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【摘要】 溃疡性结肠炎（ulcerative colitis , UC）是以机体免疫功能障碍为主的一种疾病，其临床病理变化复杂，病程漫长，多反复发作、易癌变。目前尚无明确有效的治疗方法，被世界卫生组织列入疑难病种之一。本文从诱导抗原、免疫应答异常和神经内分泌-免疫调节改变三个方面，对UC免疫学致病机制进行了概述。
【关键词】 溃疡性结肠 疫学致病机制 自身免疫
Study on the immunological pathogenesis of ulcerative colitis
XIE Bin,LV Chang-long.Department of Immunology of China Medical University,Liaoning 110001，China
【Abstract】 Ulcerative colitis（UC）, mainly caused by immune-mediated disorder, is with a long course and recurrent attacks, prone to canceration and complicated in its clinical pathological changes. Now, there is still no clear and effective strategy to cure it. Thus, it is within the WHO list of difficult diseases around the world. This paper makes a tentative generalization on the development of the recent immunopathogenesis of UC, including the inducible antigens、the changes of immune response and the neuroendocrine-immunomodulation.
【Key words】 ulcerative colitis；immunopathogenesis；autoimmunity
距首例溃疡性结肠炎（ulcerative colitis , UC）报道（Wilks,1859年）至今已有100多年，但其病因和发病机制仍未得到详尽的阐明。经过大量研究多数学者认为［1］，UC是在一定的遗传背景下，外源性因素（如感染、肠道正常菌群）和宿主因素（如肠上皮黏膜屏障功能、血供和神经支配）共同作用的结果。其病理学检查发现固有层内有中性粒细胞、淋巴细胞及其他免疫细胞浸润，体内可检出自身抗体，细胞因子也出现失调，特别是芯片分析技术对UC基因表达研究证实，UC发生与免疫激活基因有关。为此，本文从诱导抗原、免疫应答异常和神经内分泌-免疫调节改变三个层次来探讨UC的形成。
1 诱导UC的抗原
同一种小鼠在有菌环境（可不含病原菌）下可以建立结肠炎模型，但在无菌环境中则无法建立；给予广谱抗生素后，小鼠结肠炎好转。因此说UC致病过程离不开肠道局部微环境中正常菌群与宿主之间的相互作用，其中宿主免疫调节的缺陷似乎是决定性因素（待后文讲述），肠道正常菌群是始动因子。除对肠道正常菌群仍追踪报道外，近些年来人们在自身抗原和细菌超抗原诱导UC方面进行了较多的探索，并取得了新的进展。
美国、意大利、日本等陆续报道了“UC患者体内存在特异的抗人类原肌球蛋白-5（human tropomyosin isoform 5，hTM5）自身抗体”，并且在动物模型也得到了证实（英国方面不予支持，可能与实验方法有关）。研究发现，UC患者结肠上皮细胞表达人类原肌球蛋白-5及其分子伴侣结肠上皮蛋白（colon epithelial protein，CEP）增多，为正常者2～3倍，刺激机体免疫系统从免疫忽视转为免疫激活，产生抗hTM5自身抗体；该抗体仅存于UC中，检出率可达90%以上［2］，通过ADCC和抗体-补体介导的溶细胞作用杀伤结肠上皮细胞［3］。由于hTM5及CEP 选择性分布于结肠上皮、皮肤、胆道上皮、眼睫状体等处，故抗hTM5抗体可引起肠外并发症。50%～80%UC患者血清中能检测到核周型抗中性粒细胞胞质抗体（p-ANCA），其靶抗原包括胞质抗原（如杀菌/通透性增加蛋白BPI、组织蛋白酶G、乳铁蛋白）和核抗原（如组蛋白H1、非组蛋白染色体蛋白HMG1/HMG2），在循环系统或肠黏膜局部组织水平升高。