肠神经胶质细胞与溃疡性结肠炎的关系研究进展

吴志平(综述)，张德奎(审校)

(兰州大学第二医院消化科，兰州 730000)

肠神经胶质细胞与溃疡性结肠炎的关系研究进展

吴志平△(综述)，张德奎※(审校)

(兰州大学第二医院消化科，兰州 730000)

摘要：肠神经胶质细胞(EGC)是肠神经系统的组成部分。EGC表现为一种“星形”外观的小细胞，包裹肠神经元胞体及神经束。EGC对肠神经元具有营养和保护作用。溃疡性结肠炎(UC)是主要侵及结肠黏膜的慢性非特异性炎性疾病，病因尚未阐明。EGC除了营养和保护肠神经元外，还具有调节肠道黏膜屏障完整性的作用，并且通过释放和影响细胞因子参与UC的炎症过程。但EGC和UC的关系尚未完全阐明。

关键词：溃疡性结肠炎；肠神经胶质细胞；肠神经系统

肠神经胶质细胞(enteric glial cells,EGCs)是肠神经系统(enteric nervous system,ENS)的重要组成。EGC对肠神经元具有营养和保护的作用，并参与其神经活性的集成和调节。研究表明，EGC是ENS在炎症反应和免疫应答时的一种活性元素，可作为抗原呈递细胞或通过细胞因子及细胞因子受体的表达与黏膜免疫发生交互作用[1]。EGC还具有调节组织完整性的能力，EGC网络的破坏可增强黏膜渗透性，从而加剧黏膜炎症。溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)是影响结肠黏膜和黏膜下层的慢性非特异性炎性疾病，该病发病机制尚不明确。研究表明，自身免疫介导的组织损伤是UC发病的重要因素之一[2]。现就EGC在UC中的作用研究进展予以综述。

1ENS

ENS是胃肠道神经元的集合，具有控制多个胃肠功能的独特能力，例如控制外分泌和内分泌的分泌物、肠道蠕动、血流量和免疫/炎症过程，独立于中枢神经系统[1]，因而又被称为“肠大脑”。在ENS，神经细胞体和神经束形成小神经节，这些小神经节在肠道壁形成肠肌丛和黏膜下丛[3]。这两个神经丛包含不同功能的神经元(约1亿)和4～10倍的EGC[4]。ENS的神经元和EGC是神经嵴来源的干细胞，由胚胎发育分化而来[5]。近期研究发现，在ENS的早期发育及肠神经网络形成过程中，络丝及其受体的表达发挥着重要作用[6]。

2EGC

从形态上看，EGC是一种表现为“星形”外观的小细胞，胞内含有由胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)组成的10纳米细丝阵列[7]。这些细胞包裹肠神经元细胞体、轴突束和肠血管。自1899年Dogiel首次描述以来，EGC已经被认为是ENS最丰富的细胞类型，它在肠道形成EGC网络[8]。目前，S100B蛋白和GFAP，连同最近鉴定的标记(如SOX8/9/10)，通常用来识别人体肠道的EGC[9-11]。在功能上，EGC一直以来被视为肠神经元的机械支撑，它释放了广泛的承担外周神经元发育、存活和分化的因子[12]，表达主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)Ⅰ类分子，而MHC Ⅱ的表达却稀少检测到[13]。近年来，这种限制性的看法变得更加清晰，EGC通过谷胱甘肽(S-亚硝基谷胱甘肽)的释放及人连蛋白1和闭合蛋白的表达调控肠上皮屏障功能，参与了肠道内环境稳定的维持(例如肠上皮渗透性的调节)[14]。另一方面，EGC可由炎性损害的方式激活，通过抗原呈递和促进促炎细胞因子在肠道环境的释放直接促进炎症状态，从而成为介导免疫应答的始动因素之一[15-16]。

2.1GFAP成熟的EGC中含有丰富的GFAP[17]。 在动物中，EGC可分为两类，即GFAP阳性组和GFAP阴性组，两者的比率受促炎细胞因子含量的控制[18]。GFAP的表达是通过细胞分化、炎症和损伤调节的，表达此微丝的水平与EGC的功能状态相匹配[17]。肠道炎症或炎性疾病时，可观察到GFAP表达的增加，例如UC时，观察到GFAP表达上调[19]。

2.2S100B蛋白S100B是S100蛋白家族的一种易扩散性蛋白质，是β亚基的同型二聚体，具有调节神经元形态、生长和凋亡的作用[20]。在人体肠道的S100蛋白家族中，只有S100B蛋白是专门由EGC表达的[9]，而其他成员(如S100A8、S100A9和S100A12)在受炎症性肠病影响患者的吞噬细胞和肠上皮细胞中也可表达[21]。研究表明，S100B蛋白的异常表达与肠道炎症的程度相关[9]。搜索特定S100B信号受体证明，在微摩尔浓度下，这种蛋白可能积聚在靶细胞(如免疫细胞)的晚期糖基化终产物受体[22]。这种相互作用会导致信号级联的活化，结果是不同的促炎性细胞因子和诱导型一氧化氮合酶蛋白的转录。S100B能进入细胞外空间，尤其是肠道的免疫炎症反应部位，因此被认为是一种可扩散的促炎细胞因子[10]。近期研究表明，UC患者血清S100B水平显著降低，这对UC发病机制的理解和UC的早期诊断均有很大的意义[11]。

