閆麗婷，周秀彥

山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院消化內(nèi)科，山西 太原 030000

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一種在胃腸道以免疫為特征的自身免疫性疾病，導(dǎo)致胃腸道產(chǎn)生不穩(wěn)定和失控的炎癥反應(yīng)，包括克羅恩病(Crohn’s disease, CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)。眾所周知，IBD的發(fā)病機(jī)制是環(huán)境因素作用于遺傳易感者，在腸道菌群的參與下，啟動(dòng)了難以停止的、發(fā)作和緩解交替的腸道天然免疫及獲得性免疫反應(yīng)，導(dǎo)致腸黏膜屏障損傷、潰瘍經(jīng)久不愈、炎性增生等病理改變。美國一項(xiàng)最新的前瞻性研究結(jié)果[1]顯示，印度和中國是亞洲IBD發(fā)病率最高的國家。治療IBD常用的藥物包括5-氨基水楊酸、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑和生物制劑，治療的主要目標(biāo)是誘導(dǎo)和維持緩解及預(yù)防并發(fā)癥，這些療法顯著改善了IBD患者的生活質(zhì)量，并顯著降低了死亡風(fēng)險(xiǎn)，但I(xiàn)BD仍是一種不可治愈的疾病，突出了開發(fā)新型治療藥物的必要性。二甲雙胍是一種腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)激活劑，主要用于2型糖尿病(type 2 diabetes, T2DM)的治療，二甲雙胍不僅對非酒精性脂肪肝、多囊卵巢綜合征、降低腫瘤發(fā)生率等方面有作用[2]，而且有抗炎作用。例如，二甲雙胍抑制了培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)由脂多糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[3]。二甲雙胍可通過以下幾種機(jī)制發(fā)揮抗炎作用[4]，包括降低腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)-α、白細(xì)胞介素(interleukin, IL)-1β、IL-6 等促炎細(xì)胞因子的水平，促進(jìn)抗炎因子IL-10 的合成，激活A(yù)MPK信號(hào)傳導(dǎo)通路，抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(the mammalian target of rapamycin, mTOR)合成通路等。二甲雙胍會(huì)干擾與系統(tǒng)性自身免疫疾病有關(guān)的關(guān)鍵免疫病理機(jī)制，例如Th17/Treg細(xì)胞平衡、生發(fā)中心形成、自身抗體生成、巨噬細(xì)胞極化、細(xì)胞因子合成、骨骼或細(xì)胞外基質(zhì)重塑[5]。 基于IBD的發(fā)病機(jī)制，二甲雙胍在IBD治療中的應(yīng)用可為IBD治療提供新思路。此文主要從以下幾個(gè)方面闡述二甲雙胍在IBD治療中的研究進(jìn)展。

1 IBD的相關(guān)發(fā)病機(jī)制

IBD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，隨著研究的深入，腸黏膜屏障及自身免疫在IBD發(fā)病機(jī)制中的作用逐漸被發(fā)現(xiàn)。腸黏膜屏障主要由上皮細(xì)胞及細(xì)胞間的緊密連接體組成。上皮細(xì)胞增殖和分化之間的失衡是IBD重要的發(fā)病機(jī)制[6]，適當(dāng)?shù)哪c上皮細(xì)胞增殖和分化對維持腸道完整性至關(guān)重要，分化良好的上皮細(xì)胞可增強(qiáng)形成腸黏膜屏障的蛋白質(zhì)及抗原提呈[7]，而上皮細(xì)胞分化缺乏可導(dǎo)致腸黏膜屏障功能障礙[8]，致腸道內(nèi)毒素及細(xì)菌等有害物質(zhì)進(jìn)入腸黏膜，造成機(jī)體免疫系統(tǒng)過度激活，導(dǎo)致腸道炎癥產(chǎn)生[9]。小腸上皮可構(gòu)成隱窩和絨毛，腸干細(xì)胞遷移到絨毛尖端并最終分化成杯狀細(xì)胞、腸細(xì)胞或腸內(nèi)分泌細(xì)胞，或下降到隱窩底部分化成Paneth細(xì)胞。Paneth細(xì)胞可分泌抗菌肽和溶菌酶，對防御腸道微生物群至關(guān)重要，同時(shí)杯狀細(xì)胞可分泌黏蛋白以驅(qū)除抗原并維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)。進(jìn)一步說明腸道增殖和分化失衡是IBD發(fā)病的重要基礎(chǔ)，腸黏膜屏障的損傷與IBD的發(fā)生高度相關(guān)[10-11]。因此，改善腸黏膜屏障對減輕IBD病情至關(guān)重要。

