褪黑素與潰瘍性結腸炎發(fā)病相關性的研究進展

蔣巍亮 陸倫根 盧戰(zhàn)軍

潰瘍性結腸炎（UC）是一種慢性非特異性腸道炎性疾病，其發(fā)病率呈逐年升高趨勢[1]。UC的發(fā)病機制尚未明確，目前多認為是在具有UC易感基因的基礎上，腸道微生態(tài)等外界環(huán)境改變導致腸道自身免疫紊亂而誘發(fā)慢性炎性反應[2]。近年來的研究發(fā)現，褪黑素有助于改善輕、中度UC患者的臨床癥狀，提高患者的生活質量[3]。本文就褪黑素對UC發(fā)生和發(fā)展的作用機制作一綜述。

1 褪黑素概述

褪黑素屬于吲哚雜環(huán)類化合物，其化學名是N-乙酰基-5甲氧基色胺，又稱為松果體素[4]。機體通過合成褪黑素將晝夜或季節(jié)的光周期信息轉化為內分泌信號，產生生物節(jié)律，以適應環(huán)境的周期性改變[5]。胃腸道褪黑素由消化道黏膜中的腸嗜鉻細胞分泌，其在腸道中的含量比松果體高400倍，比血漿高10～100倍[6-7]，這間接反映了褪黑素在胃腸道中發(fā)揮著重要的生理作用。

褪黑素來源于色氨酸，通過自分泌、旁分泌、受體依賴途徑和非受體依賴途徑發(fā)揮生理作用[8]。受體依賴途徑包括3種受體（MT、ROR和RZR），其中MT（分為MT1、MT2和MT3）在胃腸道中表達，其在細胞核內的表達水平最高，其次是微粒體和線粒體，在細胞質內的表達水平較低。MT1和MT2均為G蛋白偶聯受體家族成員，共享7個跨膜結構域，整體同源性為55%，跨膜結構域內的同源性為70%[9]。ROR包括3種亞型（ 、 和 ），其中ROR t是調節(jié)免疫平衡的關鍵因子，可作為炎性疾病的治療靶點[10]。褪黑素具有抗氧化、抗炎作用，并可作為抗內毒素藥物，有助于誘導睡眠，增強機體免疫功能，防止自由基損傷，可被用于治療腸易激綜合征、胃食管反流病、克羅恩病和UC等[11]。

2 褪黑素對UC的治療作用

UC是一種慢性腸道炎性疾病，腸道免疫失衡、腸道持續(xù)炎性反應和氧化損傷、腸道菌群紊亂等在UC的腸道損傷過程中起著重要作用。

2.1 褪黑素與免疫調節(jié)

UC是以Th2細胞激活為主的慢性腸道炎性疾病，免疫失衡導致促炎因子分泌增加，包括TNF- 、IL-1、IL-6和IL-8等[12]。近年來的研究發(fā)現，褪黑素通過調控促炎因子表達，在免疫調節(jié)中起著重要作用[13]。NF- B是促炎細胞因子、誘導型一氧化氮合酶（iNOS）、黏附分子、環(huán)氧合酶-2（COX-2）和基質金屬蛋白酶（MMP）的關鍵調控因子。在NF- B的經典激活途徑中，IL-1 、Toll樣受體（TLR）和病毒等炎性刺激物通過激活I B激酶 （IKK ）、IKK 促進I B泛素化和降解，然后釋放NF- B的p65/p50異源二聚體，并迅速進入細胞核誘導各種NF- B依賴性炎性基因的激活，升高多種炎性介質如COX-2、TNF、IL-1 和IL-6的轉錄水平及表達水平，在UC的發(fā)病機制中起著關鍵作用[14]。研究發(fā)現，褪黑素通過靶向抑制NF- B的激活，調節(jié)巨噬細胞的活性，導致TNBS誘導的結腸炎模型大鼠中趨化因子表達水平降低，抑制細菌移位并調控細胞凋亡，從而減輕腸道炎性反應[15]。另有研究報道，褪黑素在炎性反應早期階段通過發(fā)揮抗氧化作用、激活IKK，以及在后期結合NF- B-DNA復合物，抑制iNOS、COX-2和促炎細胞因子的表達，從而抑制腸道炎性反應[16]。此外，褪黑素還可上調核因子E2相關因子2（Nrf2）的表達，抑制NF- B的激活，進而抑制促炎細胞因子和iNOS的表達[17]。

IL-17是由Th17細胞分泌的一種促炎細胞因子。Treg細胞可調節(jié)機體免疫功能，控制免疫應答強度，誘導免疫耐受。Th17/Treg比值改變引起促炎/抑炎失衡是UC的重要發(fā)病機制。目前已在T細胞中發(fā)現了合成褪黑素所需的4種酶（AADC、AANAT、ASMT和 TPH） 和 4種 受 體（MT1、MT2、ROR 和RZR）。研究發(fā)現，給予小鼠褪黑素后，小鼠體內T細胞顯著增殖；褪黑素可以增強小鼠骨髓中NK細胞和單核細胞的活性；此外，褪黑素可抑制Th17細胞分化，促進1型Treg細胞（Tr1）分化，從而抑制腸道炎性反應[18]。IL-6與可溶性IL-6R結合形成復合物，再與糖蛋白130 （gp130）結合促進Janus激酶（JAK）磷酸化，誘導信號轉導與轉錄激活因子3（STAT3）表達，激活T細胞信號通路，引起炎性反應[19]。研究發(fā)現，褪黑素通過抑制IL-6誘導的UC模型小鼠結腸中STAT3的表達，進而抑制UC組織中IL-17的表達，從而減輕腸道炎性反應，促進黏膜愈合[20]。因此，褪黑素可通過多條途徑誘導緩解腸道免疫紊亂，在促進腸黏膜屏障損傷修復中發(fā)揮了重要作用。

