應(yīng)激與腸道疾病發(fā)生機(jī)制

李佳佳,任文靜,尹海燕,趙亞飛,唐 勇

李佳佳,任文靜,尹海燕,趙亞飛,唐勇,成都中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院四川省成都市 610075

李佳佳,任文靜,尹海燕,趙亞飛,唐勇,針灸與時(shí)間生物學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 四川省成都市 610075

0 引言

應(yīng)激概念由加拿大病理生理學(xué)家學(xué)者Hans Selye于1936年提出.最早應(yīng)激被分為“良性應(yīng)激”和“惡性應(yīng)激”,后來被定義為機(jī)體穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境受到外來的一些非特異性的刺激而導(dǎo)致的一種不協(xié)調(diào)狀態(tài)[1].70年代心理學(xué)家介入了應(yīng)激的研究,Mason認(rèn)為應(yīng)激應(yīng)該首先是心理學(xué)的概念,生理上有害的動(dòng)因造成腎上腺皮質(zhì)激素分泌上的變化,是心理影響的結(jié)果,表現(xiàn)為抑郁、焦慮、恐懼、心率加快、血壓升高等一系列反應(yīng).這些反應(yīng)可能主要是機(jī)體暴露于應(yīng)激源后,下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal,HPA)軸和自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomic nervous system,ANS)等被激活,皮質(zhì)醇水平釋放增加,從而導(dǎo)致機(jī)體對(duì)內(nèi)外環(huán)境刺激的一種適應(yīng)性反應(yīng)[1,2].生理性的應(yīng)激有助于保持機(jī)體內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定,確保生物體的生存率；而病理性的頻繁、長(zhǎng)期的慢性應(yīng)激則會(huì)增加疾病的易感性或者加重疾病[3].隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)節(jié)奏的加快,心理因素成為機(jī)體應(yīng)激的重要成分；劇烈或者持久的心理應(yīng)激成為神經(jīng)、精神、免疫、心血管、血液、消化、泌尿、生殖等系統(tǒng)疾病發(fā)生的重要因素[4-9].特別是消化系統(tǒng)疾病,無論是腸道腫瘤還是炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)、腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)以及其他功能性胃腸疾病,都與心理應(yīng)激密切相關(guān)[10-14].因此,本文將重點(diǎn)從HPA軸、自主神經(jīng)系統(tǒng)和腸道自身介導(dǎo)心理應(yīng)激與腸道疾病的發(fā)生機(jī)制進(jìn)行綜述.

1 HPA軸介導(dǎo)應(yīng)激參與腸道疾病的發(fā)生

腸道疾病的一個(gè)重要特征就是暴露于不同程度的應(yīng)激及相關(guān)的心理反應(yīng),是生理與心理共病的結(jié)果[10-12,15-17].特別是腦-腸雙向交互作用的改變被認(rèn)為是腸易激綜合征和相關(guān)功能性胃腸疾病的病理生理學(xué)基礎(chǔ)[18,19].其中產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)稱為中樞應(yīng)激回路,包括下丘腦室旁核(paraventricular nucleus,PVN)、杏仁核和中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì).它接收來自外周軀體和內(nèi)臟傳入通路的輸入,也接收來自中樞內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)皮層(內(nèi)側(cè)前額葉皮層、前扣帶皮層和島葉皮層)的輸入[20].促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(corticotropinreleasing factor,CRF)是一種由41個(gè)氨基酸組成的神經(jīng)肽,因其具有促進(jìn)垂體分泌促腎上腺皮質(zhì)激素的作用而被命名,通過激活CRFR1和CRFR2兩種受體參與到應(yīng)激反應(yīng)中[21],是中樞應(yīng)激反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子,存在于PVN、杏仁核和藍(lán)斑中[22,23].PVN中的CRF神經(jīng)元作為協(xié)調(diào)神經(jīng)內(nèi)分泌、自主神經(jīng)和行為應(yīng)激反應(yīng)的一部分,通過將CRF釋放到門靜脈系統(tǒng)中來啟動(dòng)下丘腦-垂體-腎上腺軸功能活動(dòng),通過垂體皮質(zhì)激素刺激促腎上腺皮質(zhì)激素(Adrenocorticotropic hormone,ACTH)釋放,同時(shí)ACTH通過血液循環(huán),促使腎上腺糖皮質(zhì)激素的合成和分泌,從而為機(jī)體應(yīng)對(duì)應(yīng)激事件做好準(zhǔn)備[24,25](圖1).反之糖皮質(zhì)激素生成障礙也會(huì)影響應(yīng)激誘導(dǎo)大鼠腎上腺髓質(zhì)和大腦中CRF家族的成員尿皮質(zhì)激素2基因表達(dá)的變化[26].

