【综述】儿童炎症性肠病病因及发病机制研究进展！

　　【综述】儿童炎症性肠病病因及发病机制研究进展！

　　炎症性肠病(IBD)是一类累及回肠、直肠、结肠甚至全消化道的慢性疾病，主要包括克罗恩病、溃疡性结肠炎(UC)及未定型结肠炎。多达25%的IBD患者在儿童期或青春期开始发病，而且发病率在全球呈逐年增高趋势[1]。儿童IBD不仅表现为反复发作的腹痛、腹泻及肠道外症状，还会引起生长发育迟缓及青春期的延迟[2]。尽管其病因与发病机制还未完全明确，但普遍认为IBD是携带遗传易感基因的宿主在环境因素诱导以及肠道菌群的参与下，自身免疫功能紊乱所导致的一种非特异性炎症性疾病。现对儿童IBD病因及发病机制研究进展进行综述。

　　一、遗传因素

　　研究已证实IBD是一种多基因复杂疾病，其发病具有种族差异性、家族聚集性及同卵双生子高共患率的特点；deRidder等[3]指出，相比于成人IBD，遗传易感性对儿童影响更大。IBD最相关的易感位点位于第1、5、6、9、12、14、16、19号染色体，分别被命名为IBD1～9(其中IBD1和IBD8同为16号染色体)[4]。IBD1与早发型IBD相关，IBD5与生长发育指标及疾病严重度相关[5]；全基因组关联分析证实有163个遗传易感位点与IBD相关[6]，其中约有2/3的位点是克罗恩病与UC共有，另外30个、23个分别为克罗恩病和UC特有[7]。研究较成熟的有核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2/胱冬蛋白酶激活与募集区15(NOD2/CARD15)基因，人类白细胞抗原(HLA)基因及维生素D受体(VDR)等基因。

　　1．NOD2/CARD15基因：

　　NOD2/CARD15基因位于16号染色体的IBD1位点，是首个发现的克罗恩病特异性易感基因，已证实3个NOD2单核苷酸多态性(Arg702Trp、Gly908Arg、Leu1007fsinsC)为白种人克罗恩病易感基因位点。而Weiss等[8]研究发现Gly908Arg多态性与德系犹太儿童克罗恩病紧密相关。而在亚洲，如中国、韩国、日本等国，这3个易感基因却未得到证实[9]。Long等[10]研究发现了NOD2另一个突变体P268S与我国广西壮族自治区克罗恩病患者的发病及其临床特征相关，这个结果和马来西亚及印度人群的研究一致，支持P268S是亚洲克罗恩病的一个易感基因的说法；这表明NOD2基因存在种族特异性。

　　2．HLA基因：

　　HLA基因位于6号染色体的IBD3位点，是最早研究的IBD易感基因，可分为HLA-Ⅰ类基因、HLA-Ⅱ类基因及HLA-Ⅲ类基因。研究表明HLA-Ⅰ类基因(HLA-A、HLA-B、HLA-C)或HLA-Ⅱ类基因(HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP)部分位点变异不仅与IBD发病相关[11，12]，与其临床表型、肠外表现也相关。如HLA-DRB1*0103与IBD的严重程度、累及范围、病程长短、药物疗效及是否需手术干预呈正相关。且同一HLA基因对于克罗恩病及UC来说相关性也可能不同，如某一等位基因位点可能是克罗恩病的危险因素，但却可能是UC的保护因素。另外，还有报道指出存在HLA-DRB1*0103以及HLA-B*27易并发葡萄膜炎，存在TNF-1031C易合并结节性红斑，而存在HLA-B*44则易合并慢性、对称性外周小关节炎[13]。

　　3.VDR基因：

　　VDR基因位于12号染色体的IBD2位点。维生素D与VDR结合不仅可改变肠上皮通透性、增强肠壁屏障功能，还可以调节免疫反应，减轻IBD的炎症反应[14]。研究表明VDR基因敲除的小鼠IBD患病风险明显增加[15]。研究较多的VDR基因主要有ApaⅠ、TaqⅠ、BsmⅠ和FokⅠ，荟萃分析提示ApaⅠ增加白种人群克罗恩病易感风险，FokⅠ降低中东人群IBD易感风险，而对于TaqⅠ来说，可以降低白种人群UC易感风险，但这结果在中东及东亚人群中却未得到证实[16]，可见不同种族易感性不同。

