腫瘤壞死因子-α在腸易激綜合征發(fā)病機制中的作用*

張朦朦 費貴軍

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院消化內(nèi)科(100730)

腸易激綜合征(IBS)是一種以腹痛或腹部不適伴排便習(xí)慣改變?yōu)樘卣鞯墓δ苄晕改c病，缺乏可解釋癥狀的形態(tài)學(xué)和生化學(xué)異常，其病理生理學(xué)機制尚未完全明確。腫瘤壞死因子-α(TNF-α)在炎癥性腸病(IBD)的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，TNF-α單抗作為新型生物制劑，可顯著提高IBD的治療效果。IBS患者腸黏膜同樣存在炎癥和免疫反應(yīng)異常，尤其是感染后IBS(PI-IBS)。并且IBD緩解期患者可表現(xiàn)為IBS樣癥狀，兩者可能存在相同的發(fā)病機制[1-2]。推測TNF-α等促炎因子可能參與IBS的發(fā)生、發(fā)展。本文就TNF-α在IBS發(fā)病機制中的作用作一綜述。

一、TNF-α概述

TNF-α是一種重要的促炎介質(zhì)，體內(nèi)主要有TNF受體1(TNFR1)和TNFR2兩種受體。大多數(shù)組織均可表達TNFR1，TNFR2僅在免疫細胞上表達，且作用機制尚未明確。TNF-α與TNFR1結(jié)合后，激活下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和傳導(dǎo)通路，刺激促炎基因表達，誘導(dǎo)細胞凋亡[3]。TNF-α在腸黏膜炎癥中的作用在IBD中的研究較多。胃腸道黏膜內(nèi)巨噬細胞、T細胞可產(chǎn)生TNF-α，上調(diào)內(nèi)皮細胞細胞間黏附分子、細胞因子以及趨化因子表達，激活相關(guān)炎癥反應(yīng)通路；同時激活免疫細胞，啟動病理性輔助性T細胞1(Th1)型免疫反應(yīng)，從而參與腸黏膜炎癥級聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生、發(fā)展[4-5]。

二、TNF-α在IBS中的變化

PI-IBS是IBS的一種特殊類型。PI-IBS模型小鼠腸黏膜中TNF-α等促炎細胞因子水平升高，并在感染急性期后長期存在，造成黏膜組織損傷，導(dǎo)致PI-IBS持續(xù)低度炎癥的形成[6]。近年研究認為炎癥和免疫反應(yīng)異常參與IBS發(fā)病，炎性細胞因子失衡為其中的一個重要因素，包括循環(huán)系統(tǒng)、腸黏膜中細胞因子水平改變、細胞因子基因多態(tài)性改變等[7]。IBS患者血清或外周血單個核細胞(PBMCs)中TNF-α水平明顯高于健康對照組，在腹瀉型IBS(IBS-D)患者中尤為明顯，且其升高水平與臨床表現(xiàn)具有顯著相關(guān)性，如腹痛、排便習(xí)慣改變等[8-9]。在腸黏膜層面，IBS模型大鼠腸黏膜TNF-α表達水平升高，與上皮緊密連接蛋白表達水平呈正相關(guān)[10]。在基因水平，研究較多的是TNF-α基因啟動子的一個單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點，為-308位點G和A基因型，G代表TNF-α低合成等位基因，A代表高合成等位基因。IBS患者與健康對照者相比，TNF-α基因型(-308 G/A)雜合子表達升高，生成TNF-α水平升高[11]。此外，TNFSF15是IBS易感基因之一。TNFSF15是TNF超家族中的一員，其編碼表達TNF樣配體1A(TL1A)蛋白，由腸道固有層巨噬細胞、T細胞產(chǎn)生，可與細胞中TNFR超家族成員死亡受體3(DR3)結(jié)合，通過一系列下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)刺激TNF-α產(chǎn)生，引發(fā)炎癥反應(yīng)。TNFSF15基因 rs426839 SNP中等位基因G表達與外周血白細胞和直腸黏膜TNFSF15 mRNA表達水平均相關(guān)，在IBS患者體內(nèi)表達增加[12-13]。

三、TNF-α參與IBS的發(fā)病機制

1.TNF-α與內(nèi)臟高敏感性：內(nèi)臟高敏感性在IBS發(fā)病機制中起至關(guān)重要的作用。中樞和外周神經(jīng)致敏參與了內(nèi)臟高敏感性的形成[14]。Hughes等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，IBS-D患者的PBMCs上清液中多種細胞因子水平升高。將IBS-D患者PBMCs上清液與小鼠結(jié)腸傳入神經(jīng)孵育后，可明顯增加結(jié)腸傳入神經(jīng)對機械性刺激的電生理反應(yīng)，提高盆神經(jīng)、內(nèi)臟神經(jīng)結(jié)腸傳入支的機械敏感性，尤其以TNF-α作用最為明顯。向IBS-D患者PBMCs上清液中分別加入英夫利昔單抗和瞬時受體電位通道A1(TRPA1)拮抗劑后，結(jié)腸傳入神經(jīng)的機械超敏反應(yīng)能力下降。TNF-α通過與結(jié)腸傳入神經(jīng)末梢上的TNFR1和TRPA1受體相互作用介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，影響內(nèi)臟敏感性。