腸道疾病的發(fā)生與暴露于社會(huì)心理應(yīng)激相關(guān),其中在對(duì)炎癥性及功能性腸道疾病的臨床研究中發(fā)現(xiàn)疾病的活動(dòng)期與社會(huì)心理應(yīng)激相關(guān),并且針對(duì)腸易激綜合征的治療中,包括心理治療以及抗抑郁藥物的治療,這種治療方式可以改善疾病癥狀和生活質(zhì)量[27].并且在針對(duì)405名潰瘍性結(jié)腸炎或克羅恩病患者為期兩年的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn),疾病活動(dòng)期患者焦慮與抑郁評(píng)分量表異常,并且疾病活動(dòng)期的發(fā)生與疾病靜止期量表異常相關(guān),這說明炎癥性腸病的疾病活動(dòng)和心理應(yīng)激具有雙向影響,這就要求臨床上應(yīng)監(jiān)測(cè)炎癥性腸病患者的心理健康[28].早期母嬰分離作為一種早期生活應(yīng)激模型,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在生命早期接受母嬰分離,成年后容易誘發(fā)腸易激綜合征,故早期母嬰分離也是常用的腸易激綜合征動(dòng)物模型[29,30],這種模型動(dòng)物下丘腦室旁核的CRF mRNA的表達(dá)顯著增加[24].

圖1 下丘腦-垂體-腎上腺軸介導(dǎo)應(yīng)激參與腸道疾病的發(fā)生.CRF：腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子；ACTH：促腎上腺皮質(zhì)激素.

CRF作為中樞應(yīng)激反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子,應(yīng)激導(dǎo)致CRF釋放,CRF通過與CRF1或CRF2兩種不同受體結(jié)合參與到腸蠕動(dòng)、腸分泌和粘膜屏障功能中,在功能性腸道疾病如腸易激綜合征、功能性消化不良以及炎癥性腸病中發(fā)揮重要作用.CRFR1廣泛表達(dá)于哺乳動(dòng)物大腦和腦垂體,是HPA軸激活的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[25].兩種CRF受體可能同時(shí)被激活,CRF1和CRF2的信號(hào)平衡可能決定了應(yīng)激誘導(dǎo)的胃腸道功能變化,CRF信號(hào)平衡可能會(huì)異常地向CRF1轉(zhuǎn)移,從而導(dǎo)致IBS的結(jié)腸運(yùn)動(dòng)和內(nèi)臟痛敏增加[31].尿皮素(Urocortin)為CRF類似物,Urocortin Ⅱ通過CRFR2α受體對(duì)人腸細(xì)胞具有促炎作用,并且可能在人結(jié)腸炎的病理生理中起重要作用[32](圖1).腦室注射CRF以及CRF受體激動(dòng)劑UrocortinⅠ會(huì)通過激活CRFR1誘導(dǎo)結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)加快[33].中樞apelin可通過APJ受體刺激CRF的釋放,急性應(yīng)激和慢性異型應(yīng)激后,微透析液中下丘腦apelin和CRF水平的升高會(huì)減慢胃排空,加速結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)[34].通過側(cè)腦室給藥NPY Y1受體的拮抗劑可導(dǎo)致慢性應(yīng)激后中樞CRF mRNA的表達(dá)以及外周血清中CRF的濃度升高,且可以導(dǎo)致結(jié)腸運(yùn)動(dòng)的失調(diào)[35].除此之外,PVN中的CRFR1陽性神經(jīng)元在暴露于慢性應(yīng)激狀態(tài)下被激活,分泌CRFR1,通過正反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)腎上腺皮質(zhì)釋放糖皮質(zhì)激素[36].糖皮質(zhì)激素受體是調(diào)節(jié)許多生理事件以應(yīng)對(duì)急性和慢性應(yīng)激反應(yīng)的主要角色之一并促進(jìn)人體腸道發(fā)育,加速腸道屏障的發(fā)育,在早期母嬰分離模型中,腸道內(nèi)糖皮質(zhì)激素的高反應(yīng)性會(huì)導(dǎo)致腸上皮完整性的破壞,增加腸道通透性[37].慢性應(yīng)激后糖皮質(zhì)激素受體下調(diào),導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素受體介導(dǎo)的緊密連接蛋白claudin-1和occludin減少,claudin-2增加,導(dǎo)致腸道通透性的增加,以及內(nèi)臟痛覺過敏[38].并且糖皮質(zhì)激素在腸道水平的變化具有區(qū)域特異性,應(yīng)激大鼠結(jié)腸中糖皮質(zhì)激素受體和緊密連接蛋白水平顯著下降,空腸中則無明顯下降[39].在結(jié)腸炎模型中,腎上腺素和皮質(zhì)酮的使用可將背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中阿片類受體的信號(hào)轉(zhuǎn)為興奮性,從而防止在治療結(jié)腸炎過程中對(duì)于阿片類藥物的大量使用[10].

