炎癥性腸病的免疫調控研究進展

陳 策，黃功華，劉新光※

(1.廣東醫科大學衰老研究所 廣東省醫學分子診斷重點實驗室 廣東醫科大學，廣東 東莞 523808； 2.廣東醫科大學生物化學與分子學研究所，廣東 東莞 523808； 3.上海市免疫學研究所 上海交通大學醫學院，上海 200025)

過去炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)在西方國家多見，而發展中國家發病率相對較低。然而，近20年來中國IBD的發病率呈顯著上升趨勢[1-2]。IBD包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn′s disease，CD)，其中UC是具有復發傾向的慢性潰瘍性腸道病變，僅發生于結腸，通常為緩慢、隱匿性起??；CD是慢性、增生性、貫壁性的炎癥性疾病，能以不連續的方式侵襲胃腸道的任何部位[3]。IBD患者具有腸炎相關結腸癌高發風險，目前認為遺傳易感性、黏膜免疫和腸道微生態環境三者的相互作用可能參與IBD的發病過程，但具體發病機制仍不清楚[4-6]。

IBD重要的病理改變之一是腸上皮細胞凋亡脫落導致腸上皮之間緊密連接減弱，黏膜屏障被破壞，進而導致腸道黏膜通透性增加，病原微生物移行進入腸道固有層[3,7]。腸道內的免疫細胞包括巨噬細胞、樹突狀細胞(dendritic cells，DCs) 以及固有淋巴細胞(innate lymphoid cells，ILCs)等識別入侵的病原微生物，進行殺傷和清除。除此之外，適應性免疫細胞如輔助性T細胞(T helper cell，Th)1、Th2、Th17和Th9等多種亞群的T細胞和B細胞在IBD中也發揮重要作用。DCs或巨噬細胞等識別病原微生物，經過攝取加工呈遞給T細胞或B細胞，T細胞分泌細胞因子或B細胞分泌抗體參與免疫反應，同時巨噬細胞和單核細胞分泌趨化因子,如CC趨化因子配體[chemokine (C-C motif) ligand，CCL]2、CCL3、CCL4、CCL20及CXC趨化因子配體[chemokine (C-X-C motif) ligand,CXCL]8、CXCL10等則進一步募集免疫細胞到腸道固有層局部組織發揮作用，清除致病原[8-10]?，F就免疫細胞在IBD發病中的作用進行綜述，以了解IBD的免疫調節機制。

1 固有免疫細胞在IBD中的免疫調控作用

1.1 巨噬細胞在IBD中的免疫調控作用 根據激活方式不同巨噬細胞分為兩類：經典活化巨噬細胞(classical activated macrophage，M1型)和替代活化巨噬細胞(alternative activated macrophage，M2型)，M1型巨噬細胞可被γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子激活，分泌白細胞介素(interleukin，IL)-12、IL-23、TNF-α、IL-6、IL-1β以及CXCL9、CXCL10等。M2型巨噬細胞被IL-4、IL-13和巨噬細胞集落刺激因子激活，分泌IL-10[11]。非炎癥狀態下M1/M2型巨噬細胞處于平衡狀態，M1型巨噬細胞作為效應細胞參與Th1細胞介導的免疫應答，促進炎癥反應，而M2型巨噬細胞分泌IL-10可以抑制炎癥細胞因子分泌，維持腸道免疫耐受[12]。在IBD狀態下，巨噬細胞識別病原微生物分泌炎癥細胞因子IL-1α、IL-1β和TNF-β，加重炎癥反應[9]。

Zhu等[13]在葡聚糖硫酸鈉誘導C57BL/6小鼠腸炎模型中發現，M1/M2型巨噬細胞比例失衡，IL-23和TNF-α分泌增多，而IL-10受到抑制，通過傳輸M2型巨噬細胞到腸炎小鼠可以促進調節性T細胞(regulatory T cell，Treg細胞)的分化和IL-10分泌，從而減輕疾病嚴重程度。Kang等[14]通過調節脂肪酸代謝從而調節巨噬細胞的極化，抑制雷帕霉素靶蛋白或敲除腦信號蛋白6D，CX3CR1highM2型巨噬細胞減少，IL-10分泌減少，易誘發腸炎。同時miR-155通過靶標CCAAT增強子結合蛋白β和細胞因子信號轉導抑制蛋白1參與M1/M2型巨噬細胞分化，抑制miR-155可促進巨噬細胞向M2型分化，從而減輕腸炎[15]。生物治療為IBD治療開創了新紀元，用TNF-α單克隆抗體治療CD，可以促進巨噬細胞向M2型分化，加速黏膜愈合，有效緩解腸炎[16]。因此，通過抑制巨噬細胞向M1型分化而促進巨噬細胞向M2型分化可能為治療IBD提供參考。

