TNF-α、IL-6在炎癥性腸病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

唐齊林，王 為(綜述)，周國(guó)華※(審校)

(1.南華大學(xué)附屬南華醫(yī)院消化內(nèi)科，湖南 衡陽(yáng) 421002； 2.解放軍第一六九醫(yī)院消化內(nèi)科，湖南 衡陽(yáng) 421002)

炎癥性腸病是腸道的一類慢性非特異性炎癥性疾病，分為潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病，雖然其病因及其發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，但免疫因素在其發(fā)病機(jī)制中起著極其重要的作用[1]。細(xì)胞因子是指主要由免疫細(xì)胞分泌的能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的小分子肽，是體內(nèi)細(xì)胞之間相互作用的主要介質(zhì)，細(xì)胞因子的產(chǎn)生和相互作用對(duì)機(jī)體防御疾病和維持生理平衡具有重要意義。腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、白細(xì)胞介素 (interleukin，IL)6是重要的促炎因子和免疫調(diào)節(jié)因子，本文對(duì)TNF-α、IL-6在炎癥性腸病發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行綜述如下。

1 TNF-α與炎癥性腸病

1.1TNF-α的概述 國(guó)外有學(xué)者于1975年發(fā)現(xiàn)，用卡介苗以及內(nèi)毒素處理小鼠后，在其血清中發(fā)現(xiàn)了能夠誘導(dǎo)腫瘤組織出血、壞死的蛋白物質(zhì)，故將該血清蛋白命名為TNF，又稱其為分化誘導(dǎo)因子或惡液質(zhì)因子[2]。TNF分為三類:TNF-α、TNF-β、TNF-γ，其中TNF-α是由活化的巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞及T細(xì)胞產(chǎn)生。TNF受體(TNF receptor，TNFR)分為TNFR1和TNFR2兩種膜受體，在蛋白激酶C的作用下TNFR被釋放到血液循環(huán)中，它們被不同的基因所編碼，并與膜受體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合TNF，通過(guò)連接不同的膜受體而發(fā)揮功能[3]。

TNF-α除了能夠在體內(nèi)引起某些腫瘤組織的出血性壞死以及體外直接殺傷某些腫瘤細(xì)胞，還具有其它許多生物學(xué)活性，它能夠通過(guò)誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的聚集，調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的增生、成熟和活化，并促進(jìn)其黏附、游走和脫顆粒，進(jìn)而刺激單核細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等產(chǎn)生細(xì)胞因子(如IL-8)，從而產(chǎn)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致組織的炎癥損傷[4]。TNF-α能刺激巨噬細(xì)胞吞噬補(bǔ)體片段、細(xì)胞碎片以及細(xì)胞產(chǎn)物，引起細(xì)胞的壞死、蛋白質(zhì)的破壞和水腫，從而損害胃腸道組織細(xì)胞。TNF-α還具有抗病毒、激活T細(xì)胞、促進(jìn)細(xì)胞因子分泌、誘發(fā)炎性反應(yīng)、調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的抗原呈遞功能，因此在宿主的防御反應(yīng)中起著重要的作用[5]。

1.2TNF-α在炎癥性腸病發(fā)病機(jī)制中的作用 TNF-α以自分泌和旁分泌的方式在炎癥性腸病的腸黏膜局部發(fā)揮主要作用，其中腸道菌群產(chǎn)生的脂多糖可以直接活化位于腸黏膜固有層中的巨噬細(xì)胞，促使其增生并且釋放TNF-α。一方面，TNF-α能夠活化內(nèi)皮細(xì)胞表面整聯(lián)素的表達(dá)，增加細(xì)胞Ca2+的濃度，并釋放血小板活化因子，促進(jìn)血小板、淋巴細(xì)胞、白細(xì)胞黏附到腸黏膜的內(nèi)皮細(xì)胞上，并生成白三烯和氧自由基、誘導(dǎo)一氧化氮合酶異構(gòu)體，從而產(chǎn)生大量一氧化氮，引起細(xì)胞損傷。另一方面，TNF-α與干擾素γ的共同作用能夠使腸上皮細(xì)胞的屏障功能以及形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而增加腸黏膜與血管壁的通透性，最終破壞腸道黏膜的完整性，形成潰瘍[6]。TNF-α還可以減少血栓調(diào)節(jié)素的釋放，激活組織因子并抑制纖溶酶原激活抑制劑1的合成，促進(jìn)血栓形成，導(dǎo)致機(jī)體處于促凝血狀態(tài)，在炎癥性腸病患者固有膜小血管炎的基礎(chǔ)上，形成微血栓，造成腸組織微循環(huán)障礙。TNF-α還能促使IL-1β、IL-2、IL-8等細(xì)胞因子的釋放，這些因子之間形成網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生而促使腸黏膜損傷，從而造成炎癥性腸病具有慢性炎癥的特性[7]。

