針刺調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激治療炎癥性腸病研究進展

薛雁文,尹曉慧,楊 萍,胥文娟

(甘肅省中醫(yī)院,甘肅 蘭州 730050)

炎癥性腸病(Inflammatory bowel disease,IBD)是慢性、復(fù)發(fā)性胃腸道炎癥性疾病,嚴重影響生活質(zhì)量,可增加罹患腸癌的風險[1]。據(jù)報道,IBD發(fā)病率在世界范圍內(nèi)正在不斷增加。IBD通常包括克羅恩病(Crohn’s disease,CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(Ulcerative colitis,UC),其發(fā)病機制尚不清楚,目前認為是遺傳、環(huán)境因素、異常免疫反應(yīng)和腸道菌群破壞的綜合作用[2]。IBD發(fā)病機制多涉及腸道失調(diào)和自身免疫反應(yīng),而慢性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力和未折疊蛋白反應(yīng)(Unfolded protein response,UPR)信號的異常是多種消化系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵因素,包括IBD和部分癌癥等[3]。因此,調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激以防治消化系統(tǒng)疾病是目前研究的新方向?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療IBD主要針對病因進行治療,常以免疫調(diào)節(jié)劑、抗腫瘤壞死因子α劑、抗白細胞介素劑、干擾素等藥物為主,療效欠佳,復(fù)發(fā)率較高[4]。因此亟須尋找新型的替代療法,針刺療法作為一種有效可行的治療手段,逐漸應(yīng)用于臨床。大量研究表明,針刺可能通過調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激能力調(diào)節(jié)IBD免疫反應(yīng)、腸上皮細胞功能及腸黏膜屏障以發(fā)揮生物效應(yīng)。因此,本文綜述了針刺調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激以治療IBD作用機制,以期為IBD的臨床診療及基礎(chǔ)研究提供新思路和新方法。

1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激概述

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一種膜質(zhì)細胞內(nèi)的細胞器,約占所有細胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的50%,是一個復(fù)雜而封閉的細胞內(nèi)管狀內(nèi)膜系統(tǒng)交織的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[5]。核糖體位于細胞質(zhì)表面,將蛋白質(zhì)直接翻譯到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)。因此,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與了大約1/3細胞蛋白質(zhì)的產(chǎn)生和折疊,此外,脂類和膽固醇直接在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的細胞質(zhì)側(cè)合成。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能是運輸新合成的蛋白質(zhì)和脂類,識別信號肽和修飾糖基化[6]。通常情況下,錯誤折疊的蛋白質(zhì)會被誘導(dǎo)到專門的通路,并被轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中,隨后被蛋白酶體泛素化和降解。然而,這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解途徑具有局限性,葡萄糖饑餓等事件會導(dǎo)致末端錯誤折疊蛋白的積累,這些蛋白質(zhì)超過閾值,從而激活特定的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號通路,介導(dǎo)這一調(diào)控的信號通路稱為UPR,是維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)所必需的[7]。當細胞受到Ca2+代謝失衡、毒素刺激、持續(xù)氧化應(yīng)激刺激等各種強刺激因素時,細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)就會被打破,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)折疊能力不能滿足細胞需求,會啟動內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,觸發(fā)UPR,UPR可以恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài),也可以激活促凋亡通路[8]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和普遍可逆反應(yīng)與機體炎癥有關(guān)[9]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和炎癥信號通路在大多生物過程中共享廣泛的調(diào)控因子和效應(yīng)因子。盡管這兩種信號通路所造成的病因不盡相同,但均可以在許多細胞和組織中形成惡性循環(huán),加劇細胞功能障礙,導(dǎo)致細胞凋亡。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在IBD中的作用

