药物治疗溃疡性结肠炎的信号通路研究进展

郭子霞 安子璇 张健美 张丹参

1 河北北方学院药学系，张家口，075000，中国

2 河北科技大学，石家庄，050018，中国

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）与克罗恩病临床表现比较相似，两者均属于炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）。病程漫长，可分为活动期和缓解期，常反复发作。临床表现为体重减轻、腹痛、腹泻、黏液脓血便等。虽然我国发病率低于欧美地区，但现有逐年上升趋势。病因尚未明确，与遗传、免疫、肠道菌群、环境、精神心理多因素相关。环境因素作用于遗传易感者，在肠道菌群的参与下，启动免疫或非免疫系统，导致免疫炎症反应。此外，疾病反复发作、病程漫长也对病人心理产生影响从而又促使复发。多个因素相互交叉，共同促使疾病发生。病理机制大致为内外因素使肠道上皮屏障受损，使得肠道菌群易通过屏障并启动抗原识别，经多条炎症通路引发免疫反应异常，最终造成UC。几条炎症通路涉及多种细胞、蛋白、细胞因子，同时还与基因相关。其中免疫细胞包括抗原提呈细胞、T 辅助细胞（T help，Th）、调节性T 细胞（regulatory T，Treg）、自然杀伤T 细胞（natural killer T，NK-T）等［1］。细胞因子，如白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-13、IL-15、IL-17、IL-21、IL-23、IL-24、IL-31、IL-34和肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β），被认为是UC 免疫发病机制中的关键介质，这些分子驱动免疫和非免疫细胞的激活，从而促进结肠上皮损伤诱发疾病［2］。

现今，UC 的治疗手段主要为药物治疗。中药方面主要为复合方剂，西药方面主要为5-氨基水杨酸、免疫抑制剂等。目前用于治疗UC 的药物并不是对所有患者均有效，并且长期服用具有较大的副作用，因此大量研究用于探究新药物或活性物质对UC 的疗效，以期为该病的治疗提供更多、更好的选择。新药研究需要动物模型，因此选择合适的造模方法对于疾病的研究和治疗也至关重要。因此本文介绍评价常用的造模方法，并综述药物在动物模型或人体UC 的治疗机制。

1 造模方法

将造模方法根据作用机制进行分类，并介绍最常用的几种方法的特点。研究者可根据研究目的选择合适的造模方法。

1.1 化学损伤法

化学损伤法以化学刺激的方式损伤肠道，破坏机械屏障引发炎症，主要制备急性模型，用于治疗UC 新药的筛选。最常用的化学损伤法包括：葡聚糖硫酸钠法和乙酸法，此外还有角叉菜胶法、过氧化亚硝酸钠法和主要用于研究尼古丁或肝素治疗机制的碘代乙酰胺法等。

1.1.1 自由饮葡聚糖硫酸钠（dextran sulphate sodium，DSS）法

实验动物多为大鼠、小鼠。造模方法多为实验动物自由饮用一定浓度DSS 溶液，也有研究者采用灌胃的方法。衡宇等［3］使用DSS 对小鼠实施灌胃，与自由饮组相比，疾病活动指数（disease activity index，DAI）和组织学损伤评分均较高但差异无统计学意义，灌胃组的两项指标的变异系数均小于自由饮组。两组结肠镜下均可见多灶性小溃疡、黏膜缺失、隐窝受损变形、杯状细胞减少。灌胃可避免动物摄取DSS 过量致死，并且可根据小鼠体重调整给药剂量，给药方案灵活，所需试剂也比自由饮少，但操作相对自由饮复杂，实验中不常用。多采用3%～5% DSS 溶液自由饮7～9 天的方法制备急性UC 模型，一般所用浓度越高造模所需天数越少。与乙酸法造模1～2 天动物便出现稀便、体重减轻现象不同，DSS 法随着自由饮天数的增加，小鼠的DAI、病理变化逐渐加重，第3 天才出现腹泻，第4 天才出现体重下降，并且病症维持时间较长［4］。慢性UC 造模时间较长，多令实验动物交替自由饮DSS 溶液与无菌水，要经历多个周期。也有研究者［5］将三硝基苯磺酸（trinitro-benzene-sulfonic acid，TNBS）与DSS 联用，先用TNBS 灌肠首次诱导，之后再自由饮DSS 两次诱导复发制备慢性模型。两次用DSS 后，DAI 均较之前升高，可模拟人类疾病复发的现象。造模第21 天，单用TNBS 组：之前损伤的黏膜得到修复，炎症细胞由浸润至肌层到局限于黏膜层，并且无明显溃疡；而加用DSS组：结肠黏膜存在瘢痕、肉芽肿，仍可见溃疡并且肠壁增厚，形成了慢性炎症。而且该法比单纯使用DSS 制备慢性模型所需时间短，但该实验未继续观察此慢性模型病理情况能维持多久，是否容易自愈。

该法多用于新药的筛选，探究活性物质治疗UC 的机制，动物实验模型中较为常用。可单独使用，也可与其他试剂联用，同时通过调整使用方案既可用于急性造模又可用于慢性造模。所造模型具有：结肠明显缩短、黏膜层及黏膜下层有大量炎症细胞浸润、黏膜糜烂有溃疡、杯状细胞减少、隐窝受损但仍可见等特点，与人类UC 结肠病变特点类似。操作简单，模型易复制，但饮用剂量不可控，模型病理学差异较大，且试剂价格较贵。

