徐　麗　徐萍萍　韓　真

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·綜述·

克羅恩病腸壁纖維化的分子與信號轉導機制的研究進展

徐麗徐萍萍韓真

克羅恩病(CD)是一種累及胃腸道的、免疫介導的慢性炎性疾病，有近1/3的CD合并腸道纖維化，可導致腸梗阻甚至需要手術治療。纖維化是炎性損傷修復的適應性過程，多種基因、細胞、信號通路及細胞外基質(ECM)參與其中，轉化生長因子-β(TGF-β)在纖維化發展中具有重要作用。此文對CD腸壁纖維化的分子與信號轉導機制作一綜述。

克羅恩?。荒c道纖維化；分子與信號轉導機制

克羅恩病(CD)是一種免疫介導的、累及胃腸道的慢性炎性疾病，可分為穿透型(B1)、狹窄型(B2)和非穿透型非狹窄型(B3)。其中30%～50%的CD可發展成為B2型，并且可進展為腸梗阻，常常需要手術治療[1]，且易反復發作。纖維化是炎性損傷修復的適應過程，炎性反應可導致細胞損傷，炎性介質過度釋放，使成纖維細胞激活、增殖，繼而導致細胞外基質(ECM)的過度沉積。腸道纖維化和狹窄是CD患者腸道損傷和炎性反應在組織愈合過程中失調的結果。纖維化是一個漸進的過程，以ECM過度沉積、腸腔扭曲變形、腸道狹窄為特點。纖維化是在炎性介導下組織修復的一個“生理過程”，纖維化的形成取決于ECM的沉積與降解的平衡[2]。炎性反應是纖維化形成的必要條件，但抗炎藥物的治療并不能阻止已經沉積的ECM所形成的纖維化，表明控制炎性反應只能在一定程度上影響纖維化。本文主要對CD腸壁纖維化的分子與信號轉導機制的研究現狀進行綜述，希望對今后進一步的研究有一定的啟示及幫助。

1　促纖維化因子

CD具有一定的遺傳背景，在環境和免疫等因素的共同作用下，分泌及合成多種細胞因子[3-4]，通過不同的信號轉導通路參與纖維化的形成。目前研究發現，常見的促纖維化因子包括轉化生長因子-β(TGF-β)、胰島素樣生長因子(IGF)、結締組織生長因子(CTGF)、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(RAAS)、哺乳動物雷帕霉素受體(mTOR)、血管內皮生長因子(VECF)等[5]。

1.1TGF-β

TGF-β具有很強的抗炎作用，同時也能促進纖維化的形成。正常表達時能抑制炎性反應，從而抑制細胞增殖、生長、分化，而過度表達則可促進纖維化的發展。TGF-β是纖維化形成過程中的核心因子，包括3種亞型，分別為TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。有研究發現，在TGF-β1基因轉移的小鼠結腸組織中TGF-β1過度表達，并致廣泛腸纖維化[6]。TGF-β1持續過度表達可使ECM沉積、重塑，主要通過刺激間質細胞分泌ECM；刺激多種細胞向肌成纖維細胞轉化，增強其合成ECM的能力；調節基質金屬蛋白酶/基質金屬蛋白酶組織抑制劑(MMP/TIMP)的平衡，增加ECM的凈含量[7]；增加促纖維化細胞因子的分泌，從而促進纖維化的形成。TGF-β超家族細胞因子涉及多條信號通路，TGF-β1與細胞膜表面的TGF-β Ⅱ型受體結合后招募與激活Ⅰ型受體(ALK-5)，結合Ⅰ型受體后使Smad2和Smad3通路磷酸化，增加Ⅰ型膠原蛋白的產生(占腸道膠原蛋白的70%)，從而促進纖維化。此外，TGF-β1還可通過競爭Ⅰ型受體并抑制Smad磷酸化來抑制Smad6與Smad7的作用，參與纖維化的形成。TGF-β參與腸纖維化的信號通路包括Smad蛋白、ERK1/2 促細胞分裂原活化蛋白激酶(MAP)、蛋白激酶C(PKC) 這3條途徑[8]。Smad信號通路是TGF-β參與的經典通路，與TGF-β信號轉導的有Smad2、3、4、7，其中Smad2、3是促進纖維化的關鍵因子，Smad4是中轉因子，可被Smad7抑制。MAP是細胞內絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，TGF-β能夠激活MAP的多條途徑[9]，目前已被證實的有細胞外信號調節激酶(ERK)、巨絲裂原活化蛋白激酶(ERK5/BMK1)、p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAKP)、c-Jun氨基端激酶(JNK)/應激活化蛋白激酶(SAPK)。ERK被激活后可以磷酸化一系列蛋白及轉錄因子，并且可以啟動有絲分裂，促進細胞增殖。ERK 信號通路的激活可通過PKC方式來調節基因轉錄[10]。因此，MAPK抑制劑在抗CD纖維化治療中引起了人們關注，相關藥物的開發成為了研究熱點。有研究從CD患者的狹窄腸道漿膜分離細胞并進行培養，經TGF-β1刺激后發現，PKC的抑制可以減少膠原蛋白的產生[11]，使用MAPK抑制劑可得到相似的結果。

