腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對腸上皮屏障及腸道炎癥的影響*

李 坤， 陳 婕

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院消化內(nèi)科，武漢 430022

腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對腸上皮屏障及腸道炎癥的影響*

李 坤， 陳 婕△

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院消化內(nèi)科，武漢 430022

腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞； 腸黏膜屏障； 腸道炎癥

近年來研究發(fā)現(xiàn)，腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(enteric glial cells，EGCs)不僅僅發(fā)揮營養(yǎng)和支持腸神經(jīng)元的作用，而且對調(diào)控神經(jīng)元生長發(fā)育、神經(jīng)回路功能和細(xì)胞凋亡、維持腸道穩(wěn)態(tài)過程中均起到重要作用。如對腸神經(jīng)系統(tǒng)(enteric nervous system，ENS)進(jìn)行結(jié)構(gòu)及功能整合，維持黏膜上皮屏障，調(diào)節(jié)胃腸道動力、營養(yǎng)攝取、分泌及調(diào)節(jié)血流，參與免疫或炎性反應(yīng)等。其中，維持腸道上皮屏障的完整性是EGCs的一個重要特點(diǎn)，EGCs的缺失及損害會導(dǎo)致大鼠腸黏膜屏障完整性缺失，使其通透性增加，從而導(dǎo)致腸道炎癥、出血及壞死等表現(xiàn)，本文就這一方面的研究進(jìn)展進(jìn)行簡單闡述。

1 腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞

EGCs來源于神經(jīng)嵴細(xì)胞，是ENS的主要成員之一，主要分布于胃腸肌間神經(jīng)叢和黏膜下神經(jīng)叢的神經(jīng)節(jié)[1]。EGCs在ENS中廣泛分布，主要參與腸神經(jīng)突觸的形成。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，EGCs在ENS中主要是作為腸神經(jīng)節(jié)和神經(jīng)元的營養(yǎng)支持細(xì)胞，隨著研究的進(jìn)展，越來越多的證據(jù)表明EGCs還具有調(diào)節(jié)胃腸動力、維持胃腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、維護(hù)腸道黏膜上皮屏障、免疫調(diào)節(jié)、炎癥介導(dǎo)等重要作用[2-5]。其中，維持腸道上皮屏障的完整性是EGCs的一個重要特點(diǎn)，EGCs的缺失及損害會導(dǎo)致大鼠腸黏膜屏障完整性缺失，使其通透性增加，從而導(dǎo)致腸道炎癥、出血及壞死等表現(xiàn)[4-5]，提示EGCs在維持腸黏膜屏障的完整性、腸道炎癥方面可能發(fā)揮重要作用。不僅對消化系統(tǒng)疾病，如術(shù)后腸梗阻[6]和炎癥性腸病[7]，而且對消化道外疾病，如帕金森病[8]等，可能具有重要臨床意義。

2 腸上皮屏障

腸上皮屏障(intestinal epithelial barrier，IEB)由連續(xù)的不斷增殖和分化的單層腸上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cells，IECs)組成，IECs之間通過細(xì)胞間連接復(fù)合物維持。在腸道黏膜EGCs與腸上皮邊界緊密相鄰(<1 μm)，其終足直接連接著上皮基底膜和固有層中的毛細(xì)血管[9-10]。腸道黏膜屏障完整性的破壞將引起腸腔內(nèi)容物(微生物、食物抗原等)易位，從而引起腸道炎癥和組織損傷。大量證據(jù)表明，腸道屏障功能障礙是一些疾病的致病因素，如炎癥性腸病、乳糜瀉和腸易激綜合征[11-13]。其中，EGCs的缺失會導(dǎo)致大鼠腸黏膜屏障完整性喪失、通透性增加，產(chǎn)生腸道炎癥、出血及壞死等表現(xiàn)，提示EGCs在維持腸黏膜屏障的完整性、腸道炎癥方面發(fā)揮重要作用[3-4]。

3 EGCs與腸黏膜屏障及腸道炎癥

EGCs可產(chǎn)生多種神經(jīng)遞質(zhì)及細(xì)胞因子，其中，膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)及膠質(zhì)細(xì)胞源性蛋白(S100B)可作為特異性因子鑒別EGCs及發(fā)揮促炎或抗炎等作用[14-16]；另外，研究已經(jīng)證實(shí)，神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)、亞硝基谷胱甘肽(S-nitrosoglutathione，GSNO)、15-脫氧前列腺素-J2(15d-PGJ2)、前表皮生長因子(p-epidermal growth factor，pEGF)等被認(rèn)為是膠質(zhì)細(xì)胞源性物質(zhì)，參與腸上皮細(xì)胞的分化、粘附、增殖和成熟，修復(fù)腸道黏膜損傷，并抵制病原體侵襲，是腸道上皮屏障的重要調(diào)節(jié)中介[17-18]。