1.1.2 乙酸法

实验动物有小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、犬等。其中多用大小鼠及家兔，大鼠和家兔因体型相对较大，灌肠造模操作上更方便。一般与其他试剂或方法联用，病变维持时间相对较长。有研究者［6］将异体抗原乳化液与乙酸联用，所制备模型的DAI、结肠黏膜损伤指数（colon mucosal damage index，CMDI）、病理组织学评分（histological score，HS）等在造模后14 天与正常对照组相比均仍有显著差异。王海强［7］将二硝基氯苯（dinitrochlorobenzene，DNCB）与乙酸联用所制得的模型的DAI 在造模后14 天也与正常对照组相比有显著差异，并且仍有肠黏膜病变，如溃疡、炎症细胞浸润、杯状细胞减少等存在。以上提示乙酸可考虑与其他方法联用，以延长病变时间制备慢性模型。另外，也可单用乙酸灌肠制备急性模型，适用于只需短期观察的研究。因结肠滴注乙酸引起的炎症反应强烈，所以病变出现快、所需造模时间短，灌肠24 h 后便可观察到模型肠黏膜明显坏死，黏膜及黏膜下层有炎性细胞浸润，并且DAI 和宏观评分及结肠组织髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）、丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量也显著升高［8］。使用的乙酸浓度为3%～10%不等，浓度过高会造成肠黏膜坏死剥落，甚至导致死亡。孙茂庆［9］发现8%的乙酸对新西兰兔肠黏膜损伤严重，10%的乙酸致死率高，但有研究者使用8%、10%乙酸对大、小鼠灌肠成功造模，并未观察到致死现象，因此猜测可能与物种及给药量或操作等有关。

乙酸是一种有机弱酸，可破坏肠道黏膜屏障，影响炎症因子释放，最终诱发溃疡。该法是筛选具有抗结肠炎活性药物的有益工具［8］。与DSS 相比，乙酸可导致较严重的炎症反应，使结肠黏膜上皮细胞大量坏死脱落、黏膜弥漫性出血、伴有糜烂溃疡、隐窝结构消失，并且炎症细胞浸润可达肌层。多与其他方法联合使用构建UC 模型，也可单独使用。单独使用操作简单，造模时间短，重复性好，但炎症维持时间短，动物易自愈，不适合构建慢性模型。

1.2 抗原免疫法

该类方法主要使用半抗原性化学试剂或异体抗原，这些半抗原性化学试剂可与组织大分子结合形成抗原诱发模型的免疫反应异常导致UC。该类模型比化学损伤类病变维持时间长，可考虑用来制备慢性模型。半抗原性化学试剂主要有TNBS、二硝基苯磺酸（dinitrobenzene sulfonic acid，DNBS）、噁唑酮（oxazolone，OXZ）、DNCB 等，异体抗原法主要有同种异体抗原种植法及兔结肠黏膜组织致敏法，前者需手术操作，不常用。

1.2.1 TNBS 法

实验动物多为大小鼠。TNBS 法对动物的损伤比较严重，有出现动物死亡的现象，原因主要可能为肠梗阻或肠穿孔［10］。多用50%乙醇的TNBS 溶液（100 mg·kg-1）灌肠一次制备急性模型，结肠肉眼可见黏膜充血水肿、糜烂、形成溃疡；镜下观察少数动物的溃疡甚至可达肌层，上皮细胞坏死脱落，黏膜下层炎症细胞浸润，隐窝受损有脓肿形成。且病变维持时间比化学诱导法长，灌肠后14 天组织病理学评分、结肠黏膜评分及促炎因子TNF-α和IL-1β仍均显著高于正常组［11］。有研究者分别用TNBS 和DSS 诱导大鼠造模，发现前者损伤可很快达结肠肌层，使其厚度显著增加并存在大量巨噬细胞浸润，但炎症组织中的IL-4 浓度基本无变化；而DSS 诱导的病变局限于黏膜及黏膜下层，虽最后外肌层也可见巨噬细胞但显著低于TNBS 组，但炎症组织中IL-4、TNF-α显著升高［12］。这些提示与DSS 不同，TNBS 诱导模型的机制与IL-4 介导的Th2 反应无关，更类似于克罗恩病的发病机制。TNBS 溶液多次灌肠可制备慢性模型。李燕舞［13］10 周内用TNBS 对大鼠多次灌肠，虽稀便血便情况较造模第3 天有所改善，但10 周后，病理检查模型结肠仍有炎症存在，有炎症细胞浸润，体质量也低于正常组，该模型可模拟炎症转向慢性的过程。

该法诱发的模型无需预先致敏动物，操作简便，造模时间短，病变持续时间相对较长，可体现急性转向慢性的过程，实验花费较少。但TNBS 有毒且易爆，使用时危险性较高，动物死亡率高，并且病理改变及机制更类似于克罗恩病。