　　4．极早发型炎症性肠病(VEO-IBD)易感基因：

　　发病年龄≤6岁的IBD称为VEO-IBD，约占儿童IBD的15%[17]。与青壮年IBD相比，VEO-IBD起病早，病情重，病死率高，病变范围广，肛周脓肿多见，常规治疗效果不佳，具有单基因遗传特点，已报道约58个基因与其相关[7]。此外，研究还指出VEO-IBD与某些原发性免疫缺陷病密切相关[7]。原发性免疫缺陷病的单基因异常可引起肠上皮屏障功能、吞噬细胞功能缺陷，影响免疫应答，从而引发肠道炎症反应[6]。如以抗体为主的免疫缺陷病中的普通变异型免疫缺陷病(LRBA、ICOS基因突变)，X-连锁无丙种球蛋白血症(BTK基因突变)，高IgM血症(CD40LG、AICDA基因缺陷)；联合免疫缺陷病中的湿疹、血小板减少伴免疫缺陷综合征(WAS基因突变)，Omenn综合征(RAG1、RAG2、IL7RA、ADA、IL2RG亚等位基因缺陷)，X-连锁重症联合免疫缺陷病(IL-2RG突变)；吞噬细胞功能障碍中的慢性肉芽肿病(CYBB、CYBA、NCF、NCF2、NCF4基因突变)；免疫调节失衡性疾病中的X-连锁淋巴组织增生综合征2(XIAP基因缺陷)，X-连锁多内分泌腺病肠病伴免疫失调综合征(FOXP3基因突变)，IL-10/IL10R信号通路缺陷(IL-10、IL10RA/IL10RB基因缺陷)及天然免疫缺陷病中的X-连锁无汗性外胚层发育不良伴免疫缺陷(NEMO或IKBKG基因突变)[6，7，18]。原发性免疫缺陷病单基因突变可引发多样性临床表现，如腹泻、肛周脓肿、肠溃疡等，既损害宿主免疫功能，增加感染性疾病易感性，也影响对自身抗原的免疫耐受，导致自身免疫性以及炎症性疾病的发生。

　　二、免疫因素

　　1．黏膜上皮屏障改变：

　　肠黏膜上皮屏障主要包括生物屏障、黏液屏障以及肠上皮固有免疫系统，是抵御外来病原体入侵的第一道防线。当上皮细胞与腔内病原体持续接触后，可通过细胞外受体如Toll样受体以及细胞内受体NOD样受体识别病原体成分，从而被激活，产生抗菌肽人β-防御素。另外位于肠道隐窝的潘氏细胞还可分泌抗菌肽人α-防御素，二者联合引发肠黏膜适应性免疫反应。IBD患者产生抗菌肽的功能异常，致使存在上皮固有免疫屏障缺陷[19]，这说明黏膜上皮屏障在IBD的发病中起着重要作用。

　　2．固有免疫应答异常：

　　固有免疫应答在IBD发展过程中也起到一定的作用。肠黏膜上皮通透性增高，常驻菌群及病原体伺机进入上皮下层，固有免疫可及时做出应答，清除外来入侵物的同时启动适应性免疫，维持肠道内环境的稳定。它主要是由巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞等细胞组成。动物研究发现，一旦适应性免疫缺陷小鼠的固有性免疫系统受到破坏便会发生结肠炎[20]。

　　3．适应性免疫应答异常：

　　适应性免疫是由多种免疫细胞及其效应因子共同完成，在IBD起病过程中起主导作用。树突状细胞将抗原递呈给初始T细胞，在IL-2刺激下分化为CD4＋T淋巴细胞(Th0)，后者又在不同细胞因子刺激下分化成等比例的辅助性T细胞(Th)以及调节性T细胞(Treg)，前者包括Th1、Th2以及Th17淋巴细胞。研究表明，Th及Treg数量失衡在IBD发病过程中起重要作用。