大量研究表明，在潰瘍性結(jié)腸炎、克羅恩病患者中，TNF-α mRNA陽(yáng)性表達(dá)升高，其可作為炎性介質(zhì)介導(dǎo)結(jié)腸黏膜的病理?yè)p傷[8]。國(guó)外研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在健康人群血清中很少能檢測(cè)到TNF-α，而在炎癥性腸病患者尤其是活動(dòng)期的人群中，其血清中檢測(cè)出TNF-α的陽(yáng)性率可高達(dá)45%以上[9]。Raddatz等[10]檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在炎癥性腸病大鼠的血清以及結(jié)腸中TNF-α mRNA 的轉(zhuǎn)錄水平均顯著高于未經(jīng)任何處理的正常對(duì)照組，且與疾病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在活動(dòng)期潰瘍性結(jié)腸炎患者中，其TNF-α的升高與病變范圍和病變嚴(yán)重程度有關(guān)[11]。Rutgeerts等[12]發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸克羅恩病患者其外周血單核細(xì)胞以及血清中均可以檢測(cè)出TNF-α，且活動(dòng)期的克羅恩病患者其升高的數(shù)值更大，而且TNF-α升高水平與病情的輕重和病變范圍有關(guān)。因此，推測(cè)在未來(lái)的臨床以及科研方面，為了明確炎癥性腸病患者的病變嚴(yán)重程度以及活動(dòng)性，或許可以通過(guò)測(cè)定TNF-α的變化來(lái)了解，從而判斷病情。

2 IL-6與炎癥性腸病

2.1IL-6的概述 1985年，Kishimoto等[13]從人T細(xì)胞中首先成功獲得IL-6 cDNA克隆，根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和功能的不同，IL-6曾被命名為雜交瘤/漿細(xì)胞瘤生長(zhǎng)因子。IL-6是一種多功能的單鏈糖蛋白細(xì)胞因子，由成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等產(chǎn)生，IL-6通過(guò)一種由IL-6R和信號(hào)傳遞亞單位糖蛋白130(gp130)所組成的復(fù)合受體起作用，IL-6是通過(guò)與靶細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合而發(fā)揮其生物學(xué)功能[14]。健康人血清中可溶性的 IL-6 受體分布極其廣泛，這是其具有廣泛生物學(xué)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。

IL-6作為炎性反應(yīng)重要的調(diào)節(jié)介質(zhì)，參與免疫應(yīng)答以及血管的炎性反應(yīng)，能夠通過(guò)誘導(dǎo)纖維蛋白原啟動(dòng)凝血因子，使血管炎癥部位纖維母細(xì)胞增生。IL-6由單核細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞產(chǎn)生后，直接參與局部的炎性反應(yīng)以及炎癥的損傷過(guò)程，從而達(dá)到刺激細(xì)胞生長(zhǎng)、促進(jìn)細(xì)胞分化的效果，其在炎性反應(yīng)中的作用表現(xiàn)如下：促進(jìn)T細(xì)胞增殖、刺激細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng)；促進(jìn)B細(xì)胞活化增生，并分化為漿細(xì)胞，增加免疫球蛋白的合成；誘導(dǎo)肝細(xì)胞合成急性期蛋白；促進(jìn)造血干細(xì)胞從G0期進(jìn)入G1期，使巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和粒細(xì)胞增殖[15-16]。

