溃疡性结肠炎炎症介质与免疫应答的研究*

魏永凯，李　辉,3，李贵轲，肖　怀，刘　衡，李　玥，张成桂，何　苗

(1 云南省昆虫生物医药研发重点实验室，云南　大理　671000；2 大理大学药学与化学学院，云南　大理　671000；3 中国西南药用昆虫及蛛形类资源开发利用协同创新中心，大理大学，云南　大理　671000；4 四川好医生药业集团有限公司，四川　成都　615000)



溃疡性结肠炎炎症介质与免疫应答的研究*

魏永凯1,2，李辉1,2,3，李贵轲3,4，肖怀1,3，刘衡1,3，李玥1,3，张成桂1,3，何苗1,3

(1 云南省昆虫生物医药研发重点实验室，云南大理671000；2 大理大学药学与化学学院，云南大理671000；3 中国西南药用昆虫及蛛形类资源开发利用协同创新中心，大理大学，云南大理671000；4 四川好医生药业集团有限公司，四川成都615000)

慢性溃疡性结肠炎是一种常见的慢性非特异性肠道疾病，主要累及结直肠，易反复发作，其发病机制目前尚不明确，可能与免疫、环境、遗传、微生物等多种因素有关。其中，免疫异常被认为是溃疡性结肠炎发病的重要因素，涉及多种免疫细胞及相应细胞因子水平的改变或失衡。本文主要阐述了溃疡性结肠炎发病过程中炎症介质与免疫应答的研究。

溃疡性结肠炎；炎症介质；免疫应答

溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis, UC)是一种常见的慢性非特异性自身免疫疾病和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)同属于炎症性肠病(Inflammatory bowel disease, IBD)，其病变部位主要累及结肠、直肠黏膜，以腹痛、腹泻、粘液血便、里急后重为主要临床表现，其发病机制尚不清楚，可能与遗传、免疫、微生物、环境等因素有关。UC病程迁延不愈，轻重不等；据国内外流行病学统计数据显示，UC发病的年龄段主要在20～50岁之间，发病率和患病率均呈现明显的增高趋势，被世界卫生组织列为现代难治病之一[1-2]。相关研究表明，溃疡性结肠炎的发病与自身免疫和炎症息息相关，本文就UC炎症介质与免疫应答的研究进展进行阐述。

1　与溃疡性结肠炎相关的细胞因子

细胞因子是一类由细胞产生的、具有多种生物学功能的小分子多肽或蛋白，在机体免疫应答中起着介导炎症和调节免疫的作用。涉及UC的细胞因子有很多，大致可分为促炎因子及抑炎因子两大类，例如白介素(Interleukin, IL)、肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor, TNF)、干扰素(Interferon, IFN)等。在调节肠道免疫与炎症反应中，促炎因子的分泌升高，抑炎因子的分泌不足，致使肠黏膜产生强炎性反应，造成肠道损伤[3]，因此，各种因子之间的动态失衡导致了炎症的发生和发展，其中涉及UC的促炎因子主要有IL-1、IL-6、IL-8以及TNF-α等。

IL-1是一种能激活多种免疫和炎症细胞的细胞因子，主要由单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和内皮细胞分泌，在UC炎症发生发展过程中起递质作用，促进炎症细胞释放促炎因子加重炎症，它有两种亚型：IL-1α和IL-1β，前者为分泌型，后者为其主要的活动形式。在UC疾病中，IL-1β由肠黏膜固有层中活化的巨噬细胞释放，激活树突样细胞(Dendritic cells, DC)，吞噬、消化外来抗原，呈递抗原至T淋巴细胞发生免疫反应[4]；同时，IL-1β还能增加由巨噬细胞所产生的细胞因子如TNF-α、IL-6、IL-8等，趋化中性粒细胞向炎症部位聚集，加重肠道炎症发展，如肠上皮细胞损伤、血管通透性增加，杯状细胞破坏等，最终导致UC的发病。郑子春等[5]用ELISA法检测UC模型大鼠结肠黏膜IL-1β治疗前后水平变化，结果显示，通过降低IL-1β水平可达到治疗UC的目的。

IL-6主要由活化的巨噬细胞、淋巴细胞及上皮细胞分泌，有广泛的促炎作用，如促进B细胞活化、增生并追踪分化为浆细胞，增加免疫球蛋白合成等。IL-6的过度表达可导致机体内环境紊乱，影响上皮细胞电解质分泌，使内皮细胞肿胀，通透性增强，导致中性粒细胞涌出并浸润至炎症部位。研究表明[6]，IL-6在UC的发病过程中起着重要的作用，并且可以根据血清IL-6的水平反应UC的病情程度。卢义涛等[7]在溃疡性结肠炎患者相关细胞因子的研究中发现，活动期UC患者体内IL-6的表达水平显著高于正常人，存在严重的细胞免疫功能紊乱。

