瘦素在炎癥性腸病中作用的研究進展

郭云萍 孫哲 連海峰

濱州醫學院附屬醫院消化內科，山東 256600

炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）是一種反復發作的慢性非特異性腸道炎癥疾病，包括潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）和克羅恩病（Crohn′s disease，CD）。目前，IBD 的發病機制尚不完全清楚，多數研究認為遺傳易感性、環境、應激反應、免疫及腸道因素的相互作用最終導致腸道的慢性炎性反應［1］。隨著社會現代化、工業化的進展，IBD 在我國發病率呈明顯增高趨勢，給家庭和社會帶來沉重的經濟負擔［2］。由于其反復發作及不可治愈，IBD 患者廣泛存在焦慮與抑郁情緒障礙。IBD 患者存在腸腦間的相互作用，情緒障礙通過引起腦腸軸的過度活躍產生應激反應，加重腸道炎癥及腸道癥狀，而慢性胃腸道癥狀可以作為一種慢性應激源進一步加重患者焦慮與抑郁狀態，由此形成惡性循環，增加IBD復發的風險［3］。瘦素作為由脂肪細胞分泌的促炎因子，在IBD 中存在高表達。瘦素已被證實可以通過調節免疫功能、破壞腸黏膜屏障、調節情緒障礙等影響因素加重腸道炎癥［4］。因此，瘦素在IBD中的作用機制尤為重要，本文主要就瘦素在IBD 中作用機制的研究進展做一綜述。

1 瘦素調節免疫功能參與IBD

瘦素作為由脂肪組織分泌的、與腸道炎癥相關的脂肪因子之一，可以通過與瘦素長型受體結合調節所有免疫細胞，導致腫瘤壞死因子α（tumour necrosis factor，TNF-α）、白介素6（interleukin，IL-6）和IL-12 的產生，同時它還可以與TNF-α協同作用，激活巨噬細胞，并在中性粒細胞中產生活性氧，從而發揮促炎抗炎作用［5］，使機體處于穩態。多項證據證明，瘦素可以通過調節免疫功能參與IBD 疾病進程，例如缺乏瘦素基因的小鼠可以免受硫酸葡聚糖鈉（dextran sodium sulfate，DSS）誘導的結腸炎［6］，但目前關于 IBD 患者血清瘦素水平變化仍存在一定爭議。多數研究認為，IBD患者血清瘦素水平升高。有明確研究表明，UC 急性加重期患者血清瘦素水平明顯高于緩解期，同時伴隨IL-1、TNF-α等細胞因子的增加［7］。瘦素可以通過影響調節性T 淋巴細胞的反應性和功能來影響IBD病程，并與循環T淋巴細胞的減少和結腸炎疾病嚴重程度的增加相關［8］。一項動物研究發現，血漿瘦素濃度在用三硝基苯磺酸（trinitro benzene sulfonic，TNBS）誘導大鼠結腸炎 8 h 后增加了 4 倍（P＜0.01），且與大鼠的炎癥程度、厭食和體質量下降顯著相關（P＜0.01）。但在TNBS誘導結腸炎的第5天，血漿瘦素水平出現降低。這種二次低表達可能有以下幾個原因。⑴TNBS 誘導的結腸炎大鼠的體質量比對照組減輕10%，脂肪組織質量減少，這可能降低了血漿瘦素濃度。⑵由于TNBS 大鼠在前4 d 進食量嚴重減少，而瘦素在進食后表達增強，禁食后表達降低。這也進一步解釋了少數研究發現IBD 患者血清瘦素水平降低，這可能與個體差異性及長期疾病消耗導致的消瘦有關［9-10］。此外，國外研究還發現應用聚乙二醇化瘦素拮抗劑可以抑制IL-10-/-小鼠慢性實驗性結腸炎的發展，未來通過抑制瘦素活性可能為IBD 的治療提供新的治療策略［11］。

