核受體家族在炎癥性腸病中的作用機制

董月美，張 方，趙美華,張目涵，馮百歲

(鄭州大學第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，鄭州 450014)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn′s disease，CD)兩種疾病形式，主要以反復發(fā)作的便血、腹痛和腹瀉等為臨床表現(xiàn)的胃腸道非特異性慢性炎癥性疾病。此外，CD還涉及腸道狹窄與瘺管形成。近年來，IBD的治療取得了實質(zhì)性進展，包括免疫抑制藥物(如硫唑嘌呤)或生物制劑(如英夫利托西單抗)的應用，但治療方式選擇的個體差異性較大，治療效果也存在差異。近年來，IBD的全球發(fā)病率仍有升高，嚴重影響患者的生存質(zhì)量。因此，尋找IBD的有效治療靶點十分重要。

核受體高表達于胃腸道黏膜，與IBD的起病過程聯(lián)系密切，并可維持胃腸道功能的穩(wěn)態(tài)。研究證實，炎癥組織黏膜中核受體的表達水平降低，但應用其配體激動劑可明顯改善炎癥因子水平及黏膜的鏡下表現(xiàn)[1]。因此，核受體超家族有可能成為IBD治療的新興分子靶點，其配體激動劑有可能成為治療IBD的有效藥物。現(xiàn)就部分核受體家族成員在IBD發(fā)病過程中對腸道穩(wěn)態(tài)維持、免疫反應調(diào)控及腸道微生物定植等的作用機制予以綜述。

1 核受體家族及其分類

核受體屬于配體依賴性轉錄刺激因子，多與脂溶性或膜可通透性配體結合，在細胞核內(nèi)與DNA反應元件結合為單體，激活或抑制目的基因轉錄過程。至今，已發(fā)現(xiàn)48種人類基因組核受體家族成員，小鼠含有49種核受體家族成員，大多數(shù)核受體與巨噬細胞穩(wěn)態(tài)、新陳代謝以及轉錄調(diào)節(jié)機制有關[2]。此外，核受體還參與調(diào)控生物體內(nèi)發(fā)育、代謝、炎癥、免疫等多種生物作用[3]。核受體家族包括經(jīng)典核受體及孤兒受體兩大類，它們具有相似的分子結構——N端反式激活結構域、高度保守的DNA結合結構域和C端配體結合結構域。經(jīng)典的核受體識別類固醇類，甲狀腺激素和維生素代謝產(chǎn)物等配體，而孤兒受體識別的生理性配體尚不清楚。核受體可參與多種疾病的發(fā)病過程，如動脈粥樣硬化、關節(jié)炎、腫瘤和IBD等[4]。

過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)，吲哚和孕烷X受體(pregnane X receptor，PXR)，某些宿主細菌代謝物如膽汁酸和法尼醇X受體法尼醇X受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)等絕大部分胃腸道核受體被認為是激素傳感器；此外，維甲酸相關孤兒受體γ(retinoic acid-related orphan receptor γ，RORγ)和肝細胞核因子4α(hepatocyte nuclear factor-4α，HNF-4α)等核受體在修復腸道上皮完整性、感知微生物代謝產(chǎn)物、調(diào)節(jié)黏膜屏障黏液分泌、參與杯狀細胞丟失和自噬、調(diào)控緊密連接蛋白質(zhì)表達和定位等過程發(fā)揮主要作用[5]。

2 核受體家族和IBD發(fā)生

2.1PPARγ PPARγ屬于核受體 PPAR亞家族成員。PPARγ在脂肪組織及消化道系統(tǒng)中高表達，可促進脂質(zhì)代謝、維持組織對胰島素敏感性、參與調(diào)節(jié)腸道上皮細胞增殖并維持腸道完整性。在IBD起病過程中，PPARγ可調(diào)控多種信號通路分子(如腫瘤相關蛋白53，環(huán)氧合酶2和核因子κB等)，發(fā)揮抗炎作用[6]。研究證實，PPARγ配體依賴性激活及泛素化，導致PPARγ與炎癥相關基因啟動子處核受體輔阻遏物(組蛋白脫乙酰酶3等)復合物之間的相互作用，抑制調(diào)節(jié)免疫和體內(nèi)炎癥平衡的炎癥相關靶基因信號途徑的轉錄激活[7]。此外，PPARγ可選擇性殺傷與IBD相關的腸道細菌，并維持結腸組織中固有抗菌免疫反應，預防腸道炎癥和調(diào)節(jié)腸道免疫耐受。研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ的多種配體(如羅格列酮和曲格列酮等藥物)在多種腸炎相關小鼠模型和細胞模型中均可發(fā)揮抗炎效應；進一步研究發(fā)現(xiàn)，以上抗炎效應主要通過核因子κB抑制劑依賴性途徑抑制核因子κB的轉錄激活[8]。