DNBS 法与上述方法类似，但DNBS 比TNBS 毒性小、价廉、临床病理表现与人类UC 相似，主要用于UC 免疫学的研究。

1.2.2 OXZ 法

该法造模相对TNBS 较复杂，分两个阶段，先背部或腹部皮肤涂抹致敏，数天后灌肠制得［14］。与TNBS法相比，OXZ 可诱发快速起病的结肠炎，可使动物血清中Th2 细胞因子IL-4、IL-13 明显升高，并且受影响的区域主要为远端结肠，直肠病变较严重。主要累及黏膜层、黏膜下层而非TNBS 法诱导的泛结肠炎，可见零散的溃疡点及糜烂，黏膜充血、水肿，病变呈连续性分布，病理改变及发病机制与人类UC 相似［15］。TNBS 造模动物毛色、精神状态、大便形态比OXZ 法差，但结肠出现充血、溃疡等病症较轻。OXZ 法同样有致死现象，Zhang［16］发现在给予OXZ 3 天后动物开始发生死亡，最后死亡率高达41.7%。将OXZ 与TNBS 联用可制得慢性模型，有研究者［17］先用OXZ 涂抹致敏，之后分别用OXZ、TNBS 灌肠，结果显示模型维持时间长，2 个月后肉眼仍可观察到弥漫性溃疡，能模拟人类UC 发病特点，可考虑用于UC 的治疗研究。

1.3 菌群法

菌群法模型用于研究菌群对UC 的影响，或药物对UC 患者肠道菌群的作用。该法主要使用大肠杆菌破坏肠道内环境稳态诱发UC，也有人使用真菌白色念珠菌诱发模型研究药物在UC 中的抗真菌作用［18］。

大肠杆菌法比一般方法需要的造模时间长，开始出现稀便血便的时间长，可导致黏膜充血水肿形成浅表溃疡，并且很少出现致死情况。丁洁［19］比较TNBS法和大肠杆菌法发现，两者虽DAI、CMDI 等评分无显著性差异，但菌群法诱导的模型精神状态、大便情况逐渐加重，症状持续至动物处死前，黏膜形成浅表溃疡、肠壁增厚、并可见假息肉样微隆起性病变、肠壁增厚，溃疡形成率随时间而增加。该法病理发展过程、病变情况更类似自然发生。此法操作简单，抗原来源方便，成本低，成功率高，模型症状和菌群失调引起的发病机制与人类相似，可用于病因及机制以及治疗药物的研究。但实验周期长，需制备细菌悬液［20］。

1.4 基因法

有基因敲除和转基因两种方式，该类模型可研究特定基因的影响，使研究更具针对性，便于研究病因及用于新药研究。但模型造模要求高，不易操作，成本高，不适用于药物的筛选，目前实验研究中使用不广泛。

2 信号通路

通过总结近几年来关于中西药及有关活性物质的疗效及机制研究，筛选出其中较为重要的几种信号通路。下面阐述它们与UC 的关系，并介绍影响相关通路的药物研究进展。

2.1 JAK/STAT 信号通路

JAK/STAT 信号通路包括酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶（tyrosine kinase，JAK）和信号传导及转录激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）。JAK 是一种非跨膜的酪氨酸蛋白激酶，既可催化相结合的细胞因子受体被酪氨酸磷酸化，又可磷酸化激活含特定SH2 区的信号分子。蛋白家族包括JAK1～JAK3 和TYK2，其中JAK3 表达局限于造血系统细胞，其他成员普遍表达。STAT 为JAK 的底物，包括STAT1～STAT6。该信号通路的基本过程为：相关细胞因子、生长因子等与细胞膜上相关受体结合后可使其发生二聚化，之后JAK 与受体结合，JAK 经过自磷酸化和转磷酸化将相关受体链磷酸化，形成STAT 对接位点以磷酸化STAT，后者在胞质内配对形成同源或异源二聚体并转至细胞核内，在核内与DNA 中特定的STAT 结合序列结合而发挥转录因子的作用，实现将信号从胞外转至核内［21］。根据配体和受体的不同，不同组合JAKs 和STATs 被高度特异性激活，并调节基本的生物学过程，包括各种细胞类型（T 细胞、B 细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞、上皮细胞）的凋亡、增殖、迁移、发育和分化。超过50 种细胞因子和生长因子是通过JAK/STAT 途径介导发挥生物学效应的［22］，因此，抑制一个或多个JAKs 或STATs 可能导致多种细胞因子途径被抑制，产生多种影响。

