褪黑素与溃疡性结肠炎发病相关性的研究进展

蒋巍亮 陆伦根 卢战军

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性非特异性肠道炎性疾病，其发病率呈逐年升高趋势[1]。UC的发病机制尚未明确，目前多认为是在具有UC易感基因的基础上，肠道微生态等外界环境改变导致肠道自身免疫紊乱而诱发慢性炎性反应[2]。近年来的研究发现，褪黑素有助于改善轻、中度UC患者的临床症状，提高患者的生活质量[3]。本文就褪黑素对UC发生和发展的作用机制作一综述。

1 褪黑素概述

褪黑素属于吲哚杂环类化合物，其化学名是N-乙酰基-5甲氧基色胺，又称为松果体素[4]。机体通过合成褪黑素将昼夜或季节的光周期信息转化为内分泌信号，产生生物节律，以适应环境的周期性改变[5]。胃肠道褪黑素由消化道黏膜中的肠嗜铬细胞分泌，其在肠道中的含量比松果体高400倍，比血浆高10～100倍[6-7]，这间接反映了褪黑素在胃肠道中发挥着重要的生理作用。

褪黑素来源于色氨酸，通过自分泌、旁分泌、受体依赖途径和非受体依赖途径发挥生理作用[8]。受体依赖途径包括3种受体（MT、ROR和RZR），其中MT（分为MT1、MT2和MT3）在胃肠道中表达，其在细胞核内的表达水平最高，其次是微粒体和线粒体，在细胞质内的表达水平较低。MT1和MT2均为G蛋白偶联受体家族成员，共享7个跨膜结构域，整体同源性为55%，跨膜结构域内的同源性为70%[9]。ROR包括3种亚型（ 、 和 ），其中ROR t是调节免疫平衡的关键因子，可作为炎性疾病的治疗靶点[10]。褪黑素具有抗氧化、抗炎作用，并可作为抗内毒素药物，有助于诱导睡眠，增强机体免疫功能，防止自由基损伤，可被用于治疗肠易激综合征、胃食管反流病、克罗恩病和UC等[11]。

2 褪黑素对UC的治疗作用

UC是一种慢性肠道炎性疾病，肠道免疫失衡、肠道持续炎性反应和氧化损伤、肠道菌群紊乱等在UC的肠道损伤过程中起着重要作用。

2.1 褪黑素与免疫调节

UC是以Th2细胞激活为主的慢性肠道炎性疾病，免疫失衡导致促炎因子分泌增加，包括TNF- 、IL-1、IL-6和IL-8等[12]。近年来的研究发现，褪黑素通过调控促炎因子表达，在免疫调节中起着重要作用[13]。NF- B是促炎细胞因子、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、黏附分子、环氧合酶-2（COX-2）和基质金属蛋白酶（MMP）的关键调控因子。在NF- B的经典激活途径中，IL-1 、Toll样受体（TLR）和病毒等炎性刺激物通过激活I B激酶 （IKK ）、IKK 促进I B泛素化和降解，然后释放NF- B的p65/p50异源二聚体，并迅速进入细胞核诱导各种NF- B依赖性炎性基因的激活，升高多种炎性介质如COX-2、TNF、IL-1 和IL-6的转录水平及表达水平，在UC的发病机制中起着关键作用[14]。研究发现，褪黑素通过靶向抑制NF- B的激活，调节巨噬细胞的活性，导致TNBS诱导的结肠炎模型大鼠中趋化因子表达水平降低，抑制细菌移位并调控细胞凋亡，从而减轻肠道炎性反应[15]。另有研究报道，褪黑素在炎性反应早期阶段通过发挥抗氧化作用、激活IKK，以及在后期结合NF- B-DNA复合物，抑制iNOS、COX-2和促炎细胞因子的表达，从而抑制肠道炎性反应[16]。此外，褪黑素还可上调核因子E2相关因子2（Nrf2）的表达，抑制NF- B的激活，进而抑制促炎细胞因子和iNOS的表达[17]。

IL-17是由Th17细胞分泌的一种促炎细胞因子。Treg细胞可调节机体免疫功能，控制免疫应答强度，诱导免疫耐受。Th17/Treg比值改变引起促炎/抑炎失衡是UC的重要发病机制。目前已在T细胞中发现了合成褪黑素所需的4种酶（AADC、AANAT、ASMT和 TPH） 和 4种 受 体（MT1、MT2、ROR 和RZR）。研究发现，给予小鼠褪黑素后，小鼠体内T细胞显著增殖；褪黑素可以增强小鼠骨髓中NK细胞和单核细胞的活性；此外，褪黑素可抑制Th17细胞分化，促进1型Treg细胞（Tr1）分化，从而抑制肠道炎性反应[18]。IL-6与可溶性IL-6R结合形成复合物，再与糖蛋白130 （gp130）结合促进Janus激酶（JAK）磷酸化，诱导信号转导与转录激活因子3（STAT3）表达，激活T细胞信号通路，引起炎性反应[19]。研究发现，褪黑素通过抑制IL-6诱导的UC模型小鼠结肠中STAT3的表达，进而抑制UC组织中IL-17的表达，从而减轻肠道炎性反应，促进黏膜愈合[20]。因此，褪黑素可通过多条途径诱导缓解肠道免疫紊乱，在促进肠黏膜屏障损伤修复中发挥了重要作用。

