炎癥性腸病的免疫調(diào)控研究進(jìn)展

陳 策，黃功華，劉新光※

(1.廣東醫(yī)科大學(xué)衰老研究所 廣東省醫(yī)學(xué)分子診斷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東 東莞 523808； 2.廣東醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子學(xué)研究所，廣東 東莞 523808； 3.上海市免疫學(xué)研究所 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，上海 200025)

過去炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)在西方國家多見，而發(fā)展中國家發(fā)病率相對(duì)較低。然而，近20年來中國IBD的發(fā)病率呈顯著上升趨勢(shì)[1-2]。IBD包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn′s disease，CD)，其中UC是具有復(fù)發(fā)傾向的慢性潰瘍性腸道病變，僅發(fā)生于結(jié)腸，通常為緩慢、隱匿性起??；CD是慢性、增生性、貫壁性的炎癥性疾病，能以不連續(xù)的方式侵襲胃腸道的任何部位[3]。IBD患者具有腸炎相關(guān)結(jié)腸癌高發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，目前認(rèn)為遺傳易感性、黏膜免疫和腸道微生態(tài)環(huán)境三者的相互作用可能參與IBD的發(fā)病過程，但具體發(fā)病機(jī)制仍不清楚[4-6]。

IBD重要的病理改變之一是腸上皮細(xì)胞凋亡脫落導(dǎo)致腸上皮之間緊密連接減弱，黏膜屏障被破壞，進(jìn)而導(dǎo)致腸道黏膜通透性增加，病原微生物移行進(jìn)入腸道固有層[3,7]。腸道內(nèi)的免疫細(xì)胞包括巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DCs) 以及固有淋巴細(xì)胞(innate lymphoid cells，ILCs)等識(shí)別入侵的病原微生物，進(jìn)行殺傷和清除。除此之外，適應(yīng)性免疫細(xì)胞如輔助性T細(xì)胞(T helper cell，Th)1、Th2、Th17和Th9等多種亞群的T細(xì)胞和B細(xì)胞在IBD中也發(fā)揮重要作用。DCs或巨噬細(xì)胞等識(shí)別病原微生物，經(jīng)過攝取加工呈遞給T細(xì)胞或B細(xì)胞，T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子或B細(xì)胞分泌抗體參與免疫反應(yīng)，同時(shí)巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞分泌趨化因子,如CC趨化因子配體[chemokine (C-C motif) ligand，CCL]2、CCL3、CCL4、CCL20及CXC趨化因子配體[chemokine (C-X-C motif) ligand,CXCL]8、CXCL10等則進(jìn)一步募集免疫細(xì)胞到腸道固有層局部組織發(fā)揮作用，清除致病原[8-10]?，F(xiàn)就免疫細(xì)胞在IBD發(fā)病中的作用進(jìn)行綜述，以了解IBD的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制。

1 固有免疫細(xì)胞在IBD中的免疫調(diào)控作用

1.1 巨噬細(xì)胞在IBD中的免疫調(diào)控作用 根據(jù)激活方式不同巨噬細(xì)胞分為兩類：經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞(classical activated macrophage，M1型)和替代活化巨噬細(xì)胞(alternative activated macrophage，M2型)，M1型巨噬細(xì)胞可被γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子激活，分泌白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-12、IL-23、TNF-α、IL-6、IL-1β以及CXCL9、CXCL10等。M2型巨噬細(xì)胞被IL-4、IL-13和巨噬細(xì)胞集落刺激因子激活，分泌IL-10[11]。非炎癥狀態(tài)下M1/M2型巨噬細(xì)胞處于平衡狀態(tài)，M1型巨噬細(xì)胞作為效應(yīng)細(xì)胞參與Th1細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，促進(jìn)炎癥反應(yīng)，而M2型巨噬細(xì)胞分泌IL-10可以抑制炎癥細(xì)胞因子分泌，維持腸道免疫耐受[12]。在IBD狀態(tài)下，巨噬細(xì)胞識(shí)別病原微生物分泌炎癥細(xì)胞因子IL-1α、IL-1β和TNF-β，加重炎癥反應(yīng)[9]。

