轉化生長因子β與炎性反應腸病相關腸纖維化的關系

李 輝，宋 佳，張曉嵐

(河北醫科大學第二醫院消化內科，河北石家莊050000)

腸纖維化發生是一個復雜動態的過程，在炎性反應腸病 (inflammatory bowel disease，IBD)過程中，腸道細胞因子促使細胞外間質 (extracellular matrix，ECM)過度沉積導致纖維化。轉化生長因子 β (transforming growth factor-beta，TGF-β)在組織損傷修復和纖維化發生過程中發揮重要作用。本文就TGF-β在IBD中的促腸纖維化作用作一綜述。

1 TGF-β在腸道中的調節作用

TGF-β作為一類具有生物學活性的細胞因子而廣泛分布在腸道中，可由腸上皮細胞、成纖維細胞及免疫T細胞等細胞合成并分泌，屬于多肽類調控蛋白。TGF-β通過其自身的配體與效應細胞表面受體結合來發揮作用，活化后能調節細胞分化，抑制細胞增殖以及增強腸道屏障進而維持腸道免疫平衡。Smads蛋白作為與TGF-β聯系最緊密的細胞信號通路，通過自身磷酸化發揮傳導作用［1］，分為3種類型:1)受體調節型，包括 Smad1、2、3、5 和 8;2)共調節型 Smads，包括 Smad4;3)抑制型 Smads，包括Smad6和7。TGF-β/Smads信號傳導通路調節腸道內環境穩態來發揮其功能。

2 TGF-β與 IBD

在IBD過程中，免疫失衡所致的慢性非特異性炎性反應是整個病理改變的激活點。研究顯示，DSS慢性結腸炎模型小鼠腸道中 IFN-γ，TNF-α，白介素1、6和17表達明顯升高［2］，伴隨炎性反應的同時膠原過分沉積，促纖維化因子TGF-β增加，體外培養模型小鼠腸道成纖維細胞養發現其向肌成纖維細胞細胞轉化，膠原分泌增加，同時TGF-β分泌也增加，這證實炎性反應與纖維化之間存在著必然聯系。TGF-β的雙刃劍效應也在IBD過程中充分顯現，TGF-β在炎性反應初期發揮抗炎作用，但伴隨著炎性反應的發展，TGF-β分泌量及其調節作用發生改變，其作用更趨向于促炎與促纖維化［3］。另一研究使用疫苗抑制IBD小鼠TGF-β活性，發現小鼠腸道炎性反應減輕，白介素17和23表達減少，同時在腸系膜淋巴結中的CD4陽性細胞的表達也減少［4］。上述兩個研究從正反兩個角度顯示出TGF-β在IBD過程中的促炎作用。但炎性反應對纖維化形成的影響仍值得探討，有研究者通過對感染傷害沙門氏細菌的小鼠腸纖維化模型進行干預，發現炎性反應先于纖維化出現，延長抗生素治療只能緩解炎性反應但不能阻斷纖維化進展［5］。這說明在移除炎性反應刺激后，纖維化的發生并未停止，炎性因子在啟動纖維化發生之后仍有相應的機制來維持纖維化的進程，炎性反應只是纖維化初始環節中的一部分。

3 TGF-β與IBD相關腸纖維化

TGF-β在其他器官纖維化發生中的作用均有報道，其機制主要是TGF-β與間質細胞間的反應增加了ECM的分泌與沉積。在IBD并發腸纖維化的過程中，TGF-β與炎性反應細胞協同作用，激活腸道間質細胞，使得ECM代謝紊亂最終形成纖維化。通過阻斷白介素13和TGF-β信號傳導途徑，可以減少下游促炎性反應及促纖維化因子的釋放，阻斷腸纖維化的發生［6］。這表明炎性介質與TGF-β相互作用對腸道纖維化發生有著啟動效應。TNBS模型小鼠結腸炎實驗證實在腸道纖維化形成的過程中 TGF-β 表達水平增加［7－8］。IBD的腸道纖維化改變與TGF-β活性上調存在一致性。在感染沙門氏菌的小鼠腸道中發現有明顯的炎性反應，并且伴隨著TGF-β和膠原的過表達，病變部位出現成纖維細胞和肌成纖維細胞聚集［9］，這提示慢性炎性反應對腸道的損傷能導致纖維化發生。

