瘦素在炎症性肠病中作用的研究进展

郭云萍 孙哲 连海峰

滨州医学院附属医院消化内科，山东 256600

炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一种反复发作的慢性非特异性肠道炎症疾病，包括溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn′s disease，CD）。目前，IBD 的发病机制尚不完全清楚，多数研究认为遗传易感性、环境、应激反应、免疫及肠道因素的相互作用最终导致肠道的慢性炎性反应［1］。随着社会现代化、工业化的进展，IBD 在我国发病率呈明显增高趋势，给家庭和社会带来沉重的经济负担［2］。由于其反复发作及不可治愈，IBD 患者广泛存在焦虑与抑郁情绪障碍。IBD 患者存在肠脑间的相互作用，情绪障碍通过引起脑肠轴的过度活跃产生应激反应，加重肠道炎症及肠道症状，而慢性胃肠道症状可以作为一种慢性应激源进一步加重患者焦虑与抑郁状态，由此形成恶性循环，增加IBD复发的风险［3］。瘦素作为由脂肪细胞分泌的促炎因子，在IBD 中存在高表达。瘦素已被证实可以通过调节免疫功能、破坏肠黏膜屏障、调节情绪障碍等影响因素加重肠道炎症［4］。因此，瘦素在IBD中的作用机制尤为重要，本文主要就瘦素在IBD 中作用机制的研究进展做一综述。

1 瘦素调节免疫功能参与IBD

瘦素作为由脂肪组织分泌的、与肠道炎症相关的脂肪因子之一，可以通过与瘦素长型受体结合调节所有免疫细胞，导致肿瘤坏死因子α（tumour necrosis factor，TNF-α）、白介素6（interleukin，IL-6）和IL-12 的产生，同时它还可以与TNF-α协同作用，激活巨噬细胞，并在中性粒细胞中产生活性氧，从而发挥促炎抗炎作用［5］，使机体处于稳态。多项证据证明，瘦素可以通过调节免疫功能参与IBD 疾病进程，例如缺乏瘦素基因的小鼠可以免受硫酸葡聚糖钠（dextran sodium sulfate，DSS）诱导的结肠炎［6］，但目前关于 IBD 患者血清瘦素水平变化仍存在一定争议。多数研究认为，IBD患者血清瘦素水平升高。有明确研究表明，UC 急性加重期患者血清瘦素水平明显高于缓解期，同时伴随IL-1、TNF-α等细胞因子的增加［7］。瘦素可以通过影响调节性T 淋巴细胞的反应性和功能来影响IBD病程，并与循环T淋巴细胞的减少和结肠炎疾病严重程度的增加相关［8］。一项动物研究发现，血浆瘦素浓度在用三硝基苯磺酸（trinitro benzene sulfonic，TNBS）诱导大鼠结肠炎 8 h 后增加了 4 倍（P＜0.01），且与大鼠的炎症程度、厌食和体质量下降显著相关（P＜0.01）。但在TNBS诱导结肠炎的第5天，血浆瘦素水平出现降低。这种二次低表达可能有以下几个原因。⑴TNBS 诱导的结肠炎大鼠的体质量比对照组减轻10%，脂肪组织质量减少，这可能降低了血浆瘦素浓度。⑵由于TNBS 大鼠在前4 d 进食量严重减少，而瘦素在进食后表达增强，禁食后表达降低。这也进一步解释了少数研究发现IBD 患者血清瘦素水平降低，这可能与个体差异性及长期疾病消耗导致的消瘦有关［9-10］。此外，国外研究还发现应用聚乙二醇化瘦素拮抗剂可以抑制IL-10-/-小鼠慢性实验性结肠炎的发展，未来通过抑制瘦素活性可能为IBD 的治疗提供新的治疗策略［11］。

2 瘦素调节肠黏膜屏障参与IBD

2.1 瘦素激活瘦素受体依赖的信号通路破坏肠黏膜屏障 UC 和CD 患者的内镜下表现均为黏膜溃疡样变，因此肠黏膜屏障的破坏和损伤是IBD 发生发展过程中的关键因素，其完整性与细胞间蛋白的紧密连接（tight junction，TJ）密切相关。TJ是正常上皮细胞与细胞黏附的重要功能组成部分，它们通过机械的方式连接细胞，形成上皮屏障，阻止细胞间的大分子运输，维持上皮细胞极性［12］。有临床数据表明，UC 患者活动期结肠灌洗液中的瘦素水平是对照组的15 倍［13］。研究发现，瘦素处理后的 Caco-2BBe 细胞出现细胞通透性增加，于是进一步检测了Caco-2Bbe细胞瘦素信号通路的变化，发现瘦素处理后的Caco-2BBE 细胞JAK/STAT、PI3K-Akt和ERK1/2通路均发生磷酸化，而经过信号通路抑制剂预处理后完全逆转了瘦素诱导的细胞旁通透性的增加［14］。Le 等［15］还发现，向大鼠腹腔注射瘦素可以增加大鼠结肠组织的细胞旁通透性，并利用人类结肠上皮细胞（HT29-19A）进一步研究了瘦素对结肠上皮细胞TJ 结构和通透性的影响，发现瘦素处理的HT29-19A 细胞其TJ 和F-肌动蛋白细胞骨架解体，而用ROCK 抑制剂预处理后可抑制这种解体。综上所述，瘦素可以通过激活瘦素受体依赖的信号通路或直接改变肠上皮细胞TJ完整性的方式来参与IBD的发生发展。