1.2 DCs在IBD中的免疫調控作用 DCs是最重要的抗原呈遞細胞，通過其表面的模式識別受體識別外源病原體并呈遞給未成熟T淋巴細胞，在固有免疫和適應性免疫中發揮橋梁作用。在正常腸道穩態下，DCs處于免疫耐受狀態。在腸炎發病過程中，DCs可抑制或促進腸炎發生，CD103+DCs可以促進Treg細胞分化，抑制炎癥反應，CX3CR1+DCs促進炎癥反應[17]。

Drakes等[18]從腸炎小鼠分選腸道DCs，與腸炎部位T細胞共培養作為實驗組，同時DCs和同基因異體小鼠脾臟T細胞共培養作為對照，結果顯示DCs與腸炎部位T細胞共培養分泌的IFN-γ和IL-6水平明顯高于對照組，提示DCs可能通過與T細胞相互作用促進IBD的發病。IBD患者結腸黏膜白三烯B4高表達，白三烯B4受體1對白三烯B4有高親和力，DCs中敲除白三烯B4受體1可以減少TNF-α、IL-6和IL-12分泌，抑制Th1和Th17細胞分化，減輕腸炎。白三烯B4受體1主要通過磷脂酶Cβ-蛋白激酶C途徑促進炎癥因子的釋放從而加重IBD，因此抑制DCs中白三烯B4受體1可為IBD治療提供新思路[19]。

然而Paiatto等[20]在腸炎模型中發現通過轉輸DCs到腸炎模型小鼠可以減輕疾病嚴重程度。針對DCs表面表達的共刺激分子CD40、CD80和CD86，體外用IL-4和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子培養骨髓來源DCs加入反義寡核苷酸，使骨髓來源DCs變成耐受型，將其注入腸炎小鼠可促進Treg細胞和調節性B細胞的產生，減輕炎癥程度[21]。黃酮類化合物是許多水果和蔬菜中富含的特殊多酚化合物，能夠抑制IBD反應。黃酮類化合物通過抑制上皮細胞中c-Jun氨基端激酶和p38促分裂原活化的蛋白激酶信號通路，抑制炎癥細胞因子和趨化因子的分泌，減少白細胞和DCs遷移，降低炎癥反應[22]。DCs在IBD發展中的作用尚無定論，可能與不同研究所用的模型、試劑和實驗方法有關，靶向調節DCs內相關基因表達可能為治療IBD提供思路。

1.3 ILCs在IBD中的免疫調控作用 ILCs選擇性積聚在腸黏膜組織中，在抵抗病原體入侵、誘導保護以及維持腸道動態平衡方面發揮重要作用。ILCs與T細胞亞群有相似的功能，其可以分泌與Th1、Th2和Th17相關細胞因子而被分為ILC1、ILC2和ILC3亞型，它們分別表達T細胞特異性轉錄因子、GATA結合蛋白3和視黃酸相關孤兒受體γt[23]。研究顯示ILCs參與慢性腸道炎癥的發病，尤其是ILC1和ILC3[24]。基于ILC3是否表達自然殺傷活性受體(natural cytotoxicity receptors，NCRs)可將ILC3分為NCR+ILC3和NCR-ILC3，在非炎癥狀態下NCR+ILC3分泌IL-22，NCR-ILC3分泌IL-17。IL-22屬于IL-10家族，可以誘導抗菌肽的分泌，促進腸道組織再生。在炎癥狀態下，NCR-ILC3分泌IL-17增多，而NCR+ILC3分泌IL-22減少，加重炎癥反應[24]。

CD患者腸黏膜組織中，ILC1積聚于腸道炎癥部位，NCR+ILC3比例降低，分泌IL-22減少，分泌IL-17的NCR-ILC3增多。此外，相對于正常人，CD患者中ILC1數量增加，ILC1通過T細胞特異性轉錄因子途徑分泌的IFN-γ增多，IFN-γ可以促進中性粒細胞遷移，激活巨噬細胞或內皮細胞，破壞腸道黏膜屏障[25-26]。用自然殺傷細胞1.1抗體阻滯ILC1可以減輕腸炎[26]。用白細胞分化抗原90抗體敲除ILC3s也可以減輕腸炎[27]。此外，IBD中ILC2通過轉錄因子GATA結合蛋白3分泌IL-13導致腸道組織纖維化，破壞腸上皮細胞屏障功能，加重IBD。Wang等[27]發現一新的亞群ILCs，其能夠分泌IL-10和轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)，命名為調節性ILCs，參與腸道炎癥免疫調控。在腸炎小鼠模型中，調節性ILCs比例增加，抑制ILC1和ILC3分泌細胞因子IFN-γ和IL-17。因此ILCs在IBD中發揮重要作用，具體調節IBD的機制尚未明確，調節性ILCs可能作為IBD治療的新方向。