　　(1)IL-12/Th1/干扰素-γ轴：

　　在IL-12的作用下，Th0向Th1淋巴细胞分化。Th1淋巴细胞可分泌干扰素-γ、肿瘤坏死因子α、IL-12及IL-2细胞因子；干扰素-γ能促进肠壁细胞的凋亡，并通过活化巨噬细胞触发额外的肿瘤坏死因子α释放，后者可导致上皮细胞凋亡或诱导基质细胞分化成肌成纤维细胞，活化后的肌成纤维细胞产生基质金属蛋白酶引起组织降解及凋亡。对克罗恩病患者应用抗干扰素-γ抗体治疗后取得了临床疗效，但并不能达到完全缓解[21]，提示IL-12/Th1/干扰素-γ轴在克罗恩病发病过程中确有重要作用，但并不能完全解释其发病机制。

　　(2)IL-4/Th2/IL-13轴：

　　Th2淋巴细胞是IL-4依次激活GATA结合蛋白3和信号传导转录激活因子6后由Th0分化而来，主要分泌IL-13、转化生长因子-β(TGF-β)、IL-4、IL-5等炎性因子；IL-13可增加肠道渗透性和诱导上皮细胞凋亡，形成Th2型黏膜炎症。另有证据显示相比于正常肠黏膜来说，浸润在UC患者肠黏膜的T细胞能分泌更多的IL-5、IL-13，表达更多GATA结合蛋白3，且其结肠黏膜中有种不典型的自然杀伤细胞，可促进Th2细胞分泌IL-13，也说明Th2在UC发病中的重要作用[22]。

　　(3)IL-23/Th17/IL-17轴：

　　当存在IL-6或IL-2时，IL-23可与Th0细胞表面的IL-23R结合，依次激活信号传导转录激活因子3及维甲酸相关孤核受体γt，使Th0向Th17分化，且维持和扩大Th17细胞的功能，使活化的Th17可分泌更多的IL-17及IL-21，前者使中心粒细胞趋向炎症部位，后者诱导基质金属蛋白酶的生产，最终导致肠道黏膜持久的炎症发生。IL-17基因敲除能够减缓化学诱导结肠炎模型的炎症反应，同时将Th17细胞移植到RAG-/-小鼠中能够诱导严重的结肠炎。Jiang等[23]研究发现活动性IBD患者的结肠黏膜及血清IL-17、IL-21的水平明显升高，且升高水平和疾病活动呈显著正相关，提示Th17细胞及其细胞因子在IBD的发病过程中有重要作用。

　　(4)Th1/Th2调节平衡：

　　已证实Th1细胞的优势细胞因子主要是IL-12、干扰素-γ，Th2细胞的优势细胞因子是IL-4、IL-13。正常情况下，IL-12、干扰素-γ能促进Th0向Th1细胞极化而抑制向Th2细胞极化，而IL-4能促进Th0细胞向Th2细胞极化而抑制向Th1细胞极化，从而调节机体的免疫平衡。研究显示，正常人的肠道发生炎症反应时，免疫细胞选择性激活CD8＋T细胞，而对于IBD患者来说可能优先刺激Th0，进而引起Th1/Th2调节失衡，致使多种细胞因子和血管活性物质释放，促进并加重肠黏膜组织的炎症反应。相比于UC患者，克罗恩病患者的肠黏膜IL-12、干扰素-γ表达增加，提示Th1淋巴细胞在克罗恩病发病过程中占主导地位，相反，UC患者的肠黏膜IL-4、IL-13表达增加，提示Th2淋巴细胞在UC发病过程中占主导地位。

　　(5)Th17/Treg转化平衡：

　　IL-6是决定Treg和Th17细胞分化的关键因子，而TGF-β1则是启动Treg和Th17细胞分化的必要条件，后者单独存在时诱导Th0向Treg分化。无病原体刺激时，抗原提呈细胞不分泌IL-6，故Th0在TGF-β1单独作用下主要向Treg分化，后者分泌IL-10，防止自身免疫性疾病或炎症性疾病的发生。当病原体入侵时，抗原提呈细胞分泌IL-6，一方面抑制TGF-β1对Treg的诱导效应，另一方面与TGF-β1协同作用，促使Th0向Th17细胞分化，免疫效应增强，清除病原体。当Th17/Treg转化失衡后，易诱发机体免疫紊乱，导致过度炎症反应持续发生。研究表明IBD患者外周血和结肠黏膜中Treg数量较正常人明显减少，还观察到存在IL-10及其受体基因异常的小鼠更易自发出现结肠炎的现象[24]。