維持腸黏膜免疫平衡的細(xì)胞主要是Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞，兩者失衡致過度的腸黏膜免疫反應(yīng)是IBD發(fā)病機(jī)制中極為重要的部分[12-14]， Th17細(xì)胞的特征在于產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子IL-17和表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)的孤兒核受體γ(RORγt)發(fā)揮促炎作用，此作用與多種自身免疫疾病的病理生理學(xué)相關(guān)。不僅Th17與IBD發(fā)病機(jī)制有關(guān)，在有關(guān)動(dòng)物模型中的許多臨床觀察與實(shí)驗(yàn)中提出[15]，Tregs或它們的免疫抑制機(jī)制對預(yù)防自發(fā)性腸道炎癥起至關(guān)重要的作用，提示Tregs的缺陷可能是UC和/或CD的發(fā)病機(jī)制中極為重要的一部分，相反，Tregs細(xì)胞的特征在于轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒P3(Foxp3)的表達(dá)且可分泌抑制性細(xì)胞因子如IL-10發(fā)揮免疫抑制作用,Treg細(xì)胞可抑制效應(yīng)T細(xì)胞的過度免疫應(yīng)答，保護(hù)腸道組織免受損傷。T細(xì)胞主要位于腸道黏膜表面，保護(hù)宿主免受病原微生物入侵，IBD患者中Th17/Treg細(xì)胞的失衡導(dǎo)致慢性和過強(qiáng)的炎性反應(yīng)。

2 二甲雙胍治療IBD的相關(guān)作用及機(jī)制

2.1 減輕炎癥程度二甲雙胍能夠減輕炎癥程度，國內(nèi)外的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察到：(1)用葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate sodium, DSS)處理小鼠誘導(dǎo)結(jié)腸炎后，予二甲雙胍治療可顯著減輕疾病活動(dòng)指數(shù)(diaease activity index, DAI)及結(jié)腸長度縮短的程度[16]，此外，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可抑制促炎細(xì)胞因子IL-6、TNF-α和IL-1b的表達(dá)。(2)美沙拉嗪是5-氨基水楊酸中的一類藥，可抑制腸黏膜的前列腺素合成和炎癥介質(zhì)白三烯的形成，對腸道炎癥有顯著的抗炎作用。以美沙拉嗪(200 mg/kg)處理DSS小鼠為對照組，二甲雙胍(125、250和500 mg/kg)處理DSS小鼠為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組中結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度以二甲雙胍呈劑量依賴性的方式明顯減輕，且美沙拉嗪的作用弱于二甲雙胍(500 mg/kg)[17]。(3)韓國KOH等[18]研究中用DSS處理小鼠誘導(dǎo)結(jié)腸炎后，口服二甲雙胍治療，并觀察小鼠體質(zhì)量、DAI和結(jié)腸長度等情況，與此同時(shí)，將小鼠的IL-10基因敲除建模成功后，予二甲雙胍治療發(fā)現(xiàn)小鼠體質(zhì)量減輕、黏膜損傷和炎癥細(xì)胞浸潤程度改善，此研究表明，二甲雙胍均能減弱DSS和缺乏IL-10誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，提示二甲雙胍可能有保護(hù)腸上皮的作用。其可能的機(jī)制如下：(1)調(diào)節(jié)Th17/Treg細(xì)胞平衡：二甲雙胍通過AMPK-mTOR-STAT3信號(hào)傳導(dǎo)通路，下調(diào)STAT3磷酸化水平，上調(diào)STAT5磷酸化水平以調(diào)節(jié)Th17/Treg細(xì)胞平衡，從而調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-8、IL-17和IFN-γ水平顯著下降，IL-10、TGF-β等抗炎細(xì)胞因子水平顯著升高[19]，從而減輕IBD的嚴(yán)重性；(2)減少核因子κB(NF-κB)磷酸化： NF-κB是免疫和炎癥反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子。 NF-κB活化需要通過降解κB的抑制劑(IκB)而磷酸化隨之激活促炎細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄。在各種病理?xiàng)l件下，腸道平滑肌細(xì)胞可產(chǎn)生不同的炎癥介質(zhì)，包括IL-6和TNF-α[20]。國外最新的研究[21]表明，二甲雙胍可能通過干擾NF-κB信號(hào)通路的激活而抑制平滑肌細(xì)胞對炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)。

