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炎癥性腸病的發病機制

作者:冬澤特醫 發布時間:2020-05-22 10:18:00 瀏覽次數:137

克羅恩?。?/span>CD)潰瘍性結腸炎(UC為代表的炎癥性腸?。↖BD),是一種引起胃腸道炎癥的慢性疾病,其本質,是一種免疫異常所導致的腸道炎癥疾病。如果要治療IBD,首先需要清楚地了解腸道炎癥是如何發生的,然后才能針對炎癥發生各個關鍵點,給予相對應的治療。

人體正常的免疫反應,保護著我們的健康,總體來說包括以下的幾個關鍵階段:異物識別→激活免疫反應→招募淋巴細胞聚集→清除/消滅異物→炎癥消退。IBD 的特點是在胃腸道表現出異常的免疫反應。

在本文中,我們將一起從免疫學的角度,梳理遺傳、環境、腸道屏障和免疫系統異常導致IBD的發病機制。

世界各地特定人群的IBD患病率增加表明,遺傳因素在IBD發展中扮演重要角色。新的流行病學趨勢也表明,環境因素在CD和UC的發病機制中起著關鍵作用。這種變化可能是發展中國家工業化發展帶來的結果。大多數環境誘因,可通過對人體微生物組的影響來介導IBD發病機制。然而,微生物組改變如果會導致異常和持續的炎癥,其中重要的一環是腸腔和黏膜屏障的完整性的破壞。最后,由于免疫系統的異常激活,導致在臨床實踐中看到的疾病表現。

免疫系統的異常激活,取決于腸黏膜中存在的效應細胞和調節細胞之間的平衡被打破。有證據顯示,IBD患者群體中免疫系統的平衡是失調的。

總結一下,環境影響人體微生物組的變化,與基因遺傳易感性發生相互作用,由于腸黏膜屏障的破壞最終導致了不恰當的免疫激活。于是在IBD患者中觀察到了臨床和內鏡下的炎性病變。

一、 遺傳因素:個體易感性

很早之前已經觀察到,IBD存在家族聚集的現象,但CD中的可遺傳性似乎比UC更強。數據顯示CD患者中同卵雙胞胎的患病一致率為30%至58%,而UC患者中僅為為10%至15%。此外,數據顯示IBD患者一級親屬的疾病發展相對風險,比普通人群高5倍。

二、 環境因素:微生物的作用吸煙是IBD患者中研究最多的因素之一。臨床上已發現吸煙對CD患者有害,但對UC患者有潛在的保護作用。有不同的科學假說解釋上述發現,包括自噬的損傷,吸煙對免疫細胞和產生粘液細胞的直接毒性,以及誘導人體微生物組的變化。飲食:富含飽和脂肪酸和加工肉類的飲食,會增加IBD的風險。相反,已發現高纖維飲食可使CD的風險降低40%。結腸細菌將膳食纖維代謝成具有抗炎特性的短鏈脂肪酸,可以解釋這種保護作用。

三、藥物:使用藥物(尤其是抗生素)也與IBD的風險增加有關。這種關聯通常是由于在生命早期階段使用抗生素后導致腸道微生物組的變化,而這一階段微生物在塑造免疫細胞發育中起著關鍵作用。除了抗生素之外,非甾體類抗炎藥、抗癲癇藥和他汀類藥物,使CD和UC風險增加2倍。

三、 腸道屏障:黏膜上皮和固有免疫
腸黏膜與腸腔內容物存在功能的平衡,這種平衡的紊亂可導致IBD等疾病。腸屏障由腸上皮細胞(IEC)和固有免疫細胞組成,在腔內容物和黏膜之間保持這種平衡。除了在腸腔腔和黏膜之間物理屏障之外,腸上皮細胞構成的屏障,實際上由不同類型的細胞組成,通過不同的機制維持腸腔黏膜屏障的平衡。這些細胞包括腸上皮細胞、杯狀細胞、神經內分泌細胞、潘氏細胞(Paneth cells)和M細胞(見下圖)。