2 瘦素調節腸黏膜屏障參與IBD

2.1 瘦素激活瘦素受體依賴的信號通路破壞腸黏膜屏障 UC 和CD 患者的內鏡下表現均為黏膜潰瘍樣變，因此腸黏膜屏障的破壞和損傷是IBD 發生發展過程中的關鍵因素，其完整性與細胞間蛋白的緊密連接（tight junction，TJ）密切相關。TJ是正常上皮細胞與細胞黏附的重要功能組成部分，它們通過機械的方式連接細胞，形成上皮屏障，阻止細胞間的大分子運輸，維持上皮細胞極性［12］。有臨床數據表明，UC 患者活動期結腸灌洗液中的瘦素水平是對照組的15 倍［13］。研究發現，瘦素處理后的 Caco-2BBe 細胞出現細胞通透性增加，于是進一步檢測了Caco-2Bbe細胞瘦素信號通路的變化，發現瘦素處理后的Caco-2BBE 細胞JAK/STAT、PI3K-Akt和ERK1/2通路均發生磷酸化，而經過信號通路抑制劑預處理后完全逆轉了瘦素誘導的細胞旁通透性的增加［14］。Le 等［15］還發現，向大鼠腹腔注射瘦素可以增加大鼠結腸組織的細胞旁通透性，并利用人類結腸上皮細胞（HT29-19A）進一步研究了瘦素對結腸上皮細胞TJ 結構和通透性的影響，發現瘦素處理的HT29-19A 細胞其TJ 和F-肌動蛋白細胞骨架解體，而用ROCK 抑制劑預處理后可抑制這種解體。綜上所述，瘦素可以通過激活瘦素受體依賴的信號通路或直接改變腸上皮細胞TJ完整性的方式來參與IBD的發生發展。

2.2 瘦素調控MMPs表達破壞腸黏膜屏障 近幾年研究發現，基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）也參與了IBD 腸黏膜屏障的損害。MMPs 是一大類鋅依賴的蛋白水解酶，可以通過裂解細胞外基質的一個或多個組分，參與細胞外基質（ECM）的重構和降解。Dempsey 等［16］通過應用5%DSS誘導大鼠出現急性結腸炎，并通過測定其結腸MMPs 的表達發現，與對照組相比，DSS 組大鼠結腸黏膜的MMP9mRNA、MMP2mRNA 表達均有明顯升高（P=0.026 3、P＜0.001 0），且MMP9和MMP2活性也明顯增加（P＜0.000 1、P=0.013 2）。同樣也在IBD 患者的腸黏膜上皮炎性細胞中檢測到基質蛋白酶MMP-7、MMP-2、MMP-9 表達的升高，特別是潰瘍邊緣的腸上皮細胞，而且在IBD 中升高的MMP7 可以直接破壞緊密連接Claudin1/7，從而引起腸黏膜破壞［17-18］。盡管沒有證據證明瘦素在IBD 患者中直接調控MMPs，但其他研究領域研究發現瘦素可以通過MAPK/ERK/JNK信號通路上調平滑肌細胞MMP-9 的表達，促進頸動脈斑塊破裂［19］。因此，推測在 IBD 患者中存在 leptin/MMP/Claudin信號通路的異常，導致IBD患者腸黏膜破壞。

綜上所述，瘦素可以通過多種途徑改變IBD 患者腸黏膜屏障，導致腸黏膜通透性增高，進而影響IBD 患者的預后，明確瘦素在IBD 患者腸黏膜破壞中作用的具體信號通路及作用機制，可以為更好地治療和改善IBD 提供理論基礎。

