炎症性肠病发病机制的研究进展

炎症性肠病发病机制的研究进展

然而，许多研究表明，粘膜网络系统的功能障碍对炎症性肠病的治疗机制起着重要作用。在所有肠道炎症性细胞中，粘膜cd4+t细胞在缓慢和慢性炎症的可持续和影响阶段释放前体炎症的细胞因子方面发挥主导作用。黏膜免疫的异常应答是炎症性肠病形成的关键,肠道微生物群的改变及黏膜上皮屏障的异常都可促进这一应答。在炎症性肠病实验性模型中,研究显示CD4+T细胞群在启动免疫发病机制过程中起着重要作用,而该细胞群这种功能的发挥在很大程度上依赖于各种类细胞因子的分泌(如IL-12、IL-17、IL-23等)。一直以来都认为克罗恩病的发生主要与辅助性Th1细胞激活有关,其在IL-2的刺激下产生大量的IFN-γ,从而启动免疫应答;相反,溃疡性结肠炎的发生与Th2介导的免疫应答相关。现在越来越多的研究表明,Th17/IL-23轴与炎症性肠病息息相关,这一发现加深了对炎症性肠病免疫发病机制的认识,同时也为炎症性肠病的治疗提供了新的靶点与线索。1th17细胞分化CD4+效应T细胞的另一亚群Th17细胞以分泌IL-17而得名。其除了分泌IL-17(也称IL-17A)外,还主要分泌细胞因子IL-17F、IL-21、IL-22、TNF-α、IL-6等。一般认为,Th细胞前体在抗原刺激下,分化为中间阶段的Th0细胞,进而在不同微环境中,Th0细胞选择性分化为Th1、Th2、Th17细胞。目前Th1和Th17的分化没有任何重叠,两者分别代表了不同谱系的模式已经得到了认可。目前研究发现,许多细胞因子促进Th17细胞分化。①诱导调节性T细胞产生并维持其功能的细胞因子转化生长因子TGF-β是Th17细胞分化的关键因子。TGF-β1和IL-6的共同存在是Th17细胞分化启动的必要条件。研究表明,IL-6是通过抑制调节性T细胞特征性标志物—转录因子FoxP3、激活ROR-γt转录因子的表达来促进Th17细胞分化的。因此,IL-6在决定T细胞向Treg细胞还是Th17细胞分化中发挥了重要作用。②IL-1和IL-6就可足够促进Th17细胞的分化。③IL-21可诱导IL-6缺乏小鼠Th17细胞的分化,并刺激Th17细胞再产生IL-21,也可在信号传导及转录激活因子3(signaltransducersandactivatorsoftranscription,STAT-3)和RORγt的调节下,增强Th17细胞表面IL-23受体的表达,从而放大Th17细胞的效应。近来有学者又发现,与野生对照组相比,IL-21R缺陷小鼠可明显减少关节炎症的发生,利用流式细胞术分析滑膜细胞的结果也显示Th17细胞百分数明显减少。这一发现更加补充说明了IL-21可促进Th17分化。④孤核受体(RORγt),由Rorc基因所编码,研究发现分化的Th17细胞及肠黏膜固有层中分泌IL-17的T淋巴细胞会大量表达该因子。⑤在动物实验中同时又发现,缺乏RORγt转录因子的小鼠体内几乎没有Th17细胞的存在,这些资料暗示了RORγt转录因子对Th17细胞分化的重要性。⑥同时研究也显示,Th17细胞高水平高表达的另一种相关的细胞核受体RORα,其缺乏会导致IL-17表达下调,并且RORγt和RORα共同表达会有效促使Th17细胞的分化。⑦Sun等研究人员进一步发现,无论是在有机体内还是在体外,CD30/CD30L信号释放均对Th17细胞分化发挥了关键性作用,这种效应在某一程度上又是通过促使IL-2分泌下调来介导的。这个发现不仅暗示了IL-17/IL-2轴中CD30/CD30L信号所扮演的新奇角色,而且为控制与Th17细胞相关的慢性炎性疾病提供了新的治疗方向。当然,Th17细胞在分化的过程中同时也受到了许多因素(如Th1、Th2和Treg细胞以及多种细胞因子)的控制。