腸神經(jīng)膠質(zhì)細胞在維持腸黏膜穩(wěn)態(tài)與調(diào)控炎癥中的作用*

李 禮 劉黎黎

（北京大學第一醫(yī)院兒科，北京 100034）

神經(jīng)膠質(zhì)細胞是神經(jīng)系統(tǒng)生理學的基礎，膠質(zhì)細胞在維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起到諸多重要作用，如星形膠質(zhì)細胞，對于調(diào)節(jié)神經(jīng)元微環(huán)境和神經(jīng)網(wǎng)絡功能至關重要。在腸神經(jīng)系統(tǒng)，腸神經(jīng)膠質(zhì)細胞（enteric glial cells，EGC）被認為與星形膠質(zhì)細胞功能相似，但功能上卻不盡相同，腸道具有多種不同細胞類型，尤其在最接近腸腔的黏膜層，近年研究表明，腸神經(jīng)膠質(zhì)細胞與腸黏膜層的多種非神經(jīng)元細胞（如上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞、腸內(nèi)分泌和免疫細胞等）具有相互作用關系，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)腸道局部功能作用，故而備受關注。研究表明，腸黏膜層神經(jīng)膠質(zhì)細胞（mucosal enteric glial cells，mEGCs）不僅與正常腸道功能密切相關，而且可能與各種腸道疾病發(fā)生發(fā)展有關，如炎癥性腸病、腸易激綜合征、帕金森病、先天性巨結腸等［1-2］。本文將總結mEGCs在維持腸黏膜穩(wěn)態(tài)與調(diào)控炎癥中的作用。

1 腸神經(jīng)膠質(zhì)細胞分型與功能

在胚胎發(fā)生早期，神經(jīng)嵴細胞填充腸道并形成腸神經(jīng)系統(tǒng)（ENS），其中腸神經(jīng)膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元比例約為6∶1。首先，腸道存在不同的組織學分層，可分為黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層，多數(shù)腸神經(jīng)膠質(zhì)細胞分布在黏膜下層和肌層神經(jīng)元富集的神經(jīng)叢。在成年小鼠的胃腸道中，根據(jù)細胞形態(tài)和不同解剖層分布，EGC可分為I~IV亞型。其中mEGCs具有長而細的分支結構，沿著神經(jīng)纖維走行，終止于黏膜上皮［3］。目前發(fā)現(xiàn)的mEGCs功能涉及維持腸道屏障、調(diào)節(jié)免疫應答、調(diào)控神經(jīng)內(nèi)分泌信號傳遞等。這些顯然與星形膠質(zhì)細胞等其他類型的膠質(zhì)細胞功能不同。轉錄組研究表明，盡管EGC表達了許多與星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞和施旺細胞相同的基因，但EGC的轉錄組足跡與其他膠質(zhì)細胞亞型并不相同。此外，根據(jù)單細胞測序結果分析，EGC具有復雜的異質(zhì)性，如神經(jīng)膠質(zhì)細胞標記物（SOX10、S100β、膠質(zhì)纖維酸性蛋白（GFAP））在不同的EGC亞型中有差異表達［4-5］，故目前采用形態(tài)與解剖定位的EGC分型并不準確，鑒于EGC在形態(tài)和分子水平上的復雜性，在研究領域?qū)ζ浞诸惾杂写_成共識，本文主要討論mEGCs在黏膜層與鄰近細胞、腸道菌群的相互作用（圖1）。

Fig.1 Intestinal mucosal enteric glial cells(mEGCs)interact with intestinal epithelial cells,immune cells,intestinal flora,etc圖1腸黏膜層神經(jīng)膠質(zhì)細胞（mEGCs）與腸上皮細胞、免疫細胞、腸道菌群等相互作用

