宋銥航 鐘英強

【摘要】腸上皮細胞及其之間的緊密連接是腸黏膜屏障的重要組成部分。炎癥性腸病中可出現(xiàn)腸上皮屏障的損傷，會導致腸黏膜的反復受損和修復。上皮損傷的修復取決于附近上皮細胞的遷移、增殖和分化。多種生長因子、細胞因子、三葉因子參與了調(diào)節(jié)腸道上皮損傷的修復，近年來還發(fā)現(xiàn)固有免疫中的Toll樣受體和NOD樣受體對維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)和腸黏膜修復也起著重要作用。

【關鍵詞】炎癥性腸病;上皮細胞;細胞修復;胞間信號肽類和蛋白質(zhì)類;固有免疫

【Abstract】Intestinal epithelial cells and tight intercellular junction are important components of intestinal mucosal barrier. The epithelial barrier damage may occur in inflammatory bowel disease， which leads to recurrent injury and repair of the intestinal mucosa. The process of epithelial injury repair relies upon the migration， proliferation and differentiation of adjacent epithelial cells. Multiple growth factors， cytokines and trefoil factors participate in regulating the process of intestinal epithelial injury repair. In recent years， toll-like receptors and NOD-like receptors in innate immunity have also been found to play a pivotal role in maintaining intestinal homeostasis and intestinal mucosal repair.

【Key words】Inflammatory bowel disease;Epithelial cell;Cell repair;Intercellular signaling peptide and protein;Innate immunity

腸上皮細胞（IEC）是腸腔表面的單層柱狀細胞，成熟的IEC主要包括吸收細胞、杯狀細胞、內(nèi)分泌細胞和潘氏細胞等，吸收細胞是腸道含量最豐富的細胞，承擔腸道吸收營養(yǎng)物質(zhì)的功能，杯狀細胞分泌高度糖基化的黏蛋白（主要是MUC2），構成凝膠樣黏液，是腸道上皮屏障的重要防御線，潘氏細胞是小腸腺的特征性細胞，局限在隱窩底部，可分泌防御素和溶菌酶，對腸道微生物有殺滅作用[1]。

一、腸黏膜屏障與作用

腸黏膜屏障由機械屏障、化學屏障、生物屏障和免疫屏障組成。機械屏障主要由黏液凝膠層、IEC、細胞間緊密連接和基膜構成，是腸黏膜屏障最重要的組成部分。消化腺運輸?shù)侥c腔的分泌物（膽汁、消化酶）以及腸道自身的分泌物構成了腸黏膜的化學屏障。腸道共生菌可競爭性抑制致病菌的過度生長，組成腸道的生物屏障。最后，免疫屏障由黏膜固有層漿細胞分泌的sIgA、黏膜淋巴小結(jié)和固有層中彌散分布的各類免疫細胞共同構成。腸黏膜屏障的主要作用是有效阻止腸道細菌和內(nèi)毒素等有害物質(zhì)進入機體，維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。一旦黏膜屏障受損，多種微生物和毒素突破腸黏膜，可誘發(fā)多種疾病[2]。

二、腸上皮屏障與炎癥性腸?。↖BD）

IBD是一組病因未完全明了的慢性腸道非特異性免疫炎性疾病，主要包括克羅恩?。–D）、潰瘍性結(jié)腸炎（UC）和中間型炎癥性腸?。↖C）[3]。腸道屏障功能的破壞和反復的上皮修復是IBD的特征表現(xiàn)，明確腸上皮損傷修復的機制和鑒定能促進上皮修復的因子對IBD的治療有重要意義。

腸上皮屏障主要由IEC和細胞間的緊密連接構成，其組成了上皮屏障的細胞旁屏障，是一種多蛋白復合物，可收緊細胞旁間隙，也可特異地調(diào)節(jié)其通透性。Claudin是緊密連接的主要蛋白，許多claudin（如claudin-1、3、4、5、8）參與細胞旁屏障的建立，但也有一部分（如claudin-2、15）可介導上皮屏障的滲透性（組成細胞旁通道選擇性的通過陽離子、陰離子和水）。