胃腸道感覺除經(jīng)迷走神經(jīng)傳入外，亦通過脊髓傳入神經(jīng)傳遞至高級中樞，傳入神經(jīng)胞體形成節(jié)段性分布的脊髓背根神經(jīng)節(jié)(DRG)[16]。Chen等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸擴張(CRD)大鼠L2-S4脊髓星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞中Toll樣受體4(TLR4)表達水平升高，通過激活TLR4/髓樣分化因子88(MyD88)/核因子-κB(NF-κB)通路，脊髓中TNF-α、白細胞介素-1β(IL-1β)水平升高。推測是機械刺激通過TLR4信號通路激活MyD88，進而激活NF-κB，啟動下游炎性因子基因轉(zhuǎn)錄，TNF-α、IL-1β等炎性介質(zhì)使DRG和脊髓后角增敏，放大疼痛感知。

研究顯示，TNF-α可促進下丘腦釋放促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(CRF)，放大下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸的作用，從而導(dǎo)致IBS癥狀加重[18]。小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一類巨噬細胞，其M1型分泌TNF-α、IL-1β等炎性介質(zhì)。海馬區(qū)域參與整合和調(diào)節(jié)痛覺信號的傳入和傳出，在內(nèi)臟高敏感性中起重要作用。Zhang等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，CRD可增加海馬小膠質(zhì)細胞對外周疼痛傳入信號的敏感性，促使已致敏的小膠質(zhì)細胞釋放炎性細胞因子，作用于周圍的神經(jīng)元細胞產(chǎn)生神經(jīng)痛，同時下調(diào)海馬糖皮質(zhì)激素受體蛋白表達，減少糖皮質(zhì)激素受體釋放，加重內(nèi)臟高敏感性的發(fā)生。下丘腦室旁核(PVN)是參與內(nèi)臟高敏感性的關(guān)鍵腦區(qū)域，可通過調(diào)節(jié)HPA軸和自主神經(jīng)系統(tǒng)從而調(diào)控胃腸道功能，炎性因子在此過程中亦發(fā)揮重要作用。研究[20]發(fā)現(xiàn)，PVN中TNF-α水平升高，可能系由TLR4/MyD88/NF-κB信號通路激活產(chǎn)生，可靶向作用于PVN中的CRF神經(jīng)元，引起內(nèi)臟超敏反應(yīng)。

2.TNF-α與腸道屏障功能：緊密連接是位于上皮細胞間隙頂部的一種連接復(fù)合物，由細胞表面膜蛋白即緊密連接蛋白claudin、閉合蛋白occludin以及細胞內(nèi)蛋白即閉鎖小帶蛋白ZO-1、ZO-2等組成[21]。TNF-α等炎性因子可影響腸上皮細胞間緊密連接ZO-1、occludin蛋白表達，引起緊密連接功能障礙，且蛋白表達下降程度與IBS癥狀嚴重程度相關(guān)[22]。此外，TNF-α可激活肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)表達。MLCK過表達可影響緊密連接功能，從而引起腸上皮屏障功能障礙[23]。

3.TNF-α與精神心理異常：研究[24]發(fā)現(xiàn)，IBS患者的精神心理障礙與腸黏膜慢性炎癥存在相關(guān)性，可能與HPA軸過度激活相關(guān)。Zhen等[8]發(fā)現(xiàn)自評抑郁量表(SDS)評分≥50分的IBS-D患者相比SDS評分<50分者，PBMCs中TNF-α表達顯著增加。關(guān)于炎性因子與精神障礙間的關(guān)系，一方面，炎癥與精神心理應(yīng)激均可參與激活HPA軸，加重彼此嚴重程度[25]；另一方面，焦慮、抑郁等心理障礙可直接影響機體免疫功能，引發(fā)腸黏膜肥大細胞等炎性細胞浸潤，從而導(dǎo)致炎性因子水平升高[26]。

4.TNF-α與胃腸動力改變：促炎細胞因子可通過影響Cajal間質(zhì)細胞(ICC)、腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)、平滑肌細胞以及其他環(huán)節(jié)間接改變腸道運動功能。ICC是胃腸道起搏細胞，TNF-α可降低ICC活性，促進ICC凋亡，從而造成胃腸道動力改變[27]。此外，由巨噬細胞、T細胞產(chǎn)生的TNF-α可作用于傳入神經(jīng)纖維，通過多種類型的腸神經(jīng)元傳遞、聯(lián)絡(luò)，引起ENS反射環(huán)路的變化，導(dǎo)致腸道運動功能改變[21]。TNF-α亦可直接作用于腸道平滑肌細胞，激活平滑肌細胞內(nèi)NF-κB，使腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)在 3’,5’-環(huán)腺苷酸(cAMP)依賴性蛋白激酶(PKA)特異性位點處磷酸化，減輕AMPK對MLCK的抑制作用，從而增加肌細胞收縮[28]。5-羥色胺(5-HT)是一種重要的胃腸道信號分子，其由神經(jīng)末梢和腸上皮細胞釋放發(fā)揮作用后，由5-HT轉(zhuǎn)運體(SERT)轉(zhuǎn)運回胞內(nèi)。研究[29]發(fā)現(xiàn)IBS患者SERT表達水平下降，IL-1β、TNF-α水平升高，推測炎性因子可影響SERT表達，造成5-HT堆積，繼而造成消化道平滑肌的高收縮性。此外，TNF-α亦可通過HPA軸影響胃腸動力。

四、結(jié)語

TNF-α作為機體重要的促炎細胞因子，在IBS黏膜炎癥和免疫反應(yīng)異常中發(fā)揮重要作用。IBS患者血清、PBMCs以及腸黏膜中TNF-α表達升高，后者通過影響內(nèi)臟敏感性、破壞腸道黏膜屏障、改變胃腸動力以及加重精神心理異常等方面參與IBS的發(fā)生、發(fā)展。但TNF-α在IBS發(fā)病機制中的研究相對較少，且缺乏針對性，后續(xù)有待更多實驗進一步明確TNF-α在IBS中的作用，從而為IBS的治療提供新靶點。