3UC

UC是一种主要累及结肠黏膜的慢性非特异性炎性疾病，是最常见的炎症性肠病之一，发病机制尚未完全阐明。目前认为，UC的发病与遗传、感染、免疫、精神等因素有关，其发展和转归也与体内诸多细胞因子及黏附分子的变化息息相关。

3.1UC与肠黏膜屏障肠黏膜屏障主要由共生细菌、分泌黏液层、上皮细胞层及部分免疫细胞构成，对维持肠道内环境的稳定具有重要作用。研究显示，UC发生时，结肠的黏液层明显变薄甚至完全剥离，使得被破坏的黏液层直接接触肠道微生物，从而导致过度的免疫反应，引发炎症[23]。肠道菌群的改变及肠上皮细胞的变化均有可能导致上述肠屏障结构的破坏，从而导致炎症的发生。另外，肠黏膜屏障功能的内在改变也可能逆转机体对肠道正常菌群及其产物的免疫耐受，成为诱发肠道炎症的原因之一[24]。

3.2UC与机体免疫免疫因素是UC发生的重要因素。UC患者中常可监测到以抗结肠上皮细胞抗体为主的自身抗体[25]，因而UC被认为是一种自身免疫性疾病。在细胞层面，T细胞反应亢进引起肠道黏膜免疫系统对肠道共生菌的高反应性是UC发生的一个重要因素。在细胞因子层面，促炎因子与抑炎因子平衡失调是导致UC发生的重要因素。UC发生时，巨噬细胞游走抑制因子上调，促进巨噬细胞聚集，导致肠道黏膜的损伤，加之肿瘤坏死因子α、白细胞介素(interleukin，IL)6、IL-1分泌增加，共同促进了炎症的发生[26]。此外，免疫球蛋白超家族、整合素、CD44等黏附分子及Toll样受体也参与了UC的发生与发展。

4EGC参与肠道内环境稳态的调节

EGC具有肠道调节作用。体内研究发现，通过使用化学方法进行神经胶质网络的选择性消融，可导致一个与黏膜屏障完整性的改变相关联的肠道炎症[16]。进一步研究表明，EGC通过释放一些因子(如转化生长因子β、S-亚硝基谷胱甘肽和胶质源性神经营养因子)[27]，直接影响肠上皮屏障的完整性[28]，从而证实了EGC在肠道内环境稳定的调节中发挥了至关重要的作用。另外，类似于血脑屏障中胶质细胞和脑血管内皮细胞的相互作用，EGC的可溶性介质可能诱发和保持独特的肠道血管内皮细胞表型，从而促进肠道血管屏障功能的发挥[29]。鉴于EGC的调节肠屏障功能的作用，它也被认为参与肠道损伤[30]及炎症性肠病[15]。从EGC调节肠屏障功能的角度来看，它也是一个抑制炎症发生的因素。

5EGC与UC

5.1EGC与肠道黏膜免疫在体内，EGC组成性表达MHCⅠ类分子，并可被自身反应性MHCⅠ限制性的CD8+T细胞直接靶定[31]。免疫组织化学研究还显示，炎症性肠病患者的黏膜和黏膜下层的神经纤维及EGC细胞膜MHCⅡ类分子表达增加[32]。这种增加和异常表达关联于上皮细胞MHCⅡ类分子表达的增加。EGC增强的MHCⅡ类分子表达与局部细胞炎性浸润强度相关，尤其是T淋巴细胞的浸润增加[9]。克罗恩病变的电子显微镜分析显示，浸润性T细胞可与表达MHCⅡ类分子的EGC发生紧密接触[13]。这些研究结果证实，EGC可作为抗原呈递细胞，参与肠道黏膜免疫。除了作为抗原呈递细胞的作用，EGC还可通过产生和响应细胞因子参与肠道黏膜免疫，例如，EGC表达P物质，这对免疫细胞有多种效果，包括肥大细胞脱颗粒的诱导、引发巨噬细胞的促炎活性及促进淋巴细胞的运输和增殖[33]。

5.2EGC与肠道炎症目前，EGC与肠道炎症发生、发展的直接关系尚未阐明。但已有研究表明，ECG在多个方面都表现出与肠道炎症的相关性[34]。研究表明，在人类坏死性肠炎和实验坏死性小肠结肠炎动物模型中，均存在ENS的显著损伤；主要表现为肌间神经丛结构和功能的显著损伤，结构的改变主要是肠神经元形态与神经元间接触的改变，功能的改变主要表现为免疫组织化学显示的GFAP表达量的变化；接受神经干细胞移植的该疾病动物幼崽ENS和肠道完整性显著改善，因而神经干细胞移植可能代表一种未来治疗坏死性肠炎患者的方法[35]。