IBD患者中，正常上皮細胞緊密連接的典型連續(xù)線性結(jié)構可轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗔训摹⒉贿B續(xù)的顆粒樣外觀。分子水平上，claudin-2的表達增加，從而使陽離子和水通過細胞旁通道進入腸腔，最終導致滲透性腹瀉[4]。另外，TNF-α和IL-13的釋放增多也與claudin-2的增加有關。其他的緊密連接蛋白，如claudin-4和claudin-7在UC表達降低，claudin-5和claudin-8在CD表達減少，而occludin的表達則在UC、CD中均有下降。并且，上述蛋白表達的下調(diào)已被證實與細胞因子IFN-g和TNF-α的作用有關。

三、IBD患者腸上皮損傷的修復機制

正常情況下，每日大約有1011個上皮細胞（約200 g）從腸腔丟失，為了維持正常的屏障功能，機體必須不斷地補充上皮細胞數(shù)量，這主要依賴于腸干細胞的增殖分化。富含亮氨酸重復序列的G蛋白偶聯(lián)受體5（Lgr5）是腸道干細胞的特異性標記，這類干細胞位于隱窩基底部，通過不對稱分裂形成具有很強增殖能力的過渡放大細胞（TAC），后者再經(jīng)數(shù)次分裂后可向上遷移并分化形成不同類型的IEC。在小腸中，另有一類特殊的細胞，其位于隱窩基底部中心的第四個細胞位置且直接毗鄰潘氏細胞的上方，被稱為+4干細胞。而這種細胞不表達Lgr5，被認為是一種保守的或潛在的干細胞，它們在特殊的生理環(huán)境下（如損傷）會被激活成為Lgr5陽性的干細胞，參與IEC的修復[5]。

在腸上皮修復過程中，傷口附近的IEC會喪失極性，細胞表面的微絨毛也會消失，繼而形成突起延伸、遷移到受損區(qū)域，使傷口閉合。當黏膜損傷嚴重時，隱窩基底干細胞的再生能力不足以使損傷愈合，骨髓來源的間充質(zhì)干細胞可遷移到胃腸道，形成分化的間充質(zhì)細胞（如肌成纖維細胞），進行黏膜修復[6]。

1.? 細胞骨架的重構和細胞遷移

細胞遷移是上皮細胞伸長、遷移以覆蓋裸露表面的過程，是上皮恢復的前提，而細胞遷移的同時也伴有細胞骨架的重構。多種跨膜蛋白參與細胞間粘附的建立。其中，E-鈣黏蛋白通過連環(huán)蛋白等與激動蛋白細胞骨架相連，以允許細胞黏附。連環(huán)蛋白復合物不僅作為細胞間的黏合劑，還可作為細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導途徑的一部分，將細胞膜與下游胞質(zhì)和胞核產(chǎn)生的效應相聯(lián)系。破壞E-鈣黏蛋白介導的細胞間連接會導致胞質(zhì)中β-連環(huán)蛋白蓄積，后者經(jīng)過核轉(zhuǎn)位可啟動Wnt/Frizzled 信號通路，最終引起Wnt靶基因（特別是參與組織修復和重塑以及炎癥反應的基因）的表達[7]。E-鈣黏蛋白的丟失會破壞細胞間的連接，為細胞的遷移提供了前提。損傷周圍的IEC在Rho GTP酶家族的控制下會失去極性，后者主要包括Rho、Rac和Cdc42亞家族，分別與應力纖維、板狀偽足和絲狀偽足的生成有關，最終使肌動蛋白細胞骨架發(fā)生重組。

2.? IEC的增殖和分化

經(jīng)典的Wnt信號傳導通路驅(qū)動IEC的增殖，作用于富含TAC的區(qū)域，使后者迅速增殖以補充缺失的上皮細胞。腸干細胞微環(huán)境關鍵調(diào)節(jié)因子的表達受Hedgehog信號通路調(diào)控，后者在體內(nèi)可限制結(jié)腸隱窩底部Wnt的表達。Indian Hedgehog基因的缺失可啟動腸道創(chuàng)傷修復反應。黏著斑激酶（FAK）是一種胞漿酪氨酸激酶蛋白，也被稱為蛋白酪氨酸激酶2。其主要集中在胞間的黏著斑，被證明具有調(diào)節(jié)細胞增殖、介導細胞存活的作用。在缺乏FAK時，葡聚糖硫酸鈉誘導小鼠引起結(jié)腸炎癥損傷后，上皮修復功能明顯受損。

