中国胃肠外科杂志1999年第2卷第4期

袁育红胡品津

关键词：炎症性肠病(IBD)细胞因子炎症介导活性免疫调节活性

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)包括溃汤性结肠炎(UC)和克隆病(CD)，可能与感染、遗传、环境、免疫、精神等多种因素有关，其中多种细胞因子及细胞因子网络直接参与了肠黏膜炎症的形成和发展，越来越受到重视，并为临床使用免疫调节剂尤其是细胞因子拮抗剂治疗IBD带来了新的希望。

目前主要参照国际细胞因子研究协会1993年提出的方法，将结构与功能比较明确、与免疫学密切相关的细胞因子分为4类：具有抗病毒活性的细胞因子如INF；具有免疫调节活性的细胞因子如白细胞介素(IL)-2、IL-4、IL-5、IL-7、IL-9、IL-10、IL-12、TGF-β等；具有炎症介导活性的细胞因子如IL-1、IL-6、IL-8、TNF等；具有造血生长活性的细胞因子如IL-3、IL-11、CSF、EPO、SCF、LIF等。与IBD有关的细胞因子主要是炎症介导活性和免疫调节活性的细胞因子。

一. 炎症介导活性细胞因子^［1］

炎症介导活性细胞因子在组织炎性反应中起重要的作用，不仅包括炎症的诱导和传递，还有随后的组织修复及愈合期的重建。前炎性细胞因子(pro-inflammatory cytokines)在炎症反应的诱导和延续中起主要作用，包括IL-1、IL-6、IL-8、和TNF-α。

(一)白细胞介素-1(IL-1)

IL-1可由多种细胞主要是单核巨噬细胞合成和分泌，是一系列炎症反应中最早产生的一种细胞因子。IL-1包括两种由不同基因编码产生的分子量均为17KD左右的多肽分子IL-1α(P15.0)和IL-1β(P17.0)，两者生物学活性基本相同。IL-1β主要是分泌型而IL-1α大多与细胞结合。IL-1β先在外周血单核细胞内合成无生物活性的前体—前IL-1β，再向胞外释放成熟的IL-1β。单核细胞内将前IL-1β加工为成熟多肽的酶称作IL-1β转化酶(ICE)^［1］。

IL-1β是被研究最多的与IBD有关的细胞因子，尽管正常肠黏膜极少有IL-1β mRNA和蛋白的表达，但在研究发现分离的正常肠道巨噬细胞可诱导转录前IL-1β和把mRNA翻译成前多肽，但不加工成成熟多肽。IBD患者外周血单核细胞及炎症肠黏膜分离的细胞释放成熟IL-1β持续增加，提示炎症活动的黏膜产生IL-1β增加是由于有表达ICE的单核细胞新近移行进组织。有研究取CD炎症和外观正常的肠黏膜行组织培养，IL-1β的自发性分泌均增加，上清液浓度与内镜和组织学炎症分级成正相关，认为CD即使无明显炎症部位也受到免疫刺激，肠道损伤的范围可能比常规检查所认为的大^［2］。抑制IL-1β的活性可减轻结肠炎动物模型的炎性反应，因此特异性的ICE抑制剂可能成为治疗IBD的新方法。重组IL-1受体拮抗剂(IL-1ra)治疗IBD动物成功并已用于临床研究^［3］。

(二)白细胞介素-6(IL-6)

IL-6可由多种细胞产生但以激活的单核巨噬细胞为主，有广泛的生物学活性。IL-6除了增强免疫和促进造血外，还诱导肝细胞合成分泌不同于TNF-β和IL-1所诱导的血浆蛋白，三者诱导的血浆蛋白共同组成急性期蛋白，有助于提高炎症时机体的非特异性免疫功能。急性UC和CD的患者常有急性期蛋白，如C反应蛋白、α₁-酸糖蛋白水平升高和血清白蛋白水平下降。IBD患者炎症肠黏膜组织自发性分泌IL-6增加^［2，4］。UC或CD的炎性活动黏膜上IL-6转录的水平均见增加^［1］。但多个研究发现急性CD循环中IL-6浓度比急性UC患者高^［1］，差异原因不明，可能IL-6在诱导CD的急性期更重要，而其他细胞因子对UC起的作用更大，亦有认为活动CD循环中的IL-6可能来自黏膜外。

(三)白细胞介素-8(IL-8)

IL-8是一种化学因子，约为8 KD，主要由单核巨噬细胞、血管内皮细胞等受到细菌脂多糖(LPS)、TNF、IL-1等刺激产生，可趋化和激活中性粒细胞，后者在活动IBD特别是UC中起重要作用。定量PCR分析发现活动UC黏膜中IL-8 mRNA和蛋白水平较CD的高^［2］，亦有研究认为无此差别^［1］，可能由于表达IL-8的中性粒细胞在组织浸润的程度不同。IL-8探针原位杂交发现IL-8定位表达在活动IBD的肠道固有层(lamina propria,LP)细胞内。过去普遍认为上皮细胞不转录IL-8，除非细胞毗邻溃疡，但上皮细胞产生IL-8的能力已渐引起注意，在与细菌的相互作用后能诱导表达IL-8，这可能是上皮细胞受到损伤的内在反应，导致细胞脱离基底膜，随之发生程度性死亡^［5］。这反应机制可能代表活动性IBD特别是在UC起始时的体内过程。抑制IL-8产生或用抗体中和其活性是治疗IBD的一种可能的方法。有研究证实短链脂肪酸丁酸盐能使孤立结肠隐窝细胞 分泌的IL-8减少，这也许可解释丁酸盐对远端UC的治疗效应^［6］。