Zhu等[13]在葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)C57BL/6小鼠腸炎模型中發(fā)現(xiàn)，M1/M2型巨噬細(xì)胞比例失衡，IL-23和TNF-α分泌增多，而IL-10受到抑制，通過傳輸M2型巨噬細(xì)胞到腸炎小鼠可以促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg細(xì)胞)的分化和IL-10分泌，從而減輕疾病嚴(yán)重程度。Kang等[14]通過調(diào)節(jié)脂肪酸代謝從而調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化，抑制雷帕霉素靶蛋白或敲除腦信號(hào)蛋白6D，CX3CR1highM2型巨噬細(xì)胞減少，IL-10分泌減少，易誘發(fā)腸炎。同時(shí)miR-155通過靶標(biāo)CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β和細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制蛋白1參與M1/M2型巨噬細(xì)胞分化，抑制miR-155可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型分化，從而減輕腸炎[15]。生物治療為IBD治療開創(chuàng)了新紀(jì)元，用TNF-α單克隆抗體治療CD，可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型分化，加速黏膜愈合，有效緩解腸炎[16]。因此，通過抑制巨噬細(xì)胞向M1型分化而促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型分化可能為治療IBD提供參考。

1.2 DCs在IBD中的免疫調(diào)控作用 DCs是最重要的抗原呈遞細(xì)胞，通過其表面的模式識(shí)別受體識(shí)別外源病原體并呈遞給未成熟T淋巴細(xì)胞，在固有免疫和適應(yīng)性免疫中發(fā)揮橋梁作用。在正常腸道穩(wěn)態(tài)下，DCs處于免疫耐受狀態(tài)。在腸炎發(fā)病過程中，DCs可抑制或促進(jìn)腸炎發(fā)生，CD103+DCs可以促進(jìn)Treg細(xì)胞分化，抑制炎癥反應(yīng)，CX3CR1+DCs促進(jìn)炎癥反應(yīng)[17]。

Drakes等[18]從腸炎小鼠分選腸道DCs，與腸炎部位T細(xì)胞共培養(yǎng)作為實(shí)驗(yàn)組，同時(shí)DCs和同基因異體小鼠脾臟T細(xì)胞共培養(yǎng)作為對(duì)照，結(jié)果顯示DCs與腸炎部位T細(xì)胞共培養(yǎng)分泌的IFN-γ和IL-6水平明顯高于對(duì)照組，提示DCs可能通過與T細(xì)胞相互作用促進(jìn)IBD的發(fā)病。IBD患者結(jié)腸黏膜白三烯B4高表達(dá)，白三烯B4受體1對(duì)白三烯B4有高親和力，DCs中敲除白三烯B4受體1可以減少TNF-α、IL-6和IL-12分泌，抑制Th1和Th17細(xì)胞分化，減輕腸炎。白三烯B4受體1主要通過磷脂酶Cβ-蛋白激酶C途徑促進(jìn)炎癥因子的釋放從而加重IBD，因此抑制DCs中白三烯B4受體1可為IBD治療提供新思路[19]。

然而Paiatto等[20]在腸炎模型中發(fā)現(xiàn)通過轉(zhuǎn)輸DCs到腸炎模型小鼠可以減輕疾病嚴(yán)重程度。針對(duì)DCs表面表達(dá)的共刺激分子CD40、CD80和CD86，體外用IL-4和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子培養(yǎng)骨髓來源DCs加入反義寡核苷酸，使骨髓來源DCs變成耐受型，將其注入腸炎小鼠可促進(jìn)Treg細(xì)胞和調(diào)節(jié)性B細(xì)胞的產(chǎn)生，減輕炎癥程度[21]。黃酮類化合物是許多水果和蔬菜中富含的特殊多酚化合物，能夠抑制IBD反應(yīng)。黃酮類化合物通過抑制上皮細(xì)胞中c-Jun氨基端激酶和p38促分裂原活化的蛋白激酶信號(hào)通路，抑制炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的分泌，減少白細(xì)胞和DCs遷移，降低炎癥反應(yīng)[22]。DCs在IBD發(fā)展中的作用尚無定論，可能與不同研究所用的模型、試劑和實(shí)驗(yàn)方法有關(guān)，靶向調(diào)節(jié)DCs內(nèi)相關(guān)基因表達(dá)可能為治療IBD提供思路。