IEC在完成遷移和增殖后，分化形成具有正常的絨毛結(jié)構和吸收/分泌功能的成熟上皮細胞。在隱窩的上部區(qū)域主要觀察到非經(jīng)典的Wnt信號傳導，誘導細胞產(chǎn)生極性。在參與細胞分化的諸多因素中，成熟的上皮細胞表達的Indian Hedgehog基因通過負調(diào)控Wnt通路在體外和體內(nèi)均能調(diào)節(jié)未成熟IEC分化。另外，IEC的分化方向也通過Notch信號傳導途徑調(diào)控。Notch受體主要在隱窩區(qū)域表達，其配體（Delta和Serrate/Jagged亞家族成員）則由相鄰細胞表達[8]。有研究表明，Notch信號通路以及吸收和分泌性IEC的平衡可通過炎癥因子調(diào)節(jié)。例如，IL-33可以下調(diào)Notch信號傳導，從而使祖細胞向潘氏細胞或杯狀細胞分化[9]。

3.? 上皮屏障功能的調(diào)節(jié)和凋亡

緊密連接復合物封閉了細胞間的胞外間隙，有助于調(diào)節(jié)上皮屏障功能，因此可能促進腸道修復。三葉因子3（TFF3）通過上調(diào)claudin-1，將緊密連接蛋白ZO-1從細胞質(zhì)重新分配到細胞膜，增加與occludin蛋白的結(jié)合，從而穩(wěn)定緊密連接[10]。而向間充質(zhì)細胞過渡的IEC，由于E-鈣黏蛋白受到抑制，可導致IEC中緊密連接的解體和極性的喪失。

炎癥條件下P53介導的細胞凋亡在IBD中比較常見。因此，抗凋亡對上皮細胞的修復也至關重要。具有錨定依賴性的上皮細胞必須互相分離才能遷移到損傷區(qū)域，這使得它們更容易發(fā)生失巢凋亡。TFF3可通過激活NF-kB通路對IEC具有抗凋亡的作用，而PI3K/Akt則是促進細胞生存、增殖和分化的重要信號途徑[10]。

4.? 腸上皮修復過程中的調(diào)節(jié)因子

各種生長因子，包括轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、表皮生長因子（EGF）、肝細胞生長因子（HGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）、角質(zhì)細胞生長因子（KGF）、胰島素樣生長因子（IGF），IL-1b、IL-2以及TFF3均可增強IEC的恢復或增殖[11]。IL-1b、IL-2、EGF、FGF和HGF均可通過TGF-b依賴的途徑促使腸道損傷的修復[6]。另外，最近的研究發(fā)現(xiàn)，IL-10可通過上皮細胞WISP-1信號通路介導腸黏膜愈合，IL-22可通過激活STAT3和PKA使H19 lncRNA的表達增多，后者是腸道上皮細胞增殖和黏膜愈合的必要成分[12-13]。

三葉因子是一類含有三葉因子結(jié)構域的小分子多肽。目前哺乳動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的三葉因子共有三種，即TFF1、TFF2、TFF3，它們在體內(nèi)多種組織均有分布，但主要表達于胃腸道內(nèi)。其中TFF3又被稱為腸三葉因子，主要在小腸和結(jié)腸杯狀細胞表達[14]。TFF對腸黏膜損傷的修復主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①與黏蛋白的相互作用保護腸道黏膜。TFF3與MUC2的相互作用可促進黏液層中黏蛋白網(wǎng)絡的穩(wěn)定性[15]。②誘導上皮細胞遷移。TFF3可抑制細胞間黏附分子的表達，改變細胞連接、誘導正常上皮細胞向受損區(qū)域遷移。③調(diào)節(jié)IEC的分化。TFF3可抑制細胞從G1期向S期進展，調(diào)控干細胞向腸上皮細胞分化。④抗凋亡和促進血管重建作用。高表達TFF3的結(jié)腸細胞系HT-ITF1能抵抗由神經(jīng)酰胺和血漿缺乏誘發(fā)的凋亡。另外，在胃腸道修復后期，TFF也參與血管重建，其機制可能與TFF激活Src/STAT3信號通路，誘導血管內(nèi)皮生長因子表達增加有關[16]。

5.? TLR與NOD受體與腸道上皮的修復

腸道共生菌至少有400多種，它們通過多種機制保持腸道穩(wěn)態(tài)。目前人類識別微生物的受體主要是Toll樣受體（TLR）和含有核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構域（NOD）的受體——NOD樣受體（NLR）。