2 自主神經(jīng)、腸神經(jīng)介導(dǎo)應(yīng)激參與腸道疾病的發(fā)生

自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomic nervous system,ANS)由交感和副交感神經(jīng)系統(tǒng)組成,在胃腸道與腸神經(jīng)系統(tǒng)緊密相連,共同控制著腸道內(nèi)的分泌、運(yùn)動(dòng)、腸道免疫以及內(nèi)臟痛覺[40](圖2).

2.1 交感神經(jīng)系統(tǒng) 應(yīng)激導(dǎo)致腸道炎癥的產(chǎn)生通過激活交感神經(jīng)系統(tǒng),導(dǎo)致腎上腺髓質(zhì)激素兒茶酚胺(如：腎上腺素、去甲腎上腺素)的產(chǎn)生.兒茶酚胺介導(dǎo)中樞和外周炎癥細(xì)胞因子的增 加,兒茶酚胺的釋放是應(yīng)激誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子IL-1β與IL-6增加的重要原因[41].此外,內(nèi)臟痛敏與慢性應(yīng)激導(dǎo)致的血液中的去甲腎上腺素及腎上腺素相關(guān),應(yīng)激狀態(tài)下,血液中的去甲腎上腺素及腎上腺素升高,導(dǎo)致內(nèi)臟痛敏[42].外周血液中兒茶酚胺的濃度也與炎癥性腸病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),外源性控制兒茶酚胺血清濃度有助于減少炎性腸病癥狀,防止疾病的進(jìn)一步進(jìn)展[43].此外相關(guān)臨床研究也發(fā)現(xiàn),患有腸易激綜合征婦女的尿液中兒茶酚胺及皮質(zhì)醇的含量明顯增加[44].為期9 d的異型慢性應(yīng)激顯著升高去甲腎上腺素的血漿濃度[45].去甲腎上腺素通過增加結(jié)腸壁肌肉組織和粘膜及粘膜下層中神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor,NGF)的表達(dá),使結(jié)腸特異性背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元敏化,誘導(dǎo)內(nèi)臟對(duì)結(jié)腸直腸擴(kuò)張的超敏反應(yīng),而芬妥拉明聯(lián)合普萘洛爾進(jìn)行腹腔注射則阻斷了應(yīng)激誘導(dǎo)的結(jié)腸壁的NGF升高[46].通過以劑量依賴的方式全身性使用β-腎上腺素能受體拮抗劑普萘洛爾可減輕異型間歇性應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)臟超敏反應(yīng),但不能通過α-腎上腺素能受體拮抗劑苯妥拉明來減弱.使用特定的β-腎上腺素受體拮抗劑,β2腎上腺素受體拮抗劑可緩解異型間歇性應(yīng)激引起的內(nèi)臟超敏反應(yīng),而β1-或β3腎上腺素受體拮抗劑不能緩解[47].多巴胺β-羥化酶是調(diào)節(jié)兒茶酚胺合成的限速酶,在束縛應(yīng)激的小鼠結(jié)腸組織中被誘導(dǎo)表達(dá),表明兒茶酚胺合成與心理應(yīng)激有關(guān),使用a2-腎上腺素受體拮抗劑RX821002進(jìn)行的預(yù)處理減弱了心理應(yīng)激誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的炎癥反應(yīng)[48].因此,α、β-腎上腺素受體通路在交感神經(jīng)介導(dǎo)腸道炎癥的發(fā)病機(jī)制中具有關(guān)鍵作用,并且通過調(diào)節(jié)心理壓力以及α、β-腎上腺素受體通路也在腸道炎癥的治療中具有潛在作用.

圖2 自主神經(jīng)介導(dǎo)應(yīng)激參與腸道疾病的發(fā)生.DRG：背根神經(jīng)節(jié)；NGF：神經(jīng)生長(zhǎng)因子；TNFα：腫瘤壞死因子α；IL-1β：白介素1β.