IL-8主要由巨噬细胞和树突状细胞产生，在UC总主要通过趋化、激活中性粒细胞和嗜酸性粒细胞促进炎症反应。体外实验研究表明，IL-8可与中性粒细胞表面特异性受体结合，激活中性粒细胞并使其产生呼吸爆发，形成超氧化物，释放溶酶体，从而促进炎性反应[8]，有实验证实，抗IL-8的抗体对免疫法诱导的动物模型结肠炎有治疗效果[9]。

TNF包括TNF-α、TNF-β两种亚型，TNF-α和TNF-β仅有约30%同源性，但生物学功能近似，拥有共同的受体。其中，TNF-α占绝大部分，TNF-α拥有多种生物学活性，除抗肿瘤外，在机体免疫反应，炎症反应等方面均有重要的作用。

介导UC的抑炎细胞因子主要有IL-4、IL-10等。IL-4是T细胞来源的细胞因子，由活化的Th2细胞和肥大细胞产生，对T细胞、B细胞、肥大细胞、巨噬细胞等均有免疫调节作用。研究表明，IL-4能刺激黏膜处肥大细胞增殖，促进巨噬细胞提呈抗原，增强中性粒细胞介导的吞噬、杀伤活性，抑制单核巨噬细胞产生IL-1β和TNF-α及IL-6等炎症因子等。王少鑫等[10]在小鼠UC模型实验中发现，促炎因子IL-6、TNF-α和抑炎因子IL-4的表达失衡和UC疾病的发展有关。

IL-10主要是由Th2细胞产生，主要作用是在mRNA水平上抑制激活的单核细胞、巨噬细胞、T细胞，抑制IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等促炎细胞因子的产生，抑制氧自由基、前列腺素等的合成，又称为细胞因子合成抑制因子。IL-10是拮抗Th1的关键细胞因子，对Th1具有直接抑制作用。冯澜等[11]经研究发现，UC模型小鼠与正常小鼠相比，结肠黏膜中TNF-α、IL-6含量升高，IL-10含量下降，从而引起模型小鼠肠道炎症的加剧和免疫功能的紊乱。

2　与溃疡性结肠炎相关的免疫细胞

正常人体肠道黏膜表面屏障完整，黏膜层及粘膜下层存在免疫细胞，包括吞噬细胞及中性粒细胞等；当结肠黏膜上皮屏障受到破坏时，大量抗原侵袭肠道组织，从而诱发免疫反应，大量吞噬细胞和中性粒细胞以及B细胞等聚集于病患部位，各种细胞因子及炎症因子分泌失衡，从而导致UC疾病的发生。参与UC免疫异常反应的细胞有：肠上皮细胞、树突状细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、单核-巨噬细胞、中性粒细胞等。

肠上皮细胞是肠黏膜屏障的主要构成部分，是由隐窝干细胞增殖分化而来，寿命较短，一般2～5天；肠上皮细胞及其表层的粘液层共同构成了机体肠黏膜机械屏障，不仅能吸收营养，抵御抗原入侵，还能提呈抗原给T细胞，促进免疫应答，并且通过分泌细胞因子等在局部微环境调节免疫等。在UC患者体内，结肠黏膜屏障已被破坏，肠上皮细胞大量凋亡，引起肠道局部环境免疫紊乱。

引起UC免疫反应的T淋巴细胞主要有Th细胞和Treg细胞。Th细胞根据功能和分泌的细胞因子不同，可分化为Th1型和Th2型。在正常机体内，两种Th细胞相互调节，处于一个动态平衡状态。Th1型细胞主要分泌IL-2、IFN-γ、TNF-β等，主要介导细胞毒和局部炎症有关的免疫应答，辅助抗体生成，参与细胞免疫及迟发型超敏性炎症反应。Th2型细胞主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13等，主要功能为刺激B细胞增殖并产生免疫球蛋白G(ImmunoglobulinG, IgG)和免疫球蛋白E抗体，与体液免疫有关。由Th1产生的INF-γ能够抑制Th2细胞的增殖，而由Th2细胞分泌的IL-4、IL-10、IL-13能抑制Th1反应[12]。故Th1/Th2比例失衡是UC发病的重要原因之一。

