腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)腸上皮屏障的調(diào)節(jié)與功能紊亂疾病

狄治杉, 楊澤俊, 朱敏佳, 王菲菲, 李利生, 徐敬東

狄治杉, 楊澤俊, 朱敏佳, 王菲菲, 徐敬東, 北京市首都醫(yī)科大學(xué)生理學(xué)與病理生理學(xué)系 北京市 100069

李利生, 北京市首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 北京市100069

核心提要: 膠質(zhì)細(xì)胞廣泛分布于整個(gè)消化道. 具有神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)支持和神經(jīng)免疫的屬性.在消化系統(tǒng)疾病以及非消化系統(tǒng)疾病中發(fā)揮不可或缺的作用. 特別是近年來發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細(xì)胞在免疫調(diào)控中的作用, 成為目前消化領(lǐng)域備受關(guān)注的治療靶點(diǎn).

0 引言

腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(enteric glial cells, EGCs)作為腸神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成成分, 可將腸神經(jīng)系統(tǒng)的各種組分粘合在一起, 在人體扮演了重要的粘合劑角色. 除此之外,EGC還具有調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)、參與神經(jīng)保護(hù)等作用, 是腸道生理功能和炎癥反應(yīng)的復(fù)雜相互關(guān)系中的積極參與者. EGC可以調(diào)節(jié)腸上皮屏障(intestinal epithelial barrier,IEB)的完整性, 在此過程中可作為抗原呈遞細(xì)胞影響腸上皮細(xì)胞的增殖與分化. 因此, EGC在維持IEB的完整性、保持腸道微生物生態(tài)平衡和調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮了不可替代的作用. 最近, 大量的研究表明EGCs的改變可能在腸道疾病的引發(fā)中有重要的作用. 因此, 本綜述的重點(diǎn)將放在基礎(chǔ), 轉(zhuǎn)化和/或臨床研究支持的新興概念上, 探討EGCs在通訊、腸道微環(huán)境中其他細(xì)胞的相互調(diào)節(jié)以及感染和炎癥中的作用. 另外在臨床上, EGCs正在成為神經(jīng)胃腸病學(xué)的新領(lǐng)域和潛在的治療靶點(diǎn).

1 EGCs

“神經(jīng)膠質(zhì)”源于希臘語, 意思為腸道神經(jīng)系統(tǒng)的粘合劑. 多年來, EGCs被認(rèn)為主要提供結(jié)構(gòu)支持. 然而, 作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system, CNS)中的星形膠質(zhì)細(xì)胞的EGC可以在腸神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸功能的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)中的作用不可小覷.

EGCs最早是從腸壁中發(fā)現(xiàn), 但是由于研究手段的限制, 直到1971年真正開啟了神經(jīng)膠質(zhì)的研究時(shí)代[1]. 直到20世紀(jì)70年代電子顯微鏡的發(fā)現(xiàn), 科學(xué)家才觀察到了EGCs與中樞系統(tǒng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞在形態(tài)學(xué)中的相似性. 在1971年將腸壁內(nèi)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞, 描述這種多分支, 單細(xì)胞周圍沒有基底膜而在整個(gè)神經(jīng)節(jié)周圍觀察到基底膜的細(xì)胞, 確定為一種單獨(dú)的細(xì)胞類型. 此后越來越多的證據(jù)表明, 腸神經(jīng)系統(tǒng)的EGCs與CNS中的星形膠質(zhì)細(xì)胞相對(duì)應(yīng). 從分子學(xué)角度看, 成熟的EGCs能表達(dá)與星形膠質(zhì)細(xì)胞相似的分子標(biāo)記物如: 膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)、波形蛋白(vimentin)[1,2]、連接蛋白-43(connexin, Cx)[3]和S100β[1].

