核受体家族在炎症性肠病中的作用机制

董月美，张 方，赵美华,张目涵，冯百岁

(郑州大学第二附属医院消化内科，郑州 450014)

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn′s disease，CD)两种疾病形式，主要以反复发作的便血、腹痛和腹泻等为临床表现的胃肠道非特异性慢性炎症性疾病。此外，CD还涉及肠道狭窄与瘘管形成。近年来，IBD的治疗取得了实质性进展，包括免疫抑制药物(如硫唑嘌呤)或生物制剂(如英夫利托西单抗)的应用，但治疗方式选择的个体差异性较大，治疗效果也存在差异。近年来，IBD的全球发病率仍有升高，严重影响患者的生存质量。因此，寻找IBD的有效治疗靶点十分重要。

核受体高表达于胃肠道黏膜，与IBD的起病过程联系密切，并可维持胃肠道功能的稳态。研究证实，炎症组织黏膜中核受体的表达水平降低，但应用其配体激动剂可明显改善炎症因子水平及黏膜的镜下表现[1]。因此，核受体超家族有可能成为IBD治疗的新兴分子靶点，其配体激动剂有可能成为治疗IBD的有效药物。现就部分核受体家族成员在IBD发病过程中对肠道稳态维持、免疫反应调控及肠道微生物定植等的作用机制予以综述。

1 核受体家族及其分类

核受体属于配体依赖性转录刺激因子，多与脂溶性或膜可通透性配体结合，在细胞核内与DNA反应元件结合为单体，激活或抑制目的基因转录过程。至今，已发现48种人类基因组核受体家族成员，小鼠含有49种核受体家族成员，大多数核受体与巨噬细胞稳态、新陈代谢以及转录调节机制有关[2]。此外，核受体还参与调控生物体内发育、代谢、炎症、免疫等多种生物作用[3]。核受体家族包括经典核受体及孤儿受体两大类，它们具有相似的分子结构——N端反式激活结构域、高度保守的DNA结合结构域和C端配体结合结构域。经典的核受体识别类固醇类，甲状腺激素和维生素代谢产物等配体，而孤儿受体识别的生理性配体尚不清楚。核受体可参与多种疾病的发病过程，如动脉粥样硬化、关节炎、肿瘤和IBD等[4]。

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)，吲哚和孕烷X受体(pregnane X receptor，PXR)，某些宿主细菌代谢物如胆汁酸和法尼醇X受体法尼醇X受体(farnesoid X receptor，FXR)等绝大部分胃肠道核受体被认为是激素传感器；此外，维甲酸相关孤儿受体γ(retinoic acid-related orphan receptor γ，RORγ)和肝细胞核因子4α(hepatocyte nuclear factor-4α，HNF-4α)等核受体在修复肠道上皮完整性、感知微生物代谢产物、调节黏膜屏障黏液分泌、参与杯状细胞丢失和自噬、调控紧密连接蛋白质表达和定位等过程发挥主要作用[5]。

2 核受体家族和IBD发生

2.1PPARγ PPARγ属于核受体 PPAR亚家族成员。PPARγ在脂肪组织及消化道系统中高表达，可促进脂质代谢、维持组织对胰岛素敏感性、参与调节肠道上皮细胞增殖并维持肠道完整性。在IBD起病过程中，PPARγ可调控多种信号通路分子(如肿瘤相关蛋白53，环氧合酶2和核因子κB等)，发挥抗炎作用[6]。研究证实，PPARγ配体依赖性激活及泛素化，导致PPARγ与炎症相关基因启动子处核受体辅阻遏物(组蛋白脱乙酰酶3等)复合物之间的相互作用，抑制调节免疫和体内炎症平衡的炎症相关靶基因信号途径的转录激活[7]。此外，PPARγ可选择性杀伤与IBD相关的肠道细菌，并维持结肠组织中固有抗菌免疫反应，预防肠道炎症和调节肠道免疫耐受。研究发现，PPARγ的多种配体(如罗格列酮和曲格列酮等药物)在多种肠炎相关小鼠模型和细胞模型中均可发挥抗炎效应；进一步研究发现，以上抗炎效应主要通过核因子κB抑制剂依赖性途径抑制核因子κB的转录激活[8]。

