肠黏膜的功能和应用

肠黏膜的功能和应用

1肠道黏膜免疫相关因素粘膜的防御功能由上皮细胞、非细胞成分和免疫系统组成。能够阻止有害物质逸进体内。当发生炎症时,常伴有肠道黏膜的防御功能异常。肠道炎症性疾病,发病机制未明,较难诊治。溃疡性结肠炎(ulcerativecolitis,UC)和克罗恩病(Crohndisease)是炎症性肠病(IBD)的两种主要疾病,在病理学上共同表现为肠黏膜炎症。IBD是自身免疫性疾病,与遗传、免疫、环境及黏膜屏障密切相关。西方发达国家IBD的患病率较高,约为1‰~2‰。在我国的发病率也逐年增高,约为0.32%。UC相关的肠癌发病率在0.6%~17%。UC发生肠癌的危险因素与疾病持续时间和病变范围有关。克罗恩病发生直肠癌约是正常人的4~20倍。寻求理想的炎症性肠病的治疗方法是消化领域的研究热点。引起肠黏膜炎症的因素主要有环境因素、遗传因素、免疫因素等,研究表明,遗传及免疫因素在其中起着至关重要的作用。环境因素,主要包括感染、饮食、吸烟、药物应用和肠道菌群等。微生物,特别是细菌及其产物作为一种启动因子引起肠道的炎症。有报道从克罗恩病患者肠黏膜、肠系膜肉芽肿中分离出类结核分枝杆菌。Haslam等否定麻疹病毒作为克罗恩病的致病体。肠道黏膜能够阻止肠道内细菌、细菌产物逸至肠道外进入机体。当饮食、吸烟、药物致肠道菌群失调或免疫缺陷、营养缺乏、特异或非特异感染、创伤或外科手术时,常伴肠道黏膜的通透性异常,肠道屏障功能不全,诱发多器官功能衰竭。推测吸烟者中,尼古丁可通过增加血供及肠黏液,降低肠黏膜通透性,对UC患者结肠黏膜起保护作用,但通过血栓形成及血管炎等作用增加克罗恩病的危险性。炎症介质激活可介导肠道炎症的产生,但是未发现直接或间接的病原体。正常黏膜功能的下调,导致炎症级联放大反应和组织的损伤。遗传因素,IBD的易感性与种族遗传有关。黑人、亚洲人和拉丁美洲人发病率较低,白人的较高,而犹太人较其它种族发病率高2~9倍。Orholm等研究UC和克罗恩病患者的一级亲属同患该病的危险性是一般人群的10倍。自身免疫性疾病常与人类白细胞抗原(HLA)的某些类型有联系。Toyoda等发现,UC与DR2等位基因有正相关关系,而克罗恩病与DR1、DQ5等位基因也有正相关关系,说明了IBD的遗传免疫学基础。IBD与免疫有关的易感标记物,包括组织相容性复合体(MHC),T细胞受体基因,细胞因子基因,细胞黏附分子基因及免疫球蛋白基因等。IBD的易感基因位于第1,3,4,6,7,10,16,22和X染色体上。Satsangi等发现UC与2、6号染色体有关,而克罗恩病只与16号染色体有关。位于16号染色体的NOD2基因,是第一个被证实的克罗恩病遗传易感性的患病基因。免疫因素,Th1/Th2细胞因子平衡(炎症因子平衡)是肠道黏膜免疫要素。消化道黏膜本身是一个重要的免疫器官,在免疫屏障和抗黏膜损伤等方面起着重要的作用。消化道里有很多病毒、细胞和其他潜在的有害抗原物质,这些物质大部分被胃液及消化酶破坏,以原形排出体外,余下的有害物质由于消化道黏膜免疫防御而不致引起病变。正常消化道黏膜存在T辅助细胞亚群(Thelper,Th),可以启动针对细胞外致病原的免疫与炎症反应。主要通过分泌细胞因子(cytokine)和化学趋化因子(chemokine)造成其他类型细胞如中性粒细胞的浸润,直接或间接造成肠上皮细胞的损伤。凋亡相关分子也参与了炎症的调控。细胞因子是免疫细胞(如单核/巨噬细胞、T细胞、B细胞、自然杀伤细胞等)和某些非免疫细胞(如血管内皮细胞、表皮细胞、成纤维细胞等)经刺激而分泌的一类生物活性物质。Th细胞按照其功能分为Th1和Th2两个亚型,Th1免疫应答为克罗恩病,多为巨噬细胞的激活和延迟性过敏反应,以细胞免疫为主。Th2免疫应答为UC,以体液免疫为主。黏附分子包括选择素家族、整合素家族、免疫球蛋白超家族、钙依赖黏附素家族。细胞间黏附分子1(ICAM1)研究比较多。Targan等曾报告抗中性粒细胞胞浆抗体(ANCA)与UC的关系。ANCA分胞浆型和核周型。UC患者中主要为后者。ANCA能刺激中性粒细胞脱颗粒并释放O2-,从而损伤肠黏膜。