2.1 調(diào)節(jié)免疫反應(yīng) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對病原體的有效反應(yīng)取決于免疫系統(tǒng)優(yōu)化生成大量效應(yīng)分子的能力,包括配體、受體、細胞因子和趨化因子[10]。這一過程受復(fù)雜的代謝、轉(zhuǎn)錄和翻譯程序的調(diào)控,這些程序可受各種細胞外因素和環(huán)境條件的影響。雖然內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通常被認為是跨膜和分泌蛋白合成和折疊的場所,但其也可作為細胞樞紐,能夠感知和整合多種條件和信號,從而決定細胞的功能和命運。UPR可以在不同的免疫群體中發(fā)揮獨特的作用[11]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和UPR激活與多種免疫系統(tǒng)疾病的發(fā)病密切相關(guān)[12]。正常的UPR反應(yīng)對分泌細胞如產(chǎn)生免疫球蛋白的漿細胞的發(fā)育、存活和功能,樹突狀細胞和巨噬細胞的存活和功能,以及正常上皮功能的維持都很重要,異常或不充分的UPR反應(yīng)通過在免疫細胞和非免疫細胞中產(chǎn)生干擾,促進免疫疾病的發(fā)展[13]。而且內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有助于炎癥過程的持續(xù),UPR可激活炎癥反應(yīng)所需的多種炎癥信號通路,包括IκB激酶(IKK)/核因子-κB(NF-κB)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)/AP1。IRE1α激活JNK/AP1通路觸發(fā)炎癥基因上調(diào)。因此,IBD發(fā)生發(fā)展過程中的免疫反應(yīng)被認為是導(dǎo)致IBD的基本病理機制之一,且內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與免疫反應(yīng)的信號傳導(dǎo)存在串擾,這可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和免疫互動的基礎(chǔ)。

2.2 腸上皮細胞凋亡 細胞凋亡是一種程序性細胞死亡,其特征是細胞變圓、核碎裂和質(zhì)膜起泡[14]。它在腸上皮細胞中自發(fā)發(fā)生,作為沿著隱窩-絨毛軸的遷移和分化的末期,以維持正常的腸道形態(tài)和功能,包括上皮細胞增殖和凋亡之間的腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡[15]。腸上皮細胞的持續(xù)更新對于維持組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要,過度的腸上皮細胞死亡破壞了腸道屏障的完整性,并允許腔內(nèi)抗原侵入固有層,從而導(dǎo)致固有層的慢性炎癥狀態(tài)[16]。啟動包括半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)-8在內(nèi)的Caspases級聯(lián),形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合體。最后,激活Caspase-8可以直接激活Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7等下游Caspase,也可以裂解pro-Bid形成BH3交叉域死亡受體激動劑,轉(zhuǎn)位到線粒體,誘導(dǎo)細胞色素c與激活因子1(Apaf-1)共同激活Caspase-3和Caspase-9,從而導(dǎo)致細胞凋亡[17]。盡管Caspase介導(dǎo)的腸上皮細胞凋亡對腸上皮細胞的周轉(zhuǎn)和胃腸道形態(tài)至關(guān)重要,但越來越多的證據(jù)表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘發(fā)的Caspase級聯(lián)反應(yīng)介導(dǎo)的腸上皮細胞凋亡在慢性胃腸道疾病中起關(guān)鍵致病作用。

重度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激促使UPR的發(fā)生,不能夠代償細胞受損,機體進一步啟動凋亡信號,促進腸上皮細胞凋亡[18]。其途徑主要為以下三種:①內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可通過轉(zhuǎn)錄激活CCAAT/增強子結(jié)合蛋白同源蛋白(CHOP)、Caspase-12和JNK信號通路誘導(dǎo)細胞凋亡。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激條件下,CHOP表達顯著增加,通過Caspase-12直接激活效應(yīng)因子Caspase-3和Caspase-9導(dǎo)致細胞凋亡[19]。②肌醇的跨膜激酶/核酸內(nèi)切酶1α(IRE1α)與TNF受體相關(guān)因子2(TRAF2)和凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1(ASK1)結(jié)合形成復(fù)合物,也稱為絲裂原激活蛋白激酶5(MAP3K5),進而激活JNK,最終通過激活JNK途徑導(dǎo)致凋亡[20]。③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可以誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+,導(dǎo)致細胞質(zhì)Ca2+水平升高,進而激活固有的線粒體凋亡途徑并誘導(dǎo)凋亡[21]。上述UPR的三種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活了NF-κB,NF-κB是一種參與炎癥的轉(zhuǎn)錄因子,涉及腫瘤壞死因子-α的產(chǎn)生,加速應(yīng)激誘導(dǎo)的細胞死亡。

