基于SCF/c-kit通路探讨Cajal 细胞与STC便秘的相关性

陈 雪，钱海华

(1. 南京中医药大学，江苏 南京 210000；2. 江苏省中医院，江苏 南京 210000)

功能性便秘是一种常见的慢性胃肠道功能性疾病，病程较长，多持续6个月以上。依据病理学，其又可分为正常传输型便秘、排便障碍型便秘、慢传输型便秘、混合型便秘四类[1]。其中，慢传输型便秘(slow transit constipation,STC)又称慢通过性便秘或结肠无力，是由于多种原因造成的结肠运动功能紊乱、粪便传输功能减弱的顽固性胃肠道功能器质性疾病[2]。STC占功能性便秘总发病率的45.5%，主要临床特征表现为排便次数减少，便意不强或者有便意但粪便难以自主排出[3]。便秘严重降低了患者的生活质量，由于发作时间长且病情反复，长时间的病程亦给患者及患者家属造成不同程度的心理障碍，引发焦虑、抑郁等不良情绪，更严重者还会有精神错乱或者性虐待倾向[4]。目前，医学界尚未有明确的理论阐述STC的生理病理学。但有相关研究表明,STC的发生可能与Cajal细胞(interstitial cells of cajal, ICC)数量形态功能异常有关[5]。故本文就ICC及scf/c-kit信号通路在胃肠动力紊乱系统疾病中的调控作用做一探讨。

1 ICC与STC的相关性研究

ICC是胃肠道平滑肌的起搏细胞，参与慢波的形成，有传导电信号、调控胃肠肌肉收缩的功能[5]。c-kit基因是 ICC 的特异性标志物,与其配体干细胞因子(SCF)结合后形成的信号通路控制ICC在内的各种类型内皮细胞的增殖与分化，从而改善胃肠道平滑肌的收缩与舒张功能，调控胃肠动力系统[6-7]。ICC主要分布于胃肠道的神经末梢和平滑肌细胞之间,分别与平滑肌细胞及心脏起搏细胞对比后发现与之有很多相似之处。ICC既有类平滑肌的兴奋性，又与心脏起搏细胞类似，能够作为胃肠肌肉的起搏点，自主发出电信号，引导胃肠道的电活动。电镜下观察ICC细胞的超微结构，可见其胞体满布线粒体及少量的核糖体，这些基质为电信号的传导也提供了能量[8]。依据分布部位，ICC 可分为肌间ICC、黏膜下层 ICC、肌内ICC、深肌层 ICC四类。ICC-MY是胃和小肠的起搏细胞，散在于环状肌和纵行肌束内；IC-SM分布于黏膜下及环状肌层表面，控制结肠的起搏；ICC-DMP存在于环状肌层内，与来自肠神经系统的胆碱能、氮能等神经信号的传递密切相关；而ICC-IM受迷走神经刺激后也可产生肌源性活动，成为主要的起搏者[2，9]。

胃肠道运动多与慢波传递密切相关。有研究发现，慢波起源于环肌和纵肌交界区内，最大幅度慢波首先出现在黏膜下然后传至环肌，通过各肌层ICC传导电信号[10]。于彬等[7]采用免疫细胞化学染色和电镜技术发现与正常对照组相比，STC患者组肠壁内ICC数量明显减少，进一步证实ICC数量改变影响结直肠肌间电信号的传播，从而导致结肠运动迟缓，引起粪便传输功能减弱。ICC数量的减少可能延缓慢波活动的出现有关，研究发现STC 患者胃肠道各层 ICC 的数目都明显下降，从而影响胃肠平滑肌收缩反应，导致延迟转运[11]。另有研究发现ICC与肠神经末梢形成紧密联合的前后膜突触结构反应降低，会抑制 ICC 的 CGNP 信号通路[12]，从而干扰胃肠道平滑肌的收缩，影响胃肠运动。ICC表达的M2、M3、VIP-1以及P物质等多种神经受体[9]与兴奋性神经递质乙酰胆碱结合后，使神经信号转化成电信号，兴奋肠神经，膜电位去极化后，控制胃肠肌肉收缩运动。一氧化氮(NO)是一种异质性神经递质，过量的硝基与其受体可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)结合，会产生抑制信号，抑制ICC的起搏功能，阻断自发性电活动，引发顽固性功能型便秘[13]。

2 c-kit/SCF基因在STC中的表达意义

c-kit最初被认定为猫反转录病毒的转化基因，是一种具有络氨酸激酶活性的跨膜蛋白，可与其配体SCF通过细胞内游离的活化酶及络氨酸残基化形成c-kit 同型二聚体。别名又为干细胞因子受体、肥大细胞因子受体。人类c-kit基因由人类染色体4q11～12 的原癌基因编码，含有21个外显子,20个内含子[14]。它与大噬菌体集落刺激因子受体、Flt2/Flt3和血小板衍生生长因子受体密切相关。c-kit受体的分子结构由细胞外区、跨膜区和细胞质区3部分构成，c-kit 与其配体形成的二聚体复合物主要在细胞外区发生络氨酸残基磷酸化，通过SH2结构域信号分子配合ICC完成信号传递[15]。c-kit通常存在于肥大细胞、生殖细胞、黑色素细胞中发挥造血、促黑色素生成等作用[16]。

