潘宜久 孟立娜

炎癥性腸病（IBD）是消化系統(tǒng)熱點(diǎn)研究的疾病之一，它主要包括潰瘍性結(jié)腸炎（UC）和克羅恩病（CD）。IBD是一種慢性復(fù)發(fā)性腸道炎性疾病，腸道纖維化是其嚴(yán)重并發(fā)癥之一。纖維化是器官或組織慢性損傷后的共同不良結(jié)局[1-2]，也是最終引起器官功能障礙的最主要的病理生理基礎(chǔ)[3]。近年來有研究表明，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）與IBD腸道纖維化之間有密切的關(guān)系[4]。

1 EM T的概念

EMT的概念首先由Greenburg等[5]在眼晶狀體上皮細(xì)胞的研究中提出來，EMT是指在某些病理、生理以及環(huán)境和免疫等因素的作用下，使上皮細(xì)胞失去細(xì)胞極性，丟失了細(xì)胞間連接如緊密連接和黏附連接，獲得間質(zhì)細(xì)胞的表型特征[6]。在形態(tài)學(xué)上發(fā)生由上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變的過程，在此過程中上皮細(xì)胞的表面標(biāo)志物如E細(xì)胞鈣黏蛋白（E-cadherin）、細(xì)胞角蛋白（CK）等逐漸減少或者消失，而間質(zhì)細(xì)胞表面標(biāo)志物如成纖維細(xì)胞特異蛋白 1（FSP1）、平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）等逐漸增多[7]。EMT根據(jù)其在病理生理學(xué)上的不同作用，可以分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3種亞型，其中Ⅱ型EMT在組織器官發(fā)生纖維化的過程中起到了重要的作用，同時(shí)Ⅱ型主要與腸道持續(xù)性炎癥反應(yīng)有關(guān)，即在腸道炎癥反復(fù)刺激的作用下，表達(dá)于上皮細(xì)胞中的E-cadherin數(shù)量大量減少，細(xì)胞間緊密連接遭到破壞，上皮細(xì)胞脫離上皮層，穿過炎癥過程中受損的基底膜，導(dǎo)致大量上皮細(xì)胞集聚于間質(zhì)組織中，發(fā)生EMT。E-cadherin能維系穩(wěn)定的細(xì)胞連接，其表達(dá)抑制或下調(diào)可啟動(dòng)EMT并導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)移，這也是EMT的特征性變化[8]。

2 EM T與IB D腸道纖維化的關(guān)系

反復(fù)慢性炎癥刺激腸道導(dǎo)致EMT的發(fā)生貫穿于腸纖維化的整個(gè)過程。慢性炎癥刺激導(dǎo)致生理性的纖維形成，最終是發(fā)生組織修復(fù)還是纖維化的形成主要取決于細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的降解與生成之間的平衡[9]。一旦EMT打破了ECM降解與生成之間的平衡，就會(huì)導(dǎo)致大量的ECM合成并且異常沉積于腸組織中，形成腸道纖維化。研究表明腸成纖維細(xì)胞是產(chǎn)生ECM的關(guān)鍵細(xì)胞，它的主要來源是組織中的間質(zhì)細(xì)胞、EMT的間質(zhì)細(xì)胞以及骨髓干細(xì)胞分化為存在外周血中的纖維細(xì)胞[10]。其中EMT而來的間質(zhì)細(xì)胞來源是腸道纖維化形成最主要的細(xì)胞來源，也是目前研究者普遍接受的一條途徑[11]。在國(guó)外學(xué)者的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，采用晚期氧化蛋白產(chǎn)物[12]和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）[13]分別刺激小腸隱窩細(xì)胞系（IEC-6），可以觀察到細(xì)胞形態(tài)由不規(guī)則多角形的上皮細(xì)胞變?yōu)榧?xì)長(zhǎng)紡錘形的間質(zhì)細(xì)胞形態(tài)，同時(shí)還可以檢測(cè)到上皮細(xì)胞表面標(biāo)志物如E-cadherin、CK等明顯下降甚至消失，而間質(zhì)細(xì)胞表面標(biāo)志物如FSP1、α-SMA明顯升高。由此可以知道EMT的確在腸道纖維化中發(fā)揮了作用。另外，F(xiàn)lier等[14]通過基因工程的方法構(gòu)建出的雙轉(zhuǎn)基因小鼠，這種小鼠的腸上皮細(xì)胞可以表達(dá)β-半乳糖苷酶（β-gal，由上皮細(xì)胞分泌,通過基因構(gòu)建得到的雙轉(zhuǎn)基因小鼠可以同時(shí)分泌β-gal+、FSP1+兩種蛋白質(zhì)），接下來研究者通過三硝基苯磺酸（TNBS）誘導(dǎo)雙轉(zhuǎn)基因小鼠，使這些小鼠腸道發(fā)生炎癥反應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生纖維化，結(jié)果研究者發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)組的小鼠不僅腸上皮區(qū)域出現(xiàn)了結(jié)腸β-gal+上皮細(xì)胞，而且在ECM沉積的區(qū)域也出現(xiàn)了大量的結(jié)腸β-gal+上皮細(xì)胞，為了進(jìn)一步驗(yàn)證，研究者統(tǒng)計(jì)出了β-gal+FSP1+細(xì)胞數(shù)大約占FSP1+總細(xì)胞數(shù)的三分之一。由此可以得出結(jié)論，大約有三分之一的腸成纖維細(xì)胞來自于EMT。同樣，在葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎的小鼠中也可以得出上述相似的結(jié)論[15]。因此，通過上述研究證實(shí)了EMT的具體過程以及在實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎小鼠腸道的纖維化中發(fā)揮了重要的作用。