杯狀細胞可以產生覆蓋腸上皮的粘液基質,這對黏膜防御和屏障修復都是必需的。Muc2(粘蛋白2)的遺傳缺陷,會導致杯狀細胞分泌的粘蛋白受損,在小鼠模型觀察到會導致自發性結腸炎。另一種杯狀細胞產生的特異性蛋白:抵抗素樣分子β(RELMβ),會直接影響Th2細胞免疫,并可將腸腔抗原傳遞給樹突細胞,從而調節免疫系統。研究顯示干擾RELMβ基因表達,可以降低小鼠模型中結腸炎的嚴重程度。腸上皮杯狀細胞似乎具有保護個體降低結腸炎癥的作用,而潘氏細胞(Paneth cell)的生物學缺陷,則與CD風險增加有關。Paneth細胞位于小腸隱窩的基部,在維持隱窩穩態、腸干細胞功能,同時分泌抗菌效應物制以控制微生物群和黏膜之間的平衡。IBD的幾個關鍵遺傳風險因素,均與Paneth細胞功能受損相關并導致結腸炎,最明顯的是NOD2基因和自噬。NOD2蛋白是由Paneth細胞、樹突細胞、巨噬細胞和吸收性腸上皮細胞表達。NOD2基因變異會降低Paneth細胞分泌的α-防御素水平,從而影響抗微生物的功能。

除了NOD2之外,研究還發現CD患者的ATG16L1基因變異,會使Paneth細胞的自噬功能受損。自噬是細胞內的“自我同化”的過程,涉及細胞溶質內容物和細胞器的降解和再循環,以及抗感染和去除細胞內微生物的過程。通過研究ATG16L1基因和NOD2基因突變的小鼠和患者,同時發現了Paneth細胞的分泌功能異常和抗菌自噬功能缺陷。此外,在腸黏膜樹突細胞中,這些基因中的缺陷也會導致將外源抗原呈遞給T細胞的能力受損。樹突狀細胞、巨噬細胞、固有淋巴細胞和中性粒細胞,是腸上皮細胞物理屏障的補充,是人體腸黏膜固有免疫系統的第一道防線。

在健康的人腸道中,以CD14表達陰性的腸巨噬細胞,以低反應性狀態存在,對于微生物或宿主細胞因子的免疫應答,表現出較弱的增殖和趨化活性,同時保留吞噬和殺菌功能。此外,這類巨噬細胞還具有產生抗炎細胞因子的能力,這種抗炎細胞因子會促進調節性T細胞分化并,并抑制Th1細胞和Th17細胞的免疫應答。已發現部分CD患者具有固有免疫應答缺陷,例如巨噬細胞活性和中性粒細胞募集受損,會使腸道微生物更容易通過黏膜。另一方面,這類CD患者還存在另一種特殊的炎性巨噬細胞群,會產生大量促炎細胞因子,例如TNFα和IL-6。與吞噬性的巨噬細胞相反,樹突細胞構成了監測環境的免疫信號,以啟動適當的獲得性免疫反應網絡。樹突狀細胞對微生物抗原的獲取,是由CX3CR1基因依賴性的生物學機制介導的,該機制允許樹突狀細胞直接與微生物接觸。CX3CR1的基因缺失,會導致腸黏膜固有層巨噬細胞數量減少和易位,增加細菌對腸系膜淋巴結的影響。目前的研究已發現,樹突狀細胞在IBD患者的黏膜中積聚。如果阻斷樹突狀細胞和效應T細胞群之間的CD40 / CD40L相互作用,則會阻止T細胞介導的結腸炎。

四、獲得性免疫應答:效應T細胞和調節T細胞
在遇到通過腸黏膜屏障進入的抗原和微生物產物后,樹突狀細胞和其他抗原呈遞細胞(APC)會啟動一系列促炎和抗炎信號,激活局部和循環淋巴細胞的不同亞群,遷移到炎癥的效應部位。淋巴細胞向發炎腸段的遷移過程,是通過位于淋巴細胞表面的整合素分子,與血管內皮細胞表面表達的細胞粘附分子的相互作用。這些血管內皮細胞在感知到腸黏膜中炎癥信號后,本身也可以產生趨化因子,將淋巴細胞吸引到發生炎癥的部位。整合素αLβ2、α4β1、α4β7和αEβ7是循環淋巴細胞表面表達的異二聚體受體,能夠與不同的粘附分子相互作用,將特異性淋巴細胞運輸至腸道。
目前在臨床實踐中已經有多種藥物,靶向結合上述整合素分子,以阻止淋巴細胞向腸道遷移,并控制IBD患者的炎癥。


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