目前發(fā)現(xiàn)有兩種主要的EGCs群, 一種位于神經(jīng)節(jié)內(nèi), 稱為神經(jīng)節(jié)內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞. 其功能有: 釋放生物活性分子、為神經(jīng)元提供神經(jīng)遞質(zhì)前體、螯合和降解胞外神經(jīng)活性分子和接收神經(jīng)遞質(zhì)等功能; 另一種分布于在黏膜上皮細(xì)胞下方, 與黏膜緊密連接, 廣泛分布, 稱為黏膜膠質(zhì)細(xì)胞. 其影響著上皮細(xì)胞的分化、支持粘附、遷移、增殖等功能[4](圖1). Van等[5]人通過將EGC和腸上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cell, IEC)共培養(yǎng)24 h后, 發(fā)現(xiàn)與單獨(dú)培養(yǎng)的IEC相比, 在用EGC培養(yǎng)的IEC中, IEC的116個(gè)基因表達(dá)發(fā)生變化, 其中70個(gè)發(fā)生上調(diào), 46個(gè)發(fā)生下調(diào). 通過使用ingenuity pathway analysis對(duì)其中116個(gè)鑒定的基因進(jìn)行功能分析, 發(fā)現(xiàn)EGC誘導(dǎo)了有利于細(xì)胞-細(xì)胞、細(xì)胞-基質(zhì)粘附以及細(xì)胞分化的基因表達(dá). 并且此實(shí)驗(yàn)用基因芯片證明EGC誘導(dǎo)了IEC的細(xì)胞粘附、分化和運(yùn)動(dòng)加強(qiáng), 這有利于促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)和減少細(xì)胞增殖的效果.

2 IEB

IEB由排列在胃腸道上的單層柱狀上皮細(xì)胞組成. 它的機(jī)械屏障作用的功能完整性受到多種因素調(diào)節(jié), 其中受微生物調(diào)節(jié)的報(bào)道比較多, 而EGCs在其中的作用報(bào)道比較少. 有研究表明在小鼠模型中, 敲除神經(jīng)膠質(zhì)可以誘導(dǎo)炎癥和腸紊亂, 這可能與IEB有關(guān). 由此可見正常EGC功能可能是緩解炎癥的有效策略.

2.1 IEB的生理學(xué)結(jié)構(gòu) IEB由單層IEC組成, 受上皮細(xì)胞與腸神經(jīng)和免疫系統(tǒng)之間的多向相互作用調(diào)節(jié). 當(dāng)這些調(diào)節(jié)出現(xiàn)紊亂時(shí), 腸道微生物群可跨越上皮屏障發(fā)生易位, 腸道微生物群與宿主之間的平衡被破壞, 腸道發(fā)生紊亂, 導(dǎo)致疾病的發(fā)生. 電鏡觀察顯示EGCs、腸神經(jīng)元軸突和IEC之間有直接的聯(lián)系, 這成為相互作用和調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[6,7].

圖1 腸壁中腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的分布模式圖.

從微觀角度上來講, IEB主要由相鄰IEC的三種連接復(fù)合物組成——緊密連接、黏著連接和橋粒[8]. 黏著連接是由跨膜蛋白E-鈣粘著蛋白和細(xì)胞內(nèi)成分通過E-鈣粘著蛋白、細(xì)胞內(nèi)成分和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架(actin cytoskeleton, AC)之間的相互聯(lián)系, 保持細(xì)胞形狀, 維持組織整體性. 除此之外, 黏著連接的另一作用是參與組裝緊密連接, 密封細(xì)胞間隙[9]. 而橋粒是跨膜蛋白橋粒芯蛋白和橋粒膠蛋白的連接復(fù)合物, 增強(qiáng)了組織抵抗外界壓力與張力的機(jī)械強(qiáng)度. 黏著連接和橋粒是IEC之間的粘著劑, 為IEB提供了機(jī)械加固作用, 保持細(xì)胞間的近距離, 并且是細(xì)胞間通信的位點(diǎn)[8].