對5-氨基水楊酸類(一線IBD治療藥物)的研究發(fā)現(xiàn)，5-氨基水楊酸類可誘導腸道上皮細胞PPARγ的表達與活化，增強細胞核內(nèi)轉錄共激活因子的募集并激活DNA序列元素(如：過氧化物酶體增殖物驅(qū)動基因)，促進PPARγ的易位；與野生型小鼠相比，PPARγ雜合小鼠對5-氨基水楊酸類藥物治療反應缺失，可見，5-氨基水楊酸類藥物可能作為PPARγ抗炎作用的靶標[9]。

PPARγ還可抑制炎癥因子，如白細胞介素(interleukin，IL)6、腫瘤壞死因子-α、人髓過氧化物酶等的生成，減輕炎癥反應。UC患者腸道上皮細胞中PPARγ的表達水平明顯降低，間接說明了PPARγ的抗炎作用[10]。據(jù)報道，PPARγ還參與CD纖維化形成過程。PPARγ對腸道免疫細胞(如巨噬細胞與T淋巴細胞)發(fā)揮免疫調(diào)控作用[11]。一方面，表達于巨噬細胞表面的PPARγ可抑制小鼠肺部組織輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)1型免疫反應，減緩炎癥進展，并維持肺臟穩(wěn)態(tài)環(huán)境；另一方面，Th2型細胞因子(如IL-4)可增強PPARγ表達，進而促進M2型巨噬細胞的生成。而巨噬細胞和T淋巴細胞也是IBD發(fā)病過程中的重要免疫細胞，由此可見，PPARγ參與了IBD發(fā)病機制中適應性免疫應答過程。

2.2PXR PXR是核受體超家族中含氮磷酸酶調(diào)控分子Ⅱ亞家族的一員，因孕烷可作為PXR的激動劑，故稱為PXR。PXR高表達于小腸、結腸、肝臟和腎臟等組織器官中，PXR基因缺失與腸道炎癥有關。IBD患者腸道PXR表達減少[12]。此外，PXR在部分T淋巴細胞、B淋巴細胞和單核細胞等均有表達，且PXR可抑制T淋巴細胞活化以及炎癥因子(γ干擾素、IL-6、腫瘤壞死因子-α、單核細胞趨化蛋白和IL-1β等)產(chǎn)生。對UC和CD患者的炎癥結腸組織基因譜分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)種解毒相關基因和ATP結合盒轉運蛋白均下調(diào)，PXR表達也相應減少，腸道上皮屏障破壞程度增加，此外，研究還發(fā)現(xiàn)，IBD患者體內(nèi)參與PXR活性或表達的單核苷酸多態(tài)性相關編碼基因的水平升高，提示PXR目的基因可能對腸道上皮黏膜屏障發(fā)揮保護作用[13]。5-孕烷-3B-醇-20-酮-16A-腈，PXR配體，激活細胞外排轉運蛋白(谷胱甘肽S-轉移酶A1、多藥耐藥蛋白2等)減輕右旋葡聚糖硫酸鈉誘導結腸炎癥[14]。PXR可通過Toll樣受體4觸發(fā)機體免疫系統(tǒng)，激活適配分子髓樣分化因子88轉導途徑，進一步激活核因子κB等核轉錄因子的激活及釋放，促進細胞因子(如腫瘤壞死因子-α)的產(chǎn)生。此外，PXR以及配體作用參與腸道抗菌肽的分泌，通過封閉或中和作用，維持腸道穩(wěn)定性。類腸道上皮樣細胞Caco-2細胞株與PXR激動劑(如利福昔明)共刺激培養(yǎng)后，受損上皮細胞屏障修復作用及切口愈合率均明顯增強[15]。

2.3FXR FXR是膽汁酸受體的法尼基衍生物X受體，其基因位于12號染色體 (12q23.1)。人體內(nèi)FXR主要在小腸、肝、腎及腎上腺組織表達。FXR是一種膽汁酸結合轉錄因子，通過調(diào)控一系列基因表達，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)膽汁酸濃度，參與膽汁酸腸肝循環(huán)以及腸道膽固醇、葡萄糖和氨基酸等代謝過程，進而調(diào)控腸道炎癥反應，修復黏膜屏障和預防腸道細菌移位。有研究認為，F(xiàn)XR參膽汁性膽管炎、2型糖尿病、心血管疾病和結直腸癌的發(fā)病過程，F(xiàn)XR的激活也與IBD的發(fā)生發(fā)展密切相關[16]。

