乳糜瀉病理機(jī)制研究進(jìn)展

劉可心，吳星星，王卯，陳雪蓮，吳琪，吳靜

1南京中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，南京 210046；2南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)，南京 210029；3南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院/南京大學(xué)中醫(yī)研究院/南京中醫(yī)藥大學(xué)鼓樓臨床醫(yī)學(xué)院，南京 210008

乳糜瀉(celiac disease，CD)又稱麥膠敏感性腸病、非熱帶性脂肪瀉，是一種免疫介導(dǎo)的胃腸疾病，由對(duì)麥膠產(chǎn)生的固有免疫及適應(yīng)性免疫反應(yīng)所致[1]。CD患者小腸黏膜的絨毛萎縮、扁平，導(dǎo)致小腸吸收不良[2]，去麥膠飲食(gluten-free diet，GFD)能使其癥狀得以緩解、小腸黏膜恢復(fù)正常及抗麥膠抗體(anti-gliadin antibody，AGA)消失，然而再次進(jìn)食含有麥膠的食物又可迅速復(fù)發(fā)。因此，當(dāng)CD患者進(jìn)食含麥膠類食物時(shí)，在有高度遺傳易感基因人群的小腸中將引起炎癥反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，全球范圍內(nèi)CD的發(fā)病率為1%[3]，在北美、北歐及澳大利亞，CD的發(fā)病率較高，拉丁美洲的發(fā)病率與歐洲相近[4]，CD遺傳易感基因頻率較低及麥膠消耗量較低的國家和地區(qū)(如日本、亞撒哈拉地區(qū)等)發(fā)病率則較低。由于CD的臨床表現(xiàn)各異，在未進(jìn)行血清學(xué)篩查的情況下，一些CD病例可能未被發(fā)現(xiàn)[5]。在過去20年中，CD發(fā)病率顯著增高，一方面可能是由于使用了更敏感的診斷工具，另一方面是因?yàn)楹Y查率的提高使更多患有CD的高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體被檢出。盡管如此，目前仍有很多病例未被診斷[6]。提高對(duì)CD臨床表現(xiàn)的認(rèn)識(shí)有助于臨床診斷，而深化對(duì)CD發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)則有助于進(jìn)一步理解CD表現(xiàn)的多樣性。本文從CD的發(fā)病機(jī)制入手，以遺傳因素、環(huán)境因素為主，介紹CD在病理機(jī)制方面的最新研究進(jìn)展，以期提高醫(yī)務(wù)工作者對(duì)CD的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)CD的早期預(yù)防與診治。