对5-氨基水杨酸类(一线IBD治疗药物)的研究发现，5-氨基水杨酸类可诱导肠道上皮细胞PPARγ的表达与活化，增强细胞核内转录共激活因子的募集并激活DNA序列元素(如：过氧化物酶体增殖物驱动基因)，促进PPARγ的易位；与野生型小鼠相比，PPARγ杂合小鼠对5-氨基水杨酸类药物治疗反应缺失，可见，5-氨基水杨酸类药物可能作为PPARγ抗炎作用的靶标[9]。

PPARγ还可抑制炎症因子，如白细胞介素(interleukin，IL)6、肿瘤坏死因子-α、人髓过氧化物酶等的生成，减轻炎症反应。UC患者肠道上皮细胞中PPARγ的表达水平明显降低，间接说明了PPARγ的抗炎作用[10]。据报道，PPARγ还参与CD纤维化形成过程。PPARγ对肠道免疫细胞(如巨噬细胞与T淋巴细胞)发挥免疫调控作用[11]。一方面，表达于巨噬细胞表面的PPARγ可抑制小鼠肺部组织辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)1型免疫反应，减缓炎症进展，并维持肺脏稳态环境；另一方面，Th2型细胞因子(如IL-4)可增强PPARγ表达，进而促进M2型巨噬细胞的生成。而巨噬细胞和T淋巴细胞也是IBD发病过程中的重要免疫细胞，由此可见，PPARγ参与了IBD发病机制中适应性免疫应答过程。

2.2PXR PXR是核受体超家族中含氮磷酸酶调控分子Ⅱ亚家族的一员，因孕烷可作为PXR的激动剂，故称为PXR。PXR高表达于小肠、结肠、肝脏和肾脏等组织器官中，PXR基因缺失与肠道炎症有关。IBD患者肠道PXR表达减少[12]。此外，PXR在部分T淋巴细胞、B淋巴细胞和单核细胞等均有表达，且PXR可抑制T淋巴细胞活化以及炎症因子(γ干扰素、IL-6、肿瘤坏死因子-α、单核细胞趋化蛋白和IL-1β等)产生。对UC和CD患者的炎症结肠组织基因谱分析发现，数种解毒相关基因和ATP结合盒转运蛋白均下调，PXR表达也相应减少，肠道上皮屏障破坏程度增加，此外，研究还发现，IBD患者体内参与PXR活性或表达的单核苷酸多态性相关编码基因的水平升高，提示PXR目的基因可能对肠道上皮黏膜屏障发挥保护作用[13]。5-孕烷-3B-醇-20-酮-16A-腈，PXR配体，激活细胞外排转运蛋白(谷胱甘肽S-转移酶A1、多药耐药蛋白2等)减轻右旋葡聚糖硫酸钠诱导结肠炎症[14]。PXR可通过Toll样受体4触发机体免疫系统，激活适配分子髓样分化因子88转导途径，进一步激活核因子κB等核转录因子的激活及释放，促进细胞因子(如肿瘤坏死因子-α)的产生。此外，PXR以及配体作用参与肠道抗菌肽的分泌，通过封闭或中和作用，维持肠道稳定性。类肠道上皮样细胞Caco-2细胞株与PXR激动剂(如利福昔明)共刺激培养后，受损上皮细胞屏障修复作用及切口愈合率均明显增强[15]。

2.3FXR FXR是胆汁酸受体的法尼基衍生物X受体，其基因位于12号染色体 (12q23.1)。人体内FXR主要在小肠、肝、肾及肾上腺组织表达。FXR是一种胆汁酸结合转录因子，通过调控一系列基因表达，调节细胞内胆汁酸浓度，参与胆汁酸肠肝循环以及肠道胆固醇、葡萄糖和氨基酸等代谢过程，进而调控肠道炎症反应，修复黏膜屏障和预防肠道细菌移位。有研究认为，FXR参胆汁性胆管炎、2型糖尿病、心血管疾病和结直肠癌的发病过程，FXR的激活也与IBD的发生发展密切相关[16]。