①Th1、Th2相关的细胞因子(如IFN-γ、IL-4、IL-12)均能抑制Th17细胞的分化。②T-bet是由Th1细胞表达的特征性转录因子。它可通过抑制编码Th17细胞特异性转录因子RORγt的Rorc基因转录来抑制Th17细胞的分化,但T-bet并不直接作用于Rorc启动子,而是与Runx1相互作用,阻断其介导的Rorc超激活,从而达到抑制目的。③在一系列抑制因素当中,最近研究工作者们在建立多发性硬化症实验性自身免疫性脑脊髓炎模型当中发现,小鼠体内肝脏X受体LXR(肝脏表达的主要核心受体)的激活可以使病情改善,而肝脏X受体LXR的缺乏可使病情加重,据此说明LXR的异位表达也可抑制小鼠体内Th17细胞的极化。早期研究认为源自抗原递呈细胞的IL-23可能对Th17细胞的分化起重要作用,但目前研究显示,初始T淋巴细胞并不表达IL-23R,IL-23R仅表达于记忆和(或)激活的T细胞,因此IL-23可能不会诱导静息性T细胞向Th17细胞转化,仅可能促进Th17细胞的扩增。但最近研究又发现PB-、LP-CD4(+)和-CD8(+)T细胞、NK细胞的IL-23R表达显著增加,更为重要的是IL-23可促进IBD患者体内PB-或LP-CD4(+)T分化成Th17细胞群。IL-23到底可否促进Th17分化还有待更深一步研究。2th17细胞相关细胞因子与肠道炎症近年来,有关Th17细胞与炎症性肠病的关系已愈来愈广泛地受到人们关注。在临床研究中,Fujino等发现相对于正常人结肠黏膜或缺血性结肠炎患者的结肠黏膜,CD、UC患者的炎性肠黏膜含有较高水平的Th17细胞及IL-17,与这研究相符合的是,炎症性肠病黏膜中IL-17A及IL-17FRNA的表达相对于正常对照组更为显著。并且发现活动期UC患者Th17细胞分布主要集中在黏膜固有层,而活动期CD患者Th17细胞分布则贯穿黏膜层、黏膜下层以及肌层。同时Kobayashi等也发现CD与UC患者体内会转录合成更多的Th17细胞相关性细胞因子。并且活动性CD和UC患者结肠黏膜局部及血清中Th17/IL-17含量相对于正常对照组明显增高,比非活动性患者也高,CD患者中Th17细胞数几乎是正常对照组的20倍,是非活动性CD患者的4倍;由此可推断Th17细胞在IBD中发挥着非常重要的作用,同时也说明Th17细胞以及其分泌的IL-17与疾病的严重程度密切相关。目前这也成为国内许多研究者的研究热点,刘雪平等通过实验发现活动期IBD患者外周血Th17细胞比例和IL-17mRNA表达水平均有不同程度的升高,认为Th17细胞参与了IBD的发生、发展过程,可能对临床疾病活动度的判断有一定意义。还发现无论是处于活动期还是缓解期,CD患者外周血单核细胞(PBMC)中IL-17mRNA表达水平均明显低于UC患者,但其原因有待进一步研究。关于Th17细胞相关细胞因子在肠道炎症疾病中所发挥的作用,在实验性小鼠结肠炎模型中也已得到了评估。Zhang等用TNBS分别诱导野生型小鼠及IL-17RA基因敲除小鼠,从而建立两组对照模型,他们发现两组模型结肠组织中均生成了大量的IL-17及Th17细胞浸润,同时发现相对于野生组,IL-17RA基因敲除组明显避免遭受了TNBS诱导的体质量减轻、结肠炎症等;当用IL-17RAIgG1融合蛋白遏制IL-17R信息发放时,TNBS诱导野生组小鼠结肠炎的几率会明显下降。同时也有调查结果显示,诱导缺乏IL-21型小鼠及野生型小鼠分别建立DSS结肠炎和TNBS复发性结肠炎模型,缺乏IL-21的小鼠可很大程度上预防DSS结肠炎和TNBS复发性结肠炎的发展;此外,用特异性IL-21R融合蛋白抑制IL-21的活性后,可明显减少肠炎的发生且降低Th17细胞介导的免疫应答。