该通路的许多途径与肠内稳态和炎症性肠病有关。转录组数据分析表明［23］与非炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）研究对象比，活动性UC 患者肠黏膜四种JAK 转录体均显著上调，此外有研究［24］表明敲除JAK3 基因的小鼠对DSS 诱导的UC 易感性增加。IBD 发病的重要特征为炎症通路被过度激活或自我耐受能力受损，如效应T 细胞增强、Treg 细胞调节功能受损［22］。促炎因子IL-6、IL-23、IL-12 和IL-21 等可增强效应T 细胞转录，故这些因子对IBD 有重要影响，而这些因子的激活需要通过JAK/STAT 信号通路。IL-12和IL-23 共同受体链（IL-12R）与细胞膜表面糖蛋白130（glycoprotein 130，gp130）受体链高度同源，并通过JAK2 和TYK2 发出信号，随后IL-12 主要通过诱导STAT4 同型二聚体发挥作用；IL-23 通过STAT3 和STAT4 发挥作用［22］。IL-6 与IL-12、IL-23 类似，先与细胞表面IL-6 受体结合形成复合物后，活化gp130，激活JAK 并与STAT3 结合，调控炎症因子表达，阻止炎症细胞凋亡，促进其增殖引发炎症［25］。STAT3 在UC中较为重要，小鼠体内过度激活会引起严重的结肠炎，将其抑制可诱导固有层细胞凋亡改善结肠炎。研究表明许多中药或其活性成分通过影响IL-6/JAK2/STAT3信号通路发挥治疗UC 的作用，如黄芩汤、马齿苋多糖、山姜素。理论上，JAK 抑制剂、STAT 抑制剂均可影响JAK/STAT 通路用于治疗IBD，但由于此通路涉及的细胞因子及调控的生理功能较多，抑制剂可能会对机体产生其他影响，如JAK 抑制剂会影响血液系统，使肌酸激酶、肌酐等升高，有潜在致畸性。托法替尼（tofacitinib）是目前唯一批准用于临床治疗UC 的JAK抑制剂，用于治疗中重度UC，通过抑制JAK1/JAK3二聚体受体信号，从而抑制TNF、IFN-γ，减少IL-6 和趋化因子生成、T 细胞增殖，达到治疗的目的［26］。关于STAT 抑制剂，迄今无针对IBD 治疗的实验研究，因STAT3 参与一些维持肠道稳态的因子的信号传递，故以STAT3 为靶点会带来与疾病相关的风险。STAT4 与IL-12、IFN-γ和IL-23 有关，STAT4 过度激活导致小鼠Th1 细胞介导的自发性结肠炎，STAT4 的缺失部分缓解了实验性结肠炎的发生，因此STAT4 可能为治疗UC的理想靶点。

2.2 TLRs/MyD88 信号通路

在免疫反应中，Toll 样受体（toll-like receptor，TLR）作为一种模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）十分重要，由胞外段、跨膜区、胞内段组成，胞内段为Toll/IL-1 同源结构域，其结构与人IL-1 受体（IL-1R）胞内结构相似。它们可识别表达在微生物上的病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），如细菌细胞壁的脂磷壁酸、脂多糖。髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）为TLR 的接头蛋白，有三个功能区，分别为与IL-1R 相关激酶（IL-1R-associated kinase，IRAK）死亡区结合的N端死亡区、与TLR 结合的羧基末端、类似于IL-1R 胞质区的Toll 区的C端。TLR识别并与PAMPs 结合后发生二聚化，与MyD88 羧基末端结合，招募丝氨酸激酶IL-1 受体相关激酶IRAK1、IRAK2 导致其磷酸化，之后IRAK 与MyD88 分离而与肿瘤坏死因子相关受体6（tumor necrosis factor associated receptor 6，TRAF6）结合，在TAK-1 结合蛋白-1（TAK-1 binding protein，TAB-1）和TAB-2 介导下结合并激活MAP3K家族的TAK-1。活化的TAK-1 经MPAK 通路可磷酸化MPAK，激活转录因子进核，调控TNF-α、IL-1 等炎症因子转录；经NF-κB 通路使NF-κB 抑制蛋白激酶（inhibitory protein kinase，IPK）磷酸化导致I-κB 磷酸化并与NF-κB 解离，促使NF-κB 从胞内转至核内与DNA 结合位点结合诱导产生促炎因子、生长因子、趋化因子等。多种miRNA 的表达依赖于NF-κB，可为该通路的调节因子，如miR-146a 和miR-21 在TLR 信号传导中发挥负反馈调节，而miR-155 正反馈调节而促炎。

