轉(zhuǎn)化生長因子β與炎性反應(yīng)腸病相關(guān)腸纖維化的關(guān)系

李 輝，宋 佳，張曉嵐

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院消化內(nèi)科，河北石家莊050000)

腸纖維化發(fā)生是一個復(fù)雜動態(tài)的過程，在炎性反應(yīng)腸病 (inflammatory bowel disease，IBD)過程中，腸道細(xì)胞因子促使細(xì)胞外間質(zhì) (extracellular matrix，ECM)過度沉積導(dǎo)致纖維化。轉(zhuǎn)化生長因子 β (transforming growth factor-beta，TGF-β)在組織損傷修復(fù)和纖維化發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。本文就TGF-β在IBD中的促腸纖維化作用作一綜述。

1 TGF-β在腸道中的調(diào)節(jié)作用

TGF-β作為一類具有生物學(xué)活性的細(xì)胞因子而廣泛分布在腸道中，可由腸上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及免疫T細(xì)胞等細(xì)胞合成并分泌，屬于多肽類調(diào)控蛋白。TGF-β通過其自身的配體與效應(yīng)細(xì)胞表面受體結(jié)合來發(fā)揮作用，活化后能調(diào)節(jié)細(xì)胞分化，抑制細(xì)胞增殖以及增強(qiáng)腸道屏障進(jìn)而維持腸道免疫平衡。Smads蛋白作為與TGF-β聯(lián)系最緊密的細(xì)胞信號通路，通過自身磷酸化發(fā)揮傳導(dǎo)作用［1］，分為3種類型:1)受體調(diào)節(jié)型，包括 Smad1、2、3、5 和 8;2)共調(diào)節(jié)型 Smads，包括 Smad4;3)抑制型 Smads，包括Smad6和7。TGF-β/Smads信號傳導(dǎo)通路調(diào)節(jié)腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)來發(fā)揮其功能。

2 TGF-β與 IBD

在IBD過程中，免疫失衡所致的慢性非特異性炎性反應(yīng)是整個病理改變的激活點(diǎn)。研究顯示，DSS慢性結(jié)腸炎模型小鼠腸道中 IFN-γ，TNF-α，白介素1、6和17表達(dá)明顯升高［2］，伴隨炎性反應(yīng)的同時膠原過分沉積，促纖維化因子TGF-β增加，體外培養(yǎng)模型小鼠腸道成纖維細(xì)胞養(yǎng)發(fā)現(xiàn)其向肌成纖維細(xì)胞細(xì)胞轉(zhuǎn)化，膠原分泌增加，同時TGF-β分泌也增加，這證實炎性反應(yīng)與纖維化之間存在著必然聯(lián)系。TGF-β的雙刃劍效應(yīng)也在IBD過程中充分顯現(xiàn)，TGF-β在炎性反應(yīng)初期發(fā)揮抗炎作用，但伴隨著炎性反應(yīng)的發(fā)展，TGF-β分泌量及其調(diào)節(jié)作用發(fā)生改變，其作用更趨向于促炎與促纖維化［3］。另一研究使用疫苗抑制IBD小鼠TGF-β活性，發(fā)現(xiàn)小鼠腸道炎性反應(yīng)減輕，白介素17和23表達(dá)減少，同時在腸系膜淋巴結(jié)中的CD4陽性細(xì)胞的表達(dá)也減少［4］。上述兩個研究從正反兩個角度顯示出TGF-β在IBD過程中的促炎作用。但炎性反應(yīng)對纖維化形成的影響仍值得探討，有研究者通過對感染傷害沙門氏細(xì)菌的小鼠腸纖維化模型進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)炎性反應(yīng)先于纖維化出現(xiàn)，延長抗生素治療只能緩解炎性反應(yīng)但不能阻斷纖維化進(jìn)展［5］。這說明在移除炎性反應(yīng)刺激后，纖維化的發(fā)生并未停止，炎性因子在啟動纖維化發(fā)生之后仍有相應(yīng)的機(jī)制來維持纖維化的進(jìn)程，炎性反應(yīng)只是纖維化初始環(huán)節(jié)中的一部分。

3 TGF-β與IBD相關(guān)腸纖維化

TGF-β在其他器官纖維化發(fā)生中的作用均有報道，其機(jī)制主要是TGF-β與間質(zhì)細(xì)胞間的反應(yīng)增加了ECM的分泌與沉積。在IBD并發(fā)腸纖維化的過程中，TGF-β與炎性反應(yīng)細(xì)胞協(xié)同作用，激活腸道間質(zhì)細(xì)胞，使得ECM代謝紊亂最終形成纖維化。通過阻斷白介素13和TGF-β信號傳導(dǎo)途徑，可以減少下游促炎性反應(yīng)及促纖維化因子的釋放，阻斷腸纖維化的發(fā)生［6］。這表明炎性介質(zhì)與TGF-β相互作用對腸道纖維化發(fā)生有著啟動效應(yīng)。TNBS模型小鼠結(jié)腸炎實驗證實在腸道纖維化形成的過程中 TGF-β 表達(dá)水平增加［7－8］。IBD的腸道纖維化改變與TGF-β活性上調(diào)存在一致性。在感染沙門氏菌的小鼠腸道中發(fā)現(xiàn)有明顯的炎性反應(yīng)，并且伴隨著TGF-β和膠原的過表達(dá)，病變部位出現(xiàn)成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞聚集［9］，這提示慢性炎性反應(yīng)對腸道的損傷能導(dǎo)致纖維化發(fā)生。