2.2 瘦素调控MMPs表达破坏肠黏膜屏障 近几年研究发现，基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）也参与了IBD 肠黏膜屏障的损害。MMPs 是一大类锌依赖的蛋白水解酶，可以通过裂解细胞外基质的一个或多个组分，参与细胞外基质（ECM）的重构和降解。Dempsey 等［16］通过应用5%DSS诱导大鼠出现急性结肠炎，并通过测定其结肠MMPs 的表达发现，与对照组相比，DSS 组大鼠结肠黏膜的MMP9mRNA、MMP2mRNA 表达均有明显升高（P=0.026 3、P＜0.001 0），且MMP9和MMP2活性也明显增加（P＜0.000 1、P=0.013 2）。同样也在IBD 患者的肠黏膜上皮炎性细胞中检测到基质蛋白酶MMP-7、MMP-2、MMP-9 表达的升高，特别是溃疡边缘的肠上皮细胞，而且在IBD 中升高的MMP7 可以直接破坏紧密连接Claudin1/7，从而引起肠黏膜破坏［17-18］。尽管没有证据证明瘦素在IBD 患者中直接调控MMPs，但其他研究领域研究发现瘦素可以通过MAPK/ERK/JNK信号通路上调平滑肌细胞MMP-9 的表达，促进颈动脉斑块破裂［19］。因此，推测在 IBD 患者中存在 leptin/MMP/Claudin信号通路的异常，导致IBD患者肠黏膜破坏。

综上所述，瘦素可以通过多种途径改变IBD 患者肠黏膜屏障，导致肠黏膜通透性增高，进而影响IBD 患者的预后，明确瘦素在IBD 患者肠黏膜破坏中作用的具体信号通路及作用机制，可以为更好地治疗和改善IBD 提供理论基础。

3 瘦素参与调节IBD患者情绪障碍

与焦虑和抑郁相关的心理症状越来越多地被认为是IBD 患者的重要共病，心理疾病并存的IBD 患者其住院风险、急诊就诊风险均显著增加，且他们的就业率显著低于没有焦虑或抑郁的IBD 患者［20］，给患者及医疗系统都带来了沉重的负担。最新发表的一项关于IBD 的前瞻性临床研究发现，IBD 患者存在肠脑间的相互作用，即我们所说的“脑肠轴”。肠道炎症活动与情绪障碍是双向影响的［21］。焦虑抑郁等情绪障碍通过脑肠轴作用于外周神经系统及肠神经系统影响肠道动力、肠道激素分泌、免疫等因素加重IBD 患者的临床症状并增加复发可能性。反复发作的胃肠道症状作为一种慢性应激导致IBD 患者焦虑抑郁，由此形成恶性循环，导致IBD 的发生发展。因此，情绪在IBD 中的作用越来越受到重视，而瘦素在IBD 患者的情绪调节中也发挥了重要作用［22］。

3.1 瘦素的直接抗焦虑抑郁作用 瘦素已被证实具有抗焦虑抑郁作用，在动物实验中，缺乏内源性瘦素的小鼠是被用来研究肥胖症的常用模型，由于其不表达瘦素，在6周龄时即可表现出明显的肥胖，且其焦虑抑郁水平明显高于正常小鼠，通过向中脑腹侧被盖区内注射瘦素可减少小鼠的焦虑样行为［23］。Wu 等［24］通过使用中心抑郁量表及汉密尔顿焦虑量表评定190 名绝经后女性的焦虑抑郁水平，并测定其血清瘦素水平，发现血清瘦素水平与绝经后妇女的焦虑抑郁水平呈负相关，低血清瘦素水平可能是绝经后妇女焦虑和抑郁情绪的潜在标记物。而多数研究认为，瘦素在IBD 患者中表达是升高的，因此推测瘦素抵抗是IBD患者出现焦虑抑郁等情绪障碍的主要机制。瘦素抵抗是指机体对瘦素反应不敏感或无反应。有国外学者已经在动物实验中发现，高脂饮食可以增加下丘脑MMP2 活性，MMP2 通过切割瘦素受体抑制瘦素信号转导引起瘦素抵抗，削弱瘦素抑制食欲的作用［25］；因此，推测在大脑情绪控制区域存在MMPs 作用导致瘦素抵抗，进而加重焦虑抑郁等情绪障碍，未来还需大量动物实验进一步验证。

