李 蓯(綜述)，黃德強(qiáng)(審校)

(南昌大學(xué)a.研究生院醫(yī)學(xué)部2014級(jí)；b.第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，南昌 330006)

TGF-β在炎癥性腸病腸纖維化中的作用

李 蓯a(綜述)，黃德強(qiáng)b(審校)

(南昌大學(xué)a.研究生院醫(yī)學(xué)部2014級(jí)；b.第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，南昌 330006)

轉(zhuǎn)化生長因子-β；炎癥性腸?。荒c纖維化；細(xì)胞因子；信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；機(jī)制

炎癥性腸病(IBD)是一種引發(fā)腸間質(zhì)細(xì)胞過度增殖、腸壁細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉積及腸道肌層過度生長的慢性非特異性炎癥性疾病[1]，具有慢性及反復(fù)發(fā)作的特點(diǎn)。雖然目前一些治療方案可以誘導(dǎo)活動(dòng)期IBD的腸道炎癥緩解，但不能長期使疾病維持于不活動(dòng)的狀態(tài)[2]。腸纖維化是IBD中常見的并發(fā)癥，其形成機(jī)制尚不十分清楚，可能涉及慢性炎癥與間質(zhì)細(xì)胞(成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞)、上皮細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)化、多種細(xì)胞因子之間的相互作用等[3-4]。轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)是多數(shù)組織纖維化的關(guān)鍵細(xì)胞因子[5]，其與纖維化發(fā)生發(fā)展、ECM的合成有著密切的聯(lián)系。有研究[6]表明，TGF-β過度表達(dá)會(huì)促進(jìn)ECM大量累積，而抑制其降解，是IBD腸纖維化的重要致病原因。因此，深入探討TGF-β對(duì)腸纖維化發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)制，對(duì)探討以TGF-β為靶點(diǎn)治療腸纖維化具有重要的意義。筆者就TGF-β在IBD腸纖維化中的作用作一綜述。

1 IBD腸纖維化的機(jī)制

IBD是病因復(fù)雜、反復(fù)發(fā)作的慢性非特異性腸道炎癥性疾病[7]，包括克羅恩病(CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(UC)。IBD長期病程可導(dǎo)致多種并發(fā)癥，腸纖維化是常見而嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，多引發(fā)于慢性炎癥、腸道損傷修復(fù)。在組織修復(fù)過程中分泌大量細(xì)胞因子，改變細(xì)胞微環(huán)境，膠原蛋白以及平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)等大量沉積，組織纖維增厚，易引發(fā)腸道狹窄、梗阻，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致瘺管形成[8]。在炎癥初期，大量成纖維細(xì)胞的出現(xiàn)是損傷愈合的象征，但其過度增殖則導(dǎo)致膠原大量堆積，是腸纖維化發(fā)生發(fā)展的原因。成纖維細(xì)胞被激活后，胞質(zhì)內(nèi)有豐富的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體、高爾基體發(fā)達(dá)、細(xì)胞表型和功能均有改變[9]。成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為表達(dá)α-SMA的肌成纖維細(xì)胞后，ECM合成能力顯著增強(qiáng)。大量過度表達(dá)的ECM會(huì)引發(fā)腸纖維化，同時(shí)激活的成纖維細(xì)胞和炎癥細(xì)胞進(jìn)一步分泌細(xì)胞因子，形成惡性循環(huán)。因此，成纖維細(xì)胞的活化是纖維化的關(guān)鍵步驟[10]。自分泌和旁分泌的炎性細(xì)胞因子、生長因子、黏附分子均可促進(jìn)成纖維細(xì)胞活化和增殖[11]。在炎癥引起的腸纖維化過程中TGF-β與ECM、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、干擾素-γ(IFN-γ)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)等細(xì)胞因子共同構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[12]，TGF-β是促成纖維化最有效的細(xì)胞因子。因此，充分了解TGF-β在腸纖維化發(fā)生發(fā)展的動(dòng)態(tài)變化及作用，對(duì)闡述腸纖維化的發(fā)生機(jī)制和治療研究具有重要的意義。

