nf-在炎性肠病发病机制中的作用

nf-在炎性肠病发病机制中的作用

0tnf-受体信号通路肿瘤坏死因子（tnf）作为一个重要的免疫手段和促进炎症活动的因素，在炎性肠病、免疫反应和免疫反应的初始和可持续过程中起着不可忽视的作用，是肠粘膜炎症反应的核心化合物。以TNF-α为靶点的治疗药物如英夫利昔单抗亦已在临床广泛应用并取得了良好效果。但长期阻断TNF-α易致严重的免疫缺陷,增加感染结核菌、组织胞浆菌、隐球菌以及曲霉等的风险。由于TNF-α主要通过细胞膜上的受体发挥生物学效应,为了发现治疗炎性肠病的新靶点,TNF-α受体在炎性肠病发病机制中的作用受到关注。肿瘤坏死因子受体(TNFreceptor,TNFR)家族包括TNFR1和TNFR2,是相对分子质量分别为55000和75000的蛋白质。两者存在于所有有核细胞上,并通过不同的信号传导途径介导细胞反应。TNFR1的细胞内段具有死亡结构域,可通过激活半胱天冬酶(ccaspase)和核因子-κB(nuclearfactor-kappaB,NF-κB)活性介导凋亡,引起炎性因子、趋化因子以及抗凋亡蛋白的转录。在活化的T淋巴细胞内TNFR1介导的细胞凋亡具有抗病毒效果,可有效清除感染受损细胞,维持机体内环境稳定。TNFR2信号可促进胸腺细胞分化及T细胞增殖,与TNFR1相比,其细胞内段无死亡结构域,但可通过RIP(receptor-interactingprotein,RIP)激酶介导细胞凋亡。TNFR1和TNFR2两种信号通路的交互作用对于调节细胞内稳态非常重要。近期研究表明两种受体的功能并无绝对的差异,产生何种作用往往取决于细胞的类型。1mtnf-信号通路TNF-α具有跨膜型(mTNF-α)和分泌型(sTNF-α)两种形式。在人体内mTNF-α是TNF-α基因转录的最初产物,在膜结合金属蛋白酶裂解其细胞外域后释放出sTNF-α,研究表明TNF-α的作用多数是以sTNF-α形式产生的,而TNFR2与sTNF-α的亲和力比TNFR1低约20倍。长期以来,TNFR1一直被认为是TNF-α信号传导途径的主要介质。但近来发现TNFR2对mTNF-α具有高度亲和力,并可通过旁分泌或自分泌形式优先被mTNF-α激活。因此,mTNF-α/TNFR2信号系统可能在局部水平上起重要的免疫调节作用。体外研究发现mTNF-α/TNFR2信号通路在某些炎性疾病中作用是相对独立的,其传导过程并不需要TNFR1的参与。以TNF-α为靶点的药物临床实验结果支持TNFR2在炎性肠病发病机制中的作用。英夫利昔单抗(Infliximab)是一种IgG1人鼠嵌合型单克隆抗体,在体内能够与sTNF-α和mTNF-α结合,阻断TNF-α以及TNFR之间的相互作用,快速诱导外周血单核细胞以及肠黏膜固有层T淋巴细胞的凋亡而发挥治疗作用。英夫利昔单抗能明显改善重度及糖皮质激素耐受的克罗恩病患者的临床症状。依那西普(Etanercerpt)是一种重组的人可溶性TNFR蛋白,为二聚体融合蛋白,由人类TNFR2的细胞外配体结合部分与人类IgG1Fc段连接而成。其作用机制为竞争性结合sTNF-α,但不与mTNF-α结合,阻断sTNF-α和细胞表面TNF受体结合,降低sTNF-α活性,从而干扰sTNF-α/TNFR信号途径发挥疗效。该药治疗类风湿关节炎效果明显,但治疗克罗恩病的实验组治疗效果与对照组相比无明显差异。