1 CD的遺傳因素

目前公認(rèn)CD是典型的多基因遺傳易感性疾病，主要組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complexes，MHC)與CD密切相關(guān)[7]。人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)-Ⅰ類基因及HLA-Ⅱ類基因位于MHC的第6對(duì)染色體上，這些基因編碼糖蛋白，與多肽類物質(zhì)相結(jié)合，形成HLA-多肽復(fù)合物，被小腸黏膜中的特異性T細(xì)胞所識(shí)別。其中存在HLA-DQ2或HLA-DQ8基因型的個(gè)體具有CD遺傳易感傾向[8]。一項(xiàng)針對(duì)北歐人群的研究表明，95%的CD患者為HLA-DQ2基因型，其余則為HLA-DQ8基因型的攜帶者[3]。Ting等[9]的研究表明，在DQ2的多個(gè)同型異構(gòu)體中，DQ2.5發(fā)生CD的風(fēng)險(xiǎn)最高。然而，也有小于1%的CD患者同時(shí)缺乏DQ2及DQ8基因[3]。因HLA的分型檢測(cè)有較高的陰性預(yù)測(cè)價(jià)值，若沒有HLA-DQ2/DQ8型基因，則可以排除可疑病例存在CD的可能性[3]。對(duì)于CD易感患者，麩質(zhì)在體內(nèi)不能徹底分解，其降解產(chǎn)物可與抗組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶抗體(anti-tissue transglutaminase antibody，tTGA)形成復(fù)合物，被HLA-DQ2/HLADQ8呈遞給免疫細(xì)胞，產(chǎn)生抗tTGA及抗AGA抗體，進(jìn)而引發(fā)一系列炎癥反應(yīng)[10]。HLA-DQ8及CD4+T細(xì)胞在細(xì)胞毒性T細(xì)胞介導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cells，IECs)溶解中起關(guān)鍵性作用[7]。另外，γ-干擾素(Interferon-γ，IFN-γ)及轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶2(transglutaminase 2，TG2)對(duì)腸組織的破壞也起著重要作用，TG2在存在HLA-DQ2或HLADQ8分子的情況下，可增強(qiáng)抗麥膠T細(xì)胞反應(yīng)，而HLA-DQ8可促進(jìn)并放大IFN-γ下游通路[7]。同時(shí)，含有TG2的特異性B細(xì)胞可通過其表面抗TG2-Ig分子攝取麥膠-TG2復(fù)合物后，經(jīng)由HLA-DQ分子將麥膠多肽呈遞給麥膠反應(yīng)T細(xì)胞[11]。由此可以解釋為何上述抗體只在表現(xiàn)為HLA-DQ2/DQ8基因型且食用麥膠的個(gè)體中形成[11]。然而，TG2作為CD的自身抗原仍存在爭(zhēng)議。雖然體外細(xì)胞破裂或壞死將從細(xì)胞中釋放TG2，但是在疾病狀態(tài)下，TG2是否仍存在于細(xì)胞內(nèi)尚不明確[12]。TG2在腸道中不具有活性，可能是由病毒信號(hào)激活I(lǐng)NF-γ誘導(dǎo)其發(fā)揮作用。但是，對(duì)于TG2在病理生理環(huán)境中被激活的原因，仍有待進(jìn)一步研究[11]。

2 CD的環(huán)境因素

2.1 麥膠 麥膠是目前公認(rèn)的CD環(huán)境因素，CD的另一個(gè)名稱“麥膠敏感性腸病”(gluten sensitive enteropathy，GSE)即由此得名。麥膠是多種谷物(如小麥、大麥、黑麥等)中的主要蛋白質(zhì)成分，可被管腔內(nèi)及刷狀緣上的酶類分解成氨基酸及多肽[8]，其中麥醇溶蛋白是麥膠的醇溶部分且含有大量的有毒成分[13]，未消化的醇溶蛋白分子可能在腸道感染或腸道通透性增加時(shí)通過腸上皮屏障與固有層的抗原遞呈細(xì)胞(antigen presenting cell，APC)相互作用[13]。其中，麥膠的非免疫顯性肽段及免疫顯性肽段在CD的病理機(jī)制中均具有重要作用[14]。

2.1.1 非免疫顯性肽段 如α-麥醇溶蛋白31-43肽段(P31-43)，主要通過固有免疫反應(yīng)引起上皮改變。P31-43肽段可通過上調(diào)MHC來激活分裂原活化蛋白(mitogen activated protein，MAP)激酶，不僅使腸道細(xì)胞形態(tài)以及肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架發(fā)生改變，還可誘導(dǎo)體內(nèi)體外的肌動(dòng)蛋白重組[15]。刺激角質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子(keratinocyte growth factor，KGF)可誘發(fā)麥醇溶蛋白產(chǎn)生破壞性影響的條件，促使白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-15的表達(dá)上調(diào)[5]，激活上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞(intraepithelial lymphocyte，IEL)表達(dá)活化NK-G2D受體[13]，從而對(duì)具有MHC-Ⅰ類分子的腸道細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒作用，進(jìn)而殺死腸道細(xì)胞。IL-15還可損傷CD的Treg細(xì)胞功能[16]。然而，由于麥膠中富含谷氨酸及脯氨酸，人體胃腸道內(nèi)的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶及脯氨酸肽酶缺乏，導(dǎo)致麥膠不能完全消化而產(chǎn)生免疫原性肽。在固有免疫介導(dǎo)下，腸道細(xì)胞凋亡后向細(xì)胞內(nèi)釋放組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(tissue transglutaminase，tTG)，使麥醇溶蛋白被部分脫酰胺[17-18]。脫酰胺的麥醇溶蛋白被DQ2+/DQ8+相關(guān)的APC識(shí)別，隨后被遞呈給輔助性T細(xì)胞[18]。同時(shí)，輔助性T細(xì)胞可觸發(fā)B細(xì)胞的活化與成熟[19]，產(chǎn)生針對(duì)tTG的IgM、IgG、IgA抗體，使其成為具有免疫源性的分子，從而影響適應(yīng)性免疫反應(yīng)。