(四)肿瘤坏死因子α(TNF-α)

分泌型TNF-α是一种17 KD的非糖蛋白，主要由激活的单核巨噬细胞产生。有广泛的前炎性活性，低浓度时(约10^-9M)在局部诱发炎症反应，高浓度时进入血循环以内分泌方式作用全身，如发热、激活凝血系统等。活动IBD患者循环中的单核及肠道的巨噬细胞激活增加，因此TNF-α mRNA和蛋白在活动IBD的表达应增加。但迄今的研究无论是组织还是循环中的mRNA或蛋白表达结果都是矛盾的，可能由于样本和分析方法不同。IBD患者肠黏膜自发性分泌TNF-α增加，主要来源于固有层单核细胞(LPMCs)^［4］，在CD患者其浓度与炎症程度不相关^［5］。总的来说，在IBD发病机制中TNF-α的作用可能不如IL-1重要。亦有认为TNF和IL-1对急性结肠炎是有益的，而TNF对慢性结肠炎的存在作用比IL-1更大，抗TNF单克隆抗体可减轻右旋糖酐硫酸钠(DSS)所致的鼠结肠炎^［7］。有用抗TNF-α单克隆抗体作治疗的临床研究在进行^［3］，初步认为对CD效用更大。而检测肠腔、血清或尿中的TNFα或其受体经酶分解的可溶性TNF受体(sTNFR)，与反映疾病活动性的指标相结合，可更好确定IBD严重程度和活动性，有助治疗^［6］。

二. 免疫调节活性的细胞因子^［8］

IBD发生中存在许多免疫调节，但在肠道组织损伤中作用并不清楚，尽管UC和CD都有某些改变，但特征上两者间仍有重要的差别，可能发病机制不同和免疫介导肠道炎症的途径不同。循环和肠道的巨噬细胞和T淋巴细胞在UC和CD均被激活，合成和释放大量的前炎性和调节细胞因子以介导肠道炎症的免疫反应。

(一)INF-γ

INF分两型，Ⅰ型包括INF-α和INF-β，Ⅱ型又称INF-γ，INF-γ的免疫调节活性最强。CD时INF-γ由LPMCs自发性分泌，其产生受到局部炎症反应细胞数量的限制，无刺激的自身外周血单核细胞(PBMC)和正常及炎症对照者LPMC未能检出INF-γ。敏感的检测测定CD患者肠组织INF-γ活性增加，显示CD肠黏膜产生INF-γ的免疫细胞较正常对照及UC者明显多。用点杂交或Northern杂交及定量PCR可在CD组织中检测到INF-γ mRNA^［14］。CD患者人LPMC分泌INF-γ的CD4⁺T细胞增加^［9］，通过CD2⁺CD28途径激活T细胞刺激CD患者的LPMC释放INF-γ增多^［9］，通过TCR/CD3途径的减少，UC患者LP T细胞产生INF-γ正常。但用其他促细胞分裂剂或超抗原刺激正常的LPMC亦可引起INF-γ活性渐进性增加，更有通过CD2和CD28受体辅助T细胞刺激正常LPMC后释放有免疫活性的INF-γ，通过T细胞受体复合物产生的INF-γ则免疫活性不明显。表明人类肠道淋巴细胞受到适当刺激能产生INF-γ，在CD时由LPMC产生增加。

有许多关于INF-γ在IBD调节免疫功能的研究，包括使上皮细胞表达MHCⅡ类抗原和CD98(4F2抗原)增加，上皮细胞和单核细胞表达细胞间粘附因子(ICAMA-1)增加^［9］及出现多核巨细胞，INF-γ刺激正常的肠道巨噬细胞则不能形成巨细胞。提示CD炎症肠道中单核巨噬细胞系大多数由循环单核细胞补充进炎症部位。因此可设想局部INF-γ产生是在黏膜炎症过程中，由于上皮通透性增加、通过上皮的ICAM-1诱导促进了产生抗原的单核细胞恢复和促进多核巨细胞的增殖所致。新近有用流式细胞仪测定鼠UC模型，发现炎症结肠上皮内区域和淋巴组织的CD4⁺和CD8⁺T细胞受体(TCR)αβ阳性T细胞产生INF-γ，外周淋巴组织也表达INF-γ，有Th-1T细胞反应的偏向性，与结肠炎性渗透有关的TCRβγ阳性T细胞在外周和肠内受到CD3刺激后也有INF-γ高表达，提示INF-γ可能是IBD的共同介质，被特殊表型致病性 T细胞所利用。口服环孢素通过抑制TH细胞可抑制INF-γ在内的多种细胞因子，对活动期IBD疗效显著^［3］。

局部释放的其他细胞因子可能诱导黏膜淋巴细胞优先分化成TH₁，随后增加产INF-γ细胞的频度^［10］。INF-α主要由B淋巴细胞产生，其免疫调节作用弱于INF-γ，有证据显示INF-α和IL-12在促进INF-γ产生中起着关键的作用。如果INF-γ介导的功能是IBD的特征，这时肠道的IL-α和IL-12水平均应增加。但数据显示正常的LPMC并不自发地产生INF-α，来自正常黏膜的LPMC并无INF-α mRNA。然而病毒刺激数小时内，正常LPMC释放INF-α，尽管产量少于自身PBMC产生的^［11］。这些数据表明正常黏膜巨噬细胞在体内产生INF-α的能力下调。与正常对照类似，CD患者的LPMC也不自发地产生INF-α，受到病毒刺激后这些细胞在培养期释放INF-α逐渐增加，<