【綜述】兒童炎癥性腸病病因及發(fā)病機制研究進展！

　　炎癥性腸病(IBD)是一類累及回腸、直腸、結腸甚至全消化道的慢性疾病，主要包括克羅恩病、潰瘍性結腸炎(UC)及未定型結腸炎。多達25%的IBD患者在兒童期或青春期開始發(fā)病，而且發(fā)病率在全球呈逐年增高趨勢[1]。兒童IBD不僅表現(xiàn)為反復發(fā)作的腹痛、腹瀉及腸道外癥狀，還會引起生長發(fā)育遲緩及青春期的延遲[2]。盡管其病因與發(fā)病機制還未完全明確，但普遍認為IBD是攜帶遺傳易感基因的宿主在環(huán)境因素誘導以及腸道菌群的參與下，自身免疫功能紊亂所導致的一種非特異性炎癥性疾病?，F(xiàn)對兒童IBD病因及發(fā)病機制研究進展進行綜述。

　　一、遺傳因素

　　研究已證實IBD是一種多基因復雜疾病，其發(fā)病具有種族差異性、家族聚集性及同卵雙生子高共患率的特點；deRidder等[3]指出，相比于成人IBD，遺傳易感性對兒童影響更大。IBD最相關的易感位點位于第1、5、6、9、12、14、16、19號染色體，分別被命名為IBD1～9(其中IBD1和IBD8同為16號染色體)[4]。IBD1與早發(fā)型IBD相關，IBD5與生長發(fā)育指標及疾病嚴重度相關[5]；全基因組關聯(lián)分析證實有163個遺傳易感位點與IBD相關[6]，其中約有2/3的位點是克羅恩病與UC共有，另外30個、23個分別為克羅恩病和UC特有[7]。研究較成熟的有核苷酸結合寡聚化結構域蛋白2/胱冬蛋白酶激活與募集區(qū)15(NOD2/CARD15)基因，人類白細胞抗原(HLA)基因及維生素D受體(VDR)等基因。

　　1．NOD2/CARD15基因：

　　NOD2/CARD15基因位于16號染色體的IBD1位點，是首個發(fā)現(xiàn)的克羅恩病特異性易感基因，已證實3個NOD2單核苷酸多態(tài)性(Arg702Trp、Gly908Arg、Leu1007fsinsC)為白種人克羅恩病易感基因位點。而Weiss等[8]研究發(fā)現(xiàn)Gly908Arg多態(tài)性與德系猶太兒童克羅恩病緊密相關。而在亞洲，如中國、韓國、日本等國，這3個易感基因卻未得到證實[9]。Long等[10]研究發(fā)現(xiàn)了NOD2另一個突變體P268S與我國廣西壯族自治區(qū)克羅恩病患者的發(fā)病及其臨床特征相關，這個結果和馬來西亞及印度人群的研究一致，支持P268S是亞洲克羅恩病的一個易感基因的說法；這表明NOD2基因存在種族特異性。

　　2．HLA基因：

　　HLA基因位于6號染色體的IBD3位點，是最早研究的IBD易感基因，可分為HLA-Ⅰ類基因、HLA-Ⅱ類基因及HLA-Ⅲ類基因。研究表明HLA-Ⅰ類基因(HLA-A、HLA-B、HLA-C)或HLA-Ⅱ類基因(HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP)部分位點變異不僅與IBD發(fā)病相關[11，12]，與其臨床表型、腸外表現(xiàn)也相關。如HLA-DRB1*0103與IBD的嚴重程度、累及范圍、病程長短、藥物療效及是否需手術干預呈正相關。且同一HLA基因?qū)τ诳肆_恩病及UC來說相關性也可能不同，如某一等位基因位點可能是克羅恩病的危險因素，但卻可能是UC的保護因素。另外，還有報道指出存在HLA-DRB1*0103以及HLA-B*27易并發(fā)葡萄膜炎，存在TNF-1031C易合并結節(jié)性紅斑，而存在HLA-B*44則易合并慢性、對稱性外周小關節(jié)炎[13]。

　　3.VDR基因：

　　VDR基因位于12號染色體的IBD2位點。維生素D與VDR結合不僅可改變腸上皮通透性、增強腸壁屏障功能，還可以調(diào)節(jié)免疫反應，減輕IBD的炎癥反應[14]。研究表明VDR基因敲除的小鼠IBD患病風險明顯增加[15]。研究較多的VDR基因主要有ApaⅠ、TaqⅠ、BsmⅠ和FokⅠ，薈萃分析提示ApaⅠ增加白種人群克羅恩病易感風險，F(xiàn)okⅠ降低中東人群IBD易感風險，而對于TaqⅠ來說，可以降低白種人群UC易感風險，但這結果在中東及東亞人群中卻未得到證實[16]，可見不同種族易感性不同。