2.1.2 免疫顯性肽段 免疫顯性肽段如33-mer肽段主要通過適應(yīng)性免疫引起腸道固有層發(fā)生改變。在固有層中，CD4+T細(xì)胞可激活適應(yīng)性免疫反應(yīng)，麥膠不完全降解生成33-mer，刺激T細(xì)胞的反應(yīng)。因肽段中富含谷氨酰胺，經(jīng)tTG脫酰胺生成帶負(fù)電荷的谷氨酸，增加了與樹突狀細(xì)胞表面DQ2/DQ8的親和力，通過CD4+T細(xì)胞誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫反應(yīng)，釋放大量促炎性細(xì)胞因子，如INF-γ、INF-α，增加腸道通透性，并協(xié)同細(xì)胞毒性T細(xì)胞引發(fā)腸病[20]。同時(shí)，33-mer肽段會(huì)促使B細(xì)胞的增殖分化，生成AGA、抗肌內(nèi)膜抗體(EMA)及tTGA等抗體[21]。由于受損的腸細(xì)胞在其頂側(cè)可表達(dá)CD71轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，導(dǎo)致分泌型IgA-麥醇溶蛋白復(fù)合物通過逆轉(zhuǎn)胞吞作用，增強(qiáng)麥膠從管腔向固有層的運(yùn)輸[5]。最終，腸道固有層中的CD4+T細(xì)胞與麥醇溶蛋白之間的相互作用誘導(dǎo)其活化及增殖，并通過基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子、金屬蛋白酶及KGF，誘發(fā)隱窩增生，并且在IECs死亡后繼發(fā)絨毛變鈍[5]。

雖然麥膠攝入會(huì)增加患CD風(fēng)險(xiǎn)這一觀點(diǎn)已被廣泛接受，但目前還沒有研究能完全解釋并非所有攜帶遺傳易感傾向HLA-DQ2/DQ8基因的個(gè)體在食用麥膠后均發(fā)生CD這一疑問[22]，尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。

2.2 腸道內(nèi)環(huán)境

2.2.1 腸道黏膜屏障 腸上皮是由單細(xì)胞層組成，是腸道針對(duì)外部環(huán)境最重要的保護(hù)屏障。在生理狀態(tài)時(shí)，IECs在絕大多數(shù)情況下不會(huì)滲透麥膠或麥醇溶蛋白。但在病理狀態(tài)時(shí)，CD患者的腸道黏膜中腸上皮緊密連接的完整性被破壞，其細(xì)胞旁(上皮細(xì)胞間隙)通透性增加，這將會(huì)促使麥醇溶蛋白可以跨越腸道屏障，進(jìn)而激活腸道內(nèi)的免疫系統(tǒng)，加重腸上皮屏障功能障礙。同時(shí)，腸道通透性在CD的發(fā)展過程中也起著重要作用，且腸道通透性的增加可能發(fā)生于CD之前[23]。IECs以其完整的細(xì)胞間連接發(fā)揮屏障作用，在生理情況下，少量抗原碎片可以通過小腸防御屏障經(jīng)兩種途徑被吸收[23-25]。在大多數(shù)(>90%)可被吸收的蛋白質(zhì)中，一種途徑是經(jīng)跨細(xì)胞膜途徑通過小腸黏膜屏障后被溶酶體降解，使蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為非免疫原性多肽[24]；另一種途徑是通過細(xì)胞間緊密連接的吸收，可誘導(dǎo)抗原耐受。若細(xì)胞間緊密連接系統(tǒng)的完整性受損，宿主對(duì)環(huán)境中抗原成分(如麥膠)的免疫應(yīng)答就會(huì)持續(xù)進(jìn)展[25]。因此，在CD的病理生理機(jī)制中，部分消化的麥醇溶蛋白片段與位于上皮頂側(cè)的趨化因子受體3相互作用，誘導(dǎo)髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)釋放連蛋白(zonulin)[5,22]，促使腸通透性增加，使腸道黏膜免疫功能受到破壞，導(dǎo)致非自身抗原通過細(xì)胞旁通道由管腔向固有層移位，進(jìn)而與免疫系統(tǒng)相互作用[26]。麥醇溶蛋白肽也將觸發(fā)IL-15、KGF及IL-8的釋放，可在固有層中大量募集嗜中性粒細(xì)胞[5]。同時(shí)，致病菌、病毒及小麥中的非麥膠蛋白成分(如淀粉酶-胰蛋白酶抑制劑)，也可能誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞成熟及促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞反應(yīng)[27]。以上因素將導(dǎo)致腸道屏障功能破壞，微生物抗原及內(nèi)毒素從管腔轉(zhuǎn)移至固有層，從而引發(fā)促炎的微環(huán)境[28]，造成腸道穩(wěn)態(tài)失衡，進(jìn)而加重腸道損傷及炎癥反應(yīng)。如果此過程持續(xù)進(jìn)行，便會(huì)誘發(fā)機(jī)體內(nèi)適應(yīng)性免疫反應(yīng)應(yīng)答，加劇促炎因子的釋放，使細(xì)胞旁通路被激活，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致CD患者腸道內(nèi)炎癥的持續(xù)進(jìn)展[28]。

