炎癥性腸病相關信號通路的研究進展

武曉琳　趙亞楠　王麗波　周世平　楊　麗

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炎癥性腸病相關信號通路的研究進展

武曉琳趙亞楠王麗波周世平楊麗

不同的信號通路在炎癥性腸病(IBD)的發病機制中發揮著重要的作用。研究表明以信號通路為中心調控細胞因子和異常免疫反應與IBD的進展之間有著重要的聯系。因此炎癥性腸病中所涉及的信號通路與IBD的發病機制關系密切，有望為IBD的早期診斷和分子靶向治療提供新的思路。

炎癥性腸病；信號通路；緊密連接；細胞因子

炎癥性腸病(IBD)是一種慢性非特異性的腸道炎性病變，包括潰瘍性結腸炎(UC)和克羅恩病(CD)。目前普遍認為IBD的致病因素可能包括遺傳、免疫異常、環境、腸道微生物等。IBD動物模型及體外研究均已證實，IBD患病過程中存在細胞因子水平升高[1-2]。現已有研究證明，促炎細胞因子在腸道炎性反應中具有改變腸黏膜屏障的功能，可激活如下通路，包括Janus激酶(JAK)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、信號轉導子和轉錄激活子(STAT)蛋白以及核因子-κB(NF-κB)等通路的信號轉導，這些通路可能成為新的潛在的IBD研究及治療靶點[3]。

1　NF-κB信號通路

NF-κB激活被認為是多種急、慢性炎性疾病的重要致病因素，NF-κB抑制劑有望對炎性疾病的治療產生積極作用[4]。在IBD體內外實驗中均可檢測到NF-κB的激活，并且在動物造模中用特定的p65反義寡核苷酸抑制NF-κB可有效阻止IBD發生、下調CD患者的腸巨噬細胞產生細胞因子。不同刺激物(如促炎因子和氧化應激等)通過催化IκB激酶b(IKKb)磷酸化細胞質中的NF-κB-IκB復合物來激活NF-κB，從而導致NF-κB的分解，從細胞質轉運到細胞核，激活多種NF-κB依賴的靶基因轉錄。有研究表明，無論是通過直接阻斷p65還是抑制IκB降解和IKKb活性來抑制NF-κB，均可緩解腸道炎性反應的嚴重程度。Liu等[5]的實驗結果表明，環烯醚萜苷類(IG)通過顯著抑制IκB降解和/或IKKb活性來抑制NF-κB，下調Fas/FasL、Bax及天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)蛋白和mRNA的表達，并激活腸上皮細胞中的Bcl-2。Scaldaferri等[6]的研究表明，經英夫利西單抗治療緩解后復發的CD患者，在臨床癥狀出現之前，其腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平和腸黏膜細胞核中的NF-κB p65含量升高。Al-Sadi等[7]的研究證實，用TNF-α和白細胞介素-1β(IL-1β)處理Caco-2細胞系，可以通過NF-κB通路促使MLCK基因表達，從而提高緊密連接的滲透性。

2　JAK/STAT信號通路

JAK/STATS信號通路包括JAK蛋白JAK1、JAK2、JAK3、TYK2以及STAT蛋白。多種促炎因子、激素和生長因子通過JAK通路激活誘導基因的表達，進一步發揮其生物學效應。JAK/STAT信號通路參與調控細胞的生長、發育、凋亡等生理病理過程，因此對免疫功能可能具有重要的意義[8]。細胞因子應答的多樣性是由于通過結合不同的JAK隨后通過酪氨酸磷酸化作用形成不同的激活的同源或異源二聚體STAT[9]。STAT家族蛋白主要包括3個功能區：(1)羧基端區域為轉錄活性域，對于STAT發揮功能是必需的；(2)DNA結合區多數STAT有一共同的DNA結合基序TTGNNNCAA，但不同的STAT分子又有其最佳結合位點；(3)氨基酸區域該區域序列保守，與蛋白質之間的相互作用有關，如與其他轉錄因子、STAT二聚體或細胞因子受體的結合等[10]。在IBD及其相關結腸癌的研究中，已有涉及IL-6、IL-10和STAT3在內的異常信號通路存在的報道，并且近年來對CD基因組范圍的分析表明，STAT3基因已被認定為IBD的易感基因之一。此外，體細胞的STAT3突變與STAT3持續激活以及其與結腸癌之間的聯系也已被證實。Nguyen等[11]的實驗觀察到結腸炎性反應部位上皮的STAT3通過調節促炎細胞的浸潤以及抑制調節性細胞來調控腫瘤的進展而非細胞的生長。STAT4和STAT6對腸道病原體的適應性免疫應答具有獨特作用。STAT的激活提高了一些特定基因的轉錄效率，這些基因很可能和病原體所引起的腸道功能改變有著密不可分的關系[10]。