2.2IL-6在炎癥性腸病發(fā)病機(jī)制中的作用 在炎癥性腸病的發(fā)病過(guò)程中，T細(xì)胞對(duì)凋亡的抵抗導(dǎo)致T細(xì)胞過(guò)多積累和黏膜慢性炎癥加重的作用與IL-6的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，在潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病兩種疾病中，CD4+T細(xì)胞在炎癥局部的作用都有賴于嚴(yán)格的抗IL-6信號(hào)凋亡。這種作用主要是通過(guò)自分泌或旁分泌作用的方式引起IL-6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3持續(xù)激活，從而促進(jìn)炎癥性腸病的發(fā)生來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一方面，IL-6通過(guò)Tram-signalling誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3(轉(zhuǎn)錄激活因子)磷酸化，而轉(zhuǎn)錄激活因子3自身也可以誘導(dǎo)抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-xL，由此導(dǎo)致T細(xì)胞抗凋亡，從而引起局部T細(xì)胞的異常堆積，導(dǎo)致腸道黏膜局部炎性細(xì)胞因子的分泌和功能失控，使免疫炎性反應(yīng)持續(xù)存在，造成炎癥性腸病的發(fā)生、發(fā)展和持續(xù)。另一方面，IL-6通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活因子3途徑激活核因子κB信號(hào)轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)而誘導(dǎo)細(xì)胞間黏附分子1的極化表達(dá)，細(xì)胞間黏附分子1激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，介導(dǎo)淋巴細(xì)胞之間、淋巴細(xì)胞與靶細(xì)胞之間的黏附，進(jìn)一步促進(jìn)炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)，加重腸黏膜的組織損傷。而且，IL-6還可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的分泌、增殖，過(guò)度表達(dá)常誘發(fā)或加重炎癥性腸病的發(fā)生。另外，IL-6還可以增強(qiáng)腸上皮細(xì)胞分泌電解質(zhì)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞腫脹和通透性增加，使中性粒細(xì)胞涌出并浸潤(rùn)至炎癥部位而引起炎癥性腸病[17]。

研究表明，在炎癥性腸病的病變組織中均存在IL-6的異常表達(dá)，IL-6 mRNA陽(yáng)性信號(hào)以巨噬細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)分布最多，并且其表達(dá)的程度和分布隨著病變的嚴(yán)重性而增強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，潰瘍性結(jié)腸炎患者血清IL-6濃度升高，且病變范圍越大、病變?cè)絿?yán)重，其IL-6的血清濃度越高，并與炎癥分級(jí)呈正相關(guān)[13]。Kitamura等[18]發(fā)現(xiàn)，活動(dòng)期克羅恩病患者血清IL-6的蛋白表達(dá)和mRNA水平比健康成人顯著升高。Mudter等[19]報(bào)道，克羅恩病患者炎性腸黏膜內(nèi)IL-6Rα mRNA水平比潰瘍性結(jié)腸炎患者和正常對(duì)照組明顯增高，且IL-6Rα mRNA水平與結(jié)腸鏡下炎癥分級(jí)呈正相關(guān)的關(guān)系。以上研究證實(shí)，IL-6在腸道黏膜的炎癥病變過(guò)程中起著非常重要的作用，并且能夠反映炎癥性腸病患者病變的嚴(yán)重程度。

3 小 結(jié)

TNF-α、IL-6在炎癥性腸病的發(fā)病機(jī)制中起著極其重要的作用。隨著對(duì)腸道黏膜免疫系統(tǒng)的進(jìn)一步了解，已經(jīng)研制出了促炎細(xì)胞因子拮抗劑或抗體，如TNF-α的基因工程單克隆抗體，其已成功應(yīng)用于潰瘍性結(jié)腸炎的治療，并且取得了一定的療效[20]。臨床上運(yùn)用抗IL-6受體抗體在克羅恩病的治療中也取得了可喜的進(jìn)展[13]。然而，在學(xué)術(shù)界，TNF-α、IL-6還有許多方面仍存在著爭(zhēng)議，例如TNF-α、IL-6在炎癥性腸病的發(fā)病過(guò)程中誰(shuí)起著主導(dǎo)作用，誰(shuí)起著次要作用？TNF-α、IL-6兩者在炎癥性腸病發(fā)病過(guò)程中相互之間是否有協(xié)同或交替放大作用，從而加重腸道炎癥反應(yīng)的發(fā)生、發(fā)展？這些問(wèn)題都有待進(jìn)一步去研究探討。

[1] 紀(jì)桂賢,王邦茂.細(xì)胞因子與炎癥性腸病關(guān)系研究新進(jìn)展[J].天津醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2004,10(S1):55-58.