根据TNF-α与TNFR之间亲和力的差异以及上述两种药物作用机制,推测mTNF-α/TNFR2信号级联反应可能在克罗恩病发病机制中起关键作用,而sTNF-α/TNFR1信号通路可能仅起次要的作用。2tnfr2表达在炎性肠病患者以及炎性条件下炎性肠病模型动物的尿液、外周血液、腹水、肠上皮细胞以及肠粘膜固有层T淋巴细胞中TNFR2表达水平明显上调,且与炎症以及组织损伤严重程度具有一定正相关。TNFR1表达水平也上升,但程度远不及TNFR2。有文献指出2,4,6-三硝基苯磺酸诱导的肠炎小鼠结肠TNFR2基因表达水平较对照组升高68倍,而TNFR1仅升高3.4倍。TNFR2与疾病严重程度的正相关性使其在今后有可能成为评价炎性肠病的病情以及组织损伤程度的一项指标。TNFR2在克罗恩病和溃疡性结肠炎的组织病理学分布也存在一定差异,对10名克罗恩病患者及13名溃疡性结肠炎患者结肠组织切片免疫组化分析后发现,克罗恩病患者肠上皮细胞TNFR2阳性率为90%,强阳性率为25%,染色区域主要分布于隐窝上皮细胞,其他散在分布于内皮淋巴细胞以及肠固有层细胞。溃疡性结肠炎患者肠上皮细胞TNFR2阳性率为80%,但比克罗恩病患者表达更为强烈,强阳性率达62%;染色区域同样主要分布于隐窝上皮细胞。两种疾病不同之处是溃疡性结肠炎患者肠黏膜固有层细胞中无TNFR2的表达。正常人结肠组织切片中TNFR2的免疫组化分析结果亦为阴性。TNF-α是体内重要的刺激TNFR2表达的细胞因子。但体外研究发现,单独TNF-α并不能诱导TNFR2表达,只有在白介素-6(IL-6)、干扰素(IFN)等促炎因子的协同作用下才能引起TNFR2的表达。IL-6基因敲除小鼠模型也证实了这一点,并提示该过程是通过激活IL-6/STAT3信号通路介导的。可以认为炎性肠病中过量分泌的TNF-α、IL-6、IFN等促炎因子之间的相互作用是诱导TNFR2表达上调的主要原因。3tnfr基因多态性目前已知的TNFR1基因多态性有3个,分别位于外显子1、内显子5和7。TNFR2基因则有更多的多态性,位于启动子区、外显子4、6、9及3’旁侧区。Sashio等对124名克罗恩病患者、106名溃疡性结肠炎患者及111名健康人进行了TNFR基因多态性的研究。检测了位于TNFR1基因外显子1中密码子12位点的单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)以及位于TNFR2基因3’旁侧区1466A/G、1493C/T两个位点的SNP,发现克罗恩病和溃疡性结肠炎患者TNFR2基因多态性的频率明显高于健康人群(分别为25%和13.5%),在并发肠内、外瘘及常规治疗(包括营养支持、药物及手术治疗)不敏感的患者中这种差异更为明显,其TNFR2基因多态性频率达49.2%。而在同一项研究中,TNFR1基因多态性在克罗恩病、溃疡性结肠炎患者以及健康人群之间并无显著差异。TNFR2的基因多态性使克罗恩病的发病风险更高,患者对标准治疗方案不敏感以及出现肠瘘的可能性也大大增加。4tnfr2信号传导机制目前临床及实验证据均表明TNFR2在炎性肠病发病机制中起关键作用,而TNFR1仅处于次要地位。TNFR2基因敲除小鼠经2,4,6-三硝基苯磺酸诱导慢性肠炎后体质量下降和低体温现象与对照组相比明显减少,组织损伤程度减轻,死亡率也大大降低。而TNFR1基因敲除小鼠的情况正相反。这一结果提示TNF/TNFR1信号通路在肠道慢性炎症中的作用更可能是一种保护机制。