肠神经胶质细胞对肠上皮屏障及肠道炎症的影响*

李 坤， 陈 婕

华中科技大学同济医学院附属协和医院消化内科，武汉 430022

肠神经胶质细胞对肠上皮屏障及肠道炎症的影响*

李 坤， 陈 婕△

华中科技大学同济医学院附属协和医院消化内科，武汉 430022

肠神经胶质细胞； 肠黏膜屏障； 肠道炎症

近年来研究发现，肠神经胶质细胞(enteric glial cells，EGCs)不仅仅发挥营养和支持肠神经元的作用，而且对调控神经元生长发育、神经回路功能和细胞凋亡、维持肠道稳态过程中均起到重要作用。如对肠神经系统(enteric nervous system，ENS)进行结构及功能整合，维持黏膜上皮屏障，调节胃肠道动力、营养摄取、分泌及调节血流，参与免疫或炎性反应等。其中，维持肠道上皮屏障的完整性是EGCs的一个重要特点，EGCs的缺失及损害会导致大鼠肠黏膜屏障完整性缺失，使其通透性增加，从而导致肠道炎症、出血及坏死等表现，本文就这一方面的研究进展进行简单阐述。

1 肠神经胶质细胞

EGCs来源于神经嵴细胞，是ENS的主要成员之一，主要分布于胃肠肌间神经丛和黏膜下神经丛的神经节[1]。EGCs在ENS中广泛分布，主要参与肠神经突触的形成。传统观点认为，EGCs在ENS中主要是作为肠神经节和神经元的营养支持细胞，随着研究的进展，越来越多的证据表明EGCs还具有调节胃肠动力、维持胃肠道内环境稳定、维护肠道黏膜上皮屏障、免疫调节、炎症介导等重要作用[2-5]。其中，维持肠道上皮屏障的完整性是EGCs的一个重要特点，EGCs的缺失及损害会导致大鼠肠黏膜屏障完整性缺失，使其通透性增加，从而导致肠道炎症、出血及坏死等表现[4-5]，提示EGCs在维持肠黏膜屏障的完整性、肠道炎症方面可能发挥重要作用。不仅对消化系统疾病，如术后肠梗阻[6]和炎症性肠病[7]，而且对消化道外疾病，如帕金森病[8]等，可能具有重要临床意义。

2 肠上皮屏障

肠上皮屏障(intestinal epithelial barrier，IEB)由连续的不断增殖和分化的单层肠上皮细胞(intestinal epithelial cells，IECs)组成，IECs之间通过细胞间连接复合物维持。在肠道黏膜EGCs与肠上皮边界紧密相邻(<1 μm)，其终足直接连接着上皮基底膜和固有层中的毛细血管[9-10]。肠道黏膜屏障完整性的破坏将引起肠腔内容物(微生物、食物抗原等)易位，从而引起肠道炎症和组织损伤。大量证据表明，肠道屏障功能障碍是一些疾病的致病因素，如炎症性肠病、乳糜泻和肠易激综合征[11-13]。其中，EGCs的缺失会导致大鼠肠黏膜屏障完整性丧失、通透性增加，产生肠道炎症、出血及坏死等表现，提示EGCs在维持肠黏膜屏障的完整性、肠道炎症方面发挥重要作用[3-4]。

3 EGCs与肠黏膜屏障及肠道炎症

EGCs可产生多种神经递质及细胞因子，其中，胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)及胶质细胞源性蛋白(S100B)可作为特异性因子鉴别EGCs及发挥促炎或抗炎等作用[14-16]；另外，研究已经证实，神经生长因子(nerve growth factor，NGF)、转化生长因子-β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)、亚硝基谷胱甘肽(S-nitrosoglutathione，GSNO)、15-脱氧前列腺素-J2(15d-PGJ2)、前表皮生长因子(p-epidermal growth factor，pEGF)等被认为是胶质细胞源性物质，参与肠上皮细胞的分化、粘附、增殖和成熟，修复肠道黏膜损伤，并抵制病原体侵袭，是肠道上皮屏障的重要调节中介[17-18]。