TLRs/MyD88 通路是UC 进展过程中一个重要的炎症信号通路，参与免疫、结肠炎症、氧化应激、细胞凋亡、肿瘤发生等多种生物学过程［27］。其中TLR 在UC发病及药物作用机制中十分重要，它最先识别肠道致病菌表面的PAMP，从而引起一系列炎症反应。最近研究表明TLR 在UC 发病过程中被过度激活，可促使IL-2、IL-4、IL-5、IL-12 和IL-13 表达增强导致疾病发生［28］，但有些研究表明TLR 信号在肠道中也可限制炎症反应并维持结肠内稳态，如TLR9，它可能通过诱导Ⅰ型干扰素（即IFN-α/β）产生减轻炎症，参与益生菌对实验性结肠炎的保护机制。CD4+T 细胞在IL-12、IFN-γ作用下分化为Th1 细胞并分泌IFN-γ、IL-2，参与细胞免疫；在IL-4 作用下分化为Th2 细胞，分泌IL-4、IL-5、IL-10、IL-13，参与体液免疫。研究发现UC 大鼠血清IFN-γ、IL-2 水平升高，IL-4、IL-10 水平降低，说明UC的发生可能与Th1/Th2 细胞失衡有关。没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）可通过TLR4/MyD88/NF-κB 信号通路维持Th1/Th2 平衡，减轻DSS 诱导的UC［29］。Zhang 等人发现丁香叶环烯醚萜苷可降低8-OHdG、NOX1 和NOX2 等氧化物和促炎因子IL-2、IL-4、IL-5、IL-12p40 的表达，剂量依赖性地抑制TLR2、TLR4、MyD88 和NF-κB p65 的蛋白和mRNA 水平，对DSS 诱导的实验性结肠炎起到保护作用［27］。目前，尚无直接靶向TLRs、MyD88 的药物，药物可间接影响该通路发挥治疗作用，如吲哚胺2,3-双加 氧 酶1（indolylamine 2,3-dioxygenase 1，IDO1）。它在色氨酸代谢的第一步和速率限制步骤中催化L-色氨酸合成犬尿氨酸。IDO1 在全身广泛表达，尤其在结肠肠组织中高表达。Shon 等［30］人发现IDO1 基因缺失或使用其抑制剂与对照组相比，可缓解DSS 诱导的实验性UC 严重程度，并且IDO1-/-或IDO1+/+小鼠的基因表达谱有明显差异。通过确定差异表达基因主要上游分子发现IDO1 缺乏导致TLR 和NF-κB 信号通路的下调，表明TLR-MyD88 信号通路在IDO1 对DSS诱导的结肠炎的发展起着至关重要的作用。Muc1 编码黏蛋白，是宿主抵御入侵细菌的第一道防线，可能是TLR 信号的负调节因子，Muc1 表达减少严重影响上皮屏障功能，Shon 还发现IDO1 缺陷小鼠的Muc1 表达更高，提示IDO1 的缺失可能导致黏蛋白表达增加，进而下调TLR/MyD88/NF-κB 信号传导。因此，IDO1可能是一个有望干预治疗肠道疾病新靶标。Shon 认为IDO1 可能以不依赖于T 细胞的方式发挥炎症作用，TNBS 诱导实验性UC 主要是引发T 细胞依赖性的迟发性过敏反应，如使Treg 细胞反应下调，所以抑制IDO1 对TNBS 诱导的UC 无缓解作用，反而加重病情。有研究者［31］发现IDO1 抑制剂Epacadostat 参与T 细胞介导的炎症反应，可使UC 小鼠Foxp3 活性升高，这提示其减轻UC 可能与Th17 细胞及Tregs 细胞的转化平衡有关，并且提示Epacadostat 缓解UC 不只是简单地抑制IDO1，还可能通过影响其它因子来发挥作用。所以IDO1 抑制剂有望成为治疗UC 的新药物。

2.3 PI3K/AKT 信号通路

磷酸化磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）的肌醇环上有5 个可被磷酸化的位点，一般多磷酸化第4、5 位点，但PI3K 可转移一个磷酸基团至位点3，将磷脂酰肌醇2 磷酸（phosphatidylinositol 2 phosphate，PIP2）转化成磷脂酰肌醇3 磷酸（phosphatidylinositol 3 phosphate，PIP3），对细胞功能具有重要影响。丝氨酸苏氨酸蛋白激酶（serine threonine protein kinase，AKT）对细胞存活及凋亡有重要影响，是PI3K 重要的下游分子，可通过N 端的PH 结构域与PIP3 结合。一些细胞因子如成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）、胰岛素等可激活受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK），使其自磷酸化，为PI3K 的调节亚基提供一个结合位点，并且募集一个接头蛋白促进RTK 与PI3K 的结合。激活后的PI3K 可产生PIP3，作为第二信使与含有PH 结构域的AKT 结合。AKT在3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1（3-phosphoinositoldependent protein kinase 1，PDKI）和3-磷酸 肌 醇 依赖性蛋白激酶2（2-phosphoinositol-dependent protein kinase 2，PDK2）介导下，其苏氨酸磷酸化位点（Thr308）和丝氨酸磷酸化位点（Ser473）被磷酸化而被激活，激活后的AKT 可经多种途径调节细胞的增殖、分化、迁移及凋亡。

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）是一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其激活与多种复杂的信号通路有关。PI3K/AKT/mTOR 信号通路在调节细胞活化、炎症反应、存活和凋亡中起着十分重要作用。据报道，抑制PI3K/AKT/mTOR 通路可能与结肠炎的治疗有关［32］。研究表明，UC 患者体内mTOR 的异常激活，并且其抑制剂能缓解DSS 诱导的结肠炎。AKT 还可激活IκB 激酶（IκB kinase，IKKα）阻止I-κB 与NF-κB 解离，抑制NF-κB 从胞内转至核内，从而减少IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎因子产生，缓解UC［33］。

许多天然物质中含有多酚，该类化合物具有抗氧化和抗炎活性，被广泛用于研究治疗自身免疫性疾病［34］，可考虑用于UC 的研究。临床上比较丹参多酚酸盐与柳氮磺吡啶肠溶片对UC 患者的疗效，发现前者治疗效率高于后者，并且在常规治疗基础上加用丹参多酚酸盐有利于提高UC 患者临床疗效［35］。关于丹参多酚的治疗机制，Peng［36］等人发现其抑制TLR、PI3K、AKT、mTOR、NF-κB 发挥抗炎作用，使炎症因子表达水平下调。此外，食物芒果中也含大量多酚。芒果多酚上调miRNA-126 的表达，而miRNA-126 可靶向PI3K 的调节亚基，抑制细胞因子对PI3K 的激活，调节该通路，减轻炎症反应［37］。miRNA-126 能维持血管稳态，在血管生成和修复中发挥重要作用。UC 患者易出现血液高凝的情况形成血栓，血小板聚集会引起血管微循环异常，因此，miRNA-126 应该可以改善UC 患者血小板聚集、病变组织淤血情况，促进溃疡愈合。其他一些中药活性成分如黄芩苷、黄芪多糖和中药方剂也可通过PI3K/Akt 通路治疗UC。

