI 與LPS 的結合還具有中和細菌內毒素的作用。

2.4 溶菌酶 溶菌酶是潘氏細胞分泌的一種糖苷酶，它水解N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的糖苷鍵，作用于細菌細胞壁的肽聚糖成分。革蘭氏陽性菌的肽聚糖成分比革蘭氏陰性菌多，因此，溶菌酶對革蘭氏陽性菌的殺菌效果比革蘭氏陰性菌明顯。磷脂酶A2 也是潘氏細胞分泌的酶蛋白，它能透過細菌細胞壁作用于細胞膜，水解膜上的磷脂成分從而破壞細菌細胞膜的完整性。

2.5 凝集素RegⅢγ 凝集素RegⅢγ 由潘氏細胞和腸上皮細胞分泌產生，小腸基膜隱窩中表達量較高。它與革蘭氏陽性菌的細胞壁成分肽聚糖結合，然后在膜上發(fā)生寡聚，形成一個“透化孔”；該“透化孔”在細菌膜上打出一個洞，最終通過“滲透性溶解”將細菌殺滅。

3 免疫球蛋白A 的保護作用

小腸是機體最大的免疫器官，它分泌的免疫球蛋白A（Secretory IgA，SIgA）遠遠超過整個機體產生的IgG，構成小腸的局部免疫系統(tǒng)。分泌到腸腔中的SIgA 是由漿細胞產生的，它從腸淋巴結或其他腸黏膜相關的淋巴組織遷移而來。小腸黏膜中的SIgA 具有多方面的作用［5-6］：1）SIgA 的糖側鏈識別結合致病菌表面的抗原分子，阻止致病菌與腸上皮細胞接觸，阻止細菌擴散，抑制細菌的移動；2）SIgA 的Fab 段能特異結合細菌的內毒素和外毒素，阻止毒素釋放得到血液中，具有中和毒素的作用；3）早有研究發(fā)現(xiàn)，超過70%的共生菌被SIgA 包裹，說明SIgA 在共生菌數(shù)量和種群穩(wěn)態(tài)維持方面很重要；4）研究還發(fā)現(xiàn)，SIgA 能選擇性地與腸道集合淋巴結中抗原加工和抗原遞呈細胞結合，參與免疫調節(jié)作用。

4 小腸中的微生物感受器：天然性免疫受體

小腸中天然性免疫反應的啟動是病原體識別受體（pathogen-recognition receptors，PRRs）引發(fā)。PRRs 作為病原體相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）感受器和損傷相關的分子模式感受器識別腸管中的病原微生物及其代謝產物，從而啟動天然性免疫效應。研究最多的PRRs 是Toll-樣受體（Toll-like receptors，TLRs）。TLRs 是跨膜蛋白，在腸上皮細胞膜及黏膜固有層免疫細胞膜上表達。它的胞外結構域能識別細菌內毒素（脂多糖，LPS）、細菌鞭毛蛋白、脂壁酸、細菌/病毒核酸分子等，胞內結構域通過激活NF-κВ信號通路、產生細胞因子、進而募集炎癥細胞等。如TLR4 識別LPS 激活NF-кB 信號通路、誘導干擾素IFN-β 表達。其他研究發(fā)現(xiàn)，激活TLR 信號通路誘導細胞趨化因子表達，而后者能夠召集表達SIgA 的B 淋巴細胞到黏膜固有層，從而提高腸腔 中SIgA 的 含 量［7］。

NLRs（Nod-like receptors）是另一類天然性免疫受體分子，在腸上皮細胞、潘氏細胞和單核細胞膜上表達。它的胞外結構域能夠識別革蘭氏陰性菌的肽聚糖結構，胞內結構域募集和激活天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-1（Caspase-1）。Caspase-1，又稱為白介素-1（IL-1β）轉化酶，是第1個被鑒定的哺乳動物Caspases 酶，但它不參與細胞凋亡。激活的Caspase-1 能夠加工切割如IL-1β和IL-18 前體分子，誘導細胞焦亡、促進炎癥因子的成熟和釋放［8］。

5 熱休克蛋白對小腸的保護作用

熱休克蛋白是一類在進化上高度保守的蛋白質，根據(jù)其分子量大小分為HSP90 類、HSP70 類、HSP60 類、HSP40 類和小分子熱休克蛋白。熱休克蛋白不僅在蛋白質的折疊和轉運過程中發(fā)揮作用，還參與微生物感染免疫反應。研究發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白在多數(shù)動物腸腔上皮細胞中高表達，而在抗生素處理的小鼠或無菌小鼠表達減少或消失，說明該類蛋白可能參與腸道菌群的控制［9］。HSP27與微絲相互作用、阻止微絲的解聚，在維持腸上皮細胞結構的完整性起重要作用。HSP gp96 與天然性免疫受體分子TLR4 相互作用，調節(jié)炎癥因子的釋放。HSP gp96 功能喪失，TLR4 滯留在細胞內而不能對細菌刺激作出反應。其他研究還發(fā)現(xiàn)，HSP gp96 基因敲除小鼠腸隱窩細胞增殖障礙、隱窩微絨毛結構破壞，導致腸上皮細胞完整性喪失。總之，熱休克蛋白在腸上皮表達可能發(fā)揮天然性免疫分子的調節(jié)作用［10］。

6 結語

眾所周知，小腸是人體內重要的消化吸收器官。小腸要維持正常功能，既要控制共生菌的繁殖，又要清除病原性細菌。小腸通過多種機制維持內穩(wěn)態(tài)平衡，包括分泌天然性免疫分子、表達天然性免疫受體、產生抗菌肽、分泌IgA，以及熱休克蛋白的保護等。小腸天然性免疫系統(tǒng)的失調會引發(fā)一些相關性疾病，例如克羅恩病是腸道組織中細胞因子大量釋放引起的長期慢性炎癥綜合癥［11］。因此，深入理解小腸的天然性免疫機制對尋找一些針對腸道疾病的治療方案有重要價值。