2.2.2 腸道微生物 腸道內(nèi)環(huán)境中的微生物群越來越受到重視[29]。人體內(nèi)富含多種微生物群，而細(xì)菌是最主要的微生物群，其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人體細(xì)胞總量，微生物數(shù)量與人體細(xì)胞數(shù)量的比例是1.3:1[30]。有研究指出，腸道微生物群在某種程度上影響了CD的發(fā)病與進(jìn)展[31]。Caminero等[32]的研究表明，腸道微生物群之間的不平衡也會(huì)影響CD的發(fā)病，其中主要的腸道內(nèi)細(xì)菌可能在麥膠水解過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。大多數(shù)研究強(qiáng)調(diào)，CD的腸道微生態(tài)失調(diào)主要表現(xiàn)為革蘭陰性桿菌及擬桿菌增加，雙歧桿菌及乳酸桿菌減少。由于腸道微生物群可能參與調(diào)節(jié)細(xì)胞因子環(huán)境，不利的微生物群會(huì)增強(qiáng)CD患者對(duì)麥醇溶蛋白的免疫反應(yīng)，而應(yīng)用益生菌則可能會(huì)減少促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。因此，腸道菌群失調(diào)可能是CD發(fā)病機(jī)制中的另一個(gè)重要環(huán)境因素。雖然人體內(nèi)的消化蛋白酶對(duì)麥膠蛋白的作用已為人所熟知，但是腸道微生物群在蛋白代謝中的作用卻常常被低估[32]。有報(bào)道指出，麥膠-微生物及宿主-微生物的相互作用會(huì)驅(qū)動(dòng)麥膠介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的發(fā)生與變化[33]。在長(zhǎng)期嚴(yán)格的GFD過程中，人體內(nèi)的微生物群可能發(fā)生改變，而這一改變可能具有潛在的致病性，將促使胃腸道癥狀持續(xù)存在[34]。因而，對(duì)于伴有嚴(yán)重并發(fā)癥及難治性的CD患者，僅單一使用GFD治療效果并不理想[35]。雖然GFD對(duì)微生物群調(diào)節(jié)的研究數(shù)據(jù)有時(shí)存在矛盾[36]，但目前已有足夠的證據(jù)證實(shí)，將GFD與益生菌聯(lián)合應(yīng)用可改變腸道微生物群的組成，進(jìn)而緩解CD患者的胃腸道癥狀，同時(shí)其不僅能下調(diào)參與CD發(fā)病的細(xì)胞因子，還可改善腸道黏膜炎癥反應(yīng)的嚴(yán)重程度。越來越多的證據(jù)支持腸道微生物群的組成及功能變化與包括CD在內(nèi)的多種慢性炎癥性疾病可能相關(guān)[37]。Xu等[38]研究發(fā)現(xiàn)，使用雙向孟德爾隨機(jī)化方法有助于闡述腸道微生物與復(fù)雜疾病的關(guān)系。有研究通過全基因組相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)了遺傳變異與腸道微生物的相關(guān)性[39]。但目前對(duì)腸道微生物的組成及其與CD的因果關(guān)系尚無定論。