為了進(jìn)一步研究EMT是否也發(fā)生在人類IBD患者的腸道纖維化過程中，F(xiàn)lier等[14]將IBD患者的慢性炎癥腸組織標(biāo)本進(jìn)行免疫熒光染色，通過觀察可以看到同時(shí)含有E-cadherin+和α-SMA+兩種標(biāo)志物的雙標(biāo)細(xì)胞[16]。同時(shí)，CD患者腸道纖維化程度明顯比非IBD腸道纖維化程度重，而且可以觀察到CD患者上皮細(xì)胞標(biāo)志物E-cadherin不僅見于上皮細(xì)胞層，還可大量見于黏膜下層以及在纖維化區(qū)細(xì)胞中也有表達(dá)[17]。通過以上研究可以得出在腸道纖維化區(qū)域同時(shí)有E-cadherin和α-SMA的表達(dá)，說明EMT與IBD患者腸道纖維化之間有著密切的聯(lián)系。通過Yu等[18]研究可以發(fā)現(xiàn)EMT與肝臟的纖維化也有著密切的聯(lián)系。此外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究還發(fā)現(xiàn)EMT與肺纖維化、腎臟纖維化都有密切關(guān)聯(lián)[19-22]。因此可以充分相信EMT在IBD腸道纖維化過程中亦具有重要作用，可能是IBD患者腸道纖維化形成的重要機(jī)制。