2.2 副交感神經(jīng)系統(tǒng) 迷走神經(jīng)代表副交感神經(jīng)系統(tǒng)的主要組成部分,該神經(jīng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)督各種重要的身體功能,包括情緒控制、免疫反應(yīng)、消化等.迷走神經(jīng)在抗炎反應(yīng)中起重要作用.它的神經(jīng)傳入受到細(xì)菌LPS或其他應(yīng)激源的刺激,誘導(dǎo)HPA軸的激活[49].有研究表明,Ach是副交感神經(jīng)抗炎途徑的主要因子,可作為神經(jīng)免疫細(xì)胞因子.迷走神經(jīng)可調(diào)節(jié)Ach的免疫反應(yīng),減少巨噬細(xì)胞通過煙堿Ach受體釋放的促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18)[50].單次急性注射脂多糖(LPS,10 mg/kg)制作的應(yīng)激研究中,通過激活迷走神經(jīng)或通過外圍施用α7煙堿樣受體激動(dòng)劑PHA543613,激活調(diào)節(jié)外周免疫反應(yīng)的神經(jīng)回路,阻斷前額葉皮質(zhì)突觸抑制的IL-6依賴性降低[51].在克羅恩病患者中,炎癥會(huì)失去生理穩(wěn)定性,降低迷走神經(jīng)張力,從而促進(jìn)TNF-α的過度表達(dá),而通過刺激迷走神經(jīng)在這些疾病的治療中或有一定的作用[52].通過對(duì)結(jié)腸炎模型大鼠的研究發(fā)現(xiàn),迷走神經(jīng)刺激可改善模型大鼠體重,結(jié)腸粘膜組織病變以及降低TNF-α和IL-1β mRNA水平[53].而自主神經(jīng)刺激也被用于治療炎癥性腸病[54].對(duì)7例克羅恩病患者進(jìn)行迷走神經(jīng)刺激治療后進(jìn)行了6 mo的隨訪,其中5例臨床癥狀逐漸緩解,生物學(xué)和內(nèi)窺鏡檢查指標(biāo)恢復(fù),并伴有迷走神經(jīng)張力[55].此外,作為副交感神經(jīng)組成部分的迷走神經(jīng)在應(yīng)激狀態(tài)下活性被抑制,而刺激迷走神經(jīng)可通過激活腸道巨噬細(xì)胞中的JAK2-STAT3信號(hào)通路來改善腸道炎癥[56].自主神經(jīng)通過交感及副交感神經(jīng)傳入纖維從腸道傳遞感覺、化學(xué)、機(jī)械刺激及傷害性信息,感覺信息通過脊髓傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng),通過HPA軸反饋再次作用于腸道,在此過程中腸神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用.

2.3 腸神經(jīng)系統(tǒng) 腸神經(jīng)系統(tǒng)(enteric nervous system,ENS)由神經(jīng)細(xì)胞、腸神經(jīng)節(jié)、以及神經(jīng)節(jié)之間的神經(jīng)連接和神經(jīng)纖維組成,廣泛分布在腸道內(nèi),獨(dú)立于中樞神經(jīng)系統(tǒng),與腸道的免疫和內(nèi)分泌系統(tǒng)相互作用從而自主調(diào)節(jié)腸道功能[57].

研究顯示腸易激綜合征患者的腸上皮產(chǎn)生并釋放活性蛋白酶,即胰蛋白酶-3能夠向粘膜下神經(jīng)元、初級(jí)傳入神經(jīng)傳遞信號(hào)并誘導(dǎo)內(nèi)臟超敏反應(yīng)[57].并且在慢性應(yīng)激導(dǎo)致的腹瀉型腸易激綜合征大鼠模型中發(fā)現(xiàn)回腸神經(jīng)節(jié)及神經(jīng)元數(shù)量明顯增加,且與應(yīng)激相關(guān)的腹瀉癥狀及粘膜屏障受損程度可能與粘膜下神經(jīng)叢分泌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的增加相關(guān)[58].

在雌性早期斷奶應(yīng)激豬模型中觀察到肥大細(xì)胞數(shù)量增加以及與神經(jīng)元神經(jīng)節(jié)的共定位增強(qiáng)[59].感覺神經(jīng)節(jié)中的大麻素受體1控制內(nèi)臟感覺,并且在慢性應(yīng)激條件下,通過表觀遺傳過程修飾編碼CB1的基因轉(zhuǎn)錄.這些過程可能將應(yīng)激與腹痛聯(lián)系在一起.大麻素系統(tǒng)還集中參與應(yīng)激的表現(xiàn),并且內(nèi)源性大麻素信號(hào)傳導(dǎo)通過特定大腦區(qū)域(尤其是前額葉皮層,杏仁核和下丘腦)的作用降低下丘腦-垂體-腎上腺途徑的活性.加深對(duì)大麻素系統(tǒng)的了解并可能成為胃腸道疾病的新療法[60].早期母嬰分離大鼠的結(jié)腸粘膜神經(jīng)纖維密度在第12周增加,突觸發(fā)生在第4周增加,提前使用抗神經(jīng)生長(zhǎng)因子抗體治療可減少神經(jīng)突觸的形成[61].

