王丹丹 杨贝贝 高 闯 杜晓博 耿 丽 王许平 冯百岁

郑州大学第二附属医院消化内科(450014)

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一类病因和发病机制尚未完全明确的慢性非特异性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)。目前国内外IBD的发病率均呈增加的趋势[1]。越来越多的证据表明上皮钠通道(epithelial sodium channel, ENaC)与IBD密切相关[2-3]。了解ENaC与IBD的关系，有利于进一步理解IBD的发病机制并为治疗提供新的方法。本文就ENaC与IBD关系的研究进展作一简要综述。

一、ENaC的结构、分布和功能

ENaC是非电压门控离子通道，属ENaC/Degenerin家族成员[4-5]，是一种糖基化的大分子蛋白。该通道对Na+具有高度选择性，可被阿米洛利阻断。插入膜中的通道数量、通道开放率或通道开放时间可调节ENaC通道的活性。ENaC可在内质网、高尔基体进行合成和加工，成熟的ENaC以胞吐的方式融合于细胞膜，随后被泛素化以胞吞的方式进入细胞降解[6-7]。人ENaC是由三个具有相当氨基酸同源性和相同拓扑结构的亚基α、β、γ组成，分别由SCNN1A、SCNN1B、SCNN1G基因编码。每个亚基具有两个跨膜螺旋(TM1和TM2)，构成胞质氨基和羧基末端[8]。细胞质侧结构域包含被特定激酶磷酸化的位点，具有指导蛋白质-蛋白质和蛋白质-脂质相互作用、影响通道门控或转运的特定基序，是直接影响通道门控或转运的位点，在膀胱、肾集合管、肠道、肝脏、肺脏等可见表达。结肠是钠通道表达的重要部位。小肠钠通道并非Na+重吸收的主要途径，而主要通过糖或氨基酸的同向转运或Na+/H+交换[9]。ENaC负责Na+的限速重吸收，从而在维持钠稳态[10]、细胞外液总量、血压[9]和肾脏K+分泌[11]中起重要作用。亚单位的不同组合组成的通道可能具有不同的生物物理性质。此外，通道诱导对顶端Na+通透性的增加程度可能在不同组织、物种和发育阶段之间有明显差异[9]。

二、ENaC的信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)是最主要的促炎细胞因子激活信号通路，包括细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase, ERK)、JNK和p38MAPK。ERK和p38MAPK在转录、翻译和翻译后修饰的不同阶段以各种方式调节ENaC。研究[12]证实，ERK参与细胞因子诱导的ENaC抑制和表皮生长因子(EGF)介导的结肠炎小鼠模型中Na+转运的恢复。泛素连接酶Nedd4负责ENaC的泛素化和降解[6,13]。Nedd4-2可在表达ENaC的组织中表达，并在调节通道活性中具有关键作用[11]。Nedd4-2 WW结构域在体外与ENaC亚基的羧基末端富含脯氨酸的脯氨酸-酪氨酸(PY)基序相互作用[6,14]。与WW1相比，PY基序可更好地与WW2和WW3结合。ERK可直接磷酸化βT613和γT623，紧邻Nedd4-2结合必需的PY基序[14]，促进通道与Nedd4之间的相互作用，从而下调ENaC，抑制ENaC活性。因此，ERK可抑制ENaC亚基的转录，使ENaC mRNA不稳定，并增强ENaC亚基的泛素化和蛋白酶体降解[13-14]。ERK可能还可与其他激酶共同对βT613和γT623进行磷酸化，有利于ENaC与Nedd4相互作用并下调通道。Nedd4-2、SGK1、GILZ1以及Raf-MAP激酶信号通路成员存在于与ENaC相关的复合物中，称为ENaC调节复合物[7,15]。但Nedd4-2与Nedd4-1功能存在差异[14]，故ENaC调节复合物的功能需进一步研究进行评估。

Zeissig等[16]的研究将大鼠远端结肠暴露于大量肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha, TNF-α)中，成功模拟了CD患者的变化；TNF-α可呈时间依赖性地磷酸化ERK1/2、p38MAPK和JNK，激活MAPK。MAPK/ERK选择性抑制剂U0126可阻断TNF-α对ENaC依赖性电Na+吸收的抑制，无TNF-α存在时，电Na+的吸收未受影响。而p38MAPK和JNK抑制剂对TNF-α介导的ENaC抑制并无影响。