FXR激活肠道上皮中肠胆汁酸结合蛋白和成纤维细胞生长因子15的转录，调节肝脏、中枢及肠道稳态。FXR与其配体(如鹅去氧胆酸)结合，可负性调节IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子-α等细胞因子；FXR还可调节Ⅰ型胶原蛋白、金属蛋白酶组织抑制剂1和平滑肌肌动蛋白基因等，表明FXR可能与IBD炎症进展以及组织重塑过程有关[17]。对炎症结肠组织中FXR表达的研究发现，逆转录聚合酶链反应检测FXR mRNA在2,4,6-三硝基苯磺酸诱导结肠炎小鼠结肠以及人CD结肠中表达均减少，且FXR mRNA表达水平与结肠黏膜内镜下表现呈正相关。体外实验证实，基因敲除FXR小鼠模型结肠组织炎症因子表达水平显著升高。对2,4,6-三硝基苯磺酸或右旋葡聚糖硫酸钠诱导结肠炎小鼠模型的研究发现，应用FXR激动剂奥贝胆酸后，炎症因子生成、炎症细胞浸润、杯状细胞缺失减少，小鼠结肠上皮细胞通透性降低；进一步研究发现，FXR与其配体结合通过激活转录信号分子——激活蛋白1以及信号转导及转录激活因子3等信号通路发挥抗炎作用[18]。Inagaki等[19]发现，FXR可抑制肠道细菌过度滋生，保护肠道黏膜免受细菌引起的损伤。研究发现，腹膜注射FXR激动剂抑制离体结肠组织中的钙离子和腺苷-3′,5′-环化一磷酸依赖性分泌反应，并减轻卵清蛋白诱导的腹泻症状和体内霍乱毒素诱导的肠液积聚过程；分子水平研究发现，FXR抑制囊性纤维化跨膜传导调节通道的表达减弱顶端氯离子电流，抑制基底外侧钠-钾ATP酶活性，提示FXR在结肠上皮细胞中发挥新型抗分泌作用，其激动剂(如GW4064类药物)有望成为临床新型止泻药物[20]。

2.4RORγ 在IBD疾病进程中，多种炎症细胞(如中性粒细胞、T淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞)参与其中，其中Th17和Th1/17细胞也发挥关键作用。RORγ是维甲酸相关孤儿核受体家族成员之一，是Th17和Th1/17细胞分化和激活的主要调节因子。Cho等[21]发现，RORγt+T淋巴细胞在CD患者末端回肠的水平显著升高。TAK-828F和RORγ反向激动剂通过以剂量依赖性方式减少肠系膜淋巴结Th17和Th1/17细胞浸润，减少炎症因子(如IL-17A等)分泌，促进IL-10等抗炎因子释放增加。另外，RORγ受体抑制闭锁小带蛋白和黏蛋白2基因表达，参与肠道黏膜修复过程[22]。

肠道微生物群紊乱与IBD发生密切相关，RORγ调节性T细胞广泛分布于IBD患者肠道组织，通过提高肠道组织对微生物的耐受性，减轻肠道炎症反应，反之，肠道微生物群引起的Th17/RORγ调节性T细胞失调与疾病严重性呈正相关[23]。IBD患者肠道慢性炎症与结肠癌关系密切，Rizzo等[24]发现，结肠癌组织共表达RORγ调节性T细胞可影响树突状细胞内细胞因子IL-6的分泌，而IL-6主要通过介导信号转导及转录激活因子3信号传导通路调节肿瘤细胞的增殖和分化，进而影响肿瘤细胞浸润转移过程。

2.5维生素D受体 脱氢胆固醇经紫外线照射后在皮肤角质层形成其前体维生素D3，随后被肝脏摄取形成中间代谢产物——25-羟维生素D3，最终在肾脏维生素D-1α羟化酶作用下合成活性维生素D3。细胞内活性维生素D3与维生素D受体结合调节人体免疫、肿瘤和代谢等过程。维生素D受体几乎表达于全身组织中，在结肠、甲状腺和肾脏等组织器官的表达丰富。维生素D及其受体与IBD的关系密切，IBD患者肠道维生素D代谢失衡，血清25-羟维生素D水平降低，维生素D受体表达水平下调[25]。研究发现，炎症细胞(如单核细胞、树突状细胞、巨噬细胞及活化的T/B淋巴细胞)的细胞核表达维生素D受体的水平较高，表明维生素D受体可能参与IBD等自身免疫性疾病炎症细胞的分化和功能[26]。

