溃疡性结肠炎相关免疫分子及其临床应用的研究进展

金晨星 李 芳

(大连医科大学，大连116044)

溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)是一种炎症性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD)，病变绝大多数累及直肠与结肠黏膜及黏膜下层，临床表现为腹痛、腹泻、黏液脓血便等。病情呈现出反复发作，严重程度多变的特点。近年来随着UC 发病率的明显升高，被世界卫生组织(WHO)认定为现代难治疾病；与此同时有研究发现UC与结直肠癌有一定关系[1-4]。刘笃佳等[5]在文章中提到UC的患病率与地区的经济发展状况密切相关，且随着社会经济的不断发展呈快速上升趋势；随着我国经济的飞速发展，近年UC在我国越来越常见。但其病因尚未明确，目前认为是由多因素相互作用导致，主要包括环境、遗传、感染与肠道菌群以及免疫等。目前T细胞被认为在UC的发病机制中具有重要作用，其中浸润性淋巴细胞，如辅助性T细胞(T helper cells,Th1)、Th17细胞以及调节性T细胞(Regulatory T cells,Tregs)的作用主要在于分泌促炎因子而激活肠道蛋白酶从而导致肠道炎症损伤并使其持续存在；而近年新研究发现的Th9细胞、与免疫应答相关的先天固有性淋巴细胞，如先天淋巴细胞(Innate lymphoid cells,ILC)、自然杀伤性T细胞(Natural killer T,NKT)、黏膜固有T细胞(Mucosal-associated invariant T,MAIT)也在UC的肠道损伤中起到一定作用[6]。由于免疫因素在UC的发病机制、临床表现、病理检查、治疗等方面具有重要作用，近年针对其在UC发病机制中的具体作用成为研究热点，基于此本文针对与UC相关的免疫分子进行阐述。

1 自身抗体

在IBD患者中可以检测到多种抗体标志物，其中包括属于自身抗体的抗中性粒细胞胞质抗体(Anti-neutrophil cytoplasmic antibodies,ANCA)、抗胰腺腺泡抗体(anti-pancreatic antibody,PAB)；以及属于微生物抗体的抗酿酒酵母细胞抗体(Anti saccharomyces cerevisiae antibody,ASCA)、抗糖原抗体、抗外膜C蛋白抗体、抗鞭毛抗体等[7]。有文献提到ANCA 是原发性小血管炎的特异性抗体，它与 IBD 的肠道血管损伤有一定关联，它可以使肠上皮细胞、中性粒细胞释放溶菌酶，进而导致肠道黏膜、血管及蛋白组织的损伤[8]。在15%～28%的UC患者中存在抗小肠杯状细胞抗体(anti-goblet cell antibodies,GAB)[9]，并且在病理学上大量杯状细胞聚集于隐窝中可作为UC的诊断标志，小肠杯状细胞的分布决定着病灶的分布，GAB的靶抗原也只存在于UC中[10],这说明GAB可以作为UC特异性血清学标志物。但在近年的研究中发现pANCA(anti-antineutrophilic perinuclear antibody,pANCA)和PAB在UC的诊断中具有重要意义，ASCA与GAB的意义却不大[11]。而在人巨细胞病毒(Human cytomegalovirus，HCMV)诱导的自身免疫导致的IBD中，由于巨细胞病毒抗体阳性的UC 患者血清细胞毒素CD13的阳性率约占66%，重度 UC 患者可达85%；并且在UC 患者的肠、眼睛、关节等处均可发现正常组织中不存在的CD13，因此CD13被认为可能是IBD的特异性自身抗体[12]。还有研究表明干扰素诱生蛋白16(Interferon inducible protein,IFI16)在IBD的发病机制中起到重要作用，它可以在肠上皮细胞中高表达进而使肠道免疫平衡被打破并且与后期特殊自身抗体的产生有关，同时抗IFI16的IgG抗体具有监测英夫利昔单抗(Infliximab,IFX)治疗UC疗效的作用[13]。抗聚糖抗体是有意义的血清学标志物，特别是抗乙糖苷甘露糖抗体(AMCA)，它在临床中可以迅速区分出具有高风险的严重患者[14]。除此之外还有人发现抗Ompc(Outer membrane protein C,Ompc)可以用来监测UC的抗TNF治疗效果，但今后它是否可应用于日常检测中还值得深入研究[15]。除此之外，在CD与UC中还发现了PGRN-Abs(前颗粒体蛋白抗体)，他们有促进炎症发展的作用[16]。综上我们可以发现与UC相关的自身抗体有很多，它们有的与疾病的发生发展有关，有的与疾病的严重程度相关，还有的与治疗效果相关；血清中的自身抗体作为血清学标志物为UC的诊断及治疗效果监测提供了帮助，这说明今后相关自身抗体前景广阔，可以为UC的发病机制、诊断及治疗提供重要理论依据。