　　4．極早發(fā)型炎癥性腸病(VEO-IBD)易感基因：

　　發(fā)病年齡≤6歲的IBD稱為VEO-IBD，約占兒童IBD的15%[17]。與青壯年IBD相比，VEO-IBD起病早，病情重，病死率高，病變范圍廣，肛周膿腫多見，常規(guī)治療效果不佳，具有單基因遺傳特點，已報道約58個基因與其相關[7]。此外，研究還指出VEO-IBD與某些原發(fā)性免疫缺陷病密切相關[7]。原發(fā)性免疫缺陷病的單基因異?？梢鹉c上皮屏障功能、吞噬細胞功能缺陷，影響免疫應答，從而引發(fā)腸道炎癥反應[6]。如以抗體為主的免疫缺陷病中的普通變異型免疫缺陷病(LRBA、ICOS基因突變)，X-連鎖無丙種球蛋白血癥(BTK基因突變)，高IgM血癥(CD40LG、AICDA基因缺陷)；聯(lián)合免疫缺陷病中的濕疹、血小板減少伴免疫缺陷綜合征(WAS基因突變)，Omenn綜合征(RAG1、RAG2、IL7RA、ADA、IL2RG亞等位基因缺陷)，X-連鎖重癥聯(lián)合免疫缺陷病(IL-2RG突變)；吞噬細胞功能障礙中的慢性肉芽腫病(CYBB、CYBA、NCF、NCF2、NCF4基因突變)；免疫調(diào)節(jié)失衡性疾病中的X-連鎖淋巴組織增生綜合征2(XIAP基因缺陷)，X-連鎖多內(nèi)分泌腺病腸病伴免疫失調(diào)綜合征(FOXP3基因突變)，IL-10/IL10R信號通路缺陷(IL-10、IL10RA/IL10RB基因缺陷)及天然免疫缺陷病中的X-連鎖無汗性外胚層發(fā)育不良伴免疫缺陷(NEMO或IKBKG基因突變)[6，7，18]。原發(fā)性免疫缺陷病單基因突變可引發(fā)多樣性臨床表現(xiàn)，如腹瀉、肛周膿腫、腸潰瘍等，既損害宿主免疫功能，增加感染性疾病易感性，也影響對自身抗原的免疫耐受，導致自身免疫性以及炎癥性疾病的發(fā)生。

　　二、免疫因素

　　1．黏膜上皮屏障改變：

　　腸黏膜上皮屏障主要包括生物屏障、黏液屏障以及腸上皮固有免疫系統(tǒng)，是抵御外來病原體入侵的第一道防線。當上皮細胞與腔內(nèi)病原體持續(xù)接觸后，可通過細胞外受體如Toll樣受體以及細胞內(nèi)受體NOD樣受體識別病原體成分，從而被激活，產(chǎn)生抗菌肽人β-防御素。另外位于腸道隱窩的潘氏細胞還可分泌抗菌肽人α-防御素，二者聯(lián)合引發(fā)腸黏膜適應性免疫反應。IBD患者產(chǎn)生抗菌肽的功能異常，致使存在上皮固有免疫屏障缺陷[19]，這說明黏膜上皮屏障在IBD的發(fā)病中起著重要作用。

　　2．固有免疫應答異常：

　　固有免疫應答在IBD發(fā)展過程中也起到一定的作用。腸黏膜上皮通透性增高，常駐菌群及病原體伺機進入上皮下層，固有免疫可及時做出應答，清除外來入侵物的同時啟動適應性免疫，維持腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。它主要是由巨噬細胞、單核細胞、中性粒細胞等細胞組成。動物研究發(fā)現(xiàn)，一旦適應性免疫缺陷小鼠的固有性免疫系統(tǒng)受到破壞便會發(fā)生結腸炎[20]。

　　3．適應性免疫應答異常：

　　適應性免疫是由多種免疫細胞及其效應因子共同完成，在IBD起病過程中起主導作用。樹突狀細胞將抗原遞呈給初始T細胞，在IL-2刺激下分化為CD4＋T淋巴細胞(Th0)，后者又在不同細胞因子刺激下分化成等比例的輔助性T細胞(Th)以及調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)，前者包括Th1、Th2以及Th17淋巴細胞。研究表明，Th及Treg數(shù)量失衡在IBD發(fā)病過程中起重要作用。