2 mEGCs與腸上皮細胞

mEGCs是腸黏膜水平上唯一的神經(jīng)元型細胞，被認為是腸上皮屏障功能的有效調(diào)節(jié)劑，mEGCs將分支延伸至黏膜隱窩和絨毛頂端，包裹著參與控制黏膜吸收、分泌等功能的神經(jīng)元軸突。目前認為，mEGCs主要功能之一是維持腸上皮屏障，研究表明mEGCs可影響上皮細胞成熟、凋亡及腸上皮細胞通透性，在炎癥性腸病和其他消化系統(tǒng)疾病中，腸屏障功能受損在疾病進展中起重要作用［6-7］。膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（GDNF）有助于腸上皮細胞成熟，因此可能是EGC在這一過程中的主要介導因子。EGC與Caco2細胞共培養(yǎng)促進腸上皮細胞成熟，當GDNF從EGC上清液中耗盡或在EGC中被敲除或GDNF受體RET被阻斷時，腸上皮細胞成熟延遲。此外，EGC上清液或重組GDNF可減輕TNF-α誘導的Caco2細胞和類器官腸上皮細胞屏障功能的喪失［8］。

在右旋糖酐硫酸鈉（DSS）誘導的小鼠結腸炎模型中，敲除腸膠質(zhì)細胞可加重腸黏膜損傷，并顯著延遲黏膜愈合時間［9］，mEGCs可通過分泌促表皮生長因子促進腸上皮細胞增殖及黏膜修復。Grubisic等［10］發(fā)現(xiàn)mEGCs可以通過腺苷2B受體（A2BR）調(diào)節(jié)鄰近細胞炎癥，敲除mEGCs的A2BR可減低小鼠DSS結腸炎后的屏障功能障礙。在患有炎癥性結腸炎的小鼠中，這種嘌呤能信號激活EGC以增加NO和ATP的釋放，從而導致神經(jīng)炎癥和細胞死亡［11］。此外，神經(jīng)膠質(zhì)細胞在體外釋放屏障增強因子，包括15-羥基二十碳四烯酸、S-亞硝基谷胱甘肽和GDNF［12］，這些因子在炎癥性腸病（IBD）中的水平均有所降低，表明mEGCs功能改變可能導致腸道上皮屏障功能受損。但mEGCS在體內(nèi)對于維持腸屏障功能的貢獻存在一定爭議，有研究表明，在干擾mEGCs信號傳導的轉基因小鼠模型及敲除mEGCs的無菌小鼠中，腸屏障功能不受影響［13］。小鼠可以耐受mEGCs的大量丟失，這使得難以推斷mEGCs對腸上皮屏障完整性和功能的貢獻。最近發(fā)表的單細胞測序研究表明，腸道隱窩處特定mEGCs亞群對于腸干細胞修復具有調(diào)節(jié)作用，GFAP+mEGCs可表達多種Wnt配體以促進LGR5+的腸干細胞增殖，在腸道上皮穩(wěn)態(tài)和慢性腸道炎癥調(diào)節(jié)中，mEGC可能具有動態(tài)異質(zhì)性，是上皮細胞再生和炎癥調(diào)控生態(tài)位的重要組成［14］。

3 mEGCs與血管內(nèi)皮細胞

Liu等［15］通過對mEGCs進行S100β標記，借助3D共聚焦顯微鏡成像，發(fā)現(xiàn)mEGCs不僅伴行神經(jīng)纖維，與周圍其他類型細胞存在密切接觸，如血管內(nèi)皮細胞、淋巴內(nèi)皮細胞等［15］，說明mEGCs在黏膜層可能直接與鄰近細胞發(fā)生相互作用。推測mEGCs可能參與向腸神經(jīng)細胞提供營養(yǎng)和/或在其延伸過程以包裹小血管排出代謝廢物，然而這兩種作用目前均未經(jīng)過證實。此外，尚不清楚mEGCs是否同星形膠質(zhì)細胞一樣在黏膜局部穩(wěn)態(tài)中起主要作用，諸如離子穩(wěn)態(tài)、pH調(diào)節(jié)、化學遞質(zhì)平衡、血管內(nèi)皮屏障、局部血流調(diào)節(jié)等。