3 EM T促進(jìn)IB D腸纖維化發(fā)生的機(jī)制

EMT在分子、細(xì)胞、器官水平均參與了IBD腸道纖維化的形成，其中涉及到數(shù)量眾多及非常復(fù)雜的信號(hào)通路和基因調(diào)控過程，如TGF-β、Wnt、Notch等信號(hào)傳導(dǎo)途徑，其中TGF-β是纖維化形成過程中最為核心的一種因子[23]，同時(shí)也是所有器官纖維化的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)因子，在IBD患者的腸道黏膜組織中TGF-β表達(dá)水平明顯高于正常人[24]，而且在肺纖維化、肝纖維化的患者中也明顯高于正常人。TGF-β 包括 TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3 3種亞型，其中TGF-β1是表達(dá)量最多的一種亞型，同時(shí)也是與腸道纖維化以及EMT關(guān)系最為密切的一種亞型。目前所發(fā)現(xiàn)的TGF-β信號(hào)通路主要有兩種信號(hào)傳導(dǎo)途徑：（1）Smad依賴的通路：Smad蛋白是 TGF-β 信號(hào)通路中的中心介質(zhì)，同時(shí)也是EMT過程中最為關(guān)鍵的調(diào)控因子[25]。Smad蛋白能夠發(fā)揮將TGF-β信號(hào)從細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)入到細(xì)胞核內(nèi)的重要作用，它和TGF-β1因子共同組成的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路稱為TGF-β1/Smad信號(hào)通路。TGF-β1與其相應(yīng)的受體結(jié)合后，與受體相關(guān)的Smad蛋白磷酸化，磷酸化后的相關(guān)Smad蛋白形成復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)促進(jìn)EMT的發(fā)生[26]，并且可以誘導(dǎo)鋅指轉(zhuǎn)錄因子（Snail）、E盒結(jié)合鋅指蛋白以及基本螺旋-環(huán)-螺旋蛋白質(zhì)3大轉(zhuǎn)錄家族。例如Snail可以通過TNF-α-NF-κB-Snail途徑調(diào)控腸 EMT，其中 TNF-α 是腸EMT發(fā)生的主要促炎因子,也是此途徑的啟動(dòng)因子。TNF-α激活下游相關(guān)因子,啟動(dòng)骨牌效應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo),促進(jìn)核因子κB抑制蛋白（NF-κB）基因轉(zhuǎn)錄,Snail水平上調(diào),靶向抑制E-cadherin、CK蛋白的表達(dá)，促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞表達(dá) FSP1、α-SMA，最終發(fā)生 EMT。（2）非 Smad依賴通路：TGF-β不僅能通過Smad的通路促進(jìn)EMT，它還能夠通過絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，如巨絲裂原活化蛋白激酶（ERK5/BMK1）、p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）、c-Jun氨基端激酶（INK）/應(yīng)激活化蛋白激酶（SAPK）促進(jìn)EMT的發(fā)生。ERK被激活后可以磷酸化一系列蛋白及轉(zhuǎn)錄因子，并且可以啟動(dòng)有絲分裂促進(jìn)細(xì)胞增殖。蛋白激酶C（PKC）方式可通過調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄來激活ERK信號(hào)通路。同時(shí)TGF-β還可以激活其他細(xì)胞因子和信號(hào)通路在腸纖維化中發(fā)揮作用。TGF-β可以促進(jìn)其他促纖維因子（如表皮生長(zhǎng)因子、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子等）的分泌，上調(diào)胰島素樣生長(zhǎng)因子1（IGF1）mRNA的表達(dá)，從而促進(jìn)了纖維化的進(jìn)程。IGF1與TGF-β協(xié)同促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖與膠原沉積，并共同參與纖維化過程中ECM的增加和重分布，其表達(dá)增加取決于炎癥浸潤(rùn)的存在和部位，暴露在炎癥刺激中的膠原TGF-β和IGF1的分泌增加。在CD中，TGF-β和IGF1m RNA的表達(dá)為透壁性，而在UC中，它們的表達(dá)局限于黏膜固有層和黏膜下層。同時(shí)TGF-β對(duì)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子（CTGF）有明顯的調(diào)控作用，在TGF-β作用下腸成纖維細(xì)胞表達(dá)CTGF增加，CTGF作為TGF-β的下游因子，兩者的相互作用在纖維化中有重要的影響。目前，TGF-β信號(hào)通路被研究得較多的是S mad蛋白通路、MAPK通路和蛋白激酶C通路。其中，TGF-β活化的MAPK通路有很強(qiáng)的致纖維化效應(yīng)。近年來，已經(jīng)有MAPK抑制劑進(jìn)行抗纖維化的研究，其抑制劑在對(duì)抗實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎小鼠腸纖維化上取得了一定的效果。

4 小結(jié)與展望

EMT在IBD患者腸道纖維化形成中發(fā)揮了重要作用，其中TGF-β因子及其信號(hào)通路是影響EMT過程中最重要的因素，并與發(fā)生腸纖維化的諸多因素有關(guān)聯(lián)。根據(jù)國(guó)外學(xué)者Seithel等[27]小鼠實(shí)驗(yàn)研究表明腸道纖維化是一個(gè)“自動(dòng)傳輸”的過程，一旦腸道纖維化發(fā)生，即使減少甚至消除炎癥刺激也只能延緩腸道纖維化的發(fā)生過程，最終不能夠扭轉(zhuǎn)腸道纖維化發(fā)生的結(jié)局。但是如果能夠明確腸纖維化發(fā)生的主要原因以及具體機(jī)制，對(duì)預(yù)防IBD患者發(fā)生腸纖維化及腸道狹窄將具有重要的意義。