然而, 三種連接復(fù)合物中, 腸神經(jīng)膠質(zhì)影響最大的是緊密連接. 其主要作用是封閉細(xì)胞間隙, 調(diào)控細(xì)胞旁離子和溶質(zhì)分子的通過. 在緊密連接的組成成分中, 最重要的跨膜蛋白屬于閉合蛋白家族(closed protein family, CPF), CPF是一種組織特異性蛋白, 其決定緊密連接滲透性特性. Claudin家族成員具有相同的結(jié)構(gòu), 均由4個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域組成, 細(xì)胞外形成2個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu), 氨基和羧基末端位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi), 羧基末端在信號(hào)傳導(dǎo)上發(fā)揮重大作用, 其上存在特異性PDZ(PSD-95/DLG/ZO1)結(jié)合區(qū), 可以和胞漿內(nèi)的其他緊密連接蛋白直接相連[10], 例如ZO-1、ZO-2和ZO-3、PDZ結(jié)構(gòu)蛋白-1和PALS-1關(guān)聯(lián)的緊密連接蛋白. 這段序列與細(xì)胞質(zhì)支架蛋白ZO-1、ZO-2相互作用, 可以使閉合蛋白與肌動(dòng)蛋白間接作用,在維持緊密連接之間的穩(wěn)定性和選擇性通透方面起到非常重要的作用[11].

2.2 IEB通透性的調(diào)節(jié) IEB完整性對(duì)機(jī)體健康十分重要,多種因素參與其完整性的調(diào)節(jié). 旁細(xì)胞通透性由緊密連接和黏著連接有關(guān)F-AC的從屬關(guān)系調(diào)節(jié). 過程涉及重要的酶, 如: 肌球蛋白調(diào)節(jié)輕鏈激酶(myosin-regulated light chain kinase, MLCK)[12,13]、PhoA、Rac1[1]、CDC42[14,15]、蛋白激酶C[16]. MLCK可以催化肌球蛋白20KD輕鏈(MLC)的磷酸化并誘導(dǎo)緊密連接蛋白分布.并且 MLCK的上調(diào)可能導(dǎo)致屏障功能障礙和IBD發(fā)病機(jī)制[17]. 相反, 使用藥理學(xué)抑制劑和顯性失活突變體抑制Rac1、CDC42, 發(fā)現(xiàn)抑制細(xì)胞增殖、IEC的恢復(fù)[18]. 除此之外, 旁細(xì)胞滲透性還由關(guān)鍵的緊密連接相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)譯變化調(diào)節(jié), 如ZO-1[19-21]、閉合蛋白(occludin)或密封蛋白(claudins)[22]的磷酸化作用. 旁細(xì)胞通透性還由閉合蛋白或密封蛋白的內(nèi)吞穿梭作用來調(diào)節(jié)[23]. 以上眾所周知, 但是隨著研究的繼續(xù)深入, 發(fā)現(xiàn)還有其他通路參與其中. 有研究表明, 促炎細(xì)胞因子: 腫瘤壞死因子-α, 白細(xì)胞介素-1β和干擾素-γ可以通過對(duì)緊密連接的破壞引起腸道緊密連接通透性的增加, 并通過允許抗原滲透入體內(nèi)以促進(jìn)炎癥過程[24-26]. Ye等[27]人證明了腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor, TNF)誘導(dǎo)的增加腸上皮緊密連接通透性由NF-增加腸上皮緊密連接通結(jié)合和MLCK啟動(dòng)子的活化介導(dǎo). 而IL-10則通過調(diào)節(jié)IEB的滲透性,促進(jìn)腸道屏障功能[28].

3 腸神經(jīng)膠質(zhì)對(duì)IEB通透性的調(diào)節(jié)

腸神經(jīng)和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞與IEC密切關(guān)聯(lián), 并在維護(hù)上皮完整性和腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定功能中起關(guān)鍵作用. 最近的研究表明, 腸神經(jīng)系統(tǒng)的作用特別是腸神經(jīng)膠質(zhì)與上皮下固有層中成纖維細(xì)胞(subepithelial myofibroblasts,ISEMF)[29], 通過調(diào)控s-亞硝基谷胱甘肽(nitrosoglutathione,GSNO)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor,TGF-β)等細(xì)胞因子的產(chǎn)生來調(diào)節(jié)IEB的功能[30-34]. GSNO是通過影響緊密連接蛋白的表達(dá)而影響IEB的功能, 而TGF則通過調(diào)節(jié)IEC的增殖而影響IEB的功能(圖2).

