腸道神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在炎癥性腸病研究中的新進(jìn)展

張 哲，陶明皓，李俊峰，趙 麗，張 蓉，趙曙光，王景杰

空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院消化內(nèi)科，陜西 西安 710038

炎癥性腸病(inflammatory bowel diseases, IBD)是一種特發(fā)性慢性腸道炎癥性疾病，其病因及發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前尚未完全闡明。美國(guó)一項(xiàng)流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2015年美國(guó)約有100萬(wàn)人罹患IBD[1]，且患者數(shù)量逐年上升，發(fā)病年齡逐漸降低[2]。IBD嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，給家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。因此，對(duì)于IBD的預(yù)防顯得尤為重要。長(zhǎng)期以來(lái)，以“免疫細(xì)胞主導(dǎo)”思路而開展的研究[3-5]尚不能闡明IBD復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制，導(dǎo)致診治手段有限。近年來(lái)，隨著研究的不斷深入，腸道神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(enteric glial cells, EGC)在IBD發(fā)病中的作用引起越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注[6]。EGC作為腸道神經(jīng)系統(tǒng)(enteric nervous system, ENS)中重要的細(xì)胞組成成分，能夠連接腸道神經(jīng)元、免疫細(xì)胞及上皮細(xì)胞，發(fā)揮細(xì)胞間信息傳遞的橋梁作用，在IBD發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控功能[7]。本文針對(duì)近年來(lái)EGC調(diào)控IBD研究的最新進(jìn)展作一概述。

1 EGC是ENS中重要的細(xì)胞成分之一

ENS素有“腸腦”之稱，作為外周神經(jīng)系統(tǒng)較為獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，在維持腸道正常功能中發(fā)揮重要作用。ENS是由多種細(xì)胞構(gòu)成的內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)，主要包括腸道神經(jīng)元胞體、位于腸道平滑肌層間的Cajal細(xì)胞、中間神經(jīng)元、動(dòng)力神經(jīng)元及EGC。近年研究[8-9]表明，EGC作為一類非神經(jīng)類細(xì)胞，同普通初級(jí)神經(jīng)細(xì)胞一樣，其胞體主要分布于腸道神經(jīng)節(jié)中，但在腸道平滑肌層及黏膜層也有極少數(shù)分布。分布于腸道不同位置的EGC從形態(tài)學(xué)上可分為四型：Ⅰ型為星形膠質(zhì)，位于神經(jīng)節(jié)內(nèi)；Ⅱ型為神經(jīng)節(jié)之間的EGC；Ⅲ型為黏膜型；Ⅳ型為平滑肌層內(nèi)的EGC[10]。EGC與腸道神經(jīng)元存在廣泛的聯(lián)系，且EGC在形態(tài)上和功能上均與中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system, CNS)的星形膠質(zhì)細(xì)胞功能相似[11]。EGC包繞在相鄰腸道神經(jīng)元的胞體及其軸突突起之間的神經(jīng)元間隙，對(duì)腸道神經(jīng)細(xì)胞起支持、保護(hù)、營(yíng)養(yǎng)和分隔的作用。

2 EGC參與IBD形成的可能分子機(jī)制

2.1EGC介導(dǎo)的“自分泌”調(diào)控機(jī)制既往研究證實(shí)，EGC在潰瘍性結(jié)腸炎的慢性炎癥持續(xù)狀態(tài)中發(fā)揮重要作用。因此，與EGC相關(guān)的分子機(jī)制成為研究熱點(diǎn)[12-13]。S100β蛋白是S100超家族中的一員，由2個(gè)同源性的亞基構(gòu)成的二聚體，且是EGC特異性的標(biāo)記物之一。正常狀態(tài)下，EGC即可表達(dá)S100β[14]，而其家族中的S100α8、S100α9等僅在炎癥條件下由吞噬細(xì)胞和腸道上皮細(xì)胞合成[15]。新近研究[16-17]表明，活化的EGC可以使S100β的表達(dá)增加，而S100β可以通過(guò)糖基化終產(chǎn)物受體激活相鄰EGC內(nèi)P38絲裂原激活的蛋白激酶信號(hào)通路，而P38的磷酸化進(jìn)而激活核因子NF-κB信號(hào)通路，下游分子P65或P50入核上調(diào)NO、IL-1β及TNF-α等促炎癥因子表達(dá)，加劇腸道病變區(qū)域的炎癥反應(yīng)。