4 mEGCs與免疫細胞

腸道是最大的免疫器官，EGC處于調(diào)控中心位置［16-17］，可以橋接免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)之間的相互作用。然而，關于EGC和免疫細胞之間的雙向相互作用及涉及的具體機制，還知之甚少。體外脂多糖刺激EGC可誘導與免疫反應相關的基因表達增加，在這些基因中的許多反映了對固有免疫應答的調(diào)節(jié)作用。研究顯示，在小鼠慢性結腸炎模型中，EGC可通過Cx43和M-CSF促進肌層巨噬細胞促炎表型轉化［18］。同時，EGC可調(diào)節(jié)適應性免疫反應，并在體外對T細胞具有免疫抑制作用。mEGCs可表達主要組織相容性復合物II類（MHC-II）［19］，這些結果表明EGC在抗原呈遞、免疫調(diào)節(jié)等機制中發(fā)揮作用。

在克羅恩?。–D）的患者中發(fā)現(xiàn)，Peyer氏結中mEGCs的數(shù)量增多可增加腸黏膜通透性，并且與周圍固有層和對照組相比，CD患者的Peyer氏結中EGC的數(shù)量更高，研究表明mEGCs數(shù)量增多對腸屏障功能存在有害影響［20］，Peyer氏結為黏膜層淋巴組織，推測可能有免疫因素等其他機制參與，所以mEGCs調(diào)控黏膜屏障可能存在更復雜機制，其功能仍需進一步研究。

值得注意的是，在不同疾病的背景下，EGC可能發(fā)生顯著變化。尤其是腸道炎癥受累明顯的黏膜層，mEGCs可能具有不同的反應性，例如在寄生蟲感染或潰瘍性結腸炎情況下，EGC顯示干擾素刺激基因的高表達。研究提出EGC中的IFN-γ信號傳導是腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)的核心，并揭示了IFN-γ-EGC-CXCL10軸在感染性后的免疫應答和組織修復中的關鍵作用［21］。通過研究EGC自身免疫功能及與募集來的免疫細胞相互作用機制，深入了解可能為疾病治療提供更廣闊的思路。

5 mEGCs與腸道菌群

Kabouridis等［22］研究表明，小鼠mEGCs在出生以后由肌間和黏膜下神經(jīng)叢的EGC遷移而來，這一過程主要受到腸道菌群的刺激，并且mEGCs穩(wěn)態(tài)取決于出生后微生物群的定植，而在應用抗生素處理后，腸道m(xù)EGCs明顯減少，而人類胎兒的mEGC在宮內(nèi)孕12~18周時在黏膜固有層、隱窩周圍已經(jīng)存在并建立神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)［23］，在這一時期宮內(nèi)腸腔內(nèi)并不存在細菌，說明其發(fā)育和維持似乎獨立于管腔微生物群。通過單細胞測序結果分析表明，人和小鼠的mEGCs mRNA表達譜不完全一致，不同物種間mEGCs的功能可能存在差異［4-5，14］。同時，mEGCs可表達微生物模式識別受體（如TLR2和TLR4）［24］，因此腸腔內(nèi)微生物群可能直接或間接方式影響mEGCs功能。

6 總 結

mEGCs已經(jīng)逐漸成為腸道黏膜中具有中心調(diào)控作用的細胞類型，表1列舉了EGC研究的重要里程碑，最初僅認為EGC具有支持腸道神經(jīng)元的單一作用，到不斷揭示這類膠質(zhì)細胞在黏膜穩(wěn)態(tài)和宿主防御方面的多種作用。配合單細胞測序技術，進一步支持了該細胞亞群功能多樣性的觀點。了解mEGCs在不同病生理過程中的特殊作用具有重要意義，是未來研究的主要方向。

Table 1 Research milestone of EGC表1 EGC研究里程碑