已知调节ENaC的其他一些细胞外或细胞内信号原则上可激活ERK[14]。低血压休克是一种ERK激活因子，其在极度渗透压的上皮细胞中起重要作用。转化生长因子β(TGF-β)可抑制醛固酮诱导的Na+电导。ERK参与Ca2+诱导的Na+转运抑制。与激活ERK相关的其他因素有待进一步研究。

总之，目前研究已证实ERK通过增强ENaC与Nedd4的通道关联来降低ENaC活性。Na+转运过程中生理调节的确切作用有待进一步研究。

三、ENaC与IBD的关系

IBD是一种自身免疫相关疾病，可导致严重的腹泻、腹痛、直肠出血等症状。IBD患者腹泻的精确机制尚不清楚，在葡聚糖硫酸钠(dextran sulphate sodium, DSS)诱导的结肠炎模型中发现，腹泻的发生与活性Na+吸收减少密切相关[3]。因此推测，在IBD患者体内炎症可能导致离子转运和上皮屏障功能受损，影响ENaC介导的Na+转运并改变紧密连接功能，导致吸收不良和渗出性腹泻。在正常人类远端结肠和直肠中，电Na+吸收(由ENaC介导)是主要的Na+吸收过程，造成管腔负性透壁黏膜电势差[17]。电势差丢失是活动性UC患者黏膜炎症的特征，与电Na+吸收受损呈正相关，可反映顶端ENaC的明显功能障碍[2]。而在回肠末端受累的活动性CD患者非炎症性乙状结肠段中，ENaC介导的电Na+吸收亦明显受损[16]。推测ENaC下调，Na+吸收减少，导致IBD相关腹泻。CD患者非炎症性肠段由于γ-ENaC转录减少，通过ENaC吸收的电Na+显著受损[16]。在UC患者中，升高的促炎细胞因子选择性地降低β-和γ-ENaC表达，通过降低结肠Na+吸收而导致腹泻[2]。由此可见，ENaC与IBD密切相关，诱导ENaC转录表达可能是治疗IBD患者腹泻的潜在治疗靶点[2,16]。

1. ENaC与TNF-α：TNF-α作为重要的促炎因子和免疫调节因子，在IBD的发病过程中参与炎症的发生以及信号转导。Barmeyer等[18]对CD患者的研究发现，TNF-α可抑制醛固酮诱导的电Na+转运。结果显示，TNF-α培养6 h后，上皮电阻仅略微降低了20%。以往研究已证实，早期醛固酮对β和γ亚基mRNA表达的影响与电Na+转运的增加之间存在直接相关性。其可能的原因是β-和γ-ENaC转录受到抑制，而非α-ENaC，TNF-α可降低电Na+转运。该研究在含有γ-ENaC启动子区γ亚基的编码区上游扩增并克隆了一个片段，在TNF-α存在的情况下测定HT-29/B6细胞中的报道基因。结果发现TNF-α可下调基础γ-ENaC启动子活性。因此，TNF-α通过影响启动子调节水平的基因表达而抑制ENaC介导的Na+吸收。然而，白细胞介素1β(interleukin 1β, IL-1β)亦可抑制电Na+吸收，故认为CD患者非炎症性肠段中ENaC的抑制是多种促炎细胞因子协同作用的结果。Amasheh等[2]对UC患者的研究发现，TNF-α在体外选择性地降低人类远端结肠β-和γ-ENaC表达，TNF-α对ENaC表达具有直接影响，可能与UC黏膜屏障功能有关。需进一步研究促炎细胞因子与ENaC相互作用的机制，为IBD的治疗提供新方向。

2. ENaC与肠黏膜屏障：目前普遍认为肠黏膜屏障功能异常是IBD发病的分子基础。肠黏膜在分子和离子跨上皮转运中起关键作用。当炎症导致上皮损伤时，黏膜失去其屏障功能，水分随粪便流失以及离子和其他分子转运受损。Zeissig等[16]发现，CD患者炎症性肠段上皮屏障功能严重损伤，非炎症性肠段上皮屏障功能未发生改变，而ENaC均受到损害。其机制可能是：①上皮转运过程对促炎细胞因子的敏感性较紧密连接增高；②炎症部位与非炎症部位的细胞因子模式不同。Amasheh等[2]在IL-2缺陷小鼠中发现，在炎症早期，上皮屏障功能障碍发生前，就已发生电Na+吸收损伤。无屏障功能障碍时亦可发生主动运输下调，进一步证实炎症介质对ENaC表达的特定干扰。今后应进一步研究肠黏膜屏障不一致时ENaC的表达，以探讨IBD的发病机制。