3.2 瘦素介导内脏敏感性参与IBD患者相关性情绪障碍的发生 内脏高敏感性目前被认为是IBD 患者腹痛的病理生理机制之一，也是IBD 患者存在慢性胃肠道症状的原因之一。IBD 患者除了在急性活动期有明显的腹痛症状，缓解期IBD 也存在腹痛、内脏高敏感等肠易激综合征（irritable bowel syndrome，IBS）样症状，应激状态下肠道通透性是增加的，有学者认为其机制可能是机体处于应激状态时需要通过增加水、钠和富含能量的物质的可用性来满足应激源诱导的高代谢需求，其中一种方式则是肠道通透性的增加，但这个过程也增加了细菌及其毒素通过肠腔进入血液循环的可能性，进而导致机体处于低度炎症水平，引起机体内脏敏感性增加［26］。内脏敏感性增加导致患者存在慢性腹痛、腹泻等症状，慢性胃肠道症状通过脑肠轴改变大脑情绪控制区域，加重患者焦虑抑郁状态，由此形成恶性循环。因此，焦虑与抑郁、低度结肠炎症及脑肠轴的相互作用都可能是病因之一。IBD 和IBS 可能存在共同的危险因素及脑肠轴改变，而内脏敏感性是重要的病理机制之一，具体可能有以下几种。

3.2.1 瘦素破坏肠黏膜屏障导致内脏高敏感 肠黏膜屏障是保护机体免受炎症最重要的物理屏障，肠黏膜屏障的瘦素是IBD 发生发展的始动因素，而且最新研究证明，在IBD 发病前数年即可观察到肠道屏障的改变［27］。肠黏膜屏障破坏多表现为肠黏膜通透性增高，并与疾病活动呈正相关，因此可用于疾病复发和预后的预测［28］。正如前文所述，瘦素可以通过多种途径导致肠黏膜屏障破坏，使得微生物群可以穿过肠黏膜屏障，导致肠道菌群紊乱，引起内脏敏感性增加。

3.2.2 瘦素靶向脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）导致内脏高敏感 已有研究证实，BDNF 是影响内脏敏感性的关键因子。Yu等［29］发现IBS患者结肠黏膜中的BDNF 表达明显升高，且升高程度与腹痛程度及频率显著相关。增加的结肠BDNF 与其受体酪氨酸受体激酶B 结合后可以通过与肠神经单位相互作用导致IBS 患者内脏敏感性升高［30］。目前瘦素在中枢系统对BDNF的调控作用机制已经有了初步研究，瘦素可以通过激活AKT 信号调节组蛋白乙酰转移酶p300 的招募，随后通过表观遗传机制促进BDNF 启动子的转录活性，进而发挥抗抑郁样作用［31］，因此推测IBD 缓解期腹痛症状与瘦素对肠黏膜中BDNF 的靶向调控有关，瘦素也可以通过上调肠黏膜上皮BDNF 的表达，导致IBD 患者内脏敏感性升高，给IBD 患者带来长期的精神负担。而且由于2 种疾病存在相似的临床表现，部分患者在早期被误诊为IBS，影响疾病的早期治疗。因此，研究Leptin/BDNF 通路明确内脏高敏感的机制，进一步解释临床缓解期IBD 患者出现IBS 症状的机制，研究两者发病机制的异同，是未来治疗IBD 的潜在靶点。

3.2.3 其他（瘦素与肠系膜脂肪组织） 瘦素作为由脂肪细胞合成的促炎脂肪因子，肥胖患者的血清瘦素水平是明显升高的，随着生活水平的提高，肥胖在IBD 患者中变得越来越普遍。相关数据统计显示，IBD 患者的血清、肠腔及内脏脂肪组织中的瘦素水平均有升高，超重或肥胖与IBD风险增加之间存在一定相关性［32-34］。IBD 患者内脏脂肪组织中瘦素mRNA 与蛋白质的过表达均发生了过表达，说明瘦素在局部肠炎中有潜在促炎作用。目前，脂肪组织被认为是一种“免疫内分泌器官”，过量的营养物质和能量消耗的减少会导致脂肪组织内稳态的丧失，从而促进肥胖症的慢性低度炎症。肥大的脂肪细胞释放各种促炎细胞因子、趋化因子、补体因子，破坏肠道免疫稳态，进而增加脂肪源性炎症性脂肪因子、细菌移位和刺激T 细胞浸润，并激活巨噬细胞的Toll 样受体和NOD 样受体，从而导致脂肪组织炎性反应，患者内脏敏感性增高，进一步增加IBD 的患病风险［35-36］。因此，在明确瘦素介导IBD 患者内脏高敏感作用机制的同时，对患者进行健康宣教，对IBD 的治疗和预后也有重要意义。

综上所述，瘦素可以通过调节机体免疫、破坏肠黏膜屏障、调节情绪障碍、介导内脏高敏感等多种途径参与IBD 的发生发展。目前IBD 仍不可治愈，临床治疗主要控制急性活动期炎症并维持缓解，同时促进黏膜愈合，预防并发症。焦虑抑郁等情绪障碍是IBD 患者病情加重或复发的重要原因之一。然而，目前关于瘦素在IBD 脑肠相互作用中作用机制的研究相对较少，未来需投入大量临床及动物研究加以验证。因此，明确瘦素信号通路在IBD 发病机制中的作用，对预防和治疗IBD 有重要意义，瘦素是IBD 的潜在治疗靶点。