3.1 腸神經(jīng)膠質(zhì)通過衍生GSNO促進(jìn)緊密連接相關(guān)蛋白的表達(dá) 腸神經(jīng)膠質(zhì)衍生的GSNO在體內(nèi)外可擔(dān)任黏膜屏障功能有效誘導(dǎo)物的角色. Savidge等[30]人發(fā)現(xiàn), 在GFAP-HSVtk轉(zhuǎn)基因小鼠中減少腸神經(jīng)膠質(zhì)可以導(dǎo)致組織炎癥, 注射了GCV(ganciclovir, GCV)的GFAP-HSVtk轉(zhuǎn)基因小鼠注射GSNO, 發(fā)現(xiàn)可有效降低EGC減少導(dǎo)致的腸道通透性的增高. 這說明GSNO在體內(nèi)對(duì)黏膜屏障功能具有保護(hù)功能. 同樣的Cheadle等[35]使用HT29與EGC共培養(yǎng)或與GSNO共培養(yǎng)后再加入腫瘤壞死因子-α, 白細(xì)胞介素-1β和干擾素-γ后, 發(fā)現(xiàn)EGC不但阻止與其共培養(yǎng)的上皮細(xì)胞通透性增加, 而且增加緊密連接蛋白ZO-1、occludin和磷酸化MLC(P-MLC)的表達(dá), 降低了黏膜的通透性. 此外GSNO也有類似的作用. 以上結(jié)果提示EGCs衍生的GSNO可防止損傷后上皮屏障失效并改善緊密連接蛋白表達(dá), 該作用與不僅與F-Actin的表達(dá)有關(guān), 還部分地受到緊密連接相關(guān)蛋白和閉合蛋白與Actin-細(xì)胞骨架關(guān)聯(lián)的影響[30]. 有趣的是, Savidge等[30]人發(fā)現(xiàn), GSNO的功能與其濃度的大小有關(guān)系. 在低濃度下, GSNO促進(jìn)緊密連接相關(guān)蛋白與細(xì)胞骨架結(jié)合, 而在較高濃度和潛在藥理劑量下, GSNO直接破壞F-Actin的合成, 導(dǎo)致IEB滲透壓升高. 這種現(xiàn)象可能與NO信號(hào)有關(guān). 值得關(guān)注的是, 有研究表明, NO信號(hào)對(duì)上皮的屏障功能具有雙向調(diào)節(jié)作用[36-38]. 這種雙重作用可能與GSNO的劑量有關(guān). 因此, 該結(jié)果提示臨床醫(yī)務(wù)工作者在臨床上可使用低濃度的GSNO來恢復(fù)腸炎患者的IEB功能.

3.2 腸神經(jīng)膠質(zhì)通過衍生神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子降低IEC的死亡除了GSNO, 由EGCs合成并分泌的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(glial cell derived neurotrophic factor, GDNF)使機(jī)體存在自我挽救機(jī)制. Fettucciari等[39]人用毒素B(toxin B, TcdB)處理大鼠的EGC, 發(fā)現(xiàn)在TcdB的細(xì)胞毒性作用下存活的EGC沒有完全恢復(fù), 并且不僅表現(xiàn)出持久的Rac1葡糖基化,細(xì)胞周期停滯和低凋亡, 同時(shí)也增加GDNF的產(chǎn)生, 表明GDNF可通過降低TNF誘導(dǎo)的IEC死亡來維持腸炎期間的黏膜穩(wěn)態(tài).