腸神經(jīng)系統(tǒng)作為引起腸道疾病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,在應(yīng)激介導(dǎo)的腸道疾病中發(fā)揮著重要作用.同樣,應(yīng)激影響外周胃腸道的病變.粘膜損傷和保護(hù)機(jī)制均響應(yīng)應(yīng)激而激活,機(jī)體接收到應(yīng)激源刺激后,血流從內(nèi)臟區(qū)域重新分配至重要器官,引起的粘膜循環(huán)減少可能是胃粘膜損傷的機(jī)制,粘膜灌注不足可導(dǎo)致粘膜缺血、自由基形成和胃動(dòng)力不足[62].

除此之外,腸道自身的免疫細(xì)胞在參與應(yīng)激介導(dǎo)腸道疾病中也扮演著重要角色.

3 腸道系統(tǒng)介導(dǎo)應(yīng)激參與腸道疾病發(fā)生

腸道具有重要的屏障和免疫功能,可與腔內(nèi)微生物群相互作用,并能抵抗?jié)撛诘牟≡w和抗原性物質(zhì)(圖3).這些重要的功能有賴于廣泛分布在腸道的T細(xì)胞、B細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞維持腸道內(nèi)環(huán)境的平衡.同時(shí)腸道菌群與宿主相互作用,維持腸道的正常功能和健康狀態(tài).

3.1 腸道免疫細(xì)胞 腸道內(nèi)環(huán)境的平衡依賴于自身的先天免疫和適應(yīng)性免疫,其中先天免疫及適應(yīng)性免疫細(xì)胞,如B細(xì)胞、T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等在炎癥性腸病的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用[63].研究顯示消化系統(tǒng)中免疫原結(jié)構(gòu)的細(xì)胞組成變化在應(yīng)激后早期(第1周)最為顯著,被動(dòng)行為大鼠在極度暴露后,小腸中B細(xì)胞和T細(xì)胞依賴性區(qū)域的細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化顯著[64].49例腹瀉型腸易激綜合癥患者的單次粘膜空腸活檢顯示,腹瀉型腸易激綜合癥患者黏膜B淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞數(shù)量和活化表現(xiàn)更多[65].同時(shí),慢性應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致小鼠對(duì)硫酸葡聚糖鈉誘導(dǎo)結(jié)腸炎的敏感性,增加結(jié)腸固有層B細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)[66].其中有研究顯示炎癥性腸道疾病模型小鼠的腸道淋巴組織中B細(xì)胞的亞群CD1d表達(dá)上調(diào),產(chǎn)生IL-10且CD1d的上調(diào)通過抑制IL-1的上調(diào)以及STAT3的激活來抑制腸道炎癥的發(fā)展[67].將脂聯(lián)素敲除并給予口服葡聚糖硫酸鈉7天的小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的結(jié)腸炎、更嚴(yán)重的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和活化B細(xì)胞的增加,脂聯(lián)素通過與其受體AdipoR1的相互作用和調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫力,維持腸道的穩(wěn)態(tài)并預(yù)防鼠類結(jié)腸炎[68].

應(yīng)激可介導(dǎo)腸內(nèi)T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為IL-17+Foxp3+T細(xì)胞,使TNFα釋放增加,從而導(dǎo)致腸道炎癥[69].此外對(duì)組蛋白去乙?；敢种苿?histone deacetylase inhibitor,HDAC)敲除小鼠研究表明,HDAC6可能通過抑制T細(xì)胞功能,在IBD炎癥進(jìn)展中發(fā)揮重要的促炎癥作用[70].一部分克羅恩病患者中,多藥耐藥蛋白1 (multidrug resistance protein 1,MDR1)減輕了暴露于共軛膽汁酸的回腸中的粘膜CD4+T效應(yīng)細(xì)胞的氧化應(yīng)激并增強(qiáng)了體內(nèi)穩(wěn)態(tài)[71].應(yīng)激可能誘導(dǎo)MICA和MICB的表達(dá)和被具有可變區(qū)Vdelta1γδT細(xì)胞受體的T細(xì)胞的識(shí)別,并調(diào)節(jié)腸道上皮中的Vdelta1γδT細(xì)胞的保護(hù)反應(yīng)[72].另外有研究證明,應(yīng)激通過抑制細(xì)胞凋亡對(duì)豬腸粘膜系統(tǒng)的免疫功能產(chǎn)生負(fù)面影響.在持續(xù)10 d,每天4 h暴露于39 ℃下的豬慢性熱應(yīng)激模型條件下,小腸中CD3+T細(xì)胞的數(shù)量均急劇增加,揭示了慢性熱應(yīng)激使免疫功能的平衡狀態(tài)被破壞[73].