在TNFR2转基因小鼠中也发现肠黏膜固有层单个核细胞过度表达TNFR2后,可加重克罗恩病模型小鼠Th1依赖的慢性肠炎。TNFR2能够抑制肠黏膜固有层T淋巴细胞凋亡、增强Th-1相关细胞因子分泌,并能影响肠上皮细胞内稳态,从而导致炎性肠病慢性炎症的发生发展。在TNFR2信号通路中NF-κBp65是关键的效应分子,TNFR2可以激活NF-κBp65的活性,进一步上调肿瘤坏死因子受体相关因子TRAF1、TRAF2以及两种抗凋亡蛋白c-IAP1、c-lAP2来抑制caspase-8活性,从而产生抗细胞凋亡作用。此外,活化的NF-κBp65进入细胞核可直接作用于多种促炎因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12的启动子区域,促进这些细胞因子的转录、表达。肠黏膜固有层的免疫失衡和具有I型辅助性T细胞(Th1)表型的CD4+T细胞功能及细胞因子分泌异常是克罗恩病发生的核心环节,而T淋巴细胞抵抗凋亡是导致克罗恩病慢性炎症持续存在的重要因素。在TNFR2转基因小鼠的肠黏膜固有层中单核细胞的凋亡与对照组相比明显减少,脾单核细胞分泌IFN-γ明显增加,而Th2类细胞因子IL-4却与对照组相比无明显差异。克罗恩病中肠固有层细胞产生过量的TNF-α刺激了TNFR2在肠黏膜固有层的高度表达,增强了TNFR2的信号传导,并进一步激活NF-κBp65,从而抑制了T细胞凋亡。IFN-γ和IL-4分泌量的差异提示了TNFR2可以增强Th1类细胞因子的分泌,却不影响Th2类细胞因子的产生。这表明TNFR2信号途径的过度激活是炎性肠病,特别是克罗恩病发病机制中非常重要的环节,与促炎因子的过度分泌及炎性反应的持续存在密切相关。在炎性肠病发病机制及肠黏膜的免疫反应中,肠上皮细胞起非常重要的作用,这些细胞构成生理屏障,保护肠道免受细菌、毒素、外源性抗原的侵袭。TNF-α能够破坏肠上皮细胞的紧密连接,导致肠黏膜屏障功能的损害,从而诱发一系列炎症反应和免疫应答。在这一信号传导途径中起关键作用的下游介质包括肌球蛋白轻链激酶表达、肌球蛋白轻链的磷酸化以及紧密连接蛋白的再机化。近期研究发现,TNF-α诱发的肠上皮细胞间紧密连接的破坏及上皮屏障功能的损伤都与TNFR-2表达上调有关。过度表达的TNFR-2介导TNF信号通路,触发上皮增加肌球蛋白轻链激酶的表达及肌球蛋白轻链的磷酸化,进一步导致细胞紧密连接蛋白的再机化及屏障功能丧失,而TNFR1并无类似作用。IFN-γ在此通路中起诱导TNFR2表达上调的关键作用,但并不参与其后的反应。这提示在肠上皮细胞内TNF/TNFR2信号传导及其下游信号途径可能是炎性肠病发病机制中的重要环节。隐窝延长是炎性肠病和溃疡性结肠炎的重要的病理组织学改变。在炎性条件下表达上调的TNFR2在促进慢性炎症发展的同时,能促进肠上皮细胞增殖,诱发或促进隐窝延长。引起这种改变的机制及其对肠上皮功能的影响尚未完全明确,但提示TNFR2参与肠上皮在炎症条件下的相关变化。另一方面,在生理条件下低水平的TNF-α可以通过TNFR2途径促进肠上皮细胞的移行,TNFR2能够激活Src调节通路,促使粘着斑激酶磷酸化从而增强肠上皮细胞的移行,这有利于黏膜损伤的修复。然而在病理条件下高水平的TNF-α可通过TNFR1信号途径抑制肠上皮细胞移行。这两种情况并不能简单地用增殖和凋亡来解释。在炎性肠病时体内有高浓度的TNF-α,两种受体如何调节肠上皮细胞内稳态有待深入研究。5tnf