Rigosertib（RGS）是PI3K 和polo 样激酶1（PI3K and polo like kinase 1，PLK1）的双重抑制剂，通过抑制PI3K/Akt 通路诱导细胞凋亡，诱导细胞周期中的G2/M期停滞，抑制细胞增殖。RGS 具有抗肿瘤特性，已被证明通过下调人癌细胞系Ras/PI3K/AKT 信号轴诱导细胞凋亡［38］，目前用于研究治疗骨髓增生异常综合征。之前已有研究通过使用PI3K 抑制剂Wortmannin 证实了抑制PI3K/Akt 信号通路对于UC 的治疗效果［39］。研究者［40］发现RGS 对UC 也有治疗效果，通过抑制PI3K/AKT 通路下游的促炎症和促纤维化靶基因（Col1a1、Col1a2、Acta 2），减轻炎症反应和结肠纤维化，同时预防结肠炎相关结直肠癌的发生。因此，PI3K 抑制剂有望用于治疗UC。

2.4 IL-33/ST2 轴

细胞因子白细胞介素33（interleukin-33，IL-33）又称IL-1F11，与IL-1 和IL-18 同属IL-1 家族，在多种细胞中表达，参与调节免疫应答反应。IL-33 是Th2 细胞的趋化剂，用IL-33 刺激Th2 细胞可诱导典型的Th2细胞因子IL-4、IL-5 和IL-13 产生。IL-33 参与Th2 反应，而后者被认为在UC 的免疫反应中起关键作用，提示IL-33 可能参与UC 疾病进程。Seidelin［41］等发现与静止期患者和对照组相比，活动期UC 患者结肠上皮细胞中IL-33 在mRNA 和蛋白质水平上均显著上 调。ST2 又称IL-1 受 体样1（IL-1 receptor-like 1，IL1RL1），是Toll 样/IL-1 受体（TLR/IL-1R）超家族成员。ST2 有两种形式，分别为跨膜受体形式（ST2L）和缺乏跨膜结构的可溶性形式（sST2），前者为IL-33 的受体，后者是前者的诱饵受体，可调节IL-33 介导的活性，从而阻断IL-33 信号通路传导。IL-33 通过与由ST2 和共受体IL-1 受体辅助蛋白（IL-1 receptor helper protein，IL1RAcP）组成异二聚体受体形成复合物发挥作用。该复合物可募集MyD88 和TRAF6，从而激活炎症因子NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）p38、信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）和JUN N-末端激酶（jun N-terminal kinase，JNK）、PI3K/AKT、JAK2和SYK。这些炎症因子及信号通路均参与UC，因此IL-33/ST2 轴可能也与UC 有关。

UC 患者体内IL-33、ST2 的表达与正常人有所不同。健康结肠中，IL-33、ST2 主要由黏膜上皮细胞产生。但在炎症情况下，黏膜上皮细胞和固有层细胞均表达IL-33，而上皮细胞不表达ST2，只有固有层细胞表达。TNF-α能诱导结肠上皮细胞产生IL-33，并且有实验证明抗TNF-α治疗后可明显改善UC 患者血清IL-33 升高的情况［42］。Sedhom［43］发现经DSS 处理，与野生型小鼠相比，ST2 缺失的小鼠UC 发病率低，病症较轻，这说明ST2 通路的参与导致结肠炎加重，阻断IL-33/ST2 途径可以促进小鼠黏膜愈合，并且黏膜伤口愈合也可限制微生物移位，共同改善实验性结肠炎。以上均提示抑制该通路可缓解UC 病症。并且多项研究表明IL-33/ST2 轴可被多种阻断抗体调控，因此可作为治疗IBD 的理想靶点，但目前缺乏针对性的药物。茯苓多糖通过调控IL-33/ST2 通路，抑制其激活从而减少肥大细胞活化，降低炎症细胞浸润程度达到治疗UC 的效果［44］。黄芩苷也可通过抑制IL-33，减轻DSS 诱导的小鼠UC。此外，一些中药复方如化浊解毒方、四君子汤、益气愈溃汤等也可通过调控IL-33 来治疗UC。