2 TGF-β在IBD腸纖維化中的作用

2.1 TGF-β與組織纖維化

TGF-β超家族包括TGF-β1、2、3 三種亞型，它們?cè)隗w內(nèi)分布及功能各不相同，TGF-β1和TGF-β2有促進(jìn)纖維化的作用，TGF-β3則有抗纖維化作用。TGF-β1具有多重生物學(xué)功能，能夠引發(fā)EMT促進(jìn)侵襲和轉(zhuǎn)移，促進(jìn)ECM的合成并調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)/基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子(TIMPs)的降解或生成[13]。TGF-β信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)主要是依賴細(xì)胞膜上的TGF-β受體[單次跨膜蛋白激酶受體Ⅰ和Ⅱ(TRBⅠ/Ⅱ)]的激活，導(dǎo)致胞質(zhì)中Smads蛋白的磷酸化及相互整合、轉(zhuǎn)位進(jìn)胞核發(fā)生轉(zhuǎn)錄。TGF-β還能通過核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)、p38絲裂原活化蛋白激酶(P38MAPK)等途徑轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，對(duì)腫瘤和血管形成產(chǎn)生影響[14]。TGF-β是一種同源二聚體潛在存在的相關(guān)肽，其活化主要是由于在高爾基體氨基末端的蛋白亮氨酸氨基肽酶(LAP)的切割，使其以活化的形式分泌[15]，TGF-β在組織器官的創(chuàng)傷愈合和纖維病變中有著重要的作用，同時(shí)在機(jī)體自身免疫系統(tǒng)中起著重要的作用。Berger等[16]研究顯示，在T細(xì)胞中消除TGF-β的表達(dá)，完全能夠破壞T/B細(xì)胞的內(nèi)穩(wěn)態(tài)，并誘導(dǎo)T細(xì)胞所介導(dǎo)的在不同器官內(nèi)的炎癥病變，包括腸道。有研究[17]表明，TGF-β mRNA和TGF-βⅡ受體在IBD患者中都普遍高表達(dá)，其中包括腸上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞中都有著明顯的高表達(dá)。TGF-β是促進(jìn)腸纖維化的一個(gè)關(guān)鍵性的因子。在炎癥等損傷組織時(shí)，機(jī)體分泌TGF-β，通過促進(jìn)ECM的合成，抑制其降解，以及促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞的收縮來達(dá)到愈合創(chuàng)傷的目的。當(dāng)各種因素導(dǎo)致創(chuàng)傷愈合不能適時(shí)終止時(shí)，TGF-β亦會(huì)持續(xù)過度地表達(dá)，促進(jìn)組織纖維化[18]。TGF-β還可促使成纖維細(xì)胞表型向成肌纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化，而成肌纖維細(xì)胞參與促進(jìn)ECM沉積。TGF-β也能夠促進(jìn)成纖維細(xì)胞自身合成TGF-β，成纖維細(xì)胞的這種自分泌作用也是導(dǎo)致纖維化進(jìn)展的重要原因之一[19]。

2.2 TGF-β誘導(dǎo)的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)促進(jìn)腸纖維化

TGF-β是最強(qiáng)有力的誘導(dǎo)因子，其在EMT的過程中發(fā)揮了重要作用。TGF-β包含1、2、3三種亞型，在正常上皮組織損傷修復(fù)中TGF-β1和TGF-β2有重要的致纖維化的作用，TGF-β3能夠誘導(dǎo)修復(fù)并抑制TGF-β1和TGF-β2的致纖維化作用[20]。CD的腸肌纖維母細(xì)胞分泌的TGF-β1表現(xiàn)出很高的生物活性，這不但引起上皮細(xì)胞損傷修復(fù)的異常，而且導(dǎo)致ECM的沉積，更易發(fā)生纖維化[21]。有研究[22]發(fā)現(xiàn)，腸肌纖維母細(xì)胞分泌的TGF-β1可誘導(dǎo)EMT的發(fā)生。TGF-β1及其受體結(jié)合導(dǎo)致Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活，TGF-β1受體Ⅰ激酶直接磷酸化Smad2和Smad3，并與Smad4結(jié)合轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，加強(qiáng)特定的TGF-β目的基因作用，可誘導(dǎo)EMT。

2.3 TGF-β激活其他細(xì)胞因子和信號(hào)通路在腸纖維化中的作用

TGF-β可以促進(jìn)其他促纖維因子(如表皮生長因子、結(jié)締組織生長因子等)的分泌，上調(diào)胰島素樣生長因子-1(IGF-1)mRNA的表達(dá)，從而促進(jìn)了纖維化的進(jìn)程[23]。IGF-1與TGF-β協(xié)同地促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖與膠原沉積，并共同參與了纖維化過程中ECM的增加和重分布，其表達(dá)增加取決于炎癥浸潤的存在和部位，暴露在炎癥刺激中的膠原TGF-β和IGF-1的分泌增加。在CD中，TGF-β和IGF-1 mRNA的表達(dá)為透壁性，而在UC中，它們的表達(dá)局限于黏膜固有層和黏膜下層[24]。同時(shí)，TGF-β對(duì)結(jié)締組織生長因子(CTGF)有明顯的調(diào)控作用，TGF-β作用下腸成纖維細(xì)胞表達(dá)CTGF增加，CTGF作為TGF-β的下游因子，兩者相互作用在纖維化中有重要的影響[25]。TGF-β信號(hào)通路被研究得較多的是Smad蛋白通路、MAPK通路和蛋白激酶C通路。其中，TGF-β活化的MAPK通路有很強(qiáng)的致纖維化效應(yīng)。近年來，已經(jīng)有MAPK抑制劑進(jìn)行抗纖維化的研究，其抑制劑在臨床試驗(yàn)上取得了一定的效果[26]。