　　三、感染因素

　　有学者利用免疫缺陷的IBD动物模型观察到，在无菌环境下肠道不会发生炎症，仅在恢复肠道菌群状态时才会出现炎症，且细菌定植最多的肠段(如回肠末端和结肠)最常发生IBD。适时应用抗生素或益生菌治疗后肠道炎症及临床症状可明显改善；另外回肠末端克罗恩病造瘘回纳术后若大便通过吻合口便会致炎症复发；以上均提示肠道菌群在IBD发病过程中起重要作用。随着16SrRNA基因检测技术的应用及肠道微生物宏基因组学计划的开展，人们发现肠道共生菌群携带大量遗传信息，可通过一系列机制维持上皮通透性及肠道内环境稳态，促进黏膜愈合及再生，发挥着调节人体代谢、免疫和生长发育的重要作用[25]。研究表明，某些IBD的易感基因，如NOD2基因突变可影响肠道菌群的构成及破坏免疫和菌群稳态之间的平衡[26]。肠道菌群生态失衡可致使肠内环境改变，肠上皮细胞易受肠腔内抗原和内毒素等促炎物质刺激，使肠壁通透性及黏膜免疫系统发生改变，引起炎症反应。已证实IBD患者存在菌群结构失衡[27]，抑制炎症发生的优势菌群如脆弱拟杆菌、厚壁菌门、双歧杆菌、乳酸菌减少，而促炎菌群如类杆菌、大肠杆菌增加。此外，荟萃分析发现使用抗生素，尤其对于儿童而言，可增加克罗恩病新发的风险，原因尚不清楚，可能是抗生素的干预改变了宿主肠道菌群平衡，并诱使肠道免疫系统功能紊乱，降低了对病原微生物的抵抗能力，进而引发肠道炎症[28]。总体说来，在IBD的发病中，肠道菌群是必不可少的。

　　四、环境因素

　　一般来说，成人及儿童IBD遗传、免疫方面病因相似，这也就意味着存在一些不确定的环境因素使IBD患者过早发病。研究表明围生期及产后因素、家庭卫生经济情况、被动性吸烟、饮食、阑尾切除术等与儿童IBD发病密切相关[29]。如母亲孕期吸烟或怀孕年龄>35岁患克罗恩病的风险性增加；而对于剖宫产，不同研究结果不一致，丹麦人群研究提示剖宫产增加IBD患病风险，而挪威人群研究则提出二者无关；此外，荟萃分析提示母乳喂养可抵抗IBD发展。研究还发现拥有良好的家庭生活条件和环境卫生的儿童IBD的发病风险会增加。而关于被动性吸烟，大部分研究提示其可增加儿童患IBD的风险，且对克罗恩病的影响明显大于UC，具体机制尚未明确，可能与吸烟产生的尼古丁、自由基和一氧化碳等物质相关，它们通过影响肠黏膜层完整性、细胞因子产生、巨噬细胞功能以及微循环来影响IBD的发生；相反，也有小型的病例对照研究指出儿童期被动性吸烟对发展成为成人型UC有防护作用，其可能的机制是：尼古丁可增加结肠黏膜的血流量以及黏蛋白的合成，降低IL-8的表达，减少肿瘤坏死因子α的产生，抑制Th2功能，进而减轻UC患儿的结肠黏膜炎症[30]。另外，饮食结构改变也是IBD发病的关键因素，燕麦、麦麸、富含纤维食物摄入减少，而蛋白质、肉类、动物脂肪、乳化剂、高糖食物的摄食增多，一方面通过引起黏膜局部细菌清除障碍，致使细菌黏附并渗透，另一方面引起肠道菌群失调，最终导致黏膜损伤而引发IBD。

　　综上所述，IBD的病因及发病机制是多因素、多环节协同作用的结果。尽管在病因及发病机制研究上有了很大进步，但仍存在许多问题需要解决。相信随着科学技术的发展，其发病机制将被逐步阐明，届时我们便可据理早期阻断儿童IBD的进展，找到最科学有效的根治方法。