3.1 膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子

GDNF可促進(jìn)神經(jīng)元的生存和分化并能夠抑制神經(jīng)元軸索顯微外科手術(shù)引起的神經(jīng)元凋亡。近年來大量研究證實(shí)GDNF直接參與了腸道炎癥反應(yīng)[14，19-21]，von Boyen等[21]在體外培養(yǎng)EGCs時發(fā)現(xiàn)GDNF在克羅恩病(Crohn’disease，CD)腸黏膜中顯著增加，并證實(shí)了EGCs可分泌GDNF，并發(fā)揮抗腸上皮細(xì)胞凋亡，維護(hù)腸黏膜屏障完整性的作用，進(jìn)而參與調(diào)節(jié)腸道炎癥過程。此外研究證實(shí)在實(shí)驗(yàn)性潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)模型及潰瘍性結(jié)腸炎患者腸黏膜中，GDNF表達(dá)顯著增加，在體外通過活化MAPK、PI3K/AKT途徑進(jìn)而發(fā)揮抗結(jié)腸上皮細(xì)胞SW480凋亡作用[22]。體內(nèi)GDNF通過上調(diào)緊密連接蛋白Z0-1的表達(dá)而保護(hù)腸黏膜屏障，降低腸黏膜通透性。同時，GDNF通過激活PI3 K/AKT通路抑制腸黏膜NF-κB p65而降低炎性因子TNF-α、IL-1β的表達(dá)，從而降低潰瘍性結(jié)腸炎小鼠的疾病活動指數(shù)，緩解腸道炎癥[14，23]。最新研究表明，克羅恩病中可能存在一個反饋性的GDNF自分泌環(huán)，通過自分泌的方式有效防止EGCs凋亡，使得GDNF表達(dá)增加，進(jìn)而發(fā)揮維持腸黏膜完整、抑制炎癥反應(yīng)的作用[14]。

3.2 S100B鈣結(jié)合蛋白

S100B為腦特異性蛋白，在哺乳動物體內(nèi)主要集中于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞。在大腦中，S100B一直被認(rèn)為是具有雙向作用的營養(yǎng)因子[24]，根據(jù)其不同的濃度而產(chǎn)生相反的作用：在納摩爾濃度時具有促進(jìn)星形神經(jīng)膠質(zhì)和5-HT能神經(jīng)元增殖的作用，在微摩爾濃度時具有神經(jīng)退化功能。類似中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)中星形膠質(zhì)細(xì)胞，EGCs可表達(dá)S100B蛋白，并根據(jù)其不同濃度發(fā)揮營養(yǎng)或毒性作用。雖然S100B具有神經(jīng)營養(yǎng)作用，但有研究指出異常產(chǎn)生的S100B在CNS可產(chǎn)生有害作用。在大腦中，S100B可以誘導(dǎo)特定的促炎轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)[24]，通過星形膠質(zhì)細(xì)胞自分泌方式合成和釋放一氧化氮(NO)。在腸道，S100B僅僅局限于腸膠質(zhì)細(xì)胞，并被認(rèn)為是EGCs特異性的標(biāo)志。

最近研究結(jié)果表明，S100B的異常表達(dá)和釋放與腸道炎癥相關(guān)。在乳糜瀉(coeliac disease)[12]和潰瘍性結(jié)腸炎(UC)患者中[25-27]，EGCs通過S100B過表達(dá)和釋放，調(diào)節(jié)腸道黏膜NO產(chǎn)生和釋放。乳糜瀉患者十二指腸黏膜中S100B表達(dá)顯著增加，并且其表達(dá)程度與誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)程度相關(guān)[12]。研究結(jié)果表明，S100B至少在NO依賴的腸道炎癥中起著重要作用。S100B在微摩爾濃度時可能聚集在晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor of advanced glycation endproducts，RAGE)位點(diǎn)[28]，兩者相互作用導(dǎo)致絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化及核因子-κB(NF-κB)激活，并引起不同的細(xì)胞因子和iNOS的合成。當(dāng)用特異性抗體阻斷RAGE時，NO生成受到抑制。EGCs表達(dá)Toll樣受體(TLR)，并與腸道細(xì)菌相互作用。因此，EGCs釋放NO涉及S100B和TLR介導(dǎo)通路，干擾這些通路可能是調(diào)節(jié)腸道異常NO產(chǎn)生的有效治療策略[26，28]。因此，S100B可以被看作是可擴(kuò)散至細(xì)胞外的促炎細(xì)胞因子，特別是在腸道免疫炎癥反應(yīng)過程中[28]。除了產(chǎn)生NO，外源性S100B可顯著增強(qiáng)脂質(zhì)過氧化作用，而該作用與MAPK蛋白表達(dá)和NF-κB激活相關(guān)[19，28]。