2 肿瘤坏死因子

肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF)有功能相近且受体相同的两种亚型——TNF-α与TNF-β。其中TNF-α占绝大部分，有多种生物活性，在机体免疫反应、炎症反应、抗肿瘤等方面都起到重要作用。在调节肠道炎症中TNF起重要作用，同时在IBD的发病机制中TNF也起到核心作用[17]。目前已知TNF-α在UC的结肠黏膜中含量升高；同时作为促炎因子，它与抑炎因子间的失衡可导致UC的发生与发展。还有实验发现UC造模小鼠的结肠通透性显著增高，与TNF-α、NF-κB p65增高呈正相关；说明TNF-α、NF-κB p65可以使结肠通透性增加从而加强肠道免疫反应程度，这可能导致UC的发生[18]。在运用TNF-α单克隆抗体IFX治疗UC的实验中发现血清中IL-8和巨噬细胞炎症蛋白-1β(Macrophage inflammatory protein-1β，MIP-1β)含量下降[19]，这说明TNF-α可能通过调节IL-8和MIP-1β来影响UC的发生和发展。目前抗TNF-α药物治疗是UC患者首选的生物学治疗方法。综上可以说明TNF在UC的发病机制中有重要作用，但具体机制尚未明确，有待进一步研究；同时检测UC患者血清中的TNF-α对判断病情进展有帮助。未来可针对 UC发病机制中TNF的作用、抗TNF-α药物治疗等方面进行研究。

3 白细胞介素

白细胞介素(Interleukin，IL)是一种具有重要作用的细胞因子，在UC中它具有十分重要的作用，主要与其发病机制及治疗有关。IL-1主要由单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和内皮细胞分泌，可以激活多种炎症相关细胞因子，在UC的发病中起到递质作用，促进炎症因子的释放进而引起炎症加重。有研究发现在严重的UC患者中IL-6、基质金属蛋白酶-9和新蝶呤含量增加，同时在研究中发现它们还可以作为UC活动性判断的有效标志物[20]。而IL-6主要由活化的巨噬细胞、淋巴细胞及上皮细胞分泌，有显著的促炎作用，它的过度表达可以使内皮细胞肿胀，通透性增强，进而引起中性粒细胞在炎症部位聚集。还有研究发现在UC动物模型中炎症组织中IL-6的mRNA表达水平明显高于正常组织；在UC活动期患者的血清IL-6水平也明显高于正常组与UC缓解组，并且与UC的严重程度呈正相关[21]。IL-8作为中性粒细胞趋化和活化因子，它既可以促进中性粒细胞的溶酶体酶活性和吞噬作用，又可以趋化嗜碱性粒细胞和 T 细胞。相关临床试验发现在UC患者肠黏膜中IL-8含量增加，同时与疾病严重程度成正相关[22]。在缺乏IL-9小鼠结肠中可以发现封闭蛋白如吸合蛋白(Occludin)表达增多，而紧密连接蛋白Claudin1表达减少；孔毒素Claudin2在IL-9缺乏和三硝基苯胺酸治疗的野生型小鼠中含量无明显差别，这说明IL-9可以通过改变肠道通透性引起结肠炎，显示出其具有调节肠道炎症屏障的作用[23]。有研究发现在IBD患者病变肠黏膜中IL-17 mRNA水平明显上调；UC患者外周血Th17细胞数量和IL-17均呈现高表达,且与疾病活动度相关[24，25]。而IL-17是由Th17细胞分泌，其作用于IL-17RA/IL-17RC受体，通过肿瘤坏死因子受体相关蛋白6(TNF receptor associated factor 6,TRAF6)依赖途径促进NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶信号通路激活，以及通过TRAF6非依赖途径维持不同mRNA分子的稳定[26]。IL-23由树突状细胞、巨噬细胞等抗原递呈细胞分泌，可与Th17细胞表面受体结合，促使其稳定增殖，进而使其分泌大量IL-17。IL-17促使血管内皮细胞分泌黏附分子，使肌纤维细胞、上皮细胞分泌IL-6 、IL-8。IL-8作为趋化因子使中性粒细胞在肠黏膜组织中浸润，产生大量炎症介质，最终导致肠上皮细胞损伤、黏膜屏障破坏、慢性炎症的产生形成UC。在研究中发现IL-17A与IL-22、TNF-α共同使结肠上皮脂质运载蛋白-2(Lipocalin-2，LCN-2)及其必要的转录因子IKBZ表达下调，而LCN-2是一种有效的抑菌蛋白[27]，这说明IL-17A可通过此作用导致UC的发生。IL-10则是一种抑炎因子，在肠道正常免疫中起重要作用，在UC中IL-10的含量明显下降。有研究发现缺失 IL-10 的小鼠会发生自发性 UC，其与由Th17 细胞介导的炎症反应相关[28]。近年新发现的IL-21、IL-22等是目前UC研究的热点。有相关研究发现UC患者与正常人相比其Foxp3+CXCR5+TFR细胞[follicular regulatory T(TFR)cells，滤泡调节T细胞]、IL-10+Foxp3+CXCR5+细胞和Treg细胞含量减少，而Foxp3-CXCR5+TFH细胞[follicular helper T(TFH)cells,滤泡辅助T细胞]以及IL-21+Foxp3-CXCR5+细胞含量却增加，同时其血清中IL-10含量下降，IL-21含量升高[29]；同样有文章提到IL-21不仅是关键的炎症调节因子，在结肠炎的肠道微环境中它可以调节Tfh细胞的增殖与应答[30]。有研究发现抑制小鼠IL-22的表达可以导致其患有严重的结肠炎，而在对其进行IL-22治疗后症状明显好转[31],这说明IL-22在UC中起到抑制炎症的作用。IL-1、IL-6、IL-8、IL-17等在UC中起到促进炎症发展的作用；而IL-10、IL-21、IL-22等在UC中起抑制炎症作用，但有些研究还发现IL-21、IL-22、IL-23具有促炎和抑炎两种作用，为此针对其在UC中作用的研究值得重视。