3. ENaC与药物

①ENaC与糖皮质激素(glucocorticoid, GC)：GC可通过多种形式影响ENaC表达。在细胞内，GC可通过与特定的糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor, GR)结合，使GR复合物解离，GR转移至细胞核中，与DNA上糖皮质激素反应原件结合，在转录、翻译和翻译后修饰水平调节ENaC的表达[19]。Bergann等[20]发现，地塞米松不仅可阻止TNF-α介导的ENaC抑制，而且还可协同TNF-α诱导HT-29/B6-GR细胞和大鼠远端结肠中ENaC依赖性的Na+吸收。这一发现与以往认为的TNF-α通过抑制ENaC而影响Na+吸收的结果不同。产生这种协同作用的原因可能是TNF-α可延长GR mRNA半衰期，导致TNF-α介导的GR蛋白水平增加。然而，具体机制有待进一步探索。

②ENaC与生物制剂：生物制剂抗TNF-α制剂是对传统GC治疗无效者的有效替代治疗选择。TNF-α是重要的促炎因子，通过ERK1/2信号通路抑制ENaC依赖性Na+吸收。ERK1/2抑制剂可显著改善TNF-α对ENaC依赖性电Na+吸收的抑制，而在缺乏TNF-α的情况下，其对电Na+吸收无影响[16]。抗TNF-α制剂能显著改善IBD患者腹泻、腹痛等临床症状，并促进黏膜愈合，进一步改善ENaC功能，达到临床缓解。然而ENaC受TNF-α的影响较黏膜屏障更大[21]，抑制TNF-α可增加ENaC表达，目前有关抗TNF-α制剂与ENaC关系的报道较少见，需行进一步研究。需指出的是，使用抗TNF-α制剂治疗达到临床缓解后，黏膜异常基因表达仍存在，成为IBD复发的潜在风险，而ERK1/2抑制剂能促进肠上皮细胞分化和成熟以及增强上皮屏障的功能，故ERK1/2抑制剂有望成为IBD新型的治疗药物[22-23]。

③ENaC与盐皮质激素：盐皮质激素醛固酮是负责维持所有陆生脊椎动物中盐与水平衡的主要激素[24-25]。其主要作用是刺激胃肠道远端和肾脏的Na+吸收。甲基化反应参与醛固酮对ENaC的激活[26-28]。醛固酮刺激蛋白质和磷脂的羧基甲基化，而抑制这些反应会削弱ENaC对类固醇刺激的反应[29-30]。

④ENaC与其他药物：随着研究的不断深入，其他药物如雌孕激素、胰岛素、丁酸盐等均能影响ENaC的表达，但机制尚不明确，仍需继续探索。

4. ENaC与治疗：一方面，抑制促炎因子介导的ENaC抑制可增加ENaC的表达。TNF-α制剂是目前治疗UC的重要手段[31]。临床亦对促炎因子IL-6和IL-12的靶向抗体和药物进行了研究[32]。另一方面，诱导ENaC转录可增加ENaC的表达。ERK的局部抑制剂可能是治疗IBD患者腹泻的潜在治疗靶点[2,16]。GC治疗可抑制ERK活化而非p38MAPK和JNK活化，通过增加Na+吸收可改善IBD患者的腹泻症状[33]。Zeissig等[34]的研究表明，用于治疗IBD的短链脂肪酸丁酸盐可激活ENaC的转录。因此，抑制TNF-α介导的ENaC抑制联合诱导ENaC转录，有望成为恢复IBD患者Na+吸收最有潜力的治疗策略。

四、结语

近年来，国内外学者对ENaC的结构、分布和功能进行了深入地研究，ENaC及其信号通路正日益成为研究热点，越来越多的证据表明ENaC在IBD中发挥重要作用。进一步探索ENaC与IBD的关系，将为IBD的治疗提供新思路。