除B細(xì)胞及T細(xì)胞外,中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及肥大細(xì)胞在腸道疾病的發(fā)生發(fā)展中也具有重要作用.在炎癥性腸道疾病中,中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)會(huì)導(dǎo)致腸上皮屏障功能受損,分泌促炎細(xì)胞因子[74].而應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致結(jié)腸組織中的中性粒細(xì)胞增多、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn),并且中性粒細(xì)胞的改變與結(jié)腸的損傷密切相關(guān),且使用抑制應(yīng)激反應(yīng)的相關(guān)藥物可減少循環(huán)中的中性粒細(xì)胞數(shù)量,抑制中性粒細(xì)胞向結(jié)腸組織的浸潤(rùn),減輕慢性應(yīng)激引起的結(jié)腸組織損傷[75].巨噬細(xì)胞的自噬對(duì)于控制響應(yīng)代謝或外源性應(yīng)激的炎癥小體活化很重要,而巨噬細(xì)胞的自噬不足可能會(huì)導(dǎo)致與脂質(zhì)損傷和結(jié)腸炎相關(guān)的代謝綜合征的發(fā)展[76].并且外源性活化巨噬細(xì)胞也可顯著降低二硝基苯磺酸誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度[77].腸道通透性增加是功能性和器質(zhì)性胃腸道疾病的顯著特點(diǎn),肥大細(xì)胞和CRF在調(diào)節(jié)結(jié)腸粘膜屏障中發(fā)揮重要作用[78-80].有研究顯示慢性應(yīng)激可誘導(dǎo)結(jié)腸遠(yuǎn)端肥大細(xì)胞增生,使肥大細(xì)胞廣泛活化,從而介導(dǎo)腸道粘膜通透性增加[81].CRF還通過肥大細(xì)胞釋放腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF) -α和蛋白酶來增加腸道通透性通過選擇性拮抗劑靶向CRF受體以抑制肥大細(xì)胞活化可成為因應(yīng)激而加劇的慢性炎性疾病的治療選擇[82].從以上所有研究中我們可以得知腸道免疫細(xì)胞在介導(dǎo)應(yīng)激導(dǎo)致的腸道疾病的發(fā)生發(fā)展中同樣發(fā)揮了重要的作用.

3.2 腸道菌群 腸道菌群在健康和疾病活躍狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)和功能均有不同,與炎癥性腸病的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后息息相關(guān),其通過代謝交換和底物協(xié)同代謝與宿主相互作用,維持腸道的正常功能和健康狀態(tài)[83,84].在這一基礎(chǔ)上也提出了微生物-腸-腦軸的概念[85].而導(dǎo)致腸道菌群改變的炎癥改變也會(huì)增強(qiáng)腸內(nèi)病原體在腸道中的定植能力,增加疾病易感性[86].腸道功能和微生物群受到應(yīng)激的影響,應(yīng)激前后腸道菌群組成和糞便中與腸道菌群相關(guān)的代謝物濃度的變化與腸道通透性增加有關(guān)[87].應(yīng)激可能通過粘膜免疫激活而引起腸道菌群活性和組成改變的重要因素,特別是在某些特定的微生物種類中,如毛螺菌科[88].避水脅迫應(yīng)激模型小鼠有明顯的抑郁行為,其大腦神經(jīng)活性增強(qiáng),腸道免疫激活,出現(xiàn)低度炎癥浸潤(rùn),同時(shí)腸道菌群亦發(fā)生改變[89].暴露于社會(huì)破壞應(yīng)激源的成年小鼠顯示出菌群的穩(wěn)定性的改變,導(dǎo)致細(xì)菌移位,其中應(yīng)激源暴露降低了擬桿菌屬細(xì)菌的相對(duì)豐度,而增加了梭菌屬細(xì)菌的相對(duì)豐度[90].此外這種應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致羅伊氏乳桿菌的數(shù)量減少,促進(jìn)了促炎基因表達(dá)和單核細(xì)胞分化,增加了與炎癥相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)[91,92].