另外，十六酰胺乙醇(Palmitoylethanolamide，PEA)可通過活化PPARα改善結(jié)腸炎癥，在PPARα沉默或敲除的小鼠中，PEA不能發(fā)揮抗炎效果[26]。PEA激活腸膠質(zhì)細(xì)胞PPARα及抑制相關(guān)的S100B /TLR4，通過p38/p-ERK /pJNK通路抑制NF-κB。在DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型及潰瘍性結(jié)腸炎患者中，EGCs中TLR4和S100B表達(dá)明顯增加。PEA主要通過PPARα依賴機(jī)制，減少膠質(zhì)細(xì)胞中S100B和TLR4的表達(dá)，而不影響其他TLRs的表達(dá)。

3.3 轉(zhuǎn)化生長因子-β1

EGCs還可合成和釋放TGF-β1，并部分參與腸上皮細(xì)胞增殖及細(xì)胞表面積變化過程[29]。EGCs可通過TGF-β1通路抑制腸道上皮細(xì)胞增殖。在體內(nèi)進(jìn)行EGCs消融后導(dǎo)致上皮細(xì)胞內(nèi)胸腺嘧啶核苷摻入增加，表明腸上皮細(xì)胞增殖，但并不能排除該上皮細(xì)胞增殖與該動物模型腸道炎癥相關(guān)。Neunlist等[29]報道EGCs通過分泌的TGF-β1途徑可以抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞Caco-2、HT-29和T84細(xì)胞的增殖，使共培養(yǎng)的上述細(xì)胞數(shù)目顯著減少。研究證實(shí)，TGF-β1抑制上皮細(xì)胞增殖，刺激上皮細(xì)胞遷移[17]。TGF-β1通過促進(jìn)細(xì)胞周期阻滯而顯著抑制腸道細(xì)胞增殖。TGF-β1可激活多種細(xì)胞內(nèi)途徑，如MAPK通路、PI3K/AKT通路、或小G蛋白如RhoA、Rac等。EGCs分泌的細(xì)胞因子作用于腸道上皮細(xì)胞骨架可能導(dǎo)致上皮細(xì)胞表面積增加，增加的細(xì)胞表面可能足以誘導(dǎo)細(xì)胞間接觸介導(dǎo)的細(xì)胞周期停滯。

3.4 15-脫氧前列腺素-J2

15-脫氧前列腺素-J2(15d-PGJ2)作為新型膠質(zhì)細(xì)胞源性遞質(zhì)，通過過氧化物酶體增殖劑激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)參與IECs增殖/分化[30]。EGCs誘導(dǎo)IECs中PPARγ核易位，該作用可被特異性PPARγ拮抗劑所抑制。在體外實(shí)驗(yàn)中，用PPARγ配體處理IECs，可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞周期停滯，從而導(dǎo)致細(xì)胞增殖抑制和刺激細(xì)胞分化。進(jìn)一步的證據(jù)表明EGCs抗增殖作用可能是由于其誘導(dǎo)上皮細(xì)胞周期停滯于G0/G1期。EGCs是否可合成釋放其他因子，與PPAR γ配體結(jié)合后作用于腸上皮細(xì)胞，仍需要進(jìn)一步研究證實(shí)[31]。

3.5 亞硝基谷胱甘肽

EGCs也可通過釋放亞硝基谷胱甘肽(GSNO)保護(hù)腸黏膜屏障并減輕炎癥，研究指出GSNO可能是EGCs調(diào)控腸道黏膜屏障的中介[25]。GSNO是還原性谷胱甘肽(GSH)的亞硝基化合物，具有抗氧化的細(xì)胞保護(hù)作用。最新研究發(fā)現(xiàn)GSNO可促進(jìn)腸黏膜緊密連接蛋白o(hù)ccludin、ZO-1和P-MLC的表達(dá)，從而降低腸黏膜通透性，緩解腸道炎癥，發(fā)揮保護(hù)腸黏膜屏障作用。GSNO可通過抑制NF-κB炎癥信號通路，從而抑制促炎細(xì)胞因子如IL-1β、TNF-α、IL-6等的產(chǎn)生。另外，GSNO還是NO的供體，可通過產(chǎn)生NO而參與腸道炎癥反應(yīng)[32]。

4 結(jié)論

總之，EGCs可分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子及細(xì)胞因子緩解腸道炎癥，改善腸黏膜屏障功能；EGCs受損或神經(jīng)遞質(zhì)等的異?？蓳p傷腸黏膜屏障，加重腸道炎癥。同時EGCs分泌的神經(jīng)營養(yǎng)因子、細(xì)胞因子及神經(jīng)多肽等也可作用于其本身，并反饋性調(diào)節(jié)其增殖、凋亡及分泌功能。未來仍需更多的研究來闡明EGCs功能及其與腸神經(jīng)系統(tǒng)的聯(lián)系，為消化道及消化道外疾病的診治提供新的思路。

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(2016-09-05 收稿)

*國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81170342)

R516.1

10.3870/j.issn.1672-0741.2017.03.025

李 坤，男，1990年生，碩士研究生，E-mail：642168514@qq.com

△通訊作者，Corresponding author，E-mail：jiechen07@yahoo.com