[2] 張子其,劉婧.腫瘤壞死因子與炎癥性腸病[J].中國(guó)實(shí)用內(nèi)科雜志,2007,27(18):1439-1442.

[3] Parameswaran N,Patial S.Tumor necrosis factor-α signaling in macrophages[J].Crit Rev Eukaryot Expr,2010,20(2):87-103.

[4] Paul AT,Gohil VM,Bhutani KK.Modulating TNF-alpha signaling with natural products[J].Drug Discov Today,2006,11(15/16):725-732.

[5] Cünther C,Martini E，Wittkopf N,etal.Caspase-8 regulates TNF-α-induced epithelial and terminal ileitis[J].Nature,2011,477(7364):335-339.

[6] Ishiguro Y.Mucosal proinflammatory cytokine production correlates with endoscopic of ulcerative colitis[J].J Gastroenterol,1999,34(1):66-74.

[7] Goh K,Xiao SD.Inflammatory bowel disease：a survey of the epidemiololgy in Asia[J].J Dig Dis,2009,10(1):1-6.

[8] Murch SH,Braegger CP,Walker-Smith JA,etal.Location of tumor necrosis factor alpha by immunohistochemistry in chronic inflammatory bowel disease[J].Gut,1993,34(12):1705-1709.

[9] Olsen T,Goll R,Cui G,etal.Tissue levels of tumor necrosis factor-alpha correlates with grade of inflammation in untreated ulcerative colitis[J].Scand J Gastroenterol,2007,42(11):1312-1320.

[10] Raddatz D,Bockemühl M,Ramadori G.Quantitative measurement of cytokine mRNA in inflammatory bowel disease:relation to clinical and endoscopic activity and outcome[J].Eur J Gastroenterol Hepatol,2005,1(7):547-557.

[11] 萬(wàn)國(guó)仕,趙振中,錢一龍,等.血清SOCS-3、IL-6、TNF-α在潰瘍性結(jié)腸炎患者中的變化及其相互關(guān)系[J].世界華人消化雜志,2011,19(32):3370-3373.

[12] Rutgeerts P,Vermeire S,Van Assche G.Biological therapies for inflammatory bowel diseases[J].Gastroenterol,2009,136(4):1182-1197.

[13] Kishimoto T,Akira S,Taga T.IL-6 receptor and mechanism of signal transduction[J].Int J Immunopharmacol,1992,14(3):431-438.

[14] Pitman H,Innes BA,Robson SC,etal.Altered expression of interleukin-6,interleukin-8 and their receptors in decidua of women with sporadic miscarriage[J].Hum Reprod,2013,28(8):2075-2086.

[15] Hovhannisyan Z,Treatman J,Littman DR,etal.Characterization of interleukin-17-producing regulatory T cells in inflamed intestinal mucosa from patients with inflammatory bowel diseases[J].Gastroenterolog,2011,140(3):957-965.

[16] Rose-John S,Waetzig GH,Scheller J,etal.The IL-6/slL-6R complex as a novel target for therapeutic approaches[J].Expert Opin Ther Targets,2007,11(5):613-624.

[17] Zhang F,Yao S,Zhang M,etal.Roles of circulating soluble interleukin-6 receptor and IL-6 receptor expression on CD4+T cells in patients with chronic hepatitis B[J].Virol J,2011,8:270.

[18] Kitamura K,Nakamoto Y,Kaneko S,etal.Pivotal roles of interleukin-6 in transmural inflammation in murine T cell transfer colitis[J].J Leukoc Biol,2004,7(6):1111-1117.

[19] Mudter J,Neurath MF.IL-6 signaling in inflammatory bowel disease:Pathophysiological role and clinical，relevance[J].Inflamm Bowel Dis,2007,13(8):1016-1023.

[20] Chey WY.Infliximab for patients with refractory ulcerative colitis[J].Inflamm Bowel Dis,2001,7 Suppl 1:S30-S33.