2.2EGC介導(dǎo)的“旁分泌”調(diào)控機(jī)制

2.2.1 EGC-腸道神經(jīng)元：EGC-免疫細(xì)胞和腸道神經(jīng)元共同組成ENS。在ENS中，EGC與腸道神經(jīng)元的個(gè)數(shù)比約為4∶1，相鄰的EGC與神經(jīng)元具有豐富的縫隙連接，其構(gòu)成類似于合胞體樣的結(jié)構(gòu)，且有大量的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)在細(xì)胞膜上。因此，EGC對(duì)于腸道黏膜細(xì)胞外神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)、腸道黏膜微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持具有非常重要的作用。在形態(tài)學(xué)上，激活的EGC具有體積肥大、S100β蛋白和中間纖維如膠質(zhì)酸性原纖維(glial fibrillary acidic protein, GFAP)合成增加等特性。既往研究[18-19]表明，EGC可以給腸道神經(jīng)元提供三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate, ATP)，以保證其發(fā)揮生理功能。而腸道神經(jīng)元表達(dá)有大量的嘌呤受體，其中有關(guān)P2X7受體的研究最為廣泛。ATP作為P2X7受體的拮抗劑，在機(jī)體組織損傷或局部炎癥時(shí)，發(fā)揮信號(hào)分子的作用。GULBRANSEN等[20]研究表明，在IBD動(dòng)物模型中腸肌層神經(jīng)元密度明顯減少，而給予嘌呤受體P2X7的拮抗劑ATP則可有效減少神經(jīng)元的凋亡，反過(guò)來(lái)，給予P2X7受體的激動(dòng)劑BzATP可加速腸肌層神經(jīng)元密度降低。也有研究[21]表明，表達(dá)血細(xì)胞凝集素的EGC轉(zhuǎn)基因小鼠與正常小鼠相比，血細(xì)胞凝集素特異性結(jié)合的CD8+T細(xì)胞能顯著減少EGC的數(shù)量，進(jìn)一步加劇腸道神經(jīng)元的減少。綜上所述，IBD時(shí)腸道炎癥及免疫系統(tǒng)激活均會(huì)誘使腸肌層神經(jīng)元的減少，而活化的EGC可以釋放ATP減少腸道神經(jīng)元凋亡，維持神經(jīng)元的正常功能。

大量研究[22-24]表明，IBD患者腸黏膜內(nèi)大量的肥大細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，且腸道免疫細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞，T、B淋巴細(xì)胞胞膜上存在大量由EGC分泌的神經(jīng)源性營(yíng)養(yǎng)因子受體，提示EGC與腸道免疫細(xì)胞間有緊密聯(lián)系。新近研究[25]表明，在IBD狀態(tài)下，EGC的激活會(huì)伴隨炎癥因子、P物質(zhì)、神經(jīng)肽A及神經(jīng)源性營(yíng)養(yǎng)因子的釋放，這些物質(zhì)作用于免疫細(xì)胞上的相應(yīng)受體，如激活肥大細(xì)胞脫顆粒釋放許多炎癥介質(zhì)，如蛋白酶、前列腺素、組胺及細(xì)胞因子等而加劇局部炎癥反應(yīng)，促使IBD的發(fā)生與發(fā)展。ESPOSITO等[26]研究表明，EGC表達(dá)的S100β可通過(guò)作用于巨噬細(xì)胞表面的Toll樣受體，進(jìn)而通過(guò)myd88途徑激活NF-κB、MAPK等信號(hào)通路，上調(diào)促炎因子的表達(dá)，加劇IBD進(jìn)展。研究[27]報(bào)道，神經(jīng)源性營(yíng)養(yǎng)因子可以作用于NK細(xì)胞表面相關(guān)受體TrkA結(jié)合，特異性抑制NK細(xì)胞脫顆粒，但對(duì)NK細(xì)胞增生與炎癥因子釋放無(wú)影響，為研究EGC與NK細(xì)胞的相互作用在IBD發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的作用提供了新思路。