2.2 褪黑素与抗氧化

氧化应激可导致肠黏膜损伤，进而诱导肠道免疫紊乱，引发炎症性肠病。活性氧（ROS）包括羟基自由基、过氧化氢和单线态氧，参与了适应性免疫应答，涉及免疫细胞内复杂的信号转导过程，如抗原提呈细胞活化成熟及淋巴细胞活化等[21]。褪黑素具有较高的抗炎和抗氧化活性，可通过降低促炎细胞因子（TNF- 、IL-1b和IL-6等）、髓过氧化物酶和丙二醛的表达水平以显著改善乙酸诱导的结肠炎模型大鼠症状，并通过升高还原性谷胱甘肽和超氧化物歧化酶水平以降低活性氧水平[22]。褪黑素及其代谢物已被证明是非常有效的自由基清除剂，可通过清除氧自由基而抑制氧化应激。Nrf2是细胞中调控促炎细胞因子和氧化应激反应的关键因子。褪黑素以Nrf2为靶点，抑制氧化应激，下调促炎因子表达，从而防止组织损伤[23]。因此，褪黑素可通过促进抗氧化和抗内毒素基因的表达，及时清除氧自由基，维持氧化/抗氧化的动态平衡，避免肠上皮细胞脂质过氧化损伤，促进肠黏膜屏障损伤修复，维持肠道稳态，起到保护肠黏膜免疫屏障和机械屏障完整性的作用。

2.3 褪黑素在炎-癌转化中的作用

结肠炎相关结肠癌（CACC）是UC的严重并发症之一[24]。自噬与溶酶体介导的非必需细胞成分的降解有关，是肿瘤细胞在增殖过程中克服营养匮乏的重要手段[25]。自噬过程涉及多条细胞信号通路，如磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/Akt/mTOR）信号通路、NF- B信号通路和MAPK激酶/细胞外信号调节激酶（MEK/ERK）信号通路等，在CACC发病过程中，炎性反应及氧化应激可诱导并促进自噬。褪黑素的抗自噬作用受到其抗氧化作用的调节，可通过减少有害ROS而抑制自噬。研究发现，褪黑素可以通过干预Nrf2信号通路，抑制炎性反应、氧化应激和DNA损伤等，进一步抑制自噬，从而调控CACC的病程[23]。

2.4 褪黑素与肠道菌群

肠道菌群紊乱是UC发病过程中的重要一环。UC患者的肠道菌群多样性减少，其中变形菌门丰度增高，厚壁菌门和拟杆菌门丰度降低[26]。肠道免疫系统如无法耐受肠道菌群变化，将导致菌群移位，诱发肠道持续性炎性反应；粪菌移植通过纠正肠道菌群紊乱，诱导UC症状短期缓解[27]。褪黑素信号通路可影响肠道微生物群及其代谢物，包括改变厚壁菌门和拟杆菌门的占比，增高嗜黏蛋白-阿克曼氏菌的相对丰度等。褪黑素可通过NF- B或STAT1信号通路调节微生物中脂多糖等成分，从而调节肠道免疫功能，影响宿主与细菌相互作用的昼夜节律，这一过程涉及拟杆菌门、普雷沃氏菌属等[28]。褪黑素具有抗菌作用，如通过形成自由基杀死结核分枝杆菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌等。研究发现，褪黑素可调控肠道内产气肠杆菌，诱导以24 h为周期的节律行为[29]。此外，褪黑素可通过TLR4信号通路抑制革兰阴性菌增殖，从而促进杯状细胞增殖，诱导再生胰岛衍生蛋白3 （Reg3 ）表达，并提高厚壁菌门和拟杆菌门的占比，这提示褪黑素可通过TLR4感知菌群变化，并通过促进杯状细胞增殖及诱导Reg3 等表达进一步调节菌群，从而发挥其在肠道内的抗炎作用[30]。

3 总结

UC是一种慢性肠病，可反复发作，迁延不愈，严重影响患者的生活质量。胃肠道褪黑素由消化道黏膜中的肠嗜铬细胞分泌，可通过靶向调控NF- B表达、改变Th17/Treg比值、清除氧自由基、维持氧化/抗氧化的动态平衡等机制，诱导缓解UC的病程，这为进一步探究褪黑素介导的抗UC保护机制奠定了基础，也为今后如何更好地利用褪黑素这一潜在治疗靶点来治疗UC提供线索。