2.2 改善腸上皮屏障二甲雙胍可激活A(yù)MPK，且有研究表明，AMPK活性增加可上調(diào)上皮細(xì)胞分化因子的表達(dá)[22]。國內(nèi)外的研究觀察到：(1)XUE等[23]研究表明，與野生型小鼠相比，缺乏IL-10的誘導(dǎo)型小鼠(IL-10 KO小鼠)的回腸組織細(xì)胞增生增加，杯狀細(xì)胞和潘氏細(xì)胞的分化減少，并伴有隱窩擴(kuò)張?jiān)黾?，補(bǔ)充二甲雙胍后可減輕腸道細(xì)胞增殖，恢復(fù)絨毛/隱窩比，增加杯狀細(xì)胞和潘氏細(xì)胞的分化從而改善腸上皮屏障功能。(2)國內(nèi)的一項(xiàng)研究[ 16]用DSS處理小鼠IBD建模成功，二甲雙胍治療后，結(jié)果顯示，結(jié)腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1和Occludin的mRNA表達(dá)水平顯著升高；且收集22例T2DM合并UC患者的結(jié)腸組織，與正常組比較，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍治療后T2DM的緊密連接蛋白高于用胰島素治療的患者，提示二甲雙胍可能參與維持UC的腸屏障功能。(3)Claudin-2是一種增加上皮通透性的成孔緊密連接蛋白。而另一個(gè)關(guān)鍵緊密連接復(fù)合物的成分Claudin-3可在健康腸道中不斷表達(dá)并促進(jìn)腸屏障功能[24]。ZO-1是一種封閉相鄰細(xì)胞的外周支架蛋白。IL-10 KO小鼠給予二甲雙胍治療后Claudin-2的mRNA表達(dá)減少而 Claudin-3表達(dá)增加，但二甲雙胍未對ZO-1表達(dá)產(chǎn)生影響[23]。(4)國內(nèi)的一項(xiàng)研究[23]體外培養(yǎng)Caco2細(xì)胞(當(dāng)成長為單層時(shí)，可形成緊密連接體)，通過觀察Caco2細(xì)胞中ZO-1、Claudin-1和Occludin的分布發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以改善腸黏膜的完整性。其可能的機(jī)制如下：(1) 二甲雙胍通過AMPK途徑以增強(qiáng)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)促進(jìn)上皮細(xì)胞分化及緊密連接體的表達(dá)和組裝[23]。(2) 抑制c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)活化：雖然IBD中JNK激活的致病作用尚不清楚，越來越多的證據(jù)表明其激活在上皮屏障功能障礙中起作用，JNK激活可能通過影響連接蛋白之間的相互作用、β-連環(huán)蛋白磷酸化和改變緊密連接蛋白的表達(dá)這幾種機(jī)制來破壞腸上皮[25]，抑制JNK活化可以促進(jìn)上皮連接的組裝并改善上皮屏障功能。SAMAK等[26]報(bào)道DSS誘導(dǎo)致腸上皮緊密連接破壞與JNK活化有關(guān)，JNK抑制劑SP600125可以減弱這種對腸黏膜屏障的破壞。且國內(nèi)的一項(xiàng)研究[17]表明，二甲雙胍通過依賴AMPK的途徑抑制JNK活化改善腸道屏障功能減少細(xì)菌易位。(3)抑制氧化應(yīng)激及環(huán)氧化酶-2(COX-2)，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的免疫反應(yīng)性對結(jié)腸黏膜起保護(hù)作用，并發(fā)現(xiàn)其保護(hù)作用與美沙拉嗪相當(dāng)[27]。

多數(shù)研究表明，二甲雙胍依賴AMPK發(fā)揮作用，但意大利的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)[28]通過給予DSS小鼠含有或不含有Dorsomorphin(一種AMPK的藥理學(xué)抑制劑)的二甲雙胍，結(jié)果顯示，用Dorsomorphin處理后，并未完全抑制二甲雙胍的抗炎作用，并用A-769662(AMPK的選擇性激活劑)處理后增強(qiáng)結(jié)腸AMPK的激活并顯著降低DSS驅(qū)動(dòng)的炎癥，但未完全消除炎癥，說明二甲雙胍在IBD治療中的機(jī)制不完全依賴AMPK的激活，與此同時(shí)，研究證明二甲雙胍可通過AMPK非依賴性機(jī)制抑制p38磷酸化。

3 結(jié)論

近年來隨著二甲雙胍在自身免疫疾病的廣泛應(yīng)用，有關(guān)二甲雙胍在IBD中的相關(guān)作用也引起了關(guān)注，腸黏膜屏障功能障礙和免疫因素是其發(fā)病的主要原因。越來越多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，二甲雙胍可能通過多種機(jī)制對IBD有減輕炎癥程度、改善腸黏膜屏障的作用。說明二甲雙胍在IBD的治療方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值,機(jī)體的免疫系統(tǒng)極其復(fù)雜, 而二甲雙胍參與IBD的相關(guān)作用難以完全闡明, 因此, 仍需不斷地深入開展二甲雙胍相關(guān)免疫學(xué)機(jī)制的研究, 以期能進(jìn)一步揭示IBD的發(fā)病機(jī)制，需更多大樣本、多中心的隨機(jī)對照臨床試驗(yàn)研究二甲雙胍對IBD的治療作用，以期得到完全治愈。