1.3 ILCs在IBD中的免疫調(diào)控作用 ILCs選擇性積聚在腸黏膜組織中，在抵抗病原體入侵、誘導(dǎo)保護(hù)以及維持腸道動(dòng)態(tài)平衡方面發(fā)揮重要作用。ILCs與T細(xì)胞亞群有相似的功能，其可以分泌與Th1、Th2和Th17相關(guān)細(xì)胞因子而被分為ILC1、ILC2和ILC3亞型，它們分別表達(dá)T細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子、GATA結(jié)合蛋白3和視黃酸相關(guān)孤兒受體γt[23]。研究顯示ILCs參與慢性腸道炎癥的發(fā)病，尤其是ILC1和ILC3[24]。基于ILC3是否表達(dá)自然殺傷活性受體(natural cytotoxicity receptors，NCRs)可將ILC3分為NCR+ILC3和NCR-ILC3，在非炎癥狀態(tài)下NCR+ILC3分泌IL-22，NCR-ILC3分泌IL-17。IL-22屬于IL-10家族，可以誘導(dǎo)抗菌肽的分泌，促進(jìn)腸道組織再生。在炎癥狀態(tài)下，NCR-ILC3分泌IL-17增多，而NCR+ILC3分泌IL-22減少，加重炎癥反應(yīng)[24]。

CD患者腸黏膜組織中，ILC1積聚于腸道炎癥部位，NCR+ILC3比例降低，分泌IL-22減少，分泌IL-17的NCR-ILC3增多。此外，相對(duì)于正常人，CD患者中ILC1數(shù)量增加，ILC1通過T細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子途徑分泌的IFN-γ增多，IFN-γ可以促進(jìn)中性粒細(xì)胞遷移，激活巨噬細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞，破壞腸道黏膜屏障[25-26]。用自然殺傷細(xì)胞1.1抗體阻滯ILC1可以減輕腸炎[26]。用白細(xì)胞分化抗原90抗體敲除ILC3s也可以減輕腸炎[27]。此外，IBD中ILC2通過轉(zhuǎn)錄因子GATA結(jié)合蛋白3分泌IL-13導(dǎo)致腸道組織纖維化，破壞腸上皮細(xì)胞屏障功能，加重IBD。Wang等[27]發(fā)現(xiàn)一新的亞群ILCs，其能夠分泌IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)，命名為調(diào)節(jié)性ILCs，參與腸道炎癥免疫調(diào)控。在腸炎小鼠模型中，調(diào)節(jié)性ILCs比例增加，抑制ILC1和ILC3分泌細(xì)胞因子IFN-γ和IL-17。因此ILCs在IBD中發(fā)揮重要作用，具體調(diào)節(jié)IBD的機(jī)制尚未明確，調(diào)節(jié)性ILCs可能作為IBD治療的新方向。

2 適應(yīng)性免疫細(xì)胞在IBD中的免疫調(diào)控作用

2.1 T細(xì)胞在IBD中的免疫調(diào)控作用 初始型CD4+T細(xì)胞受到外抗原刺激后分化為各種亞群，根據(jù)產(chǎn)生細(xì)胞因子和效應(yīng)的不同可將CD4+T亞群分為Th1、Th2、Th17、Treg以及Th9細(xì)胞[28]。初始型T細(xì)胞在IL-12和IL-27的誘導(dǎo)下可分化為Th1細(xì)胞，產(chǎn)生效應(yīng)分子IFN-γ、TNF和IL-2，參與細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，對(duì)清除胞內(nèi)病原體是必需的[29]。初始型T細(xì)胞在IL-4的誘導(dǎo)下分化為Th2細(xì)胞，分泌效應(yīng)分子IL-4、IL-5和IL-13，參與體液免疫應(yīng)答并參與寄生蟲防御[30]。Treg細(xì)胞可在TGF-β單獨(dú)誘導(dǎo)下從初始性T細(xì)胞分化而來，分泌TGF-β并表達(dá)叉頭框蛋白3(forkhead box protein 3，F(xiàn)oxp3)。Treg細(xì)胞有抗炎功能，可以誘導(dǎo)免疫耐受、抑制自身免疫性疾病并控制移植中的不良反應(yīng)。Th17細(xì)胞可特異地產(chǎn)生效應(yīng)因子IL-17，主要參與自身免疫性疾病[31]。