FXR激活腸道上皮中腸膽汁酸結合蛋白和成纖維細胞生長因子15的轉錄，調(diào)節(jié)肝臟、中樞及腸道穩(wěn)態(tài)。FXR與其配體(如鵝去氧膽酸)結合，可負性調(diào)節(jié)IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子-α等細胞因子；FXR還可調(diào)節(jié)Ⅰ型膠原蛋白、金屬蛋白酶組織抑制劑1和平滑肌肌動蛋白基因等，表明FXR可能與IBD炎癥進展以及組織重塑過程有關[17]。對炎癥結腸組織中FXR表達的研究發(fā)現(xiàn)，逆轉錄聚合酶鏈反應檢測FXR mRNA在2,4,6-三硝基苯磺酸誘導結腸炎小鼠結腸以及人CD結腸中表達均減少，且FXR mRNA表達水平與結腸黏膜內(nèi)鏡下表現(xiàn)呈正相關。體外實驗證實，基因敲除FXR小鼠模型結腸組織炎癥因子表達水平顯著升高。對2,4,6-三硝基苯磺酸或右旋葡聚糖硫酸鈉誘導結腸炎小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，應用FXR激動劑奧貝膽酸后，炎癥因子生成、炎癥細胞浸潤、杯狀細胞缺失減少，小鼠結腸上皮細胞通透性降低；進一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR與其配體結合通過激活轉錄信號分子——激活蛋白1以及信號轉導及轉錄激活因子3等信號通路發(fā)揮抗炎作用[18]。Inagaki等[19]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR可抑制腸道細菌過度滋生，保護腸道黏膜免受細菌引起的損傷。研究發(fā)現(xiàn)，腹膜注射FXR激動劑抑制離體結腸組織中的鈣離子和腺苷-3′,5′-環(huán)化一磷酸依賴性分泌反應，并減輕卵清蛋白誘導的腹瀉癥狀和體內(nèi)霍亂毒素誘導的腸液積聚過程；分子水平研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR抑制囊性纖維化跨膜傳導調(diào)節(jié)通道的表達減弱頂端氯離子電流，抑制基底外側鈉-鉀ATP酶活性，提示FXR在結腸上皮細胞中發(fā)揮新型抗分泌作用，其激動劑(如GW4064類藥物)有望成為臨床新型止瀉藥物[20]。

2.4RORγ 在IBD疾病進程中，多種炎癥細胞(如中性粒細胞、T淋巴細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞)參與其中，其中Th17和Th1/17細胞也發(fā)揮關鍵作用。RORγ是維甲酸相關孤兒核受體家族成員之一，是Th17和Th1/17細胞分化和激活的主要調(diào)節(jié)因子。Cho等[21]發(fā)現(xiàn)，RORγt+T淋巴細胞在CD患者末端回腸的水平顯著升高。TAK-828F和RORγ反向激動劑通過以劑量依賴性方式減少腸系膜淋巴結Th17和Th1/17細胞浸潤，減少炎癥因子(如IL-17A等)分泌，促進IL-10等抗炎因子釋放增加。另外，RORγ受體抑制閉鎖小帶蛋白和黏蛋白2基因表達，參與腸道黏膜修復過程[22]。

腸道微生物群紊亂與IBD發(fā)生密切相關，RORγ調(diào)節(jié)性T細胞廣泛分布于IBD患者腸道組織，通過提高腸道組織對微生物的耐受性，減輕腸道炎癥反應，反之，腸道微生物群引起的Th17/RORγ調(diào)節(jié)性T細胞失調(diào)與疾病嚴重性呈正相關[23]。IBD患者腸道慢性炎癥與結腸癌關系密切，Rizzo等[24]發(fā)現(xiàn)，結腸癌組織共表達RORγ調(diào)節(jié)性T細胞可影響樹突狀細胞內(nèi)細胞因子IL-6的分泌，而IL-6主要通過介導信號轉導及轉錄激活因子3信號傳導通路調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖和分化，進而影響腫瘤細胞浸潤轉移過程。

2.5維生素D受體 脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射后在皮膚角質(zhì)層形成其前體維生素D3，隨后被肝臟攝取形成中間代謝產(chǎn)物——25-羥維生素D3，最終在腎臟維生素D-1α羥化酶作用下合成活性維生素D3。細胞內(nèi)活性維生素D3與維生素D受體結合調(diào)節(jié)人體免疫、腫瘤和代謝等過程。維生素D受體幾乎表達于全身組織中，在結腸、甲狀腺和腎臟等組織器官的表達豐富。維生素D及其受體與IBD的關系密切，IBD患者腸道維生素D代謝失衡，血清25-羥維生素D水平降低，維生素D受體表達水平下調(diào)[25]。研究發(fā)現(xiàn)，炎癥細胞(如單核細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞及活化的T/B淋巴細胞)的細胞核表達維生素D受體的水平較高，表明維生素D受體可能參與IBD等自身免疫性疾病炎癥細胞的分化和功能[26]。