2.5 Notch 信号通路

Notch 信号通路经相邻细胞间的相互作用来调节细胞、组织、器官的分化，主要由DSL 蛋白（Notch 配体）、Notch 受体、CSL-DNA 结合蛋白组成。在哺乳动物中Notch 配体主要有5 种，Notch 受体共有4 种，为Notch 1～Notch 4。每个受体可分为三部分，分别为膜外区、跨膜区和膜内区，其中膜外区负责与配体结合启动Notch，有S1、S2 两个裂解位点；跨膜区有一个裂解位点S3 位点，断裂为胞内区ICN 和一个短的跨膜片段；胞内区主要分为：可与DNA 结合蛋白结合的RAM 区、介导Notch 与其他蛋白结合的Notch 增强子（ANK）、核定位信号（nuclear localization signal，NLS）、翻译启动区（translation start-up area，TAD）、和与Notch 降解有关的富含脯氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和苏氨酸残基序列的区域。这些Notch 受体在细胞外和细胞质末端有细微的差异，这使得不同类型的Notch 受体功能也不同。Notch 1 胞内结构域（Notch 1 intracellular domain，N1ICD）是Hes1 启动子的有效激活剂，而Notch 3 胞内结构域（Notch 3 intracellular domain，N3ICD）则是一种很弱的激活剂，在某些情况下甚至可以抑制N1ICD 介导的Hes 激活［45］。Hes1、Hath1 基因分别促使肠上皮细胞向吸收细胞分化和分泌细胞分化，两者均为该通路的靶基因。当配体与相邻细胞的受体结合后，在金属蛋白酶（metalloproteinase，ML）或肿瘤坏死因子-α转换酶（tumor necrosis factor-α converting enzyme，TACE）作用下将受体裂解为两个片段，其中N 端胞外区被表达配体的细胞吞噬，C 端继续经γ-分泌酶裂解，形成活化形式NICD（ICN）并且进入核内，在Jκ位点（RBP-J）与CSL 蛋白结合，并招募核转录激活蛋白家族MAML，三者形成RBP-J-NICD-MAML 复合物，促进靶基因转录，使下游基因表达，促进细胞增殖抑制细胞分化。

UC 患者由于肠上皮细胞稳态和再生受到破坏，所以引起肠内壁黏膜持续溃疡。因此促进肠上皮细胞再生、恢复肠黏膜稳态，对于治疗UC 十分重要。而Notch 信号通过调节分泌和吸收细胞系的平衡，以及促进上皮细胞的增殖，在维持上皮完整性方面起着关键作用，提示UC 与该通路有关。有研究表明，Notch 通路抑制剂可抑制肠上皮细胞再生，甚至会使健康小鼠自发形成溃疡性结肠炎。Notch 通路适度活化对于维持肠道免疫平衡十分重要，过度激活会使细胞分化失衡，分泌细胞减少，也不利于UC 的治疗。葛根芩连汤是临床上公认的治疗溃疡性结肠炎的中药，研究［46］发现该复方可双向调节Notch 信号，使信号通路适度活化，参与结肠黏膜修复的机制：抑制急性UC 模型中高度活跃的Notch 信号，下调转录因子Hes-1 表达，抑制Hes-1 与PTEN 启动子结合，促进杯状细胞分化和分泌更多保护性肽；又可增强慢性模型中信号活性，上调慢性UC 小鼠Hes-1、RBP-J 和MAML 蛋白，降低杯状细胞分化促进上皮细胞增殖。此外惠毅等人［47］发现小檗碱和6-姜烯酚也可抑制该通路过度活化，抑制Hes-1蛋白表达，促进肠道上皮细胞向杯状细胞分化，促进黏蛋白Muc2 分泌，利于黏膜损伤修复。关于Notch 通路与UC 的联系的研究目前尚处于基础研究阶段，尚未发现干预该通路治疗UC 的靶向药物。

2.6 Keap1/Nrf2/ARE 信号通路

Keap1/Nrf2/ARE 信号通路是抗氧化的重要通路。主要由核因子-E2 相关因子2（nuclear factor-E2-related factor 2，Nrf2）、Kelch环氧氯丙烷相关蛋白1（kelch epichlorohydrin associated protein 1，Keap1）及顺式抗氧化反应元件（antioxidation reaction element，ARE）组成。Nrf2 有6 个高度保守的同源结构域，为Neh1～Neh6。Keap1 有5个结构域，为NTR 区、IVR区、BTB 区、DGR 区、CTR 区。正常生理情况下，Nrf2的Neh2 中两个保守区域DLG 和ETGE 区与Keap1 的DGR 区结合形成闭合的Keap1-Nrf2 结构，同时Keap1的BTB 区结合CUL3，可使Nrf2 被泛素化进而被降解，使Keap1 游离，而游离的Keap1 二聚体准备在下一个循环中与新生成的Nrf2 结合。然而在氧化应激情况下，Nrf2 的Neh2 区中低亲和力DLG 与Keap1 的分离，只有高亲和力的ETGE 区与Keap1 结合，无法形成闭合结构，与Keap1 结合的Nrf2 无法被降解，进而Keap1无法游离，使得新生成的的Nrf2 不能与Keap1 结合，从而解离出来进入细胞核内，其Neh1 区的bZip 结构与细胞核内小Maf 蛋白（small Maf proteins，Maf）形成二聚体，使Nrf2 可识别并结合ARE，在Neh4、Neh5 及一些因子作用下启动靶基因转录，促进靶基因编码的抗氧化酶、Ⅱ相代谢酶的表达，如血红素加氧酶1（heme oxygenase 1，HO-1）、醌氧还原酶1（quinone oxygen reductase 1，NQO1）、谷胱甘肽s-转移酶（glutathione S-transferase，GST）、过氧化氢酶（catalase，CAT）等，以维持体内稳态平衡。