除Th细胞外，调节性T细胞也是UC发病另一重要因素。调节性T细胞(Treg细胞)也被称为抑制细胞，具有抑制T细胞过度反应的能力。Treg细胞可抑制其他Th细胞(Th1、Th2、Th17等)，在TGF-β的作用下，原始Th细胞激活转录因子FOXP3分化而来，通过接触抑制下调Th1、Th2细胞活性，还可通过分泌细胞因子，例如IL-10、TNF-β等来抑制其他T细胞的活化和增殖，从而抑制机体内炎症的发展[13]。

在UC患者的外周血中，CD4+CD25+T细胞(Treg细胞)占CD4+细胞的百分比下降，而在肠黏膜中，CD4+CD25+T细胞(Treg细胞)占CD4+细胞的百分比上升，说明Treg细胞向炎症部位迁移，参与了UC炎症反应。但研究表明，在外周血中Treg细胞数量的减少，不仅是迁移至结肠粘膜炎症部位，而是机体内总Treg细胞的数量下降。此外，Pandiyan等[14]发现，Treg细胞可通过竞争细胞因子而导致效应T细胞因生长因子缺乏而凋亡。因此，效应T细胞与Treg细胞在机体内应处于一个动态平衡，一旦平衡打破，将引发UC病变。

近年来，也有研究表明，Th17/Treg细胞的失衡也是引起溃疡性结肠炎的重要因素之一。

此外，树突状细胞(Dendritic cells, DC)在免疫反应中也有重要作用。DC细胞是机体功能最强的专职抗原递呈细胞(Antigen presenting cells, APC)，能有效的摄取、加工处理和递呈抗原，将抗原递呈给幼稚的T淋巴细胞并刺激其发育成T辅助细胞(Th)和调节性T淋巴细胞(Treg)等。田志颖等[15]研究表明，在UC免疫反应中，树突状细胞是唯一最有效的能激活T细胞的抗原递呈细胞。

3　与溃疡性结肠炎相关的其他炎症介质

在溃疡性结肠炎发病过程中，免疫异常是UC重要发病因素之一，而UC本身也是属于慢性非特异性炎症。当UC发生时，机体内炎症细胞被激活，可导致一系列激发的炎症介质释放，包括氧自由基、前列腺素类、NO及其他炎性因子等[16]。而氧自由基可激活多种炎性物质，引起炎性介质大量释放，导致炎症加重。

氧自由基(Oxygen-derived free radidicals, OFR)是一类具有高度化学反应活性的含氧集团，主要包括超氧自由基和羟自由基等[17]，具有强氧化作用，能引起机体内脂质过氧化反应导致组织损伤，加重炎症。在正常情况下，机体内建立了一套抗氧自由基的抗氧化系统，以抵御氧自由基对组织细胞的损伤，这一体系包括了众多酶类如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等，及时清除机体内不断产生的氧自由基，从而保护机体[18]。

超氧化物歧化酶(super oxide dismutase, SOD)又名肝蛋白，是机体内重要的抗氧化酶，能够清除体内的自由基，阻止或抑制氧自由基对机体的损伤，是机体对抗氧自由基的重要物质，其在机体内水平的高低反应了机体内抗氧化能力的强弱。临床研究表明[19]，在UC患者体内，一系列的炎症反应产生大量氧自由基，导致脂质过氧化损伤，SOD被大量消耗，抗氧化能力明显降低。

谷胱甘肽(glutathione，GSH)也是机体内重要的抗氧化物质，几乎存在于身体内的每一个细胞内，不仅能够帮助维持正常的免疫系统功能，还具有抗氧化和整合解毒作用，并能清除氧自由基[20]。

丙二醛(malondialdehyde, MDA)是细胞膜上不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应，产生的脂质过氧化物，并能进一步加重组织损伤。MDA反映了自由基的量和脂质过氧化反应的强度[21]。郑小娟等[22]临床研究表明，UC患者体内MDA水平高于正常人，经治疗后显著下降。

髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)是中性粒细胞中的一种酶，主要存在于嗜天青颗粒中，在单核细胞和巨噬细胞中也有少量存在。MPO是中性粒细胞的功能标志和激活标志，其含量的变化可以反映中性粒细胞对组织的浸润程度[23]。MPO主要作用是杀灭被吞噬的细菌，并利用过氧化氢产生氧自由基，此外，研究表明，MPO还可催化大量的超氧化物和氧化物的形成，进一步加重炎症部位的组织细胞损伤[24]。因此MPO活性的多少反映了炎症的损伤程度。