TLR是先天免疫識別受體，可結(jié)合病原體、共生細菌、病毒和一些內(nèi)源蛋白中存在的病原體相關分子模式。IBD患者中存在TLR表達的改變以及TLR配體特異性抗體的產(chǎn)生。UC和CD中存在TLR4的上調(diào)，CD中存在TLR3的下調(diào)。另外，TLR2多態(tài)性R753Q與嚴重的UC表型之間存在關聯(lián)[17]。大多數(shù)TLR功能的研究提示共生菌激活TLRs有助于維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)和腸黏膜的修復。例如，TLR2的激活可有效保護IEC緊密連接組成的細胞旁屏障，抵抗應激誘導的損傷。TLR3和TLR4的激活對于預防DSS誘導的腸道損傷和相關死亡率至關重要。TLR5可識別細菌的鞭毛蛋白，在沙門氏菌的感染中，鞭毛蛋白不僅在固有免疫的激活中起主導作用，還可在上皮細胞中起抗凋亡作用。TLR9能識別源自細菌DNA的CpG序列。其可通過誘導Ⅰ型IFN的產(chǎn)生改善DSS誘導的結(jié)腸炎。有些學者還認為TLR9信號在介導益生菌的抗炎作用中是必不可少的，而且還發(fā)現(xiàn)活菌或是射線滅活后的益生菌均可改善結(jié)腸炎[18]。

NOD1和NOD2可感知特定的肽聚糖區(qū)分革蘭陰性菌和革蘭陽性菌，在觸發(fā)腸道固有免疫信號傳導中起重要作用。IEC中主要表達NOD2，且NOD2是第一個與CD相關的鑒定基因，也是迄今為止CD的最強遺傳風險因素[19]。缺乏NOD1或NOD2的小鼠腸上皮通透性增加、上皮組織修復功能下降，對化學誘導的結(jié)腸炎極其敏感，提示了腸道免疫屏障NLR對微生物的感應有利于腸道穩(wěn)態(tài)的維持[20]。除上述2種受體外，其他NLR參與炎癥小體的組成，活化caspases-1和caspases-11，促進炎癥因子IL-1b和IL-18的分泌以及病原菌誘導的細胞凋亡[21]。目前可以確定的是，IL-1R、IL-18R或IL-18的缺乏可使小鼠對DSS誘導的結(jié)腸炎高度敏感，且IL-18/IL-18R/MyD88信號通路對腸上皮屏障的保護和損傷的修復也起著重要作用[22]。腸道炎癥中，IL-18在IEC發(fā)揮保護作用，在固有層中發(fā)揮有害作用，這取決于IL-18的活化部位和產(chǎn)生水平。最近的研究表明NLP含pyrin結(jié)構域蛋白6（NLRP6）炎癥小體是杯狀細胞黏蛋白胞吐作用的關鍵協(xié)調(diào)者，缺乏NLPR6會導致自噬和黏蛋白分泌缺陷，暗示了其可能通過機體的生理防御機制（如自噬）間接地保護腸黏膜[23]。

四、展 望

腸上皮損傷修復的過程中受到多種因素的影響，近年來，多項研究發(fā)現(xiàn)飲食中的各種因素（如非必需氨基酸、短鏈脂肪酸和多種維生素）、胃黏膜保護劑（伊卡倍特鈉、硫糖鋁、瑞巴派特）也可促進IBD腸黏膜損傷的修復[8， 10]。另外，CC趨化因子受體5（CCR5）和IBD的關系受到了密切關注，CCR5是趨化因子受體的一種，屬G蛋白偶聯(lián)受體家族，參與調(diào)控多種細胞因子產(chǎn)生、介導多種炎癥細胞遷移、聚集以及活化。劉思雪等[24]的研究采用噬菌體肽庫展示技術成功篩選出兩條與CCR5第一、第二胞外環(huán)特異性結(jié)合的模擬肽（簡稱GH肽和HY肽）。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)CCR5特異性拮抗短肽GH和HY短肽治療TNBS誘導的結(jié)腸炎大鼠后，結(jié)腸黏膜與上皮細胞發(fā)生了重建現(xiàn)象，但具體機制尚未明確，CCR5拮抗肽是否直接參與上皮細胞修復和增殖，還有待進一步的研究[25]。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2018-12-18）

（本文編輯：楊江瑜）