2.3 黏膜上皮屏障受損 腸黏膜上皮屏障功能缺陷是IBD的特征性變化。大量證據(jù)已經(jīng)證實,IBD的潛在病因為腸黏膜上皮屏障的破壞,從而引起腸黏膜通透性增加以及腸道慢性炎癥。腸上皮屏障在維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)中起著核心作用。屏障的完整性取決于不同的上皮成分,包括先天免疫反應(yīng)、腸通透性、緊密連接、上皮細胞完整性和黏液產(chǎn)生,這些成分的異?？赡芘cIBD的發(fā)病有關(guān)[22]。迄今為止,已有多項研究表明,針刺療法可以調(diào)節(jié)多種炎癥動物模型和IBD患者的腸黏膜上皮屏障功能。同時,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的UPR的激活在維持腸黏膜穩(wěn)態(tài)中起著核心作用。緊密連接蛋白和黏蛋白在維持腸黏膜屏障功能過程中扮演核心角色。緊密連接既是免疫調(diào)節(jié)的效應(yīng)因子,也是免疫調(diào)節(jié)的靶點,由大量的整體膜蛋白和相關(guān)的細胞質(zhì)蛋白組成,主要包括閉塞蛋白、閉塞帶蛋白、三胞蛋白、扣蛋白和連接黏附分子,緊密連接是高度靈活的結(jié)構(gòu),可以動態(tài)重新排列[23]。這種重塑過程涉及兩方面,包括蛋白質(zhì)在緊密連接內(nèi)的遷移和通過囊泡運輸?shù)牟迦牖蛞瞥?。以上細胞?nèi)信號蛋白與緊密連接蛋白的信息交流,激活了大量的細胞過程,共同維持屏障的完整性。

黏蛋白(MUC)通常被認為是黏膜屏障的被動介質(zhì),這僅僅是其在調(diào)節(jié)上皮屏障功能中的部分作用。研究發(fā)現(xiàn),由于屏障功能失調(diào)誘發(fā)的胃腸道疾病中常涉及黏液蛋白異常表達,如IBD和結(jié)直腸癌,結(jié)腸中分泌的黏液層主要由MUC2表達和少量MUC5b表達組成,能夠阻止細菌滲透到底層上皮,在抑制炎癥反應(yīng)中是必不可少的[24]。MUC糖基化受損或杯狀細胞功能缺陷可加重結(jié)腸炎的嚴重程度,并激活結(jié)腸炎相關(guān)癌癥的發(fā)展跨膜MUC過表達,不適當?shù)募せ羁缒UC可以通過調(diào)節(jié)連接蛋白功能和隨后的信號通路,影響細胞的侵襲性、遷移、增殖和存活,增加腸屏障通透性,從而影響屏障的完整性。

因此,異常內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起的緊密連接蛋白和MUC加工和合成過程受到干擾,是導(dǎo)致腸黏膜通透性增加,屏障功能受損的核心,同時,也是IBD最基本的病理機制。

3 針刺通過調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激改善IBD

3.1 潰瘍性結(jié)腸炎 UC是結(jié)腸黏膜的一種慢性特發(fā)性炎癥性疾病,其特征是黏膜炎癥,從遠端開始,可延伸到近端累及整個結(jié)腸[25]。其臨床表現(xiàn)為腹瀉、尿頻、腹痛和不同程度的全身癥狀,持續(xù)4～6周以上,病變可累及直腸、乙狀結(jié)腸及全結(jié)腸;病因包括環(huán)境、免疫系統(tǒng)、腸道微生物群和疾病遺傳易感性之間的相互作用。蒙特利爾分類法根據(jù)UC患者的最大病變程度將其分為E1或直腸炎(疾病僅限于直腸),E2或左側(cè)病變(脾屈曲遠端),E3或廣泛性結(jié)腸炎(疾病延伸至脾彎近端)。UC結(jié)直腸異常增生或癌癥的主要危險因素包括疾病持續(xù)時間、活動性內(nèi)窺鏡或組織學(xué)炎癥、出現(xiàn)狹窄或炎癥后息肉、結(jié)直腸癌家族史以及相關(guān)的原發(fā)性硬化性膽管炎。

多項研究表明,中藥復(fù)方及單味藥提取物可以通過干預(yù)PERK-eIF2α、TRE1α-JNK、NF-κB和炎癥相關(guān)信號途徑以抑制UC模型重度內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[26-27]。中醫(yī)理論認為,UC的發(fā)生多因臟腑氣機失調(diào),脾胃中焦清濁之氣不分,混雜于腸腑,邪氣久羈,毒邪竄擾而成,因此,健脾祛濕、清熱解毒為其基本治法。針刺特定穴位與中藥治療具有相似效果,均可以調(diào)理臟腑氣機升降,祛除濕熱毒邪。針刺治療UC以健脾溫中、化濕行氣穴位為主,常用穴位為天樞、上巨虛、足三里穴。