过氧化氢酶(catalase, CAT)主要存在于红细胞及某些组织内，主要作用是催化过氧化氢分解为水和氧气，被称为氧活性物质清除剂。而且，研究发现，CAT对大鼠UC有明显的预防作用[25]。在王献坤等[26]的研究中表明，UC大鼠体内氧自由基增加，而CAT含量明显降低。

表皮生长因子(Epidermal augmentum factor, EGF)是一种多功能的生长因子，在体内外都对多种组织细胞有强烈的促分裂作用。在肠道黏膜损伤和修复中发挥着重要作用[27]。李燕舞等[28]在溃疡性结肠炎大鼠模型的动态变化中发现，EGF是在UC发展过程中先降低后增高，认为可能与机体本身修复机制启动有关；而细胞表面的EGF受体在UC中有重要作用，在陈凡等[29]有关EGF受体的调查中发现，UC患者早期黏膜损伤时EGF受体表达明显增加，非活动性UC患者结肠黏膜EGF受体表达比活动性UC表达增高。王新月等[30]在UC患者结肠EGF含量的研究中发现，临床上可以应用中药治疗，通过提高EGF的表达水平，提高黏膜屏障的保护作用，促进黏膜损伤的修复。

C反应蛋白(C-reactive protein, CRP)是由肝组织产生的一种急性期蛋白，在机体受到感染或组织损伤时，血液中出现的一种含量急剧上升的蛋白，能激活补体，并促进粒细胞及巨噬细胞的吞噬作用。CRP是机体发生炎症反应时的血清敏感标志物[31]，在临床中常用于急性时相反应指标。UC疾病的炎症发展不同，CRP在血清中的表达水平也呈现不同变化[32]。研究表明，UC活动期或急性UC时期机体内CRP含量急剧上升，在UC缓解期显著下降[31,33]。因此，CRP水平的变化可作为评判UC治疗效果的一个指标评价。

4　结　语

UC疾病是一种慢性非特异性肠道疾病，病程长，易反复发作。在UC患者体内，各种细胞因子之间相互作用，相互调节维持肠道内环境平衡，若Th1/Th2细胞比例失衡，促炎因子与抑炎因子之间失衡，将导致UC炎症的发展。免疫异常是引起肠道内炎症反应变化的主要因素，能使肠道炎症介质大量释放，产生氧自由基等，进一步加剧了肠道的组织和细胞损伤。临床针对UC的治疗除了传统的氨基水杨酸类药物之外，也出现了许多新的药物剂型如TNF-α单抗英夫利昔等，通过调节机体免疫，达到治疗UC的目的，这也证明未来UC疾病的治疗将更偏向于对机体免疫方面的调节，本文旨在深入了解UC疾病中免疫与炎症的关系,为今后临床治疗UC提供理论支持。

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Relationship Between Immunity and Inflammation in Ulcerative Colitis*

WEI Yong-kai1,2, LI Hui1,2,3, LI Gui-ke3,4, XIAO Huai1,3, LIU Heng1,3, LI Yue1,3, ZHANG Cheng-gui1,3, HE Miao1,3

(1 Yunnan Provincial Key Laboratory of Entomological Biopharmaceutical R&D,YunnanDali671000; 2CollegeofPharmacyandChemistry,DaliUniversity,YunnanDali671000;3YunnanProvincial2011CollaborativeInnovationCenterforEntomoceutics,DaliUniversity,YunnanDali671000; 4GooddoctorPharmaceuticalGroup,SichuanChengdu615000,China)

Chronic ulcerative colitis is a common chronic nonspecific intestinal disease, mainly involving in colorectal, easy to break out repeatedly, its pathogenesis is not yet clear, maybe related to immunity, environment, genetic, microbial and other factors. Dysimmunity is considered the important pathogenesis of ulcerative colitis, in relation to the corresponding changes or imbalance in the level of cytokines and immune cells. The relationship between the immune factors and inflammation on the pathogenesis of ulcerative colitis was mainly elaborated.

ulcerative colitis; inflammation; immunity

国家自然科学基金(81360679)；云南省昆虫生物医药研发重点实验室专项经费(项目编号：2015DG030)；云南省高新技术产业发展重点项目([2012]1956)；云南省2011协同创新中心项目([2012]25)。

魏永凯(1990-)，男，在读硕士研究生，研究方向为中药抗炎药理学。

何苗，女，研究实习员，主要研究方向为中药抗炎药理学研究。

TQ460

A

1001-9677(2016)09-0010-04