3.1 胶质细胞源性神经营养因子

GDNF可促进神经元的生存和分化并能够抑制神经元轴索显微外科手术引起的神经元凋亡。近年来大量研究证实GDNF直接参与了肠道炎症反应[14，19-21]，von Boyen等[21]在体外培养EGCs时发现GDNF在克罗恩病(Crohn’disease，CD)肠黏膜中显著增加，并证实了EGCs可分泌GDNF，并发挥抗肠上皮细胞凋亡，维护肠黏膜屏障完整性的作用，进而参与调节肠道炎症过程。此外研究证实在实验性溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)模型及溃疡性结肠炎患者肠黏膜中，GDNF表达显著增加，在体外通过活化MAPK、PI3K/AKT途径进而发挥抗结肠上皮细胞SW480凋亡作用[22]。体内GDNF通过上调紧密连接蛋白Z0-1的表达而保护肠黏膜屏障，降低肠黏膜通透性。同时，GDNF通过激活PI3 K/AKT通路抑制肠黏膜NF-κB p65而降低炎性因子TNF-α、IL-1β的表达，从而降低溃疡性结肠炎小鼠的疾病活动指数，缓解肠道炎症[14，23]。最新研究表明，克罗恩病中可能存在一个反馈性的GDNF自分泌环，通过自分泌的方式有效防止EGCs凋亡，使得GDNF表达增加，进而发挥维持肠黏膜完整、抑制炎症反应的作用[14]。

3.2 S100B钙结合蛋白

S100B为脑特异性蛋白，在哺乳动物体内主要集中于中枢神经系统的星形胶质细胞。在大脑中，S100B一直被认为是具有双向作用的营养因子[24]，根据其不同的浓度而产生相反的作用：在纳摩尔浓度时具有促进星形神经胶质和5-HT能神经元增殖的作用，在微摩尔浓度时具有神经退化功能。类似中枢神经系统(central nervous system，CNS)中星形胶质细胞，EGCs可表达S100B蛋白，并根据其不同浓度发挥营养或毒性作用。虽然S100B具有神经营养作用，但有研究指出异常产生的S100B在CNS可产生有害作用。在大脑中，S100B可以诱导特定的促炎转录因子的表达[24]，通过星形胶质细胞自分泌方式合成和释放一氧化氮(NO)。在肠道，S100B仅仅局限于肠胶质细胞，并被认为是EGCs特异性的标志。

最近研究结果表明，S100B的异常表达和释放与肠道炎症相关。在乳糜泻(coeliac disease)[12]和溃疡性结肠炎(UC)患者中[25-27]，EGCs通过S100B过表达和释放，调节肠道黏膜NO产生和释放。乳糜泻患者十二指肠黏膜中S100B表达显著增加，并且其表达程度与诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达程度相关[12]。研究结果表明，S100B至少在NO依赖的肠道炎症中起着重要作用。S100B在微摩尔浓度时可能聚集在晚期糖基化终末产物受体(receptor of advanced glycation endproducts，RAGE)位点[28]，两者相互作用导致丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化及核因子-κB(NF-κB)激活，并引起不同的细胞因子和iNOS的合成。当用特异性抗体阻断RAGE时，NO生成受到抑制。EGCs表达Toll样受体(TLR)，并与肠道细菌相互作用。因此，EGCs释放NO涉及S100B和TLR介导通路，干扰这些通路可能是调节肠道异常NO产生的有效治疗策略[26，28]。因此，S100B可以被看作是可扩散至细胞外的促炎细胞因子，特别是在肠道免疫炎症反应过程中[28]。除了产生NO，外源性S100B可显著增强脂质过氧化作用，而该作用与MAPK蛋白表达和NF-κB激活相关[19，28]。