ANCA是UC的一个血清学标志和遗传易感性标志。2关于ibmd基因的网络监管2.1nod2基因Jean-Piener等发现IBD1基因位于16号染色体着丝点附近,Hugot等用两点连锁的非参数方法,推定了克罗恩病易感性的IBD1基因位点在16号染色体。国际基因协会进一步证实了IBD2基因位点就是克罗恩病的易感基。Hugot等又通过微小卫星标记物发现IBD的易感基因位点在D16S541和D16S2623之间,通过血系不平衡实验(PDT),在观察的区域里(特别是SNP2)存在着强烈的连锁失衡。IBD1基因在白细胞中高度表达,它编码一种NOD2蛋白。NOD2是新的NOD1/Apaf-1家族成员。Ogura等研究NOD2是一种含1040氨基酸的蛋白,与NOD1的NBD区域具有高度同源性,有一个较长的开放阅读框架(ORF)和两个潜在的ORF,分别编码NOD2和NOD2b蛋白。NOD2cDNA结构与植物体内的一类参与识别多种微生物成分的疾病抵御蛋白结构相似,N末端2个半胱-天冬氨酸蛋白酶caspase补充区域(CARD),都是Toll-白介素(IL)-1受体或亮氨酸拉链结构域,中间是核苷酸连结域(NBD)和C-末端富含亮氨酸的10个相连的重复序列组成。这种重复序列胞浆防御蛋白是高度可变的,参与识别多种微生物成分。NOD2的重复序列和细菌的脂多糖(LPS)连接,通过N-末端caspase重复序列和Rick(一种蛋白激酶)介导激活NF-κB。NOD2包含2个补充区域。其主要表达于单核细胞中,而在淋巴细胞、粒细胞呈低水平表达。NOD2基因的三个位点发生突变导致了IBD易感性,使IBD患者体内大量合成NOD蛋白,此蛋白可识别细菌胞壁的LPS并提呈给单核细胞表面的CD14和Toll样蛋白受体(TLR),它们将信号传递给肿瘤坏死因子受体(TNFR)相关蛋白(TRAF),使之激活NF-κB,引起细胞内产生炎症因子的级联放大反应,从而导致炎症性肠病。因此基因的易感性在IBD的发病过程中起了重要的作用。2.2lps诱导nf-b活化途径细胞表面的受体CD14与TLRs参与NF-κB调控。CD14是在巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞中对LPS产生反应的主要受体,它是甘油磷酯酰肌醇连结蛋白。CD14是通过与转膜信号转导蛋白TLR一起作用的。在Medzhitov等确定了人和果蝇的Toll蛋白有同源性,TOLL样受体组成一个细胞表面受体家族,是Ⅰ型IL-1受体家族的新成员。目前发现10种哺乳动物的TLRs,其中TLR2和TLR4是介导多种细菌细胞壁成分如LPS、脂蛋白多肽链、肽聚糖(PGN)和类脂胞壁酸(LTA)的信号传导作用。TLR有多个富含亮氨酸的重复序列,它们与细胞内TOLL-IL-1受体结构域一起使信号放大传导到核内,TLR2和TLR4的刺激导致调节分子MyD88和苏氨酸激酶(IL-1受体相关酶,IRAK)与TRAF6参与LPS诱导NF-κB活化途径。Chow等发现TLR4与CD14作为细胞表面的共受体参与LPS信号传导,导致了LPS介导NF-κB的活化。Poltorak等证实TLR4是哺乳动物细胞表面参与LPS信号传导的主要成分。TNF-R相关因子(TRAF)是TNF-R和IL-1受体超家族的信号转导分子。实验证明:RIP和TRAF2、TRAF6在TNF和IL-1/LPS诱导的NF-κB活化中起了重要作用。NF-κB诱导激酶(NIK)、MAP激酶/ERK激酶(MEKK1)、TGF-β活化激酶(TAK1)或非典型PKC,这些激酶使IKK磷酸化,导致NF-κB活化。综上述所说,细菌LPS、氧自由基和细胞表面受体是IBD免疫调控的重要因素。诱导NF-κB活化因素有肿瘤坏死因子(TNF)-α、β,IL-1、IL-2、IL-6、IL-8,粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、神经生长因子、CD3、CD18,氧自由基,过氧化氢,细菌LPS、腺病毒、紫外线或γ射线的辐射、佛波脂、刀豆素A、植物凝集素。