Claudin-2蛋白是一種緊密連接相關蛋白，可介導上皮細胞的細胞旁水分轉運過程。研究發(fā)現(xiàn)，Claudin-2蛋白水平與IBD活動度呈正相關，維生素D受體缺乏導致腸道感染狀態(tài)下Claudin-2蛋白水平急劇升高，可能與核因子κB抑制劑和信號轉導及轉錄激活因子信號通路增強Claudin-2蛋白啟動子活性有關[27]?；蚯贸S生素D受體的小鼠對右旋葡聚糖硫酸鈉溶液耐受性降低，Liu等[28]發(fā)現(xiàn)，腸上皮細胞特異性維生素D受體缺陷導致腸道細胞凋亡增多，進一步說明了維生素D受體在維持腸道黏膜屏障中的重要作用。維生素D受體轉基因表達修復維生素D受體敲除2,4,6-三硝基苯磺酸可誘導小鼠結腸黏膜損傷，減少炎癥細胞浸潤，抑制IL-6、腫瘤壞死因子-α、IL-17和IL-18等炎癥因子的釋放，間接或直接影響轉錄調(diào)控過程。此外，維生素D受體還可影響胃腸道防御素分泌、潘氏細胞抗菌功能和細菌定植等過程，保護腸道免于感染，維持胃腸道平衡狀態(tài)[6]。

2.6其余核受體家族成員與IBD 目前，對核受體家族的研究仍十分有限。除上述核受體成員外，IBD發(fā)病過程還與孤兒核受體 Nur77、HNF-4α、核受體亞家族2組F成員6等關系密切。維生素D受體高表達于大量炎癥細胞(如單核細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞及活化的T/B淋巴細胞)細胞核內(nèi)，參與IBD等自身免疫性疾病炎癥細胞的分化和功能調(diào)節(jié)等過程；孤兒核受體 Nur77與細胞內(nèi)信號分子-腫瘤壞死因子受體相關因子6結合，抑制Toll樣受體/IL-1R傳導途徑的激活，進而阻斷炎癥反應。另外，孤兒核受體 Nur77還可阻斷TATA盒連接蛋白因子6泛素化和寡聚化，負性調(diào)控炎癥相關因子核因子κB和激活蛋白1的激活，減輕IBD腸道炎癥反應[4]。

HNF-4α主要表達于肝臟、腎臟、胰腺、小腸和結腸組織中。研究發(fā)現(xiàn)，IBD患者腸道組織中HNF-4α水平顯著降低，HNF-4α缺失小鼠對DSS溶液耐受性降低，且腸道上皮細胞通透性增加[29]。核受體亞家族2組F成員6可抑制T淋巴細胞炎癥因子(如γ干擾素、腫瘤壞死因子-α和IL-17等)分泌，調(diào)節(jié)腸道上皮黏膜屏障相關因子黏蛋白2的表達。研究表明，核受體亞家族2組F成員6可調(diào)控結腸癌相關轉錄因子表達，抑制黏附分子(如閉鎖小帶蛋白、上皮鈣黏素和β聯(lián)蛋白)產(chǎn)生，阻腫瘤細胞遷移及擴散[5]。近期研究發(fā)現(xiàn)，核受體家族成員還可通過影響腸道微生物群調(diào)控IBD疾病進展[30]。

PPARγ、PXR和HNF-4α等核受體在IBD患者結腸組織中表達水平均明顯下調(diào)，其中HNF-4α減少最為明顯；PPARγ、RORγ、維生素D受體、維生素A維甲酸受體以及肝X 受體等核受體均可調(diào)控幼稚CD4+T淋巴細胞向Th17細胞和調(diào)節(jié)T細胞的轉化，參與腸道病原微生物的宿主免疫反應等過程[29]；表達PPARγ、孤兒核受體 Nur77或肝X受體等核受體的巨噬細胞對維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)至關重要[31]；核受體亞家族2組F成員6和PPARγ可增強黏蛋白1基因表達，HNF-4α可上調(diào)腸道杯狀細胞和黏蛋白3基因轉錄激活等[29]。

3 結 語

核受體不僅與IBD關系密切，還參與其他疾病，如結直腸癌、腸易激綜合征以及2型糖尿病等疾病的發(fā)生。綜上所述，大多數(shù)核受體家族成員可減緩腸道炎癥進展，保護腸道上皮完整性，調(diào)控腸道穩(wěn)態(tài)，各成員之間相互協(xié)同參與IBD發(fā)病過程。部分核受體的配體激動劑(如羅格列酮、姜黃素、苯扎比特、骨化三醇和維生素D3等藥物)已經(jīng)進入臨床試驗階段，并取得一定的治療效果[32-33]。因此，對核受體及其家族成員的進一步研究有助于指導IBD的臨床治療。