肿瘤坏死因子-α在肠易激综合征发病机制中的作用*

张朦朦 费贵军

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院消化内科(100730)

肠易激综合征(IBS)是一种以腹痛或腹部不适伴排便习惯改变为特征的功能性胃肠病，缺乏可解释症状的形态学和生化学异常，其病理生理学机制尚未完全明确。肿瘤坏死因子-α(TNF-α)在炎症性肠病(IBD)的发生、发展中发挥重要作用，TNF-α单抗作为新型生物制剂，可显著提高IBD的治疗效果。IBS患者肠黏膜同样存在炎症和免疫反应异常，尤其是感染后IBS(PI-IBS)。并且IBD缓解期患者可表现为IBS样症状，两者可能存在相同的发病机制[1-2]。推测TNF-α等促炎因子可能参与IBS的发生、发展。本文就TNF-α在IBS发病机制中的作用作一综述。

一、TNF-α概述

TNF-α是一种重要的促炎介质，体内主要有TNF受体1(TNFR1)和TNFR2两种受体。大多数组织均可表达TNFR1，TNFR2仅在免疫细胞上表达，且作用机制尚未明确。TNF-α与TNFR1结合后，激活下游信号转导蛋白和传导通路，刺激促炎基因表达，诱导细胞凋亡[3]。TNF-α在肠黏膜炎症中的作用在IBD中的研究较多。胃肠道黏膜内巨噬细胞、T细胞可产生TNF-α，上调内皮细胞细胞间黏附分子、细胞因子以及趋化因子表达，激活相关炎症反应通路；同时激活免疫细胞，启动病理性辅助性T细胞1(Th1)型免疫反应，从而参与肠黏膜炎症级联反应的发生、发展[4-5]。

二、TNF-α在IBS中的变化

PI-IBS是IBS的一种特殊类型。PI-IBS模型小鼠肠黏膜中TNF-α等促炎细胞因子水平升高，并在感染急性期后长期存在，造成黏膜组织损伤，导致PI-IBS持续低度炎症的形成[6]。近年研究认为炎症和免疫反应异常参与IBS发病，炎性细胞因子失衡为其中的一个重要因素，包括循环系统、肠黏膜中细胞因子水平改变、细胞因子基因多态性改变等[7]。IBS患者血清或外周血单个核细胞(PBMCs)中TNF-α水平明显高于健康对照组，在腹泻型IBS(IBS-D)患者中尤为明显，且其升高水平与临床表现具有显著相关性，如腹痛、排便习惯改变等[8-9]。在肠黏膜层面，IBS模型大鼠肠黏膜TNF-α表达水平升高，与上皮紧密连接蛋白表达水平呈正相关[10]。在基因水平，研究较多的是TNF-α基因启动子的一个单核苷酸多态性(SNP)位点，为-308位点G和A基因型，G代表TNF-α低合成等位基因，A代表高合成等位基因。IBS患者与健康对照者相比，TNF-α基因型(-308 G/A)杂合子表达升高，生成TNF-α水平升高[11]。此外，TNFSF15是IBS易感基因之一。TNFSF15是TNF超家族中的一员，其编码表达TNF样配体1A(TL1A)蛋白，由肠道固有层巨噬细胞、T细胞产生，可与细胞中TNFR超家族成员死亡受体3(DR3)结合，通过一系列下游信号转导刺激TNF-α产生，引发炎症反应。TNFSF15基因 rs426839 SNP中等位基因G表达与外周血白细胞和直肠黏膜TNFSF15 mRNA表达水平均相关，在IBS患者体内表达增加[12-13]。

三、TNF-α参与IBS的发病机制

1.TNF-α与内脏高敏感性：内脏高敏感性在IBS发病机制中起至关重要的作用。中枢和外周神经致敏参与了内脏高敏感性的形成[14]。Hughes等[15]的研究发现，IBS-D患者的PBMCs上清液中多种细胞因子水平升高。将IBS-D患者PBMCs上清液与小鼠结肠传入神经孵育后，可明显增加结肠传入神经对机械性刺激的电生理反应，提高盆神经、内脏神经结肠传入支的机械敏感性，尤其以TNF-α作用最为明显。向IBS-D患者PBMCs上清液中分别加入英夫利昔单抗和瞬时受体电位通道A1(TRPA1)拮抗剂后，结肠传入神经的机械超敏反应能力下降。TNF-α通过与结肠传入神经末梢上的TNFR1和TRPA1受体相互作用介导炎症反应，影响内脏敏感性。