上述因素致炎的信息通道不尽相同,但有大部分的作用途径类似。其中氧自由基的激活是他们的共通点。致炎因素可同时刺激上皮细胞、肥大细胞、中性粒细胞与单核巨噬细胞释放及分泌氧自由基。肠道免疫失调时,肠黏膜的Th1分泌的细胞因子产生氧自由基,氧自由基可进一步启动炎症级联反应,是引起肠道炎症一系列病理生理反应链的第一步。氧自由基是细胞的主要应激因子之一,也是核转录因子的主要激活因子。2.3预测的表达及调节nf-b细胞及肠道组织正常功能的机制核转录因子、T细胞、炎症因子、氧自由基、细菌LPS在炎症性肠病中形成反馈机制。NF-κB、AP-1、SP-1、CREB等均与炎症关系密切。他们具有特殊的保守序列,调节的炎症相关基因相重叠。NF-κB是一种调节各种炎症细胞因子、趋化因子、黏附因子的核转录因子。NF-κB由两种异源亚单位p50和p65组成。NF-κB家族包括蛋白p50和它的前体p105(NF-κB1),蛋白p52和它的前体p100(NF-κB2),蛋白p65(RelA),C-Rel,和RelB。有活性的NF-κB是同型或异型Rel二聚体组成的转录因子,但只有p65的C-末端才具有促进转录活性的结合位点。大多数NF-κB家族成员通常是位于单核细胞的胞浆里,静止时NF-κB与IκB抑制性蛋白结合。NF-κB被激活后,IκB被特异性磷脂酶C(PC-PLC)或酪氨酸激酶(TK)降解,使NF-κB和IκB复合物迅速分离。接着释放的NF-κB蛋白从胞浆转移到核内,与位于多种基因启动子上的特殊顺式(cis)成分结合,从而启动这些特定基因的转录。IκB激酶复合物与该磷酸化过程有关。Th1细胞分泌、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、INF-γ、TNF-α属致炎因子,能够调节肠上皮细胞表面受体与功能而导致细胞损伤。Th2细胞分泌的抑炎因子如IL-4和IL-10则可抑制Th1细胞的增殖与功能、同时抑制肠道炎症的发生。在各种IBD的动物模型(包括TNBS模型)肠黏膜持续炎症反应与致炎因子IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-α高表达相关,IBD患者肠道组织炎症与IL-1β、IL-6、INF-γ、TNF-α高表达相关,Mccormack等发现细胞因子IL-8在IBD患者中显著增加。IL-6诱导淋巴细胞分化和黏附分子的表达引起炎症反应。Mazzucchelli等描述IBD患者的肠黏膜细胞中MCP-1(monocytechemotacticprotein-1)较正常人明显增高。另外,抑炎因子IL-10基因缺失的小鼠在细菌存在的环境中可自发肠炎。抑炎因子TGN-β、IL-4、IL-10等参与抑制趋化因子的分泌。研究已证实,无论在IBD的动物模型中或者是在患者肠道黏膜免疫中Th1细胞均占优势,在肠黏膜炎症中,多有促炎因子高表达和抗炎因子相对低表达,趋化因子激活白细胞表面的整合素提高它们的迁移引起炎症反应。基于上述发现,Th1/Th2细胞失衡在IBD的发生发展中起重要作用。研究发现,Th1细胞因子可促进氧自由基等引起的NF-κB和AP-1的激活,Th2细胞因子可拮抗之。3il-4重组人5型腺病毒载体的抗凝治疗目前IBD治疗药物包括氨基水杨酸类、皮质类固醇激素、免疫抑制剂和中药。NF-κB在炎症性肠病的发展中起着关键的作用,NF-κB活性在正常人肠上皮无活性而在UC和克罗恩病中高度活跃。在动物模型中,应用NF-κBp65反义寡核苷酸治疗有效地阻止了NF-κB的激活、炎症因子的产生及改善了肠黏膜炎症的临床和组织学征象。临床上常用的IBD治疗药物柳氮磺胺吡啶片,氨基水杨酸,皮质类固醇均是NF-κB活性的抑制剂。但他们存在缓解率低、复发率高、副作用大等缺陷。细胞因子的治疗也进入了临床阶段,IL-1γ、α能选择性地拮抗IL-1β的致炎作用,并有剂量效应。表达IL-4重组人5型腺病毒载体可治疗三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的结肠炎。细胞因子IL-10治疗IBD