相對(duì)于UC患者，CD患者Th1細(xì)胞分泌大量的TNF和IFN-γ，IFN-γ影響腸道中巨噬細(xì)胞分泌TNF，從而加重疾病嚴(yán)重程度。而Th2細(xì)胞在UC中起重要作用，UC患者黏膜組織中Th2細(xì)胞分泌大量的IL-5和IL-13，IL-13能夠促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞凋亡，破壞腸道黏膜屏障。根據(jù)腸道黏膜炎癥組織中細(xì)胞因子的來源不同，IBD可分為由Th1細(xì)胞介導(dǎo)的CD和Th2細(xì)胞介導(dǎo)的UC兩種主要類型。CD患者腸黏膜中巨噬細(xì)胞分泌IL-18增加，IL-18屬于IL-1家族，可促進(jìn)Th1細(xì)胞反應(yīng)，抑制IL-10的分泌而加重炎癥[32]。IL-33也屬于IL-1家族成員，其可以促進(jìn)黏液分泌保護(hù)上皮細(xì)胞并上調(diào)IL-5和IL-13表達(dá)，促進(jìn)Th2細(xì)胞反應(yīng)，UC患者IL-33和IL-33受體腫瘤抑制素2表達(dá)增高[33]。Th1細(xì)胞分泌IFN-γ參與CD疾病發(fā)展，但用IFN-γ抗體治療CD并沒有取得滿意的療效。同樣，Th2細(xì)胞分泌IL-13參與UC疾病發(fā)展，用IL-13抗體治療UC同樣也沒有取得成功，具體原因尚不清楚[8,34]。

Th17細(xì)胞在IBD中發(fā)揮重要免疫調(diào)控功能，患者黏膜和血清中IL-17、IL-21和IL-23水平升高。IL-17A可以促進(jìn)腸上皮細(xì)胞分泌IL-8，IL-8會(huì)刺激中性粒細(xì)胞和Th17細(xì)胞趨化至炎癥部位。CD4+T細(xì)胞通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3途徑促進(jìn)Th17細(xì)胞分化和增殖，從而促進(jìn)Th17細(xì)胞分泌IL-17，加重炎癥反應(yīng)，因此通過抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3減少Th17細(xì)胞分化可降低IBD炎癥反應(yīng)[35]。此外，CD患者中IL-21促進(jìn)腸上皮細(xì)胞分泌IL-17A和IFN-γ[10]。Th17細(xì)胞分泌的IL-17A通過TNF-α誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶B和CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β的激活來促進(jìn)IL-17C表達(dá)，從而加重IBD[36]。miR-155在T細(xì)胞分化中發(fā)揮重要作用，敲除miR-155會(huì)降低Th1/Th17細(xì)胞比例，減輕IBD，因此抑制miR-155可以靶向治療IBD[37]。尤特克單抗是人IL-12和IL-23的拮抗劑，拮抗IL-23能夠抑制Th17細(xì)胞分化，減輕炎癥反應(yīng)[38]。

Treg細(xì)胞可分泌IL-10、TGF-β并表達(dá)Foxp3和CD25，抑制CD4+T細(xì)胞向Th1/Th17細(xì)胞分化。Treg細(xì)胞分泌的IL-10和TGF-β可以抑制巨噬細(xì)胞和DCs，從而抑制T細(xì)胞的激活，但Treg細(xì)胞調(diào)節(jié)腸道免疫的機(jī)制尚不十分清楚。Th17/Treg細(xì)胞之間的平衡可以維持腸道正常的生理狀態(tài)[35,39]。Zheng等[40]發(fā)現(xiàn)在UC患者中Foxp3+Treg細(xì)胞數(shù)量減少，蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(protein arginine methyltransferases，PRMTs)與Foxp3+Treg細(xì)胞呈負(fù)相關(guān)，PRMTs調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑和基因表達(dá)，抑制PRMTs可以提高Treg細(xì)胞比例并減輕腸炎。T細(xì)胞中敲除PRMT5可以降低DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1表達(dá)而促進(jìn)Treg細(xì)胞分化，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)可能是PRMT5結(jié)合Foxp3啟動(dòng)子區(qū)域抑制Treg細(xì)胞的分化，因此抑制PRMT5可以促進(jìn)Treg細(xì)胞分化并且降低TNF-α、IL-6和IL-13水平。Treg細(xì)胞在IBD中發(fā)揮免疫保護(hù)作用，抑制炎癥細(xì)胞因子分泌，因此促進(jìn)Treg細(xì)胞分化可能有效治療IBD。