3 瘦素參與調節IBD患者情緒障礙

與焦慮和抑郁相關的心理癥狀越來越多地被認為是IBD 患者的重要共病，心理疾病并存的IBD 患者其住院風險、急診就診風險均顯著增加，且他們的就業率顯著低于沒有焦慮或抑郁的IBD 患者［20］，給患者及醫療系統都帶來了沉重的負擔。最新發表的一項關于IBD 的前瞻性臨床研究發現，IBD 患者存在腸腦間的相互作用，即我們所說的“腦腸軸”。腸道炎癥活動與情緒障礙是雙向影響的［21］。焦慮抑郁等情緒障礙通過腦腸軸作用于外周神經系統及腸神經系統影響腸道動力、腸道激素分泌、免疫等因素加重IBD 患者的臨床癥狀并增加復發可能性。反復發作的胃腸道癥狀作為一種慢性應激導致IBD 患者焦慮抑郁，由此形成惡性循環，導致IBD 的發生發展。因此，情緒在IBD 中的作用越來越受到重視，而瘦素在IBD 患者的情緒調節中也發揮了重要作用［22］。

3.1 瘦素的直接抗焦慮抑郁作用 瘦素已被證實具有抗焦慮抑郁作用，在動物實驗中，缺乏內源性瘦素的小鼠是被用來研究肥胖癥的常用模型，由于其不表達瘦素，在6周齡時即可表現出明顯的肥胖，且其焦慮抑郁水平明顯高于正常小鼠，通過向中腦腹側被蓋區內注射瘦素可減少小鼠的焦慮樣行為［23］。Wu 等［24］通過使用中心抑郁量表及漢密爾頓焦慮量表評定190 名絕經后女性的焦慮抑郁水平，并測定其血清瘦素水平，發現血清瘦素水平與絕經后婦女的焦慮抑郁水平呈負相關，低血清瘦素水平可能是絕經后婦女焦慮和抑郁情緒的潛在標記物。而多數研究認為，瘦素在IBD 患者中表達是升高的，因此推測瘦素抵抗是IBD患者出現焦慮抑郁等情緒障礙的主要機制。瘦素抵抗是指機體對瘦素反應不敏感或無反應。有國外學者已經在動物實驗中發現，高脂飲食可以增加下丘腦MMP2 活性，MMP2 通過切割瘦素受體抑制瘦素信號轉導引起瘦素抵抗，削弱瘦素抑制食欲的作用［25］；因此，推測在大腦情緒控制區域存在MMPs 作用導致瘦素抵抗，進而加重焦慮抑郁等情緒障礙，未來還需大量動物實驗進一步驗證。

3.2 瘦素介導內臟敏感性參與IBD患者相關性情緒障礙的發生 內臟高敏感性目前被認為是IBD 患者腹痛的病理生理機制之一，也是IBD 患者存在慢性胃腸道癥狀的原因之一。IBD 患者除了在急性活動期有明顯的腹痛癥狀，緩解期IBD 也存在腹痛、內臟高敏感等腸易激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）樣癥狀，應激狀態下腸道通透性是增加的，有學者認為其機制可能是機體處于應激狀態時需要通過增加水、鈉和富含能量的物質的可用性來滿足應激源誘導的高代謝需求，其中一種方式則是腸道通透性的增加，但這個過程也增加了細菌及其毒素通過腸腔進入血液循環的可能性，進而導致機體處于低度炎癥水平，引起機體內臟敏感性增加［26］。內臟敏感性增加導致患者存在慢性腹痛、腹瀉等癥狀，慢性胃腸道癥狀通過腦腸軸改變大腦情緒控制區域，加重患者焦慮抑郁狀態，由此形成惡性循環。因此，焦慮與抑郁、低度結腸炎癥及腦腸軸的相互作用都可能是病因之一。IBD 和IBS 可能存在共同的危險因素及腦腸軸改變，而內臟敏感性是重要的病理機制之一，具體可能有以下幾種。