　　(1)IL-12/Th1/干擾素-γ軸：

　　在IL-12的作用下，Th0向Th1淋巴細胞分化。Th1淋巴細胞可分泌干擾素-γ、腫瘤壞死因子α、IL-12及IL-2細胞因子；干擾素-γ能促進腸壁細胞的凋亡，并通過活化巨噬細胞觸發(fā)額外的腫瘤壞死因子α釋放，后者可導致上皮細胞凋亡或誘導基質(zhì)細胞分化成肌成纖維細胞，活化后的肌成纖維細胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶引起組織降解及凋亡。對克羅恩病患者應用抗干擾素-γ抗體治療后取得了臨床療效，但并不能達到完全緩解[21]，提示IL-12/Th1/干擾素-γ軸在克羅恩病發(fā)病過程中確有重要作用，但并不能完全解釋其發(fā)病機制。

　　(2)IL-4/Th2/IL-13軸：

　　Th2淋巴細胞是IL-4依次激活GATA結合蛋白3和信號傳導轉錄激活因子6后由Th0分化而來，主要分泌IL-13、轉化生長因子-β(TGF-β)、IL-4、IL-5等炎性因子；IL-13可增加腸道滲透性和誘導上皮細胞凋亡，形成Th2型黏膜炎癥。另有證據(jù)顯示相比于正常腸黏膜來說，浸潤在UC患者腸黏膜的T細胞能分泌更多的IL-5、IL-13，表達更多GATA結合蛋白3，且其結腸黏膜中有種不典型的自然殺傷細胞，可促進Th2細胞分泌IL-13，也說明Th2在UC發(fā)病中的重要作用[22]。

　　(3)IL-23/Th17/IL-17軸：

　　當存在IL-6或IL-2時，IL-23可與Th0細胞表面的IL-23R結合，依次激活信號傳導轉錄激活因子3及維甲酸相關孤核受體γt，使Th0向Th17分化，且維持和擴大Th17細胞的功能，使活化的Th17可分泌更多的IL-17及IL-21，前者使中心粒細胞趨向炎癥部位，后者誘導基質(zhì)金屬蛋白酶的生產(chǎn)，最終導致腸道黏膜持久的炎癥發(fā)生。IL-17基因敲除能夠減緩化學誘導結腸炎模型的炎癥反應，同時將Th17細胞移植到RAG-/-小鼠中能夠誘導嚴重的結腸炎。Jiang等[23]研究發(fā)現(xiàn)活動性IBD患者的結腸黏膜及血清IL-17、IL-21的水平明顯升高，且升高水平和疾病活動呈顯著正相關，提示Th17細胞及其細胞因子在IBD的發(fā)病過程中有重要作用。

　　(4)Th1/Th2調(diào)節(jié)平衡：

　　已證實Th1細胞的優(yōu)勢細胞因子主要是IL-12、干擾素-γ，Th2細胞的優(yōu)勢細胞因子是IL-4、IL-13。正常情況下，IL-12、干擾素-γ能促進Th0向Th1細胞極化而抑制向Th2細胞極化，而IL-4能促進Th0細胞向Th2細胞極化而抑制向Th1細胞極化，從而調(diào)節(jié)機體的免疫平衡。研究顯示，正常人的腸道發(fā)生炎癥反應時，免疫細胞選擇性激活CD8＋T細胞，而對于IBD患者來說可能優(yōu)先刺激Th0，進而引起Th1/Th2調(diào)節(jié)失衡，致使多種細胞因子和血管活性物質(zhì)釋放，促進并加重腸黏膜組織的炎癥反應。相比于UC患者，克羅恩病患者的腸黏膜IL-12、干擾素-γ表達增加，提示Th1淋巴細胞在克羅恩病發(fā)病過程中占主導地位，相反，UC患者的腸黏膜IL-4、IL-13表達增加，提示Th2淋巴細胞在UC發(fā)病過程中占主導地位。

　　(5)Th17/Treg轉化平衡：

　　IL-6是決定Treg和Th17細胞分化的關鍵因子，而TGF-β1則是啟動Treg和Th17細胞分化的必要條件，后者單獨存在時誘導Th0向Treg分化。無病原體刺激時，抗原提呈細胞不分泌IL-6，故Th0在TGF-β1單獨作用下主要向Treg分化，后者分泌IL-10，防止自身免疫性疾病或炎癥性疾病的發(fā)生。當病原體入侵時，抗原提呈細胞分泌IL-6，一方面抑制TGF-β1對Treg的誘導效應，另一方面與TGF-β1協(xié)同作用，促使Th0向Th17細胞分化，免疫效應增強，清除病原體。當Th17/Treg轉化失衡后，易誘發(fā)機體免疫紊亂，導致過度炎癥反應持續(xù)發(fā)生。研究表明IBD患者外周血和結腸黏膜中Treg數(shù)量較正常人明顯減少，還觀察到存在IL-10及其受體基因異常的小鼠更易自發(fā)出現(xiàn)結腸炎的現(xiàn)象[24]。