3.3 腸神經(jīng)膠質(zhì)通過衍生TGF-質(zhì)抑制IEC的增殖 EGCs衍生的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor, TGFβ)可以抑制IEC增殖, 從而降低IEB通透性[6]. 小鼠通過轉(zhuǎn)基因使EGC減少的同時(shí), IEC增殖的研究表明隱窩細(xì)胞增增殖明顯, 此外結(jié)腸腺癌中黏膜膠質(zhì)網(wǎng)絡(luò)間的聯(lián)系顯著降低. 與單獨(dú)培養(yǎng)的Caco-2相比, 混合EGC的體外共培養(yǎng)模型的Caco-2細(xì)胞密度顯著降低. 然而EGC可以誘導(dǎo)Caco-2細(xì)胞表面積顯著增加. 外源性添加TGF-β1部分地復(fù)制了EGC介導(dǎo)的對(duì)細(xì)胞密度和表面積的影響.當(dāng)中和TGF-細(xì)抗體之后, EGC對(duì)Caco-2細(xì)胞增殖效應(yīng)明顯降低[6]. 這表明EGC分泌的TGF-I在抑制IEC增殖中起到關(guān)鍵作用. EGC的此功能的發(fā)現(xiàn)提示其在治療腸道癌癥治療中的發(fā)揮的重要潛能.

除TGF-腸之外, 由EGCs釋放的GSNO可抑制IEC增殖并降低IEB通透性[6,30], GSNO有維持黏膜屏障功能, 并在體內(nèi)腸道膠質(zhì)細(xì)胞受損時(shí)保護(hù)腸道免受炎癥損傷, 同時(shí)降低CD炎癥反應(yīng)[30]. 弗氏志賀氏菌(Shigella freundi)是一種導(dǎo)致IEC的破壞和主要的腸道炎癥反應(yīng)的一種侵襲性病原體. 從人結(jié)腸黏膜與Shigella freundi共培養(yǎng)的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), GSNO可降低Shigella freundi誘導(dǎo)的IEB損傷[40]. 這項(xiàng)研究為治療、預(yù)防與IEB功能障礙相關(guān)的胃腸道疾病, 特別在感染期疾病提供理論依據(jù).

3.4 激活EGC增強(qiáng)腸道屏障功能 基于EGCs和其衍生物在IEB損壞時(shí)起到的保護(hù)作用. 有研究表明激活EGC可增強(qiáng)腸道屏障功能, 而刺激迷走神經(jīng)可通過膽堿能信號(hào)傳導(dǎo)增加表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor, EGF)活性. 當(dāng)Caco-2單獨(dú)培育或與EGC共培養(yǎng), 然后在使用或不使用煙堿膽堿能激動(dòng)劑尼古丁的情況下用Cytomix刺激細(xì)胞24 h, 并通過免疫印跡評(píng)估磷酸化的NF-κF抑制劑(P-I-Iα)和磷酸化的NF-κF(P-NF-κ-)的變化. 通過GFAP表達(dá)的增加證明, 用尼古丁刺激導(dǎo)致EGC 活化.Cytomix刺激增加了單獨(dú)或與EGCs一起培養(yǎng)的Caco-2細(xì)胞的通透性. 尼古丁可使Caco-2/EGC共培養(yǎng)物降低滲透性. 尼古丁不能單獨(dú)阻止Caco-2細(xì)胞的屏障通透性.刺激的Caco-2細(xì)胞與尼古丁激活的EGC的共培養(yǎng)阻止了Cytomix誘導(dǎo)的P-I-Iα和P-NF-κ-表達(dá)的增加. 由此可見藥理學(xué)煙堿膽堿能激動(dòng)劑在腸損傷的體外模型中增加EGC 活化并改善IEB功能. 而過程有NF-κF途徑的激活來調(diào)節(jié)屏障功能[41]. 當(dāng)然, 一些藥物會(huì)對(duì)腸神經(jīng)膠質(zhì)產(chǎn)生影響, 從而影響到腸道的正常機(jī)能, 例如阿片類藥物嗎啡會(huì)參與到GDNF的機(jī)制, 損害IEB的功能[42]. 這個(gè)研究提示在臨床上激活EGCs的療法有望成為改善損傷后腸屏障功能的新的治療途徑[41](圖2).