2.4 TGF-β通路在腸纖維化中的作用

TGF-β信號(hào)通路涉及Smads家族成員，Smad3的磷酸化是TGF-β通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要環(huán)節(jié)。然而，Smad7的抑制作用在抑制TGF-β誘導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)移和組織纖維化研究中有著至關(guān)重要的作用。在其他組織纖維化過程中Smad7能夠與轉(zhuǎn)錄抑制劑(如組蛋白去乙酰化酶、Hoxc-8和CtBP)反應(yīng)，中斷TGF-β誘導(dǎo)的功能性Smad-DNA復(fù)合物的形成，從而在胞質(zhì)和胞核中發(fā)揮其抑制作用[27]。因此，靶向Smad7進(jìn)而阻止TGF-β信號(hào)通路，對(duì)治療腸纖維化有著重要的意義。Rieder等[28]研究發(fā)現(xiàn)，Smad3敲除的轉(zhuǎn)基因鼠對(duì)三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)的結(jié)腸纖維化具有抵抗性。Smad3的消除使得α-SMA、CTGF、膠原蛋白Ⅰ—Ⅲ表達(dá)均顯著下降，Smad7表達(dá)明顯升高。有研究[29]指出，在TNBS誘導(dǎo)的不同程度腸道潰瘍狀況下，構(gòu)建的Smad3缺失的雜合子小鼠被發(fā)現(xiàn)能夠加快損傷上皮的重塑，且不加重炎癥反應(yīng)，表明TGF-β誘導(dǎo)通路的抑制能夠促進(jìn)腸黏膜上皮細(xì)胞的增殖。因此，針對(duì)阻斷TGF-β通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，Smad3拮抗劑或者Smad7基因過表達(dá)均能夠部分抑制TGF-β所誘導(dǎo)的EMT以及纖維化的發(fā)生。

2.5 TGF-β在促進(jìn)腸纖維化動(dòng)物模型中的研究

在IBD腸纖維化研究中炎癥是病癥的先決條件。常用慢性TNBS動(dòng)物模型，該模型通過長期、重復(fù)的TNBS灌腸，可致小鼠結(jié)腸產(chǎn)生纖維化，以透壁性炎癥、腸道形態(tài)狹窄為特征，模擬CD中的疾病特點(diǎn)，是較為成功及成熟的動(dòng)物模型之一。TGF-β通過腺病毒載體轉(zhuǎn)入小鼠腸細(xì)胞內(nèi)，其過度表達(dá)，可導(dǎo)致慢性炎癥伴隨成纖維細(xì)胞大量增殖并進(jìn)入平滑肌層中，腸壁增厚，大量ECM浸潤，可導(dǎo)致腸道梗阻[30]。TGF-β與腸纖維化發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，被認(rèn)為是誘導(dǎo)纖維化的總開關(guān)。通常以外源TGF-β、TNF-α、IL-1β等聯(lián)合處理模擬細(xì)胞外因子微環(huán)境，誘導(dǎo)間質(zhì)細(xì)胞不斷增加，而TGF-β自身在上皮細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞中過表達(dá)，誘發(fā)EMT，與大量膠原合成及ECM沉積相關(guān)，導(dǎo)致纖維化的產(chǎn)生[31-32]。

3 結(jié)語

TGF-β在腸纖維化的形成過程中處于調(diào)控的核心地位。TGF-β因子及其信號(hào)通路是影響腸纖維化的最重要的因素，并與發(fā)生腸纖維化的諸多因素有關(guān)聯(lián)。IBD自上而下產(chǎn)生的纖維化，是一種“自動(dòng)傳輸”的過程，早期干預(yù)炎癥，并消除炎癥，可有效地減少并改善纖維化，但不能徹底消除纖維化發(fā)生[33]。如果能夠明確腸纖維化發(fā)生的主要原因，充分認(rèn)識(shí)和明確TGF-β對(duì)腸纖維化的影響，對(duì)治療IBD引起的腸纖維化及狹窄具有重要的意義。另外，找到治療IBD的藥物的潛在靶點(diǎn)，開發(fā)出新的治療藥物，是今后治療IBD腸纖維化的研究方向。

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(責(zé)任編輯：胡煒華)

2016-11-15

R574

A

1009-8194(2017)05-0104-01

10.13764/j.cnki.lcsy.2017.05.041