另外，十六酰胺乙醇(Palmitoylethanolamide，PEA)可通过活化PPARα改善结肠炎症，在PPARα沉默或敲除的小鼠中，PEA不能发挥抗炎效果[26]。PEA激活肠胶质细胞PPARα及抑制相关的S100B /TLR4，通过p38/p-ERK /pJNK通路抑制NF-κB。在DSS诱导的结肠炎模型及溃疡性结肠炎患者中，EGCs中TLR4和S100B表达明显增加。PEA主要通过PPARα依赖机制，减少胶质细胞中S100B和TLR4的表达，而不影响其他TLRs的表达。

3.3 转化生长因子-β1

EGCs还可合成和释放TGF-β1，并部分参与肠上皮细胞增殖及细胞表面积变化过程[29]。EGCs可通过TGF-β1通路抑制肠道上皮细胞增殖。在体内进行EGCs消融后导致上皮细胞内胸腺嘧啶核苷掺入增加，表明肠上皮细胞增殖，但并不能排除该上皮细胞增殖与该动物模型肠道炎症相关。Neunlist等[29]报道EGCs通过分泌的TGF-β1途径可以抑制人结肠癌细胞Caco-2、HT-29和T84细胞的增殖，使共培养的上述细胞数目显著减少。研究证实，TGF-β1抑制上皮细胞增殖，刺激上皮细胞迁移[17]。TGF-β1通过促进细胞周期阻滞而显著抑制肠道细胞增殖。TGF-β1可激活多种细胞内途径，如MAPK通路、PI3K/AKT通路、或小G蛋白如RhoA、Rac等。EGCs分泌的细胞因子作用于肠道上皮细胞骨架可能导致上皮细胞表面积增加，增加的细胞表面可能足以诱导细胞间接触介导的细胞周期停滞。

3.4 15-脱氧前列腺素-J2

15-脱氧前列腺素-J2(15d-PGJ2)作为新型胶质细胞源性递质，通过过氧化物酶体增殖剂激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)参与IECs增殖/分化[30]。EGCs诱导IECs中PPARγ核易位，该作用可被特异性PPARγ拮抗剂所抑制。在体外实验中，用PPARγ配体处理IECs，可诱导上皮细胞周期停滞，从而导致细胞增殖抑制和刺激细胞分化。进一步的证据表明EGCs抗增殖作用可能是由于其诱导上皮细胞周期停滞于G0/G1期。EGCs是否可合成释放其他因子，与PPAR γ配体结合后作用于肠上皮细胞，仍需要进一步研究证实[31]。

3.5 亚硝基谷胱甘肽

EGCs也可通过释放亚硝基谷胱甘肽(GSNO)保护肠黏膜屏障并减轻炎症，研究指出GSNO可能是EGCs调控肠道黏膜屏障的中介[25]。GSNO是还原性谷胱甘肽(GSH)的亚硝基化合物，具有抗氧化的细胞保护作用。最新研究发现GSNO可促进肠黏膜紧密连接蛋白occludin、ZO-1和P-MLC的表达，从而降低肠黏膜通透性，缓解肠道炎症，发挥保护肠黏膜屏障作用。GSNO可通过抑制NF-κB炎症信号通路，从而抑制促炎细胞因子如IL-1β、TNF-α、IL-6等的产生。另外，GSNO还是NO的供体，可通过产生NO而参与肠道炎症反应[32]。

4 结论

总之，EGCs可分泌多种神经营养因子及细胞因子缓解肠道炎症，改善肠黏膜屏障功能；EGCs受损或神经递质等的异常可损伤肠黏膜屏障，加重肠道炎症。同时EGCs分泌的神经营养因子、细胞因子及神经多肽等也可作用于其本身，并反馈性调节其增殖、凋亡及分泌功能。未来仍需更多的研究来阐明EGCs功能及其与肠神经系统的联系，为消化道及消化道外疾病的诊治提供新的思路。

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(2016-09-05 收稿)

*国家自然科学基金资助项目(No.81170342)

R516.1

10.3870/j.issn.1672-0741.2017.03.025

李 坤，男，1990年生，硕士研究生，E-mail：642168514@qq.com

△通讯作者，Corresponding author，E-mail：jiechen07@yahoo.com