除此之外, 腸道膠質(zhì)細(xì)胞與IEC和腸內(nèi)分泌細(xì)胞等非神經(jīng)細(xì)胞相互作用在維持腸道環(huán)境的穩(wěn)態(tài)中是十分重要的. 膠質(zhì)細(xì)胞通過影響腸細(xì)胞的發(fā)育和成熟調(diào)節(jié)IEB的完整性[43]. 但是, 目前關(guān)于黏膜膠質(zhì)細(xì)胞-腸內(nèi)分泌相互作用知之甚少, 然而, 兩種細(xì)胞之間的特殊結(jié)構(gòu)特征提示膠質(zhì)細(xì)胞可能對(duì)胃腸激素釋放調(diào)節(jié)的候選細(xì)胞之一[44].

圖2 腸神經(jīng)膠質(zhì)對(duì)腸上皮屏障通透性的調(diào)節(jié)的作用機(jī)理模式圖.

4 IEB、腸神經(jīng)膠質(zhì)與疾病

在正常條件下, IEB具有高度選擇性, 可以阻止促炎分子從外部環(huán)境進(jìn)入黏膜下層和血液循環(huán). 然而, 當(dāng)IEB受損內(nèi)毒素或一些病原微生物通過黏膜屏障, 進(jìn)入機(jī)體可引發(fā)一系列的炎性疾病. 另外, 除IBD、IBS的發(fā)生發(fā)展與腸屏障功能障礙相關(guān)性已有大量的報(bào)道, 然而近年來結(jié)腸癌、帕金森綜合征與之相關(guān)性引起了高度關(guān)注.

4.1 結(jié)腸癌 研究表明, 長(zhǎng)期的慢性炎癥是導(dǎo)致癌癥發(fā)病的一個(gè)重要基礎(chǔ). IBD、UC是結(jié)腸癌的主要風(fēng)險(xiǎn)之一,這種疾病的發(fā)生與腸上皮受損密切相關(guān)[45]. EGC釋放的TGF-β可以抑制IEC的增殖, 降低腸道癌癥的發(fā)生幾率, 維護(hù)IEB[46]. 與此同時(shí)有研究表明微血管和EGC之間的相關(guān)活動(dòng). 已經(jīng)證明GDNF是炎癥條件下腸神經(jīng)元和微血管之間自分泌抗細(xì)胞凋亡環(huán)的效應(yīng)物[47]. 當(dāng)在暴露于致癌物的大鼠中用化學(xué)方法去肌間神經(jīng)叢的神經(jīng)支配, 使神經(jīng)元數(shù)量減少63%, 阻止了結(jié)腸腫瘤的發(fā)展[48].而EGCs不僅可以引起腸神經(jīng)元的生成, 還可以控制IEC的增殖. 在腸炎過程中, 膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)變化, 而腸神經(jīng)元在這種情況下數(shù)量增加, 可增加腸道癌癥的發(fā)生幾率[49].以上結(jié)果提示腸神經(jīng)膠質(zhì)對(duì)結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展有顯著影響. 由此可見激活EGC可能成為結(jié)腸癌治的新療策略.