3　MAPK信號通路

MAPK家族是非常保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在發育和疾病發生過程中起著重要的作用。經典的MAPK級聯反應包括3個細胞內蛋白激酶激活的序貫步驟：始發于MAPK激酶激酶(MAPKKK)的激活，隨后MAPKK通過對鄰近的蘇氨酸和酪氨酸的雙重磷酸化而激活MAPK[12-13]。Docena等[14]的實驗表明，與對照組及IBD患者的非炎性反應部位黏膜相比，3種磷酸化的MAPK水平在CD和UC患者的腸黏膜標本中均有升高。Enjoji等[15]研究發現，p38 MAPK通過激活下游PAR2來改變TER，激活的p38 MAPK導致細胞膜上的緊密連接蛋白ZO-1表達減少或者分布異常。Al-Sadi等[16]的體內、外研究數據表明，IL-6通過JNK激活轉錄激活蛋白AP-1，后者激活緊密連接蛋白claudin-2 基因的表達，從而調節腸上皮緊密連接的滲透性。以往研究報道特異性表達于胃黏膜上皮細胞的相對分子量為18 000的胃竇黏膜分泌蛋白-18(AMP-18)能刺激小鼠腸上皮細胞中緊密連接的累積從而保護黏膜屏障，AMP 多肽可以限制受損黏膜緊密連接的減少，同時提高肌動蛋白絲組裝緊密連接的穩定性。此外，AMP多肽可增加磷酸化p38 MAPK，磷酸化p38 MAPK是hsp25磷酸化以及累積的必要條件，后者與結合前激動蛋白密切相關。而且AMP-18可快速誘導PKC磷酸化以及“極性蛋白”易位，后者包括緊密連接中不能被去垢劑溶解的Par6、Cdc42和ECT2，而這些極性蛋白已被證實和JAM-A和ZO-1相關。AMP-18可用于提高黏膜屏障的完整性以及對特定的極性蛋白的積聚，從而對IBD受損的腸黏膜起到積極的保護作用[17]。p38 MAPK抑制劑PD169316通過與ATP競爭其結合位點阻斷p38 MAPK激酶，Carrozzino 等[18]研究發現，p38抑制劑PD169316可上調claudin-4蛋白的表達；而JNK抑制劑SP600125可上調claudin-4蛋白和claudin-9蛋白的表達，同時下調claudin-8蛋白的表達。重要的是，PD169316和SP600125對緊密連接蛋白的調節在mRNA 表達水平以及RNA干涉的數據方面得到進一步確證，由于選擇性抑制JNK或p38的活動，導致claudin蛋白的表達和緊密連接(TJ)上陽離子滲透性的改變。Epstein等[19]的實驗結果表明，用姜黃素處理腸黏膜標本可抑制p38 MAPK的活性，上調IL-10表達并下調IL-1β表達；可見，姜黃素可作為天然p38 MAPK抑制劑，對IBD患者的治療具有潛在價值。

4　Notch通路

Notch信號通路是腸上皮細胞自我更新和特定分化的一個關鍵因素。Notch信號由兩個鄰近細胞的Notch受體與配體相互作用而激活，導致受體構象發生改變，在一系列酶切作用下釋放出Notch的胞內段(NICD)，其轉移至細胞核內，與轉錄抑制因子RBP-Jκ(也稱為CSL/CBF1)結合并招募共活化物后，即成為轉錄活化因子，活化Hes等分化拮抗基因的轉錄，表達產物與相應的分化效應基因的啟動子特異性結合，并募集轉錄共抑制因子，阻礙細胞特異性分化效應基因的表達，最終影響細胞的分化、增殖和凋亡。由Notch受體信號介導的條件性滅活腸道特異性DNA結合蛋白RBP-Jκ可導致隱窩祖細胞增殖以及向杯狀細胞轉化能力的完全喪失；用γ-分泌酶抑制劑(DBZ)處理嚙齒動物，結果腸道杯狀細胞數量大增，從而模擬了RBP-Jκ小鼠的表型[20]。Pope等[21]的研究發現，在結腸中Notch的激活調節黏蛋白-2(MUC-2)表達、緊密連接蛋白尤其是claudin-1蛋白的表達以及在腸上皮細胞的祖細胞池的增殖與分化之間的平衡。值得注意的是，Hes-1在對照組和右旋葡聚糖硫酸鈉(DSS)處理的Cl-1Tg小鼠中都高表達，并且與MUC-2表達相一致。Notch激活和MUC-2/杯狀細胞缺失是黏膜炎性反應和結腸癌的主要特性，因此探討Notch信號通路在生理和病理條件下對兩者之間關系的調節至關重要。與野生型小鼠結腸隱窩相比，Cl-1Tg小鼠結腸Notch和ERK1/2的顯著激活，并且在DSS結腸炎的恢復過程中，結腸隱窩高度增生提示炎性反應機制可能有助于claudin-1蛋白成為結腸癌的啟動子，且上皮細胞增殖分化的異常調節是腫瘤進展和轉移的核心機制。

5　結語

目前，關于IBD相關信號通路的研究方興未艾，進展迅速。對于信號機制在IBD致病因素和治療中的研究，也逐步地開展起來。雖然人們已經認識到信號轉導在IBD發病機制中起著至關重要的作用，但具體的分子機制還不是很清楚，現有研究資料表明，在IBD發病機制中，針對激酶信號通路，對細胞因子和緊密連接所形成的網絡進行靶向干預與治療，很有可能為IBD 的臨床治療開辟新的途徑。

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(本文編輯：林磊)

吉林省科技發展計劃項目(20130413011GH)

130021長春，吉林大學基礎醫學院(武曉琳，趙亞楠)；130021長春，吉林大學第一醫院胃腸內科(王麗波，周世平)；130011長春，吉林大學第四醫院(楊麗)

王麗波，Email: wanglibo75@163.com

10.3969/j.issn.1673-534X.2016.02.010

2015-03-10)