4 其他相关分子

中性肽链内切酶(Neprilysin，NEP，CD10)可以通过水解神经肽来抑制过度炎症反应。有研究发现在UC患者中NEP、神经元性P物质(Substance P,SP)以及血管活性肠肽(Vasoactive intestinal peptide,VIP)含量下降，尤其在CRP(C-reactive protein,CRP)阳性患者中NEP与SP含量下降更加明显；可以说明NEP、SP与VIP的含量减少可能导致UC的发病[32]。通过对IBD患者进行血清学分析发现血清中色氨酸含量与疾病严重程度成负相关，色氨酸代谢产物特别是喹啉酸(quinolinic acid)的升高说明活动性IBD患者的色氨酸降解增强。而缺乏色氨酸可以导致IBD进展。未来可对改变肠道色氨酸代谢通路对IBD严重程度的影响进一步研究[33]。巨噬细胞移动抑制因子(Macrophage migration inhibitory factor，MIF)在体内发挥促进巨噬细胞聚集作用，它可以由多种组织和细胞分泌产生，如活化的T细胞、巨噬细胞以及DC等。同时巨噬细胞可通过分泌IL-1、IL-6、IL-12、IL-17、IL-23、IL-27、诱导型一氧化氮合酶 (inducible nitric oxide synthase，iNOS)、防御素、C 反应蛋白等促炎物质，IL-4、转化生长因子-β(Transforming growth factor-β,TGF-β)、乳汁球微粒表皮生长因子8(Milk fat globule-EGF factor 8,MFG-E8)、过氧化物酶体增殖体活化受体δ(Peroxisome proliferator-activated receptor δ，PPARδ)等抑制炎症物质来影响UC的发生与发展[34]。因此可说明MIF与UC的发病密切相关。还有研究发现细胞因子信号传导抑制蛋白-3(Suppressor of cytokine signaling-3,SOCS-3)的过度表达可以影响IL-22调节肠道上皮内稳态以及损伤黏膜的愈合，这可能与肠道上皮细胞过度表达SOCS3的UC患者黏膜炎症早期复发相关，同时也说明抑制肠上皮细胞SOCS3的表达、增强IL-22/信号转导子及转录激活子3(Signal transducer and activator of transcription3,STAT3)信号传导的治疗在UC缓解期将有一定作用[35]。

5 结语

总的来说自身抗体在UC的发病中起到一定作用，其主要临床应用在于对其进行血清学检测，这有助于UC的诊断、鉴别诊断、判断严重程度以及治疗效果监测。TNF可通过破坏肠道免疫功能紊乱、增强肠道通透性引起UC的发生与发展，但具体机制有待进一步研究；同时抗TNF治疗是UC的有效疗法，这说明未来针对其在UC中的作用研究可为明确UC的发病和治疗提供新途径。IL在UC中既具有促炎作用，如IL-1、IL-6、IL-8、IL-17等；又具有抑炎作用，如IL-10 、IL-21、IL-22等；而有研究发现IL-21、IL-23等除有抑炎作用外还有促进炎症发生发展的作用；这说明IL在UC中起到的作用还需进一步研究探讨，明确它们应受人们重视。NEP、SP、VIP的减少、色氨酸的缺乏也可导致UC的发病并且与疾病严重程度相关；MIF则通过使巨噬细胞在肠道病变部位聚集导致肠道免疫稳态受到破坏以此来影响UC的发生与发展。多种物质在UC的发病中有着自己独特的作用，而各种物质间的相互作用也影响着UC的发展，未来可针对各物质在UC中的具体作用及其相互作用进一步深入研究探讨，这将为UC的诊断、鉴别诊断、严重程度判断以及治疗提供有利证据，临床应用前景广阔。