2 適應性免疫細胞在IBD中的免疫調控作用

2.1 T細胞在IBD中的免疫調控作用 初始型CD4+T細胞受到外抗原刺激后分化為各種亞群，根據產生細胞因子和效應的不同可將CD4+T亞群分為Th1、Th2、Th17、Treg以及Th9細胞[28]。初始型T細胞在IL-12和IL-27的誘導下可分化為Th1細胞，產生效應分子IFN-γ、TNF和IL-2，參與細胞介導的免疫應答，對清除胞內病原體是必需的[29]。初始型T細胞在IL-4的誘導下分化為Th2細胞，分泌效應分子IL-4、IL-5和IL-13，參與體液免疫應答并參與寄生蟲防御[30]。Treg細胞可在TGF-β單獨誘導下從初始性T細胞分化而來，分泌TGF-β并表達叉頭框蛋白3(forkhead box protein 3，Foxp3)。Treg細胞有抗炎功能，可以誘導免疫耐受、抑制自身免疫性疾病并控制移植中的不良反應。Th17細胞可特異地產生效應因子IL-17，主要參與自身免疫性疾病[31]。

相對于UC患者，CD患者Th1細胞分泌大量的TNF和IFN-γ，IFN-γ影響腸道中巨噬細胞分泌TNF，從而加重疾病嚴重程度。而Th2細胞在UC中起重要作用，UC患者黏膜組織中Th2細胞分泌大量的IL-5和IL-13，IL-13能夠促進腸道上皮細胞凋亡，破壞腸道黏膜屏障。根據腸道黏膜炎癥組織中細胞因子的來源不同，IBD可分為由Th1細胞介導的CD和Th2細胞介導的UC兩種主要類型。CD患者腸黏膜中巨噬細胞分泌IL-18增加，IL-18屬于IL-1家族，可促進Th1細胞反應，抑制IL-10的分泌而加重炎癥[32]。IL-33也屬于IL-1家族成員，其可以促進黏液分泌保護上皮細胞并上調IL-5和IL-13表達，促進Th2細胞反應，UC患者IL-33和IL-33受體腫瘤抑制素2表達增高[33]。Th1細胞分泌IFN-γ參與CD疾病發展，但用IFN-γ抗體治療CD并沒有取得滿意的療效。同樣，Th2細胞分泌IL-13參與UC疾病發展，用IL-13抗體治療UC同樣也沒有取得成功，具體原因尚不清楚[8,34]。

Th17細胞在IBD中發揮重要免疫調控功能，患者黏膜和血清中IL-17、IL-21和IL-23水平升高。IL-17A可以促進腸上皮細胞分泌IL-8，IL-8會刺激中性粒細胞和Th17細胞趨化至炎癥部位。CD4+T細胞通過信號轉導及轉錄激活因子3途徑促進Th17細胞分化和增殖，從而促進Th17細胞分泌IL-17，加重炎癥反應，因此通過抑制信號轉導及轉錄激活因子3減少Th17細胞分化可降低IBD炎癥反應[35]。此外，CD患者中IL-21促進腸上皮細胞分泌IL-17A和IFN-γ[10]。Th17細胞分泌的IL-17A通過TNF-α誘導腸上皮細胞內蛋白激酶B和CCAAT增強子結合蛋白β的激活來促進IL-17C表達，從而加重IBD[36]。miR-155在T細胞分化中發揮重要作用，敲除miR-155會降低Th1/Th17細胞比例，減輕IBD，因此抑制miR-155可以靶向治療IBD[37]。尤特克單抗是人IL-12和IL-23的拮抗劑，拮抗IL-23能夠抑制Th17細胞分化，減輕炎癥反應[38]。