干细胞因子别名干细胞生长因子、肥大细胞生长因子，由人类染色体12q22～24位点编码，有两种异构体形式[17]。最近的研究表明，SCF介导的c-kit激活与胃肠道ICC增殖、分化有关。 尤其对ICC的表型维持有巨大作用。ICC的功能及蛋白表达受kit信号通道调控，有研究证实，在小鼠胚胎早期，ICCs表达c-kit蛋白，与纵层平滑肌一样都是kit阳性的间充质前体细胞。在胚胎中期或晚期应用特异性阻断剂(ACKZ、握漫青霉素等)给予kit信号通路干扰时，ICCs增殖分化受到影响，其网状结构受到破坏，细胞数量剧减[9]。在W/WV、W/WS基因突变小鼠或者Sl/Sl d突变小鼠动物模型中，由于缺少kit蛋白或者SCF均会影响ICC自主搏动，阻碍胃肠平滑肌产生持续性慢波，可引发先天性巨结肠、假性肠梗阻、胃轻瘫等儿童胃肠功能失常疾病及十二指肠内容物逆流等胃肠动力障碍症状[17-18]。韩鹃等[19]的实验也说明抑制kit通路后，黏膜下神经丛的ICCs数量明显减少，体外培养实验进一步证实ICCs与SCF呈剂量依赖型关系，SCF剂量减少，ICC数量随之减少。以上都证实SCF/c-kit信号通路系统对ICCs生长、增殖、功能形态的维持起至关重要的作用。

3 中医药干预SCF/c-kit信号通路调控ICC治疗慢性传输型便秘

现代医学治疗STC轻者多通过调控情志、改变饮食等手段改善患者大便次数多、排便困难等症状,重者则通过服用莫沙比利、伊托必利、替加色罗等胃动素类药物增强胃蠕动，促大便排出[20]，更严重者则需要采取手术治疗(如结肠全切除、盲直肠吻合术、结肠旷置术等)[20-21]。西医治疗STC多存在无法根治及对患者身体损伤大等缺点，而传统医学多采取辨证施治、四诊合参的方法针对性治疗STC[22]。古籍记载“脾不足,令人九窍不通”，可见便秘的发生与脾虚关系密切。研究发现芳香类药物多具有“醒脾”功效，挥发性物质有助于加快胃肠蠕动，调节胃肠动力[23]。同时中药贴脐、拔罐、针灸等中医特色疗法亦有助于恢复胃肠动力[24-25]。王建民等[26]将10 mg复方地芬诺酯混悬液运用灌肠法注入wistar雄性大鼠体内，制作STC动物模型，建模成功后分别予低、中、高剂量益气健脾方进行干预，4周后用RT-PCR法进行检测。与对照组相比，干预组大鼠结肠组织的c-kit、SCF mRNA表达量均有上调，且和益气健脾方呈剂量依赖型关系。冯硕[27]利用SCF大鼠模型发现益气润肠方可通过增加SCF-mRNA、c-kit mRNA的表达影响 SCF/c-kit 信号通路调控ICC，促进胃肠动力。润肠方可促进c-kit及SCF的上调修复SCF/c-kit信号通路，使胃肠道平滑肌恢复正常电节律，促胃肠排空。霍明东等[28]以长期服用刺激性泻药的患者为研究参照，建立“泻剂结肠”模型，得出长期使用大黄、番泻叶等刺激性中药会破坏c-kit基因及SCF-mRNA,抑制SCF/c-kit信号通路，损伤胃肠动力系统的结论。徐天舒等[29]以通便汤干预STC模型组，4～6周后发现通便汤组小鼠排便传输功能优于模型对照组，且电镜下观察ICC形态恢复较对照组明显改善，以此证实STC的预后与ICC的功能形态密切相关。朱飞叶[30]发现芍药甘草汤可通过刺激结肠分泌，改变粪便质地治疗STC，进一步证实了中药方剂的运用可提高c-kit、SCF mRNA相关蛋白的表达。总之，传统医学疗法治疗STC具有用药剂量小、不良反应低、临床疗效显著等特点[21]。能够在干预SCF/c-kit 信号通路的基础上增加ICC数量、改变其功能及形态，上调c-kit基因表达，在细胞和基因水平上治疗STC。

综上所述，SCF/c-kit 信号通路参与调控ICC的增生、发育及功能形态的改变，多数学者也已证实ICC的表型变化会影响胃肠道慢波的产生及迁延，最终导致STC的发生。这为医务工作者治疗STC提供了新思路，目前已被发现的SCF/c-kit信号途径下游信号转导通路有Ras/Raf-1/MAP通路、Jak/STAT通路 、Src家族通路、磷酯酰肌醇3激酶(PI3K)通路四条通路。但是目前还未有明确的研究可解释具体哪一条通路对ICCs发育、增生起关键性作用。笔者认为后续可着重于SCF/c-kit 信号通路各支路如何影响调控STC以及中药作用位点的明确化进行研究，相信随着进一步研究，会为中医药治疗STC提供新着眼点，更好地发挥中医药治疗疾病的优势。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。