圖3 腸道免疫細(xì)胞及腸道菌群介導(dǎo)應(yīng)激參與腸道疾病的產(chǎn)生.HPA：下丘腦-垂體-腎上腺軸；ANS：自主神經(jīng)系統(tǒng)；ENS：腸神經(jīng)系統(tǒng).

慢性產(chǎn)前壓應(yīng)激的大鼠模型中,從胚胎的第14天到第20天,懷孕大鼠受到反復(fù)的約束應(yīng)激刺激,并在4 mo大時(shí)評(píng)估了它們的雄性后代,其子代腸道菌群會(huì)發(fā)生改變,例如乳酸菌屬的細(xì)菌數(shù)量會(huì)出現(xiàn)明顯減少[93].研究表明,出生后產(chǎn)前和產(chǎn)后應(yīng)激均可影響微生物定植[94].并且,在出生后的4-13 d開始對(duì)雄性幼鼠施用萬古霉素,顯著改變了微生物群,腸道微生物群在早期生命中的暫時(shí)破壞會(huì)導(dǎo)致雄性大鼠內(nèi)臟敏感性發(fā)生非常特定且持久的變化,這是應(yīng)激相關(guān)的腦腸軸功能障礙(如腸易激疾病)的表現(xiàn)[95].說明生命早期所接受的應(yīng)激會(huì)對(duì)腸道微生物產(chǎn)生長(zhǎng)期的影響.

應(yīng)激在引起腸道微生物群改變的同時(shí),對(duì)腸道微生物群的調(diào)節(jié)又會(huì)反過來改變應(yīng)激反應(yīng),這進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了腦-腸軸的雙向性.例如,在社會(huì)應(yīng)激下,局部使用抗生素后顯示出類似于益生菌的緩解社會(huì)壓力的作用,并且也改變了社會(huì)壓力對(duì)前額葉及前扣帶皮層的影響[96].研究顯示,益生菌療法或可減少避水脅迫應(yīng)激誘發(fā)的腸炎小鼠的腸道炎癥[89].褪黑激素能通過斷奶小鼠模型中的腸道菌群緩解斷奶應(yīng)激.在斷奶小鼠中補(bǔ)充褪黑激素(在飲用水中以0.2 mg/mL的劑量提供2 wk)可顯著改善體重情況及腸道形態(tài),通過離體增殖測(cè)定和結(jié)腸環(huán)增殖測(cè)定證實(shí)褪黑素可增加腸道菌群的豐富指數(shù)并影響腸道菌群的組成,也可顯著降低大腸桿菌感染的斷奶小鼠的細(xì)菌負(fù)荷[97].

3.4 腸道神經(jīng)遞質(zhì)

3.4.1 CRF：CRF主要在結(jié)腸的遠(yuǎn)端表達(dá),在粘膜下和肌肉層表達(dá)水平最高,外周注射CRF或CRF1激動(dòng)劑可模擬急性應(yīng)激對(duì)結(jié)腸的影響[98,99].在腸道局部表達(dá)的外周CRF信號(hào)對(duì)胃腸道應(yīng)激反應(yīng)同樣起到重要的作用[98,100].由空間束縛產(chǎn)生的應(yīng)激也會(huì)導(dǎo)致大鼠結(jié)腸CRF mRNA水平的升高[101].在大鼠避水應(yīng)激實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)外周CRF2和中樞多巴胺D2受體降低應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)臟痛敏反應(yīng),且這一過程與傳統(tǒng)鎮(zhèn)痛物質(zhì)阿片受體無關(guān)[102].同時(shí),外周CRF的釋放會(huì)介導(dǎo)應(yīng)激誘導(dǎo)的腸道屏障功能的受損,CRF配體會(huì)增加腸道的通透性,且依賴于CRF1的激活[31,82,98].CRF引起的腸道通透性的改變與內(nèi)臟超敏反應(yīng)相一致[103].而使用CRF的拮抗劑也可以改善胃腸道運(yùn)動(dòng)、內(nèi)臟超敏反應(yīng)以及腸道刺激引起的負(fù)面[98].因此腸道內(nèi)源性CRF在應(yīng)激引起的結(jié)腸運(yùn)動(dòng)和分泌功能的改變中也發(fā)揮了關(guān)鍵作用.