Treg細胞可分泌IL-10、TGF-β并表達Foxp3和CD25，抑制CD4+T細胞向Th1/Th17細胞分化。Treg細胞分泌的IL-10和TGF-β可以抑制巨噬細胞和DCs，從而抑制T細胞的激活，但Treg細胞調節腸道免疫的機制尚不十分清楚。Th17/Treg細胞之間的平衡可以維持腸道正常的生理狀態[35,39]。Zheng等[40]發現在UC患者中Foxp3+Treg細胞數量減少，蛋白質精氨酸甲基轉移酶(protein arginine methyltransferases，PRMTs)與Foxp3+Treg細胞呈負相關，PRMTs調節染色質重塑和基因表達，抑制PRMTs可以提高Treg細胞比例并減輕腸炎。T細胞中敲除PRMT5可以降低DNA甲基轉移酶1表達而促進Treg細胞分化，進一步研究發現可能是PRMT5結合Foxp3啟動子區域抑制Treg細胞的分化，因此抑制PRMT5可以促進Treg細胞分化并且降低TNF-α、IL-6和IL-13水平。Treg細胞在IBD中發揮免疫保護作用，抑制炎癥細胞因子分泌，因此促進Treg細胞分化可能有效治療IBD。

Th9是新近發現的一種效應性T細胞，在IL-4和TGF-β刺激下通過轉錄因子如PU.1和干擾素調節因子4途徑分泌IL-9，IL-9通過抑制腸道上皮細胞的增殖和下調細胞緊密連接蛋白的表達破壞腸道黏膜屏障[41-42]。同時用IL-9單克隆抗體治療葡聚糖硫酸鈉誘導的腸炎可以減輕疾病的嚴重程度。Li等[43]發現在腸炎小鼠中IL-9通過miR-21-緊密連接蛋白8途徑促進IBD。抑制miR-21可以降低IL-9的分泌和促進緊密連接蛋白8表達。因此，Th9細胞可能作為治療IBD的潛在靶點[44]。

2.2 B細胞在IBD中的免疫調控作用 B細胞是一類多功能的免疫細胞，分泌抗體介導體液免疫，同時它也可以呈遞抗原向T細胞提供刺激信號，并激活T細胞使其發揮免疫調控作用。B細胞既可抑制也可促進腸炎進展，Wang等[45-46]研究顯示B細胞缺陷型小鼠在葡聚糖硫酸鈉誘導腸炎模型中發病較正常對照組加重，隨后在B細胞缺陷型小鼠誘導腸炎模型前輸入B細胞再喂食葡聚糖硫酸鈉，小鼠腸炎發病減輕。CD11b+B細胞通過分泌CXCL9調節Treg細胞增殖，Treg細胞分泌TGF-β促進漿細胞分泌免疫球蛋白(immunoglo-bulin，Ig)A，抑制葡聚糖硫酸鈉誘導的小鼠腸炎。

然而B細胞也可促進IBD的發展。CD患者外周循環B細胞活性增高，B細胞表面Toll樣受體2表達增高，分泌的IL-8增多，趨化中性粒細胞向組織炎癥部位遷徙，導致CD患者的病情加重，原因可能是IBD中布魯頓酪氨酸激酶磷酸化介導B細胞受體活化導致Toll樣受體2表達增多[47]。CD或UC患者腸道黏膜組織浸潤大量B細胞、IgG+漿細胞和IgA+漿細胞，漿細胞分泌IgG抗體量依賴于IBD嚴重程度。CD或UC患者IL-21分泌增多，IL-21可以促進CD19+漿細胞表達顆粒酶B，增加對腸上皮細胞的毒性[48]。UC患者中調節性B細胞和Th17細胞數量增多，分泌的IL-10和IL-17增多，而恢復期調節性B細胞比例減少，Th17細胞數量增多，IL-10/IL-17比例降低，因此調節性B細胞/Th17細胞比例下降預示UC的預后較好[49]。因此，靶向針對B細胞治療IBD，可以通過促進B細胞向調節性B細胞分化而抑制CD19+漿細胞。

3 小 結

IBD是一個復雜的慢性疾病，腸道免疫在IBD疾病發生、發展起重要作用?；谀壳暗难芯浚煌庖呒毎庖哒{控作用不同，固有免疫細胞和適應性免疫細胞通過分泌細胞因子和抗體，或者表觀遺傳修飾調節細胞分化參與調節IBD的發展，因此對IBD免疫治療方法也不完全相同[50]。目前IBD的免疫治療尚未取得滿意療效，因此深入研究免疫細胞在IBD中的免疫作用及機制，尋找有效的免疫療法，為IBD的早期診斷、有效治療及疾病進展評估提供更準確的依據成為醫學領域面臨的嚴峻挑戰。