既往研究認為,針刺治療UC的作用機制與結(jié)腸黏膜炎癥風暴、免疫應(yīng)答異常及腸道菌群紊亂有關(guān)。李晗等[28]通過針刺雙側(cè)天樞穴干預(yù)UC大鼠模型1周后,發(fā)現(xiàn)針刺組p53、PUMA和Caspase-3的表達較模型組顯著降低,可能是針刺干預(yù)炎癥的作用機制。陳明森[29]研究發(fā)現(xiàn),針刺天樞和足三里穴可以調(diào)控FOXP3/DAF通路以調(diào)節(jié)Treg/Th17免疫平衡。吳陽陽等[30]通過2,4,6-三硝基苯磺酸結(jié)腸灌注法建立UC模型,將UC大鼠分為空白組、模型組、手針組和電針組四組,利用Western blot法檢測內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白的表達,發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激關(guān)鍵蛋白GRP78和p-PERK、p-eIF2α的表達顯著增加,通過針刺的干預(yù)可以逆轉(zhuǎn)該現(xiàn)象。此外,針刺還能調(diào)節(jié)Th1/Th17免疫平衡,減少炎癥因子的表達,協(xié)同治療UC。

3.2 克羅恩病 CD是一種以透壁肉芽腫性炎癥、黏膜免疫細胞激活、免疫反應(yīng)異常和細胞因子失衡為特征的慢性多因子IBD,是一種進行性疾病。CD由遺傳易感性、環(huán)境危險因素、菌群失調(diào)和黏膜免疫系統(tǒng)受損等復(fù)雜的相互作用引起,導(dǎo)致先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)失調(diào)。近年來CD在世界范圍內(nèi)發(fā)病率不斷上升,其典型的臨床癥狀是腹痛、慢性腹瀉、體重減輕和疲勞,好發(fā)于回腸末端和結(jié)腸。大多數(shù)CD患者表現(xiàn)為炎癥表型,炎癥呈節(jié)段性、不對稱和透壁性,但隨著時間的推移,半數(shù)患者會出現(xiàn)狹窄、瘺管或膿腫等并發(fā)癥,通常需要手術(shù)治療。目前CD治療以預(yù)防并發(fā)癥和阻止疾病進展為目標。針刺在CD中的作用機制尚不明確,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作為CD的病理誘發(fā)因素,現(xiàn)已引起廣泛關(guān)注。

李凌倩等[31]研究發(fā)現(xiàn),克羅恩病模型中存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,通過免疫組化法檢測,發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)因子GRP78和P47 PHOX表達顯著增加,表明克羅恩病發(fā)生過程中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與調(diào)節(jié),但其與上皮細胞凋亡及蛋白合成加工異常并未闡釋。龍艷[32]通過誘導(dǎo)HCT116結(jié)腸癌上皮細胞株內(nèi)發(fā)現(xiàn),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可以激活p38 MAPK通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生,這為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與炎癥相關(guān)性的研究提供了思路。李小珍[33]研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通過影響MUC的合成參與CD的病變過程,在炎癥狀態(tài)下,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白表達顯著降低,表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激功能低下是引起結(jié)腸黏膜屏障蛋白異常的誘因。曹攀[34]發(fā)現(xiàn),激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路可以明顯損傷腸黏膜屏障功能,引發(fā)CD,因此,維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激穩(wěn)態(tài)是治療CD的核心。研究發(fā)現(xiàn),針刺具有正向調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的作用[35-36]。芮靖琳等[37]研究證實,針刺可以調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激特異性因子GRP78的表達,且可以介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激經(jīng)典通路PERK-CHOP、IRE1/JNK等通路的信號傳導(dǎo)。目前,針刺調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激治療CD的研究較少,但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在CD發(fā)生中的作用顯然是至關(guān)重要的,而針刺調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及針刺治療CD的作用已逐漸被證實。

4 小 結(jié)

本文立足于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激理論,以IBD為研究對象,通過對國內(nèi)外文獻的梳理發(fā)現(xiàn),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在IBD的發(fā)病機制中起關(guān)鍵作用,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)通路不僅能夠調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、炎癥介質(zhì)及上皮細胞凋亡,還能夠影響腸黏膜屏障功能維持關(guān)鍵蛋白(MUC和緊密連接蛋白)的表達。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的相關(guān)研究對IBD的治療至關(guān)重要。目前,針刺調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激治療IBD的研究較少,但多項研究證實,針刺特定穴位可以調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)因子的表達,以修復(fù)腸黏膜屏障功能、調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和緩解上皮細胞凋亡,為IBD的臨床治療提供新思路和新視點。