Mallolas等［4］研究提示，在中性粒细胞的凋亡过程中，降解的染色质可易位至细胞表面，被机体免疫系统捕获，诱导产生UC-ANCA。按此观点，在肠上皮细胞凋亡时，胞内hTM5与胞膜CEP接触机会增大，hTM5外分泌增多，若不及时被巨噬细胞吞噬则也能引起自身免疫。Cohavy［5］、Kovvali［6］等发现，患者p-ANCA能与结肠细菌B.caccae及E.coli蛋白发生交叉反应，hTM5蛋白序列与机会致病菌Bacillus cereus及蓝细菌Nostoc punctiforme蛋白序列有高度同源性，表明异嗜性抗原可能通过分子模拟参与诱发UC。此外，人类巨细胞病毒相关的CD13［7］、黏膜炎症区单核细胞高度表达的EGFR［8］也被认为是自身抗原。
Yang等实验表明［9］，金黄色葡萄球菌肠毒素B（SBE）能增加结肠上皮通透性，使小鼠对肠道内大分子-卵清蛋白高度敏感（产生抗卵清蛋白IgE），当再次接触卵清蛋白时，已致敏的肥大细胞和嗜酸性粒细胞释放生物活性介质引发UC。研究者将含SBE的鼻窦冲洗液（来源于同时患有慢性鼻窦炎和UC的病人）和卵清蛋白混合，给实验组小鼠胃内灌服使之处于致敏态，四组对照分别为预先给予SBE-抗体处理、仅给SBE、仅给卵清蛋白、仅给生理盐水（其他条件相同）；14天后所有小鼠再给予卵清蛋白处理，结果实验组小鼠均发生腹泻，其结肠黏膜呈现UC所具有的组织病理学改变，而对照组小鼠未有上述表现。Shiobara等［10］观察到，链球菌促有丝分裂外毒素Z-2（SMEZ-2）能引起肠道TCRBV4家族多克隆激活，UC患者中该细胞比例普遍较高，并且TCRBV4多克隆扩增占优势的患者其病程明显长于TCRBV4多克隆扩增未占优势的患者。
2 免疫应答的异常
肠道黏膜免疫系统对上述各种抗原产生的免疫应答异常，如Th/Tr失衡、B细胞系统失调、先天免疫系统功能不良等是导致UC发生的重要因素。
2.1 Th/Tr失衡 效应/调节性T细胞失衡，被认为是UC发生的重要机制。小鼠和人的体外实验表明，CD+4CD25+调节性T细胞（T-regulatory cells，Treg、Tr）的显著特征是能够抑制其他细胞群的增殖，并且这种抑制效应需要有其TCR的活化，通过细胞接触依赖、细胞因子非依赖机制来实现。小鼠结肠炎模型实验表明，CD+4CD25+Tr是通过分泌IL-10和TGF-β而发挥调节作用。
患者血浆CX3CR1+CD28-CD+4 T 细胞锐增［11］；T细胞（尤其CD+4）是通过GlcNAc6ST-1优先诱导高位内皮小静脉表达周围淋巴结地址素而移行至结肠黏膜［12］。其中新的一类CD+4效应T细胞TH17备受关注，它与UC炎症瀑布效应密切相关（由IL-17、IL-6所介导）。固有层T细胞表面诱导受体DcR1、DcR2、DcR3表达增多［13］，竞争性地拮抗死亡受体DR4、DR5和CD95，从而逃避机体的免疫清除。况且，这些活化的T细胞可作为非专职抗原提呈细胞（nonprofessional antigen-presenting cells，T-APCs），上调MHC-Ⅱ（DR）和CD86（B7-2）的表达，激活初始T细胞［14］。
当肠道局部效应T细胞功能不断强化时，机体外周血中调节性T细胞（血液与结肠组织中的Tr有相似的多克隆VβTCR）受趋化因子影响入炎症区。研究证实［15，16］，UC患者结肠黏膜FOXP3+CD+4或CD+4CD25highTr大量积聚，体外培养具有明显抑制CD+4CD25low/-T细胞增殖、减少TH1和TH2细胞因子释放的功能，且当效应/调节性T细胞平均比例为2时，Tr抑制能力最佳。“为什么患者肠道内大量的Tr不能有效抑制过度的炎症”，可能的原因有，Th/Tr平均比例远远超过2，或IL-10、TGF-β信号传导途径中断或异常（患者虽然IL-10基因正常，但下游分子包括IL-10R1、IL-10R2、STAT3、JAK1的编码基因是否正常有待于调查研究；TGF-β1水平虽然升高，但其负性因子Smad7却高度表达），或受某些未知因子干扰不能正常发挥其生理功能。也有研究表明，部分Tr的活化存在障碍。患者肠上皮细胞中非典型MHC-Ⅰ分子（CD1d、MICA/B、HLA-E三种蛋白及HLA-E mRNA）表达缺失［17］、gpi80表达改变，从而不能有效激活CD+8Tr，而是上调MHC-Ⅱ表达，优先激活CD+4T细胞。另外，患者CTLA-4基因多态性显著增多［18］，结肠黏膜NKR+T细胞选择性减少［19］。