TGF-β與炎性因子在腸纖維化中有著協同作用，那么TGF-β對于腸道纖維化的直接作用則是在于激活間質細胞，增強其分泌膠原、增殖和聚集的功能。對上皮細胞向間質細胞轉化的研究發現，上皮細胞在TGF-β的作用下能向間質細胞轉化，同時使用TGF-β抗體則能夠阻斷這種轉換及纖維化的發生［10］。腸道中固有的間質細胞在TGF-β的作用下生物學行為也同樣發生改變。有報道［7］證實在TGF-β能夠增強CCD-18Co成纖維細胞遷移率與膠原分泌功能。類似的研究同樣發現，無論是對腸狹窄IBD患者的原代腸成纖維細胞還是CCD-18Co進行體外培養，經TGF-β刺激后，兩類細胞均表現出遷移能力增強［11］。在膠原代謝過程中各種酶的改變也受著TGF-β的影響，使用TGF-β體外培養肌成纖維細胞，發現細胞膠原及相應代謝酶的表達增加［12］。對TGF-β研究無論是炎性因子共同作用還是其直接作用，或是作不同種的效應細胞，都充分說明了其在腸道纖維化中發揮著關鍵作用。

4 TGF-β調控腸纖維化的信號傳導機制

在腸纖維化過程中，Smads蛋白是最主要的信號傳導通路之一。TNBS模型小鼠腸道組織中Ⅰ型、Ⅲ型膠原沉積和促纖維化因子表達增加的同時，磷酸化Smad3表達也增加［13］。另一項對TGF-β/ALK5/Smad信號傳導的研究發現，TGF-β受體阻斷劑對結腸炎腸道中的TIMP-1，Smad2，Smad3都有明顯抑制作用，腸纖維化程度也隨之減輕［12］。在抗結腸炎小鼠腸纖維化的實驗中發現，TGF-β/Smad是纖維化的信號通路，抗纖維化治療后TGF-β和Smad在腸道及上皮細胞表達均降低［14］。間質細胞在纖維化發生的中的作用至關重要，其信號傳導主要通過 Smads蛋白［15］。體外培養經TGF-β激活的CCD-18Co成纖維細胞，發現 Smad3、2 及 ERK-1/2 發生磷酸化改變［16］，這一結果與其在腸纖維化發生中信號傳導通路機制相一致。分別對Smad3基因缺陷鼠與野生小鼠使用TNBS誘導腸道炎性反應的研究發現，野生型小鼠腸道發生明顯的纖維化改變，且膠原及TGF-β表達增強，而基因缺陷鼠只是炎性反應改變而無明顯纖維化形成［17］，這說明Smad3的缺失對于纖維化的形成產生了阻斷作用，也恰恰說明纖維化發生需要Smads信號傳導的參與。此外，小鼠結腸纖維化的改善也可以通過阻斷TGF-β1/Smad3 通路來實現［18］。Smads蛋白基因缺失以及其信號傳導的阻斷都提示其促進腸纖維化發生的作用。

5 問題與展望

TGF-β/Smads信號通路在腸纖維化發生中起到關鍵作用。對此通路的研究將會為腸纖維化改變的治療提供新的靶點，但組織器官纖維化是多因子多通路參與的最終結果，且在纖維化發生過程中，炎性介質對TGF-β通路的作用以及其反饋作用的關系還不十分明晰，所以，對TGF-β通路分子機制在IBD相關腸纖維化中的作用機制仍有待探討，機制研究的深入也將會為臨床治療纖維化提供新的理論和實驗依據。

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