将无ROR-γ表达的T细胞过继转移至无RAG1小鼠体内,发现并不增加小鼠体内黏膜IL-17的含量,同时也不诱导结肠炎的发生,如在此基础上再注入IL-17A,则又会出现结肠炎,这项实验也间接证实了前面所提到的ROR-γ可有效促使Th17细胞分化,且可控制IL-17A、IL-17F的产生。上述研究均体现了Th17及其相关细胞因子在慢性肠道炎症的发病过程中发挥的关键性作用。Th17细胞介导的正常免疫应答可防御胞外细菌感染,尤其在肠道和肺黏膜等暴露于大量潜在病原体的部位。只有当这种免疫应答强烈且持续存在时,则会发生一系列病理过程,如炎症性肠病、关节炎、多发性硬化症等。在IBD免疫学机制中,Th1/Th2型细胞因子失衡理论一直占主导地位。CD被认为是Th1型细胞因子介导的炎症性疾病,而以Th2细胞为主的黏膜免疫应答则在UC中占优势。许多实验模型及临床研究均显示Th17细胞及其分泌的炎症细胞因子与IBD的发生发展密切相关。目前Th17细胞在IBD发生中的机制尚不十分清楚,众多研究显示当抗原及病原体入侵肠道时,在局部抗原提呈细胞作用下使肠黏膜组织未致敏的T细胞活化,向Th17细胞增殖、分化,通过释放IL-17、IL-21、IL-22、IL-6、TNF-α等炎症介质调节炎症的发生,同时Th17细胞因子可以诱导趋化因子如MCP-1、MIP-2等的表达,介导炎症细胞局部浸润,从而导致肠黏膜组织损伤。尽管现在都认为Th17细胞相关因子可很大程度上促进炎症性肠病的发生,但Th17细胞还有抑制肠道炎症性疾病的作用,正常肠道可检测到低水平的IL-23及IL-17的表达,这可能与维持肠上皮屏障的完整性和抑制细菌增殖有关。研究发现IL-17A可通过调节Claudin来调节紧密连接的形成,通过ERKMAPK途径,从而对肠黏膜屏障起保护作用。某些结肠炎模型也证实了Th17细胞及相关因子起着某一定程度的保护效应,O’Connor等研究发现,将从缺乏IL-17A基因表达的小鼠体内提取的CD4+T细胞过继转移到接受免疫缺陷的小鼠体内,最终出现明显的结肠溃烂;更为显著的是,缺乏IL-17R表达的T细胞可诱导溃疡性结肠炎的发生,Zenewicz等也研究发现,IL-22可通过启动固有和获得性免疫参与肠道黏膜的免疫防御,从而预防肠黏膜组织的炎症损伤,阻止IBD的发生,认为IL-22具有促炎作用和炎症保护的双重功能。同时有研究表明,Th17是起着致炎作用还是起着保护作用,依赖与其他细胞因子的共同表达,特别是IFN-γ或IL-10,此项研究与Zenewicz等认为肠道IL-17A的抗炎作用可能依赖于Th1细胞应答的负调控具有相似之处。因此,Th17细胞有可能随环境中其他因子的不同而发挥不同作用,有待进一步研究。3th1细胞效应IL-23由p19和IL-12亚基p40聚合而成。p19本身并无生物学活性,仅当与p40结合为复合物才具有活性。IL-23目前已经被充分证实在大量小鼠自身免疫性和炎症性疾病模型建立的发病机理中起着关键性作用,如实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE) 、胶原蛋白诱导性关节炎(CIA)、肠炎等。并且IL-23信号主要通过STAT3介导。人类炎症性肠病与IL-23表达增加及Th17细胞相关因子IL-17A、IL-17F等密切相关。Kobayashi等也已经研究发现CD与UC患者体内结肠黏膜IL-23p19mRNA表达明显上调。近日一项研究通过免疫组化、定量PCR法及ELISA法测得IL-23p19表达含量及细胞因子表达水平,通过流式细胞术检测评估IL-23R表达量,结果显示CD患者体内IL-23p19量明显高于正常对照组;且进一步发现IL-23可显著促进IBD患者上皮内淋巴细胞(IEL)、NK细胞的激活和细胞毒性,与对照组相比,明显地促进了PB-、LP-T细胞释放高水平含量的TNF、IL-2、IL-17A、IFN-γ。