1.2IGF

IGF在CD患者纖維化發展中的作用主要是增加了狹窄腸道平滑肌細胞中IGF-Ⅰ、胰島素樣生長因子結合蛋白-3(IGFBP-3)、IGFBP-5的表達[12]。在腸壁肌層中，IGF-Ⅰ可致平滑肌細胞增殖，抑制細胞凋亡，使ECM產物(Ⅰ型膠原、纖維連接蛋白、波形蛋白)合成增加。有報道對利用2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)誘導的IGF-Ⅰ雜合子小鼠慢性結腸炎模型進行研究，結果表明TGF-β調控腸道纖維化的作用是通過增加IGF-Ⅰ的表達來實現的[13]。TGF-β可以通過刺激IGFBP-3的表達來激活TGF-β受體，增加膠原蛋白的產生，引起纖維化，IGF-Ⅰ同樣可以刺激上皮下肌成纖維細胞產生膠原蛋白而引起纖維化。此外，IGF-Ⅰ可以通過抑制MMP-1的表達來改變ECM的降解機制，從而使ECM沉積[13]。

1.3CTGF

CTGF存在于心、肝、腦、腎等組織器官中，能被多種細胞因子激活[14]，其可以促進細胞增殖，產生ECM，介導黏附和趨化，促進血管和肉芽組織形成。作為TGF-β的特異性下游分子，CTGF對TGF-β有明顯的調控作用。研究表明，在大多數組織器官中，TGF-β與CTGF有協同作用，兩者具有許多相似的性質，CTGF可以提高TGF-β與受體的結合能力。CTGF在正常組織中表達較低，而在纖維化組織中有很高的表達，有研究結果顯示CD患者狹窄腸道中CTGF的表達是正常組織的5倍以上，提示CTGF與纖維化有明顯相關性[15]。CTGF主要與Smad、MAPK、PKC通路有關。

1.4RAAS

RAAS系統可調節細胞生長、分化、增殖、凋亡，活性樣簇(ROS)的產生，細胞因子的表達，內皮細胞的激活，炎性反應的發生，ECM的產生和纖維化的進展[16]。血管緊張素Ⅱ在RAAS系統中起著核心作用，通過調控炎性反應來參與纖維化的進程。有研究發現，血管緊張素Ⅱ在CD 患者中表達增加，在狹窄CD患者的腸道中更為明顯，甚至可以被血管緊張素抑制劑(ACEI)和血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑(ATⅡ)拮抗，其與減少TGF-β和CTGF的表達緊密相關[17]。