3.2.1 瘦素破壞腸黏膜屏障導致內臟高敏感 腸黏膜屏障是保護機體免受炎癥最重要的物理屏障，腸黏膜屏障的瘦素是IBD 發生發展的始動因素，而且最新研究證明，在IBD 發病前數年即可觀察到腸道屏障的改變［27］。腸黏膜屏障破壞多表現為腸黏膜通透性增高，并與疾病活動呈正相關，因此可用于疾病復發和預后的預測［28］。正如前文所述，瘦素可以通過多種途徑導致腸黏膜屏障破壞，使得微生物群可以穿過腸黏膜屏障，導致腸道菌群紊亂，引起內臟敏感性增加。

3.2.2 瘦素靶向腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）導致內臟高敏感 已有研究證實，BDNF 是影響內臟敏感性的關鍵因子。Yu等［29］發現IBS患者結腸黏膜中的BDNF 表達明顯升高，且升高程度與腹痛程度及頻率顯著相關。增加的結腸BDNF 與其受體酪氨酸受體激酶B 結合后可以通過與腸神經單位相互作用導致IBS 患者內臟敏感性升高［30］。目前瘦素在中樞系統對BDNF的調控作用機制已經有了初步研究，瘦素可以通過激活AKT 信號調節組蛋白乙酰轉移酶p300 的招募，隨后通過表觀遺傳機制促進BDNF 啟動子的轉錄活性，進而發揮抗抑郁樣作用［31］，因此推測IBD 緩解期腹痛癥狀與瘦素對腸黏膜中BDNF 的靶向調控有關，瘦素也可以通過上調腸黏膜上皮BDNF 的表達，導致IBD 患者內臟敏感性升高，給IBD 患者帶來長期的精神負擔。而且由于2 種疾病存在相似的臨床表現，部分患者在早期被誤診為IBS，影響疾病的早期治療。因此，研究Leptin/BDNF 通路明確內臟高敏感的機制，進一步解釋臨床緩解期IBD 患者出現IBS 癥狀的機制，研究兩者發病機制的異同，是未來治療IBD 的潛在靶點。

3.2.3 其他（瘦素與腸系膜脂肪組織） 瘦素作為由脂肪細胞合成的促炎脂肪因子，肥胖患者的血清瘦素水平是明顯升高的，隨著生活水平的提高，肥胖在IBD 患者中變得越來越普遍。相關數據統計顯示，IBD 患者的血清、腸腔及內臟脂肪組織中的瘦素水平均有升高，超重或肥胖與IBD風險增加之間存在一定相關性［32-34］。IBD 患者內臟脂肪組織中瘦素mRNA 與蛋白質的過表達均發生了過表達，說明瘦素在局部腸炎中有潛在促炎作用。目前，脂肪組織被認為是一種“免疫內分泌器官”，過量的營養物質和能量消耗的減少會導致脂肪組織內穩態的喪失，從而促進肥胖癥的慢性低度炎癥。肥大的脂肪細胞釋放各種促炎細胞因子、趨化因子、補體因子，破壞腸道免疫穩態，進而增加脂肪源性炎癥性脂肪因子、細菌移位和刺激T 細胞浸潤，并激活巨噬細胞的Toll 樣受體和NOD 樣受體，從而導致脂肪組織炎性反應，患者內臟敏感性增高，進一步增加IBD 的患病風險［35-36］。因此，在明確瘦素介導IBD 患者內臟高敏感作用機制的同時，對患者進行健康宣教，對IBD 的治療和預后也有重要意義。

綜上所述，瘦素可以通過調節機體免疫、破壞腸黏膜屏障、調節情緒障礙、介導內臟高敏感等多種途徑參與IBD 的發生發展。目前IBD 仍不可治愈，臨床治療主要控制急性活動期炎癥并維持緩解，同時促進黏膜愈合，預防并發癥。焦慮抑郁等情緒障礙是IBD 患者病情加重或復發的重要原因之一。然而，目前關于瘦素在IBD 腦腸相互作用中作用機制的研究相對較少，未來需投入大量臨床及動物研究加以驗證。因此，明確瘦素信號通路在IBD 發病機制中的作用，對預防和治療IBD 有重要意義，瘦素是IBD 的潛在治療靶點。