TGF-β與炎性因子在腸纖維化中有著協(xié)同作用，那么TGF-β對于腸道纖維化的直接作用則是在于激活間質(zhì)細(xì)胞，增強(qiáng)其分泌膠原、增殖和聚集的功能。對上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的研究發(fā)現(xiàn)，上皮細(xì)胞在TGF-β的作用下能向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，同時使用TGF-β抗體則能夠阻斷這種轉(zhuǎn)換及纖維化的發(fā)生［10］。腸道中固有的間質(zhì)細(xì)胞在TGF-β的作用下生物學(xué)行為也同樣發(fā)生改變。有報道［7］證實在TGF-β能夠增強(qiáng)CCD-18Co成纖維細(xì)胞遷移率與膠原分泌功能。類似的研究同樣發(fā)現(xiàn)，無論是對腸狹窄IBD患者的原代腸成纖維細(xì)胞還是CCD-18Co進(jìn)行體外培養(yǎng)，經(jīng)TGF-β刺激后，兩類細(xì)胞均表現(xiàn)出遷移能力增強(qiáng)［11］。在膠原代謝過程中各種酶的改變也受著TGF-β的影響，使用TGF-β體外培養(yǎng)肌成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膠原及相應(yīng)代謝酶的表達(dá)增加［12］。對TGF-β研究無論是炎性因子共同作用還是其直接作用，或是作不同種的效應(yīng)細(xì)胞，都充分說明了其在腸道纖維化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

4 TGF-β調(diào)控腸纖維化的信號傳導(dǎo)機(jī)制

在腸纖維化過程中，Smads蛋白是最主要的信號傳導(dǎo)通路之一。TNBS模型小鼠腸道組織中Ⅰ型、Ⅲ型膠原沉積和促纖維化因子表達(dá)增加的同時，磷酸化Smad3表達(dá)也增加［13］。另一項對TGF-β/ALK5/Smad信號傳導(dǎo)的研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β受體阻斷劑對結(jié)腸炎腸道中的TIMP-1，Smad2，Smad3都有明顯抑制作用，腸纖維化程度也隨之減輕［12］。在抗結(jié)腸炎小鼠腸纖維化的實驗中發(fā)現(xiàn)，TGF-β/Smad是纖維化的信號通路，抗纖維化治療后TGF-β和Smad在腸道及上皮細(xì)胞表達(dá)均降低［14］。間質(zhì)細(xì)胞在纖維化發(fā)生的中的作用至關(guān)重要，其信號傳導(dǎo)主要通過 Smads蛋白［15］。體外培養(yǎng)經(jīng)TGF-β激活的CCD-18Co成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn) Smad3、2 及 ERK-1/2 發(fā)生磷酸化改變［16］，這一結(jié)果與其在腸纖維化發(fā)生中信號傳導(dǎo)通路機(jī)制相一致。分別對Smad3基因缺陷鼠與野生小鼠使用TNBS誘導(dǎo)腸道炎性反應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠腸道發(fā)生明顯的纖維化改變，且膠原及TGF-β表達(dá)增強(qiáng)，而基因缺陷鼠只是炎性反應(yīng)改變而無明顯纖維化形成［17］，這說明Smad3的缺失對于纖維化的形成產(chǎn)生了阻斷作用，也恰恰說明纖維化發(fā)生需要Smads信號傳導(dǎo)的參與。此外，小鼠結(jié)腸纖維化的改善也可以通過阻斷TGF-β1/Smad3 通路來實現(xiàn)［18］。Smads蛋白基因缺失以及其信號傳導(dǎo)的阻斷都提示其促進(jìn)腸纖維化發(fā)生的作用。

5 問題與展望

TGF-β/Smads信號通路在腸纖維化發(fā)生中起到關(guān)鍵作用。對此通路的研究將會為腸纖維化改變的治療提供新的靶點(diǎn)，但組織器官纖維化是多因子多通路參與的最終結(jié)果，且在纖維化發(fā)生過程中，炎性介質(zhì)對TGF-β通路的作用以及其反饋?zhàn)饔玫年P(guān)系還不十分明晰，所以，對TGF-β通路分子機(jī)制在IBD相關(guān)腸纖維化中的作用機(jī)制仍有待探討，機(jī)制研究的深入也將會為臨床治療纖維化提供新的理論和實驗依據(jù)。

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