5.2.1UC时EGC数量的改变对ENS相关肠道炎性疾病患者的研究发现，EGC存在反应性增生，如UC患者的炎性肠组织中GFAP阳性的EGC数量明显增加，这些增加的EGC同时分泌大量胶质源性神经营养因子[28]。这些EGC在肠道炎症时发生了数量的改变，说明它与肠道炎症存在相关性。

5.2.2EGC产生细胞因子和细胞因子受体对UC患者和对照受试者进行的研究表明，在UC患者的直肠黏膜有S100B免疫反应性增加，S100B的信使RNA、蛋白质的表达和分泌也显著增加[36]。此向上调节与一氧化氮通过诱导型一氧化氮合酶蛋白特异性诱导的产生提高相关，因为越来越多的证据表明，UC的特征在于通过促炎因子响应于诱导型一氧化氮合酶的诱导产生异常的黏膜一氧化氮[37]。所以，在人体肠道，EGC通过S100B蛋白特异性调节一氧化氮产生的能力在包括UC在内的肠道炎症中发挥着举足轻重的作用。除了S100B蛋白外，GFAP和胶质源性神经营养因子在UC患者也表现为上调[38]，且分别具有修复EGC和肠道神经元的作用[28]。另外，IL-1β和IL-10在人工培养的EGC株增殖的作用也已被研究；IL-1β诱导EGC增殖抑制，而IL-10的效果取决于剂量，低剂量抑制EGC增殖，而高剂量促进EGC增殖[33]。这些结果表明，在EGC存在功能性IL受体，响应细胞因子，从而参与炎症过程。

5.2.3EGC通过调节肠神经细胞的功能而改变肠道炎症过程EGC与肠神经元之间存在复杂的相互作用[39]，主要表现为两者的协同功能和EGC对肠神经元的调节作用[40]。研究表明，EGC可通过直接调节基板供应促进肠神经元存活[41]。EGC也参与调节肠神经周的动态平衡，例如，EGC是ENS中表达谷氨酰胺合成酶的唯一细胞类型，它可能参与谷氨酸和γ-氨基丁酸的解毒[42]。EGC的选择性消融与肌间神经元的中度变性有关，但不是在含有P物质的神经元；在EGC破坏的转基因小鼠模型中发现肠道神经元表型和肠功能的改变[43]。另外，肠道神经元也被证明表达神经营养因子受体[44]，而EGC的变化可能导致改变神经营养因子的合成。综上所述，EGC可促进肠神经元的存活并调节肠神经元的功能，进而影响肠神经元分泌神经介质而间接改变炎症过程。

6EGC与肠道肿瘤

结肠肿瘤是部分UC的最终转归，EGC与结肠肿瘤的关系研究日益深入。研究发现，EGC具有抗结肠肿瘤增生的作用，该作用主要通过分泌转化生长因子β1信使RNA并表达转化生长因子β1蛋白实现的[45]。研究表明，外源应用转化生长因子β1和EGC共培养均能抑制结肠腺癌细胞增生，而在共培养系统中应用抗体中和转化生长因子β1可改变EGC的上述效应[46]。目前尚缺乏EGC与肠道肿瘤转移关系的研究，EGC对肿瘤发生、发展的深层影响机制仍有待进一步阐明。

7小结

通过对大量实验动物模型和炎症性肠病患者进行调查研究，越来越多的证据表明EGC在肠道炎症中发挥着至关重要的作用。但仍有一些问题(如EGC的改变和肠道炎症发生的先后顺序、在炎症过程中EGC何时发挥促炎作用、何时发挥抑炎作用、EGC参与肠道黏膜免疫的完整机制等)未阐明，有待进一步研究。而这些问题的解决将有助于更好地了解UC的发病机制及预测UC的病情转归，从而为UC的治疗提供新的思路和方法。

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Research Progress in the Relationship between Enteric Glial Cells and Ulcerative ColitisWUZhi-ping,ZHANGDe-kui．(DepartmentofGastroenterology，theSecondHospitalofLanzhouUniversity，Lanzhou730000，China)

Abstract:Enteric glial cells (EGC),a group of small cells with a star-like appearance,are the largest a component of enteric nervous system.Enveloping enteric neuronal cell bodies and axon bundles,they have the property of nutrition and protection to enteric neurons.Ulcerative colitis(UC) is chronic non-specific inflammatory diseases that mainly invades the colonic mucosa with elusive etiology.In addition to nutrition and protection to enteric neurons,EGC has the role of regulating the integrity of the intestinal mucosa,and participates in the inflammatory process of UC through releasing and regulating the cytokines.But the direct relationship between EGC and UC has not yet been fully elucidated.

Key words:Ulcerative colitis； Enteric glial cells； Enteric nervous system

收稿日期：2015-02-13修回日期：2015-04-25编辑：郑雪

基金项目：国家自然科学基金(81272661)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.24.003

中图分类号：R574.62

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)24-4423-04