该通路可通过多种抑制剂或诱导剂来调控。抑制Nrf2 信号通路，具有抗肿瘤细胞增殖、转移和抗血管生成的作用，而激活该通路可发挥抗氧化损伤的作用。链霉素产生的K-563 是该通路抑制剂，可抑制Keap1/Nrf2 途径下游靶基因或靶蛋白的表达，从而抑制A549细胞谷胱甘肽的产生，促进活性氧的产生。K-563 还可抑制Keap1 或Nrf2 突变的癌细胞中下游靶基因的表达，具有抗增殖活性，该抑制剂可与肺癌化疗药联合作用［48］。该通路有多种激活剂，研究发现［49］高血糖状态下，蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）激活剂、p38MAPK 抑制剂或糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）抑制剂均可激活Nrf2/ARE 通路，激活机制可能为磷酸化Nrf2，使其构象改变，阻止泛素降解。前文提到多酚类化合物可通过影响PI3K/AKT 通路用于治疗UC，因该类化合物具有抗氧化性，故除此之外还可通过Nrf2 信号通路发挥作用。多酚类不仅能抑制活性氧自由基（reactive oxide species，ROS）的产生，还抑制Keap1-Nrf2 蛋白与蛋白质的相互作用，降解Keap1，使Nrf2 磷酸化将其激活，调节Nrf2 相关途径［50］。P21（也称p21Waf1/Cip1）是一种多功能细胞周期调节分子，是细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂家族的典型成员，可负性调节细胞周期进程并阻止DNA 复制，它也可影响Nrf2 通路活性。Han［51］发现p21 通过激活Nrf2/HO-1 信号通路改善了地塞米松诱导的细胞死亡和ROS 的产生，而siRNA 可耗尽p21 阻断Nrf2/HO-1 通路的激活。大多Nrf2 活化剂的化学结构中包含亲电子基团，但可能带来毒副作用。

氧化应激反应在UC 疾病进程中发挥重要作用，与黏膜屏障、上皮细胞凋亡有关。有研究者［52］制备出了敲除Nrf2 基因的UC 小鼠模型，该基因缺失小鼠病变更严重，对化学诱导剂更敏感。马涛等人实验发现UC 患者体内Nrf2 及一些抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT 的mRNA 表达量均显著高于正常人，但这些抗氧化酶的实际含量显著低于正常人［53］，这可能由于在UC 患者氧化应激情况下，会引起机体代偿性抗氧化应激，但实际因氧自由基消耗大量抗氧化酶，所以导致所测酶的含量显著降低。影响此通路的药物大多通过促进Nrf2 从Keap1 解离，使其进入核内与ARE 结合促进抗氧化酶生成发挥治疗UC 的作用。如方静等人［54］在研究薏苡附子败酱散对UC 的治疗作用时发现：关于Nrf2mRNA，模型组因氧化应激跟正常组相比升高，药物组跟模型组显著高，并且药物可升高总超氧化物歧化酶活性，降低MDA 活性。近年，国内研究者确定了一种新的Nrf2 激活剂DDO7232，它可通过磷酸化激活细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulatory protein kinases，ERK1/2）使Nrf2 Ser40 磷酸化，促进后者进入核内启动抗氧化蛋白表达，对DSS 诱导的结肠炎发挥保护作用［55］，这也提示MAPK 信号通路和Nrf2 通路可交互作用。

除上面列举的6 条通路外，还有多条通路与UC 有关。MAPK 和NF-κB 通路在UC 中较为常见，它们是多条通路下游共有的通路调控炎症因子的表达，前文有所提及，并且国内外研究者已做大量实验证实许多药物通过作用这两个通路治疗UC。临床上常用于治疗UC 的药物美沙拉嗪便通过抑制NF-κB 活性减弱炎症反应发挥作用。Wnt/β-catenin 信号通路被激活后通过促进炎症反应、破坏细胞外基质诱发UC，药物抑制该通路达到治疗目的。例如，刘鑫［56］等通过动物及细胞实验发现白藜芦醇可能通过下调miRNA-31 抑制Wnt/β-catenin 通路，下调β-catenin 及相关蛋白表达以缓解UC 症状。6-姜辣素可通过抗炎和抗氧化机制以及抑制Wnt/β-catenin 信号通路来预防DSS 诱导的慢性UC［57］。此外，转化生长因子β（TGF-β）/Smad 信号通路激活可抑制炎症因子分泌，对UC 有保护作用［58］。鞘氨醇-1-磷酸（sphingosine 1-phosphate，S1P）通路也参与UC，并且近期一种口服的S1P1 受体抑制剂Etrasimod（APD334）已用于治疗中度至重度UC 患者的安全性及有效性的临床Ⅱ期试验，它可选择性抑制S1P 受体亚型1、4 和5，减少不良反应，其安全性及有效性高于之前同类药物［59］。

3 结语

UC 是一种多因素共同作用的免疫性疾病，其发病机制与多条信号通路有关，并且各通路之间相互交联。有些药物可同时作用于多条通路发挥作用，使治疗效果更佳。但通路或因素间的相互联系及同一通路在机体不同部位的作用有所差异，可能使得药物对机体影响变复杂，易引起一系列不良反应，因此选择合适的作用靶点尤为重要。深入了解该病机制及有关信号通路，消除不利影响利用有益作用，对于新药开发意义重大。