Th9是新近發(fā)現(xiàn)的一種效應(yīng)性T細(xì)胞，在IL-4和TGF-β刺激下通過轉(zhuǎn)錄因子如PU.1和干擾素調(diào)節(jié)因子4途徑分泌IL-9，IL-9通過抑制腸道上皮細(xì)胞的增殖和下調(diào)細(xì)胞緊密連接蛋白的表達(dá)破壞腸道黏膜屏障[41-42]。同時(shí)用IL-9單克隆抗體治療葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的腸炎可以減輕疾病的嚴(yán)重程度。Li等[43]發(fā)現(xiàn)在腸炎小鼠中IL-9通過miR-21-緊密連接蛋白8途徑促進(jìn)IBD。抑制miR-21可以降低IL-9的分泌和促進(jìn)緊密連接蛋白8表達(dá)。因此，Th9細(xì)胞可能作為治療IBD的潛在靶點(diǎn)[44]。

2.2 B細(xì)胞在IBD中的免疫調(diào)控作用 B細(xì)胞是一類多功能的免疫細(xì)胞，分泌抗體介導(dǎo)體液免疫，同時(shí)它也可以呈遞抗原向T細(xì)胞提供刺激信號(hào)，并激活T細(xì)胞使其發(fā)揮免疫調(diào)控作用。B細(xì)胞既可抑制也可促進(jìn)腸炎進(jìn)展，Wang等[45-46]研究顯示B細(xì)胞缺陷型小鼠在葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)腸炎模型中發(fā)病較正常對(duì)照組加重，隨后在B細(xì)胞缺陷型小鼠誘導(dǎo)腸炎模型前輸入B細(xì)胞再喂食葡聚糖硫酸鈉，小鼠腸炎發(fā)病減輕。CD11b+B細(xì)胞通過分泌CXCL9調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞增殖，Treg細(xì)胞分泌TGF-β促進(jìn)漿細(xì)胞分泌免疫球蛋白(immunoglo-bulin，Ig)A，抑制葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的小鼠腸炎。

然而B細(xì)胞也可促進(jìn)IBD的發(fā)展。CD患者外周循環(huán)B細(xì)胞活性增高，B細(xì)胞表面Toll樣受體2表達(dá)增高，分泌的IL-8增多，趨化中性粒細(xì)胞向組織炎癥部位遷徙，導(dǎo)致CD患者的病情加重，原因可能是IBD中布魯頓酪氨酸激酶磷酸化介導(dǎo)B細(xì)胞受體活化導(dǎo)致Toll樣受體2表達(dá)增多[47]。CD或UC患者腸道黏膜組織浸潤大量B細(xì)胞、IgG+漿細(xì)胞和IgA+漿細(xì)胞，漿細(xì)胞分泌IgG抗體量依賴于IBD嚴(yán)重程度。CD或UC患者IL-21分泌增多，IL-21可以促進(jìn)CD19+漿細(xì)胞表達(dá)顆粒酶B，增加對(duì)腸上皮細(xì)胞的毒性[48]。UC患者中調(diào)節(jié)性B細(xì)胞和Th17細(xì)胞數(shù)量增多，分泌的IL-10和IL-17增多，而恢復(fù)期調(diào)節(jié)性B細(xì)胞比例減少，Th17細(xì)胞數(shù)量增多，IL-10/IL-17比例降低，因此調(diào)節(jié)性B細(xì)胞/Th17細(xì)胞比例下降預(yù)示UC的預(yù)后較好[49]。因此，靶向針對(duì)B細(xì)胞治療IBD，可以通過促進(jìn)B細(xì)胞向調(diào)節(jié)性B細(xì)胞分化而抑制CD19+漿細(xì)胞。

3 小 結(jié)

IBD是一個(gè)復(fù)雜的慢性疾病，腸道免疫在IBD疾病發(fā)生、發(fā)展起重要作用?；谀壳暗难芯?，不同免疫細(xì)胞免疫調(diào)控作用不同，固有免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞通過分泌細(xì)胞因子和抗體，或者表觀遺傳修飾調(diào)節(jié)細(xì)胞分化參與調(diào)節(jié)IBD的發(fā)展，因此對(duì)IBD免疫治療方法也不完全相同[50]。目前IBD的免疫治療尚未取得滿意療效，因此深入研究免疫細(xì)胞在IBD中的免疫作用及機(jī)制，尋找有效的免疫療法，為IBD的早期診斷、有效治療及疾病進(jìn)展評(píng)估提供更準(zhǔn)確的依據(jù)成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。