2.3其他環(huán)境因素

2.3.1母乳喂養(yǎng)與維生素D攝入 在大多數(shù)研究中，母乳喂養(yǎng)被認(rèn)為可能是保護(hù)嬰兒免于罹患CD的有利環(huán)境因素之一[40]。母乳中的麥膠特異性IgA抗體及免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑可誘導(dǎo)耐受，母乳喂養(yǎng)也可減少麥膠及牛奶的攝入，調(diào)整嬰兒的腸道微生態(tài)。然而，對(duì)于維生素D的應(yīng)用則說法不一。近期有報(bào)道指出，有CD遺傳易感傾向的個(gè)體，補(bǔ)充維生素D可能會(huì)增加患CD的風(fēng)險(xiǎn)[41]，然而，M?rild等[42]的研究則發(fā)現(xiàn)，母親孕期或新生兒維生素D水平與兒童期罹患CD的風(fēng)險(xiǎn)無關(guān)。但因該研究的樣本量有限，且混雜了日照時(shí)間等因素，故維生素D是否作為獨(dú)立因素影響CD，目前尚無定論。

2.3.2高脂飲食與TCR-γδ CD腸上皮淋巴細(xì)胞中T細(xì)胞受體(T cell receptor，TCR)-γδ的比例增高[43]。斯堪的納維亞高脂飲食對(duì)CD具有平衡保護(hù)作用，有作者推測(cè)其可能是通過TCR尤其是TCRγδ識(shí)別脂質(zhì)而作用的[44]。當(dāng)人體攝取高脂飲食后，體內(nèi)的TCR-γδ會(huì)對(duì)已消化的脂質(zhì)做出反應(yīng)。處于活動(dòng)期的CD患者空腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞的TCR-γδ表達(dá)量增多，而TCR-γδ水平升高可能體現(xiàn)了其對(duì)CD患者的免疫保護(hù)作用[44]。但是TCR-γδ發(fā)揮作用的分子機(jī)制不清楚，尚待進(jìn)一步研究。

2.3.3病原體感染 對(duì)于CD患者的反復(fù)胃腸道感染，有研究認(rèn)為輪狀病毒感染可能是增加?jì)雰侯净糃D的風(fēng)險(xiǎn)之一[8]。研究發(fā)現(xiàn)，在接觸病原體特別是對(duì)胃腸道有影響的病原體(如呼腸孤病毒)后，可能通過抑制外周Treg細(xì)胞的轉(zhuǎn)化促進(jìn)CD自身免疫反應(yīng)的發(fā)生，但該研究發(fā)現(xiàn)，伯氏疏螺旋體感染與CD不存在因果關(guān)系[45]。

3 總結(jié)與展望

近年來CD越來越受到關(guān)注，國內(nèi)外大量研究指出，CD的病理機(jī)制以麥膠為主要誘發(fā)因素，協(xié)調(diào)多種因素共同起作用，包括遺傳因素、腸道微生態(tài)、腸黏膜屏障、病原體感染、喂養(yǎng)方式等。假使相關(guān)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，必然會(huì)促使腸道內(nèi)出現(xiàn)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而加重疾病的嚴(yán)重程度。目前CD特定微生物群的特征尚未明確，并且針對(duì)各病理因素本身的致病性與各因素間的關(guān)聯(lián)研究還不充分。因此，未來需進(jìn)一步深化對(duì)CD病理機(jī)制的認(rèn)識(shí)，探討CD的一級(jí)預(yù)防措施，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)CD的精準(zhǔn)醫(yī)療。