Claudin-2蛋白是一种紧密连接相关蛋白，可介导上皮细胞的细胞旁水分转运过程。研究发现，Claudin-2蛋白水平与IBD活动度呈正相关，维生素D受体缺乏导致肠道感染状态下Claudin-2蛋白水平急剧升高，可能与核因子κB抑制剂和信号转导及转录激活因子信号通路增强Claudin-2蛋白启动子活性有关[27]。基因敲除维生素D受体的小鼠对右旋葡聚糖硫酸钠溶液耐受性降低，Liu等[28]发现，肠上皮细胞特异性维生素D受体缺陷导致肠道细胞凋亡增多，进一步说明了维生素D受体在维持肠道黏膜屏障中的重要作用。维生素D受体转基因表达修复维生素D受体敲除2,4,6-三硝基苯磺酸可诱导小鼠结肠黏膜损伤，减少炎症细胞浸润，抑制IL-6、肿瘤坏死因子-α、IL-17和IL-18等炎症因子的释放，间接或直接影响转录调控过程。此外，维生素D受体还可影响胃肠道防御素分泌、潘氏细胞抗菌功能和细菌定植等过程，保护肠道免于感染，维持胃肠道平衡状态[6]。

2.6其余核受体家族成员与IBD 目前，对核受体家族的研究仍十分有限。除上述核受体成员外，IBD发病过程还与孤儿核受体 Nur77、HNF-4α、核受体亚家族2组F成员6等关系密切。维生素D受体高表达于大量炎症细胞(如单核细胞、树突状细胞、巨噬细胞及活化的T/B淋巴细胞)细胞核内，参与IBD等自身免疫性疾病炎症细胞的分化和功能调节等过程；孤儿核受体 Nur77与细胞内信号分子-肿瘤坏死因子受体相关因子6结合，抑制Toll样受体/IL-1R传导途径的激活，进而阻断炎症反应。另外，孤儿核受体 Nur77还可阻断TATA盒连接蛋白因子6泛素化和寡聚化，负性调控炎症相关因子核因子κB和激活蛋白1的激活，减轻IBD肠道炎症反应[4]。

HNF-4α主要表达于肝脏、肾脏、胰腺、小肠和结肠组织中。研究发现，IBD患者肠道组织中HNF-4α水平显著降低，HNF-4α缺失小鼠对DSS溶液耐受性降低，且肠道上皮细胞通透性增加[29]。核受体亚家族2组F成员6可抑制T淋巴细胞炎症因子(如γ干扰素、肿瘤坏死因子-α和IL-17等)分泌，调节肠道上皮黏膜屏障相关因子黏蛋白2的表达。研究表明，核受体亚家族2组F成员6可调控结肠癌相关转录因子表达，抑制黏附分子(如闭锁小带蛋白、上皮钙黏素和β联蛋白)产生，阻肿瘤细胞迁移及扩散[5]。近期研究发现，核受体家族成员还可通过影响肠道微生物群调控IBD疾病进展[30]。

PPARγ、PXR和HNF-4α等核受体在IBD患者结肠组织中表达水平均明显下调，其中HNF-4α减少最为明显；PPARγ、RORγ、维生素D受体、维生素A维甲酸受体以及肝X 受体等核受体均可调控幼稚CD4+T淋巴细胞向Th17细胞和调节T细胞的转化，参与肠道病原微生物的宿主免疫反应等过程[29]；表达PPARγ、孤儿核受体 Nur77或肝X受体等核受体的巨噬细胞对维持肠道免疫稳态至关重要[31]；核受体亚家族2组F成员6和PPARγ可增强黏蛋白1基因表达，HNF-4α可上调肠道杯状细胞和黏蛋白3基因转录激活等[29]。

3 结 语

核受体不仅与IBD关系密切，还参与其他疾病，如结直肠癌、肠易激综合征以及2型糖尿病等疾病的发生。综上所述，大多数核受体家族成员可减缓肠道炎症进展，保护肠道上皮完整性，调控肠道稳态，各成员之间相互协同参与IBD发病过程。部分核受体的配体激动剂(如罗格列酮、姜黄素、苯扎比特、骨化三醇和维生素D3等药物)已经进入临床试验阶段，并取得一定的治疗效果[32-33]。因此，对核受体及其家族成员的进一步研究有助于指导IBD的临床治疗。