　　三、感染因素

　　有學者利用免疫缺陷的IBD動物模型觀察到，在無菌環(huán)境下腸道不會發(fā)生炎癥，僅在恢復腸道菌群狀態(tài)時才會出現(xiàn)炎癥，且細菌定植最多的腸段(如回腸末端和結腸)最常發(fā)生IBD。適時應用抗生素或益生菌治療后腸道炎癥及臨床癥狀可明顯改善；另外回腸末端克羅恩病造瘺回納術后若大便通過吻合口便會致炎癥復發(fā)；以上均提示腸道菌群在IBD發(fā)病過程中起重要作用。隨著16SrRNA基因檢測技術的應用及腸道微生物宏基因組學計劃的開展，人們發(fā)現(xiàn)腸道共生菌群攜帶大量遺傳信息，可通過一系列機制維持上皮通透性及腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，促進黏膜愈合及再生，發(fā)揮著調(diào)節(jié)人體代謝、免疫和生長發(fā)育的重要作用[25]。研究表明，某些IBD的易感基因，如NOD2基因突變可影響腸道菌群的構成及破壞免疫和菌群穩(wěn)態(tài)之間的平衡[26]。腸道菌群生態(tài)失衡可致使腸內(nèi)環(huán)境改變，腸上皮細胞易受腸腔內(nèi)抗原和內(nèi)毒素等促炎物質(zhì)刺激，使腸壁通透性及黏膜免疫系統(tǒng)發(fā)生改變，引起炎癥反應。已證實IBD患者存在菌群結構失衡[27]，抑制炎癥發(fā)生的優(yōu)勢菌群如脆弱擬桿菌、厚壁菌門、雙歧桿菌、乳酸菌減少，而促炎菌群如類桿菌、大腸桿菌增加。此外，薈萃分析發(fā)現(xiàn)使用抗生素，尤其對于兒童而言，可增加克羅恩病新發(fā)的風險，原因尚不清楚，可能是抗生素的干預改變了宿主腸道菌群平衡，并誘使腸道免疫系統(tǒng)功能紊亂，降低了對病原微生物的抵抗能力，進而引發(fā)腸道炎癥[28]。總體說來，在IBD的發(fā)病中，腸道菌群是必不可少的。

　　四、環(huán)境因素

　　一般來說，成人及兒童IBD遺傳、免疫方面病因相似，這也就意味著存在一些不確定的環(huán)境因素使IBD患者過早發(fā)病。研究表明圍生期及產(chǎn)后因素、家庭衛(wèi)生經(jīng)濟情況、被動性吸煙、飲食、闌尾切除術等與兒童IBD發(fā)病密切相關[29]。如母親孕期吸煙或懷孕年齡>35歲患克羅恩病的風險性增加；而對于剖宮產(chǎn)，不同研究結果不一致，丹麥人群研究提示剖宮產(chǎn)增加IBD患病風險，而挪威人群研究則提出二者無關；此外，薈萃分析提示母乳喂養(yǎng)可抵抗IBD發(fā)展。研究還發(fā)現(xiàn)擁有良好的家庭生活條件和環(huán)境衛(wèi)生的兒童IBD的發(fā)病風險會增加。而關于被動性吸煙，大部分研究提示其可增加兒童患IBD的風險，且對克羅恩病的影響明顯大于UC，具體機制尚未明確，可能與吸煙產(chǎn)生的尼古丁、自由基和一氧化碳等物質(zhì)相關，它們通過影響腸黏膜層完整性、細胞因子產(chǎn)生、巨噬細胞功能以及微循環(huán)來影響IBD的發(fā)生；相反，也有小型的病例對照研究指出兒童期被動性吸煙對發(fā)展成為成人型UC有防護作用，其可能的機制是：尼古丁可增加結腸黏膜的血流量以及黏蛋白的合成，降低IL-8的表達，減少腫瘤壞死因子α的產(chǎn)生，抑制Th2功能，進而減輕UC患兒的結腸黏膜炎癥[30]。另外，飲食結構改變也是IBD發(fā)病的關鍵因素，燕麥、麥麩、富含纖維食物攝入減少，而蛋白質(zhì)、肉類、動物脂肪、乳化劑、高糖食物的攝食增多，一方面通過引起黏膜局部細菌清除障礙，致使細菌黏附并滲透，另一方面引起腸道菌群失調(diào)，最終導致黏膜損傷而引發(fā)IBD。

　　綜上所述，IBD的病因及發(fā)病機制是多因素、多環(huán)節(jié)協(xié)同作用的結果。盡管在病因及發(fā)病機制研究上有了很大進步，但仍存在許多問題需要解決。相信隨著科學技術的發(fā)展，其發(fā)病機制將被逐步闡明，屆時我們便可據(jù)理早期阻斷兒童IBD的進展，找到最科學有效的根治方法。