2.2 褪黑素與抗氧化

氧化應激可導致腸黏膜損傷，進而誘導腸道免疫紊亂，引發(fā)炎癥性腸病?；钚匝酰≧OS）包括羥基自由基、過氧化氫和單線態(tài)氧，參與了適應性免疫應答，涉及免疫細胞內復雜的信號轉導過程，如抗原提呈細胞活化成熟及淋巴細胞活化等[21]。褪黑素具有較高的抗炎和抗氧化活性，可通過降低促炎細胞因子（TNF- 、IL-1b和IL-6等）、髓過氧化物酶和丙二醛的表達水平以顯著改善乙酸誘導的結腸炎模型大鼠癥狀，并通過升高還原性谷胱甘肽和超氧化物歧化酶水平以降低活性氧水平[22]。褪黑素及其代謝物已被證明是非常有效的自由基清除劑，可通過清除氧自由基而抑制氧化應激。Nrf2是細胞中調控促炎細胞因子和氧化應激反應的關鍵因子。褪黑素以Nrf2為靶點，抑制氧化應激，下調促炎因子表達，從而防止組織損傷[23]。因此，褪黑素可通過促進抗氧化和抗內毒素基因的表達，及時清除氧自由基，維持氧化/抗氧化的動態(tài)平衡，避免腸上皮細胞脂質過氧化損傷，促進腸黏膜屏障損傷修復，維持腸道穩(wěn)態(tài)，起到保護腸黏膜免疫屏障和機械屏障完整性的作用。

2.3 褪黑素在炎-癌轉化中的作用

結腸炎相關結腸癌（CACC）是UC的嚴重并發(fā)癥之一[24]。自噬與溶酶體介導的非必需細胞成分的降解有關，是腫瘤細胞在增殖過程中克服營養(yǎng)匱乏的重要手段[25]。自噬過程涉及多條細胞信號通路，如磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/Akt/mTOR）信號通路、NF- B信號通路和MAPK激酶/細胞外信號調節(jié)激酶（MEK/ERK）信號通路等，在CACC發(fā)病過程中，炎性反應及氧化應激可誘導并促進自噬。褪黑素的抗自噬作用受到其抗氧化作用的調節(jié)，可通過減少有害ROS而抑制自噬。研究發(fā)現，褪黑素可以通過干預Nrf2信號通路，抑制炎性反應、氧化應激和DNA損傷等，進一步抑制自噬，從而調控CACC的病程[23]。

2.4 褪黑素與腸道菌群

腸道菌群紊亂是UC發(fā)病過程中的重要一環(huán)。UC患者的腸道菌群多樣性減少，其中變形菌門豐度增高，厚壁菌門和擬桿菌門豐度降低[26]。腸道免疫系統(tǒng)如無法耐受腸道菌群變化，將導致菌群移位，誘發(fā)腸道持續(xù)性炎性反應；糞菌移植通過糾正腸道菌群紊亂，誘導UC癥狀短期緩解[27]。褪黑素信號通路可影響腸道微生物群及其代謝物，包括改變厚壁菌門和擬桿菌門的占比，增高嗜黏蛋白-阿克曼氏菌的相對豐度等。褪黑素可通過NF- B或STAT1信號通路調節(jié)微生物中脂多糖等成分，從而調節(jié)腸道免疫功能，影響宿主與細菌相互作用的晝夜節(jié)律，這一過程涉及擬桿菌門、普雷沃氏菌屬等[28]。褪黑素具有抗菌作用，如通過形成自由基殺死結核分枝桿菌、金黃色葡萄球菌、鮑曼不動桿菌和銅綠假單胞菌等。研究發(fā)現，褪黑素可調控腸道內產氣腸桿菌，誘導以24 h為周期的節(jié)律行為[29]。此外，褪黑素可通過TLR4信號通路抑制革蘭陰性菌增殖，從而促進杯狀細胞增殖，誘導再生胰島衍生蛋白3 （Reg3 ）表達，并提高厚壁菌門和擬桿菌門的占比，這提示褪黑素可通過TLR4感知菌群變化，并通過促進杯狀細胞增殖及誘導Reg3 等表達進一步調節(jié)菌群，從而發(fā)揮其在腸道內的抗炎作用[30]。

3 總結

UC是一種慢性腸病，可反復發(fā)作，遷延不愈，嚴重影響患者的生活質量。胃腸道褪黑素由消化道黏膜中的腸嗜鉻細胞分泌，可通過靶向調控NF- B表達、改變Th17/Treg比值、清除氧自由基、維持氧化/抗氧化的動態(tài)平衡等機制，誘導緩解UC的病程，這為進一步探究褪黑素介導的抗UC保護機制奠定了基礎，也為今后如何更好地利用褪黑素這一潛在治療靶點來治療UC提供線索。