1.5mTOR

mTOR屬于磷脂酰肌醇-3激酶相關蛋白激酶(PI3K)家族成員，是PI3K/Akt信號通路的下游效應蛋白，涉及細胞生長、存活、增殖、分化，蛋白質合成及轉錄。mTOR信號通路可被激素、生長因子、氨基酸等刺激因素激活，mTOR抑制劑具有抗纖維化作用，主要是通過減少成纖維細胞及肌成纖維細胞的數量以及下調促纖維化因子。自噬缺失和血管生成可以促進纖維化，而控制血管形成可以改善纖維化，特別是在血管重塑和慢性炎性反應的纖維形成過程中[18]。mTOR可調節低氧誘導因子(HIF-1α)和血管生成因子(VEGF)，是新生血管的主要驅動因子。TGF-β/Smad3也能激活mTOR，并促進膠原蛋白產生以及纖維化的形成[19]。mTOR抑制劑如雷帕霉素及其類似物西羅莫司，可抑制TGF-β誘導HIF-1α的表達及纖維化的形成，有潛在治療纖維化的作用。

1.6其他

結合素類可通過調節細胞和ECM的相互作用來影響纖維化的形成。在正常組織中，結合素不表達，但在受損組織中可隨著TGF-β的釋放而局部上調[20]。avrB6基因可以激活潛在的TGF-β，而avrB6抑制劑可以抑制組織促纖維化轉錄前體，包括Ⅰ型膠原蛋白、TGF-β1、TGF-β2、α-SAM、CTGF、TIMP-1和avrB6自身，其通過抑制局部TGF-β來抑制纖維化，并不影響總體穩態。Hedgehog信號通路可調節纖維化和原始細胞的增殖與分化[21]，具有促纖維化作用，可促進肌成纖維細胞的激活、上皮間質轉化(EMT)、MMP的釋放、TGF-β和ECM的產生[22]。Wnt/β-catenin信號通路可調節細胞生長、腫瘤發生和纖維化的形成，該通路的激活可以促進EMT及TGF-β，增加ECM的合成、T細胞的遷徙，調控MMP-2、MMP-7、MMP-9[23]。晚期糖基化終產物受體(RAGE)具有促纖維化作用，可通過促進EMT的產生及ECM的沉積，增加激活的成纖維細胞的數量并上調α-SAM[24]。在IBD患者中，RAGE的高表達與疾病活動和纖維化有關。

2　抗纖維化因子

研究發現，常見的抗纖維化因子包括過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)、Smad7蛋白和脂連素等[5]。

2.1PPAR

PPAR是調控基因轉錄的核心受體，PPAR-γ存在于腸道黏膜，表達于脂細胞、單核巨噬細胞、T細胞和B細胞，可調節脂細胞分化、葡萄糖和脂肪代謝、炎性反應及免疫過程，調控纖維化形成。PPAR-γ的激活與TGF-β/Smad3通路密切相關，它可直接抑制Smad3，下調CTGF的表達[25]。增加該受體的表達可以減少膠原蛋白的沉積，緩解纖維化的形成。

2.2脂連素

脂細胞作為內分泌細胞存在于腸系膜脂肪組織和血清中，可分泌促纖維化和抗纖維化因子，目前已知的有瘦素和脂連素。瘦素是一種蛋白質，主要通過Th1參與調控免疫，影響CD的發病機制。脂連素和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)具有相似的結構，通過競爭相同的受體來拮抗TNF-α，具有抗纖維化的作用[26]。脂肪組織中C1q/TNF相關蛋白-3(CTRP-3)具有高表達性，有研究表明其在CD患者中廣泛表達，CTRP-3可通過拮抗TGF-β的釋放、減少CTGF的表達及減少膠原蛋白的產生來發揮抗纖維化的作用[27]。

3　結論

目前腸壁纖維化的發病機制尚未完全闡明，故臨床上針對CD引起的腸道纖維化尚缺乏有效的治療手段。因此，探究CD腸壁纖維化的發病機制對提高CD患者的療效，改善CD患者的生活質量有著重要的意義。隨著研究的進一步深入，希望能早日明確CD腸壁纖維化的復雜機制，為狹窄型CD患者提供更好的治療，為廣大患者帶來福音。

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(本文編輯：周駿)

皖南醫學院中青年科研基金(WK2015F08)

241000安徽蕪湖，皖南醫學院附屬弋磯山醫院消化內科

韓真，Email: hanzhen1028@hotmail.com

10.3969/j.issn.1673-534X.2016.04.009

2016-03-10)