胃肠道感觉除经迷走神经传入外，亦通过脊髓传入神经传递至高级中枢，传入神经胞体形成节段性分布的脊髓背根神经节(DRG)[16]。Chen等[17]的研究发现，结直肠扩张(CRD)大鼠L2-S4脊髓星形胶质细胞和小胶质细胞中Toll样受体4(TLR4)表达水平升高，通过激活TLR4/髓样分化因子88(MyD88)/核因子-κB(NF-κB)通路，脊髓中TNF-α、白细胞介素-1β(IL-1β)水平升高。推测是机械刺激通过TLR4信号通路激活MyD88，进而激活NF-κB，启动下游炎性因子基因转录，TNF-α、IL-1β等炎性介质使DRG和脊髓后角增敏，放大疼痛感知。

研究显示，TNF-α可促进下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)，放大下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的作用，从而导致IBS症状加重[18]。小胶质细胞是中枢神经系统的一类巨噬细胞，其M1型分泌TNF-α、IL-1β等炎性介质。海马区域参与整合和调节痛觉信号的传入和传出，在内脏高敏感性中起重要作用。Zhang等[19]的研究发现，CRD可增加海马小胶质细胞对外周疼痛传入信号的敏感性，促使已致敏的小胶质细胞释放炎性细胞因子，作用于周围的神经元细胞产生神经痛，同时下调海马糖皮质激素受体蛋白表达，减少糖皮质激素受体释放，加重内脏高敏感性的发生。下丘脑室旁核(PVN)是参与内脏高敏感性的关键脑区域，可通过调节HPA轴和自主神经系统从而调控胃肠道功能，炎性因子在此过程中亦发挥重要作用。研究[20]发现，PVN中TNF-α水平升高，可能系由TLR4/MyD88/NF-κB信号通路激活产生，可靶向作用于PVN中的CRF神经元，引起内脏超敏反应。

2.TNF-α与肠道屏障功能：紧密连接是位于上皮细胞间隙顶部的一种连接复合物，由细胞表面膜蛋白即紧密连接蛋白claudin、闭合蛋白occludin以及细胞内蛋白即闭锁小带蛋白ZO-1、ZO-2等组成[21]。TNF-α等炎性因子可影响肠上皮细胞间紧密连接ZO-1、occludin蛋白表达，引起紧密连接功能障碍，且蛋白表达下降程度与IBS症状严重程度相关[22]。此外，TNF-α可激活肌球蛋白轻链激酶(MLCK)表达。MLCK过表达可影响紧密连接功能，从而引起肠上皮屏障功能障碍[23]。

3.TNF-α与精神心理异常：研究[24]发现，IBS患者的精神心理障碍与肠黏膜慢性炎症存在相关性，可能与HPA轴过度激活相关。Zhen等[8]发现自评抑郁量表(SDS)评分≥50分的IBS-D患者相比SDS评分<50分者，PBMCs中TNF-α表达显着增加。关于炎性因子与精神障碍间的关系，一方面，炎症与精神心理应激均可参与激活HPA轴，加重彼此严重程度[25]；另一方面，焦虑、抑郁等心理障碍可直接影响机体免疫功能，引发肠黏膜肥大细胞等炎性细胞浸润，从而导致炎性因子水平升高[26]。

4.TNF-α与胃肠动力改变：促炎细胞因子可通过影响Cajal间质细胞(ICC)、肠神经系统(ENS)、平滑肌细胞以及其他环节间接改变肠道运动功能。ICC是胃肠道起搏细胞，TNF-α可降低ICC活性，促进ICC凋亡，从而造成胃肠道动力改变[27]。此外，由巨噬细胞、T细胞产生的TNF-α可作用于传入神经纤维，通过多种类型的肠神经元传递、联络，引起ENS反射环路的变化，导致肠道运动功能改变[21]。TNF-α亦可直接作用于肠道平滑肌细胞，激活平滑肌细胞内NF-κB，使腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)在 3’,5’-环腺苷酸(cAMP)依赖性蛋白激酶(PKA)特异性位点处磷酸化，减轻AMPK对MLCK的抑制作用，从而增加肌细胞收缩[28]。5-羟色胺(5-HT)是一种重要的胃肠道信号分子，其由神经末梢和肠上皮细胞释放发挥作用后，由5-HT转运体(SERT)转运回胞内。研究[29]发现IBS患者SERT表达水平下降，IL-1β、TNF-α水平升高，推测炎性因子可影响SERT表达，造成5-HT堆积，继而造成消化道平滑肌的高收缩性。此外，TNF-α亦可通过HPA轴影响胃肠动力。

四、结语

TNF-α作为机体重要的促炎细胞因子，在IBS黏膜炎症和免疫反应异常中发挥重要作用。IBS患者血清、PBMCs以及肠黏膜中TNF-α表达升高，后者通过影响内脏敏感性、破坏肠道黏膜屏障、改变胃肠动力以及加重精神心理异常等方面参与IBS的发生、发展。但TNF-α在IBS发病机制中的研究相对较少，且缺乏针对性，后续有待更多实验进一步明确TNF-α在IBS中的作用，从而为IBS的治疗提供新靶点。