这就暗示出IL-23与IBD之间存在着密切的关系。同时也有报道显示在CD患者体内,IL-23能够促进固有层单核细胞(LPMCs)分泌产生IFN-γ,并且该黏膜IL-23p19表达水平与UC患者体内IL-17及CD患者体内IFN-γ具有相关性。这说明IL-23可促使UC及CD患者体内分泌大量独特的细胞因子,从而维持炎症性肠病中局部Th1/Th17轴平衡。至今大量研究已经证明CD中IL-23对促进Th1、Th17相关因子的合成发挥着关键性作用。IL-23不仅可促使肠道T细胞的增殖,促进Th17细胞的聚集,还可加强表达IL-17A+、IFN-γ+T细胞群的出现。最近研究表明,表现为Th17细胞效应的IL-23/IL-17轴并非IL-12在IBD发生中起关键作用。Yen等在IL-10/IL-23P19和在IL-10/IL-12P35缺陷鼠的实验中证明了是IL-23并非IL-12是促进慢性肠道炎症所不可缺少这一点。同时他们也发现源于IL-10/p19敲除正常小鼠体内的CD4+T细胞可产生IFN-γ,这就意味着在没有IL-23存在的条件下,正常Th1免疫应答仍可照样进行,但是要出现明显的临床症状或是产生病理应答则需要IL-23的存在和持续性刺激。一项研究表明:分泌IL-23的活性树突状细胞、巨噬细胞通过IL-23依赖性机制诱导肠黏膜固有层单核细胞分泌大量的IFN-γ,这就进一步证实了在CD中,IL-23可以扩大正在进行的Th1细胞持续应答,从而加速了炎症的形成。这与Sakuraba等的研究结果是一致的,该研究表明IL-23主要在肠系膜淋巴结发挥其免疫调节功能,在细菌派生物的刺激下,髓系来源的树突细胞可产生大量的IL-23并诱导强烈的Th1免疫应答。即便现在已经普遍认为IL-23/IL-17轴与IBD息息相关,但在T细胞转移模型中,有关现象说明IL-23依赖性结肠炎并不需要T细胞释放的IL-17因子,如果免疫抑制途径被削减,独立于IL-23的肠道炎症也可发展。目前IL-23致病机制仍未十分明确,有研究发现:在缺乏IL-23的情况下,小肠黏膜源于初始T细胞的Foxp3+细胞出现频率明显增加,当Foxp3缺陷的T细胞被转入缺乏IL-23p19的受体时,同样可诱发明显的结肠炎,这说明在无Foxp3存在的条件下,IL-23并不是肠道炎症启动的关键因素。另外,在源于胸腺和外周诱导性Foxp3+iTreg的调节性T细胞存在情况下,肠道中效应性T细胞的病理性应答可被抑制。并且T细胞IL-23R信号的表达可抑制Foxp3+细胞的分化及T细胞IL-10的产生。综上所述,在肠道中最重要的免疫抑制途径中,IL-23发挥了重要的功能性作用,IL-23很大程度上是通过抑制Foxp3+调节性T细胞的发展来促进肠炎的发生。另外,有学者发现,当缺乏T或B细胞时,IL-23仍可促进感染螺旋杆菌Rag1-/-小鼠肠炎的发生,并已将这与对IL-23作出应答的先天性淋巴群联系起来。这就某程度上说明IL-23可刺激、激活先天性免疫系统。因此也可得出这样一种推断,IL-23先激活固有免疫系统,然后被激活的固有免疫系统再诱导、激活肠道局部的T细胞免疫应答,但这一推断是否正确还需进一步研究证实。IL-23调节在炎症性肠病发病机制中起着中枢性纽带的作用,许多研究认为IBD的治疗可从IL-23这个靶点突破。最新研究发现,干扰素IFN-γ在IL-23介导的实验性结肠炎初级起始阶段具有抗炎性能,IFN-γ发出信号通过减弱IL-23a基因的表达来抑制肠道炎症的发生,研究者们发现IFN-γR1/IL-10均缺乏的小鼠结肠炎症发病率及IL-23a表达量比IL-10缺乏的小鼠显著增高。这一研究充分描述了IFN-γ通过抑制IL-23而扮演的重要抗炎角色