2.2.2 EGC-腸道上皮細(xì)胞：EGC除了對(duì)腸道神經(jīng)元的營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用之外，還促進(jìn)腸道黏膜屏障的穩(wěn)定和完整[28]。腸道屏障是通過(guò)調(diào)節(jié)腸道內(nèi)容物來(lái)預(yù)防微生物或病原體的入侵以達(dá)到保護(hù)腸黏膜的一種自身保護(hù)機(jī)制。EGC作為腸道黏膜的監(jiān)視細(xì)胞，可以釋放一些調(diào)節(jié)因子，如膠質(zhì)細(xì)胞衍生的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(glial-derived neurotrophic factor, GDNF)直接調(diào)控腸道上皮細(xì)胞的功能，進(jìn)而影響腸道屏障的穩(wěn)定。對(duì)于EGC如何影響腸道黏膜上皮細(xì)胞屏障的機(jī)制目前尚不明確。既往研究[29-30]表明，GDNF具有抗炎作用，當(dāng)腸道發(fā)生炎性病變時(shí)，GDNF即可通過(guò)自分泌方式防止周圍EGC凋亡，也可下調(diào)腸道內(nèi)促炎癥細(xì)胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)的表達(dá)水平，降低炎癥反應(yīng)，促進(jìn)腸道恢復(fù)。也有研究[31]表明，將EGC與腸道上皮細(xì)胞共培養(yǎng)可以有效提高腸道上皮細(xì)胞的屏障功能，與正?；颊呦啾?，潰瘍性結(jié)腸炎患者的病變部位EGC明顯減少。對(duì)EGC基因敲除小鼠使用GFAP的啟動(dòng)子啟動(dòng)皰疹病毒包裝的胸苷激酶，當(dāng)給予抗病毒藥物更昔洛韋時(shí)，小鼠會(huì)因?yàn)榧毙钥漳c回腸炎而迅速死去。同樣利用此轉(zhuǎn)基因小鼠，SAVIDGE等[32]證實(shí)，EGC可以分泌S-亞硝基谷胱甘肽來(lái)調(diào)節(jié)相鄰腸道上皮細(xì)胞間的緊密連接，提示EGC在IBD的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。但也有報(bào)道[14,33]稱，當(dāng)腸道的炎性病變轉(zhuǎn)為長(zhǎng)期慢性狀態(tài)時(shí)，黏膜內(nèi)EGC會(huì)處于過(guò)度活化狀態(tài)，此時(shí)的EGC會(huì)釋放一些促炎神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、生長(zhǎng)因子及促炎細(xì)胞因子等反過(guò)來(lái)激活腸道黏膜的免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞及肥大細(xì)胞等)，釋放組胺及白三烯等促炎物質(zhì)，加劇腸道病變。因此，EGC在IBD的發(fā)病過(guò)程中起重要作用。

3 展望

近年來(lái)，隨著研究的不斷深入，IBD與EGC功能紊亂間的關(guān)系愈加肯定。腸道黏膜屏障受損、免疫細(xì)胞功能失調(diào)、腸道神經(jīng)元功能紊亂都在IBD的發(fā)生、發(fā)展中起到重要作用。EGC除了調(diào)節(jié)自身功能外，對(duì)腸道屏障功能、免疫細(xì)胞趨化、神經(jīng)元所處微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持均發(fā)揮關(guān)鍵作用。深入研究EGC有助于明確其在IBD不同時(shí)期所發(fā)揮的作用，為將EGC的雙向調(diào)節(jié)作用應(yīng)用于IBD的防治提供依據(jù)。通過(guò)對(duì)EGC的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，將來(lái)或許可以通過(guò)調(diào)控 EGC而實(shí)現(xiàn)對(duì)IBD的治療甚至治愈的目的。

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