4.2 帕金森病 在過去的二十年里, 帕金森病(parkinson's disease, PD)和腸道失調(diào)存在聯(lián)系這一現(xiàn)象已經(jīng)變得越來越明顯. 在某些時(shí)候, 幾乎每個(gè)帕金森患者都會(huì)出現(xiàn)腸胃的不適, 這也是該疾病中最使人虛弱的非運(yùn)動(dòng)特征. 臨床的數(shù)據(jù)和病理學(xué)研究也證明了腸神經(jīng)系統(tǒng)中路易病理學(xué)(路易小體和神經(jīng)突)的存在. PD的病因現(xiàn)在尚不清楚, 但已有證據(jù)表明慢性神經(jīng)炎癥可以導(dǎo)致神經(jīng)變性[50-56]. 然而神經(jīng)炎癥的來源尚不清楚. 但最近通過對(duì)PD患者的研究表明, PD患者腸道對(duì)乳果糖/甘露醇比值的增高, 以及倡導(dǎo)緊密連接蛋白ZO-1和occludin降低,表明腸道的通透性明顯降低[57]. 同時(shí)ELISA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)PD患者胃腸道中神經(jīng)膠質(zhì)標(biāo)志物GFAP和Sox-10的表達(dá)增加[58]. GFAP和Sox-10的水平與若干促炎性細(xì)胞因子的數(shù)量密切相關(guān), 而這些促炎性細(xì)胞因子是被EGCs活化后釋放. 這些觀察結(jié)果支持PD期間患者胃腸道中發(fā)生膠質(zhì)反應(yīng)的觀點(diǎn). 同時(shí)發(fā)現(xiàn), 神經(jīng)膠質(zhì)標(biāo)志物的水平與疾病的持續(xù)時(shí)間呈負(fù)相關(guān), 這表明腸道膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)在疾病發(fā)作時(shí)高, 隨后隨著時(shí)間降低[58]. 當(dāng)疾病發(fā)作時(shí), 活化細(xì)胞釋放其細(xì)胞因子, EGCs反應(yīng)可能很高. 隨后腸膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)在保持疾病活動(dòng)(如腦中小膠質(zhì)細(xì)胞激活)的同時(shí)減少.

在PD中, EGCs失調(diào)的作用可能是什么呢？首先尸檢結(jié)果表明, PD中腸道化學(xué)表型中沒有明顯的神經(jīng)元丟失與改變, 這提示腸神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)病理學(xué)不太可能稱為PD相關(guān)胃腸功能障礙的致病因素[59,60]. 因此人們假設(shè),是PD中EGCs的生化變化導(dǎo)致了膠質(zhì)的機(jī)能失衡. 這反過來會(huì)導(dǎo)致突觸功能障礙, 并且腸道蠕動(dòng)也會(huì)改變. 這種假設(shè)已經(jīng)被用于慢性便秘中[61]. 其次, PD中EGCs功能障礙支持了Braak的假設(shè). Braak提出PD可能由某種的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子觸發(fā), 該神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子破壞IEB以啟動(dòng)黏膜下神經(jīng)叢末端軸突中的α突觸核蛋白(alpha synuclein,α-Syn)聚集. 同時(shí)由于腸道過度滲透和微生物生態(tài)失調(diào),促炎性腸環(huán)境會(huì)引發(fā)或加劇PD發(fā)病機(jī)制(圖3). 更有趣的是腸細(xì)胞外α-Syn可能的作用, 它能促進(jìn)局部神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng). 腸膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)反過來誘導(dǎo)局部促炎細(xì)胞因子的分泌和炎癥, 從而促進(jìn)PD的進(jìn)一步加重[62-65].

圖3 帕金森綜合征的膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)病機(jī)制示意圖.

5 結(jié)論

總之, 腸神經(jīng)膠質(zhì)不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的“粘合劑”.腸神經(jīng)膠質(zhì)可以通過其分泌的細(xì)胞因子和緊密連接相關(guān)蛋白調(diào)節(jié)IEB的功能. 腸神經(jīng)膠質(zhì)產(chǎn)生s-GSNO、GDNF、TGF-F增強(qiáng)IEB的功能. 而且EGCs還可以與非神經(jīng)細(xì)胞相互作用, 維持腸道環(huán)境的穩(wěn)態(tài). 膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)腸細(xì)胞的發(fā)育和成熟, 以維持IEB的完整性. 在臨床腸神經(jīng)膠質(zhì)對(duì)于IEB的保護(hù)作用已成為治療結(jié)腸癌和帕金森綜合征等疾病的新靶點(diǎn).