2.2 B细胞系统失调 UC肠黏膜浆细胞大量积聚（正常者的2～3倍），但pIgA表达严重减少，IgA从正常的IgA2占优势转为以更容易被水解的IgA1为主；为抵抗内源性细菌入侵，IgG、IgM分泌明显增加，尤其是IgG1（包括抗hTM5抗体）、IgG3，使得免疫球蛋白总量超过正常者，同时补体活化沉积于上皮细胞表面，形成自身免疫反应。对同卵双胞胎的研究发现，这种局部高水平的IgG1可能由遗传因素决定。Jinno等［20］报道，被Ki-67高度标记的CD19+浆细胞（幼稚的浆细胞）浸润于激素抵抗的急性UC患者溃疡底部，并且这种细胞的出现频率与疾病临床活动度密切关联。肠道黏膜屏障破坏后，溃疡底部必然产生次级炎症反应，而研究者认为，这一现象并非次级效应，至少具有UC特异性，因为在克隆氏病、缺血性肠病患者中均未发现。
2.3 固有免疫系统功能异常
2.3.1 骨髓细胞整合素αν缺失 最近，Lacy-Hulbert等［21］运用条件性基因靶向技术（conditional gene targeting）证实，骨髓细胞整合素αν缺失的小鼠能发生UC。其一系列实验表明：胞膜表面整合素ανβ3和ανβ5缺失，导致巨噬细胞、树突状细胞不能识别自身或自身相关抗原，从而不能及时清除肠道凋亡上皮细胞，大量凋亡上皮细胞成为自身抗原，诱导自身抗体（抗人类原肌球蛋白抗体、抗磷脂酰丝氨酸抗体、抗双链DNA抗体等）；由于ανβ8的缺失，树突状细胞不能激活TGF-β信号通路，适应性调节性T细胞（adaptive Treg，aTr）产生不足，黏膜炎症不受限制。与此同时，Travis等［22］也得出了类似的结论。
2.3.2 转录因子T-bet的缺陷 Garrett等［23］发现，T和B淋巴细胞缺失（RAG-/-）的小鼠不能自发形成UC，然而当T-bet也丢失后，却能自发建立可传染的UC模型（T-bet-/-，RAG-/-，ulcerative colitis，简写为TRUC），强调了在先天免疫系统中T-bet的保护作用（TNF-α转录的负性调节因子）。结肠组织中树突状细胞TNF-α的失控性释放、上皮细胞TNFR1的高度表达是造成TRUC的核心事件，致结肠炎细菌（colitogenic commensal bacteria）的选择性增殖可能回答了为何对野生型或仅RAG-/-小鼠具有传染性。然而，在完整的适应性免疫系统条件（RAG+/+）下，T-bet丢失却不能使小鼠发生UC；实验中也未找到TRUC小鼠肠内有特异的细菌。
2.3.3 上皮下肌纤维母细胞（subepithelial myofibroblasts, SEMFs）的病理作用 结肠SEMFs既可分泌COX-1、COX-2、TGF-β、IL-11等活性物质增强上皮细胞抵抗能力，调节肠上皮的通透性及滤过能力（生理功能），又可受IL-17［24］、IL-22［25］、IL-31［26］等影响，释放多种基质金属蛋白酶、促炎细胞因子（IL-6、IL-8、IL-11、IL-16、IL-32、白血病抑制因子LIF）和趋化因子，从而加重炎症累及上皮（病理功能）。UC患者肠上皮下纤维母细胞一方面有增多的趋势，另一方面病理功能表现增强。体外细胞培养发现，结肠SEMFs分泌的MMP-3能诱导上皮细胞CXCL7的表达，引起中性粒细胞浸润。而UC患者肠上皮细胞中CXCL7的前驱物质-血小板碱性蛋白的含量是克隆病、正常者的13倍［27］，提示在SEMFs作用下，UC肠上皮处于免疫激活态。故在一定程度上调节SEMFs有助于改善UC预后。
3 神经内分泌-免疫调节的改变
研究表明，UC神经内分泌-免疫调节存在微妙的改变：肠道神经肽表达、分布及调节异常，外周细胞对神经系统反应性也异常。先前认识到，P物质、神经激肽-1受体上调与UC乙状结肠中噬酸性粒细胞浸润相一致。近来发现［28］，固有层中细胞神经生长因子NGF及受体P75增多，而肠神经结构中脑源性神经营养因子BDNF锐减，这种不平衡可能引起患者局部组织炎症过度代谢紊乱。尿皮质醇Ⅱ（UcnII）能作用于结肠上皮细胞的促肾上腺皮质激素释放激素受体2（CRHR2）促进炎症反应［29］，而在IBD肠道中UcnII、CRHR2 mRNA水平升高。体外实验证实［30］，UC肾上腺素能介导的IL-10通路障碍：女性UC患者外周血细胞对β肾上腺素的反应性减弱，导致调节性细胞因子IL-10生成减少。
综上所述，除肠道正常菌群在诱导UC中可能起作用外，不能忽视自身抗原和病原菌超抗原在诱导UC发生中的特殊作用。在抗原的诱导下，免疫功能调节的异常是引起UC病理学改变的重要因素。神经内分泌系统与免疫系统间的相互调节作用反面的深入研究可能会更有助于弄清UC的病因病机。
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作者单位：10001 辽宁沈阳，中国医科大学免疫学教研室