炎症性肠病(Inflammatoryboweldisease,IBD)主要有两种临床表现,一种是溃疡性结肠炎(ulcerativecolitis,UC),另外一种是克隆恩氏病(Crohn’sdisease,CD)。IBD会严重地影响患者的健康状况,并显著地降低患者的生活质量,最终导致结直肠癌的发生。UC和CD都是间歇性发作的炎性肠病,有一些共同的病理特征,譬如:腹部疼痛,腹泻,直肠出血,营养不良以及发热。溃疡性结肠炎一般由直肠开始发病,最终导致整个结肠出现病症,其典型的病理特征是肠隐窝表面形成脓肿;而克隆恩氏病主要发生在小肠和近侧结肠,其典型的临床特征是肠透壁炎症并形成肉芽肿或瘘管裂等。
炎症性肠病的发病机制目前尚不完全清楚,但是环境因素和遗传因素共同作用促进了炎症性肠病的发生。肠道中的免疫系统在维持肠道共生菌稳态发挥了重要的作用,肠道粘膜免疫系统稳态失调,肠道上皮细胞破损以及肠道共生菌谱的改变也会加重炎性结肠炎的疾病程度。
炎性小体是一个由多种蛋白组成的复合体,可以识别体内的危险相关分子模式(danger-associatedmolecularpatterns,DAMPs)和病原相关分子模式(pathogenassociatedmolecularpatterns,PAMPs)并活化炎性的caspase-1。在肠道中多种炎性小体介导了粘膜免疫应答并参与维持了免疫稳态。已有文献报道指出,NLRP3和NLRC4炎性小体可以感知多种肠道病原体并针对其产生固有免疫应答。另外,有研究指出含有ASC的炎性小体维持了调节肠道稳态并预防稳态失调,并且在导致炎症性肠病和结肠炎相关的癌症中发挥了重要作用。
已有研究指出,AIM2可以抑制结肠癌的发生,并且是通过一种炎性小体非依赖的机制。AIM2与DNA-PK相结合可以抑制其活性,最终促进Akt的磷酸化;另外,在肠道干细胞中表达的AIM2可以抑制Wnt信号,控制过度的增殖和稳态失调。但是AIM2在炎症性肠病中的作用并没有阐释清楚。美国西北大学教授ChristianStehlik研究组利用AIM2缺陷小鼠以及DSS诱导的小鼠肠炎模型,阐明了AIM2在维持肠道稳态中的作用机制。
OurmodeldepictingtheroleoftheAIM2inflammasomeinmaintainingintestinalhomeostasisandhowlossofAim2promotesdysbiosisandcolitis.AIM2promotesIL-18productioninresponsetomicrobialDNAinIECs,whichdownregulatestheexpressionofIl22bpandconsequentlyenhancesIL-22activityinthecolon.Thisisrequiredforabalancedexpressionofantimicrobialpeptides,includingReg3βandReg3γ,topreventdysbiosis.Inaddition,IL-18iscapableofpositivelyregulatingReg3βandReg3γexpression.Conversely,lossofAim2impairsIL-18production,enhancesIL-22BPandconsequentlyimpairsIL-22,andReg3βandReg3γexpression,resultingindysbiosisandheightenedsusceptibilitytocolitis.Duringcolitis,IL-18productionisenhanced,whichdownregulatesIL-22BPexpressionandamplifiesIL-22-mediatedSTAT3activationtopromoteReg3βandReg3γproduction.Inturn,Reg3βandReg3γfurtherpromoteandsustainSTAT3andAktactivationinaself-amplifyingfeed-forwardloop,whichpromotesproliferationofcryptcellsandintestinalrepair.LossofAim2dysregulatesthissignalingaxis,resultinginimprovedproliferationandrepairduringtheresolutionofcolitis,whichmayeventuallyleadtocolorectalcancer.From:CellularMolecularImmunology.
在静息状态下,AIM2的缺失导致IL-18分泌量降低,而IL-18的降低则不能有效地抑制IL-22BP的表达,进而导致肠道上皮细胞中STAT3的磷酸化水平降低,肠道上皮细胞不能分泌Reg3β和Reg3γ,最终导致了肠道稳态失调;在DSS诱导的肠炎模型中,AIM2缺陷的小鼠表达过量的IL-22导致了STAT3和AKT的过度活化。过度活化的上皮细胞会高表达Reg3β和Reg3γ,促进肠隐窝细胞的增殖,并增加肠癌发生的概率。ChristianStehlik教授研究组的结果揭示了AIM2炎性小体通过调节IL-18/IL-22BP/IL-22和STAT3通路调控了肠道稳态和肠道炎症的机制。
共生菌和炎性小体是这几年免疫学研究的热点。而在肠道这样一个含有大量共生菌的组织器官中,炎性小体是如何调控共生菌以维持肠道免疫稳态就成了免疫学家所关心的话题。已有文献报道,NLRP3和NLRC4等炎性在维持肠道稳态中发挥了重要作用,而炎性小体的细胞内受体AIM2在调控肠道稳态中所扮演的角色是什么,并不是十分清楚。ChristianStehlik教授研究组在CMI发表的论文详细地阐释了AIM2炎性小体在静息状态和DSS肠炎模型中所发挥的重要作用及其作用的机制,为治疗炎症性肠病提供了新的理论依据。
该篇论文发表后,被WOS评为学科高引频次论文!
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