3.4.2 P物質(zhì)：P物質(zhì)(Substance P,SP)通過激活其受體神經(jīng)激肽(neurokinin,NK)受體NK1、NK2、NK3來調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫活動(dòng).SP也參與到應(yīng)激誘導(dǎo)的炎癥性腸道疾病模型中.目前的研究發(fā)現(xiàn),慢性避水應(yīng)激誘導(dǎo)的SP表達(dá)升高,并且參與內(nèi)臟痛覺過敏的維持[104,105].應(yīng)激可誘導(dǎo)炎癥的發(fā)展.在三硝基苯磺酸結(jié)腸炎模型中,結(jié)腸粘膜SP表達(dá)升高,慢性束縛應(yīng)激影響下,粘膜中SP增加更明顯,表明應(yīng)激導(dǎo)致腸道炎癥加劇可能由粘膜中SP介導(dǎo)[106].并且有研究顯示SP的釋放與TRPA1的激活相關(guān),在避水應(yīng)激實(shí)驗(yàn)中,激活TRPA1,導(dǎo)致SP的釋放,對(duì)誘導(dǎo)和加重應(yīng)激后大鼠十二指腸損傷起重要作用[107].此外,在避水應(yīng)激實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),TRPV1和SP相關(guān)基因在結(jié)腸表達(dá)升高,而在使用中藥方劑疏肝湯后,內(nèi)臟痛敏減輕,且TRPV1和SP相關(guān)基因表達(dá)減少[108].可知SP也可作為治療腸道疾病的靶點(diǎn).

圖4 應(yīng)激與腸道疾病發(fā)生機(jī)制. SP：P物質(zhì)；PGE2：前列腺素E2；5-HT：5-羥色胺.

5 結(jié)論

應(yīng)激參與了眾多腸道疾病的發(fā)生及發(fā)展,暴露于應(yīng)激狀況下是腸道疾病的危險(xiǎn)因素.應(yīng)激與腸道疾病的發(fā)生涉及以下多個(gè)環(huán)節(jié)(圖4).接收應(yīng)激信號(hào)傳入的中樞應(yīng)激通路釋放CRF進(jìn)入門靜脈系統(tǒng)啟動(dòng)HPA軸功能,通過垂體皮質(zhì)激素刺激ACTH釋放,通過血液循環(huán),促使腎上腺糖皮質(zhì)激素的合成和分泌,從而為機(jī)體應(yīng)對(duì)應(yīng)激事件做好準(zhǔn)備.此過程中,CRFR1和CRFR2的信號(hào)平衡可能決定了應(yīng)激誘導(dǎo)的胃腸道功能變化；機(jī)體接受應(yīng)激刺激后激活交感神經(jīng)系統(tǒng),促進(jìn)兒茶酚胺釋放,誘導(dǎo)促炎因子增加及結(jié)腸特異性背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元敏化,從而誘導(dǎo)內(nèi)臟痛敏.同時(shí),迷走神經(jīng)可調(diào)節(jié)Ach的免疫反應(yīng),減少巨噬細(xì)胞通過Ach受體釋放的促炎細(xì)胞因子.而感覺、化學(xué)、機(jī)械刺激及傷害性信息的傳遞及HPA軸反饋?zhàn)饔糜谀c道的過程中,腸神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用；應(yīng)激可致腸內(nèi)B細(xì)胞及T細(xì)胞增加或轉(zhuǎn)化,釋放相關(guān)的致炎及抗炎因子參與腸道疾病的發(fā)生發(fā)展.而微生物-腸-腦軸概念的提出也為探索應(yīng)激參與腸道疾病的發(fā)生機(jī)制提供新的途徑.應(yīng)激或通過粘膜免疫激活影響腸道微生物群,引起腸道菌群活性和組成改變,導(dǎo)致腸道疾病的發(fā)生.

未來腸道疾病的治療,如果考慮應(yīng)激因素,可能平衡CRF1及CRF2受體信號(hào)是其中一個(gè)選擇；α、β-腎上腺素受體通路也可能是腸道炎癥潛在的治療靶點(diǎn).對(duì)迷走神經(jīng)的調(diào)節(jié),以及采用不同方式(如電刺激等)對(duì)自主神經(jīng)、腸神經(jīng)及脊髓進(jìn)行刺激,可能是減少藥物干預(yù)胃腸道副作用的新興方式,如電針通過多巴胺介導(dǎo)免疫系統(tǒng)的迷走調(diào)節(jié)產(chǎn)生抗炎作用[109]；以及刺激外周神經(jīng)緩解腸道疾病[110]等.另外,以腸道菌群為靶點(diǎn)的療法,關(guān)注應(yīng)激對(duì)微生物-腸-腦軸調(diào)控系統(tǒng)的影響或也將成為腸道疾病未來治療的重要方向.