Specialized Pro-Resolving Mediators: Unveiling Their Role in Ulcerative Colitis
Recently, there has been a growing focus on the role of specialized pro-resolving mediators (SPMs) in ulcerative colitis (UC). SPMs facilitate the resolution of colonic inflammation by accelerating neutrophil clearance, promoting efferocytosis, and facilitating epithelial repair. These functions offer novel insights into the treatment of UC. This article provides a comprehensive review of the classification and mechanisms of action of SPMs. It also summarizes the latest research advances in their role in UC. The aim is to establish a theoretical basis and suggest new research directions for future therapeutic strategies.
Specialized Pro-Resolving Mediators
炎症消退失败或受损参与某些慢性炎症疾病的发病机制,如炎症性肠病(IBD)和类风湿性关节炎(RA)
特异性促炎症消退介质(specialized pro-resolving mediators, SPMs)是由ω-3和ω-6必需脂肪酸经相关酶催化产生的具有生物活性的内分泌物,包括消退素(resolvins, Rvs)、maresins (MaRs)、保护素(protectins, PDs)和脂氧素(lipoxins, LXs)
溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)是一种由免疫异常介导的慢性炎症性疾病,其特征为血便、腹泻和里急后重等。UC的发病机制十分复杂,与自身免疫紊乱、遗传因素、环境因素和微生物感染等有关
炎症是机体对微生物入侵或组织损伤的关键防御机制,表现为毛细血管扩张、通透性增加、白细胞迁移和组织水肿。微生物入侵时,病原体释放的相关分子模式(PAMPs)与细胞膜或细胞器膜表面的模式识别受体(PRRs)结合,有效激活了靶细胞。随后,这一激活过程引发复杂的生化反应,包括TNF-α、IL-1β和IL-6等细胞因子的合成和分泌。同时,趋化因子和促炎脂质介质也被合成和释放。在正常情况下,炎症反应具有自限性,其适时消退对于受损组织结构和功能的恢复至关重要。炎症的消退是一个积极的调节过程,包括清除细胞碎片和恢复组织的完整性,以实现稳态。介导因子如SPMs,在急性炎症的消退过程中由酶促反应产生。中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞等免疫细胞是SPMs的主要产生细胞。LXs源自ω-6脂肪酸花生四烯酸(AA),是白三烯(LTs)和前列腺素(PGs)等促炎脂质介质的前体
炎症的消退一定程度上是由脂质介质从促炎的二十烷类脂质转换到SPMs控制的
肠道炎症的特征是肠道通透性增加,上皮连接受损和炎症反应。在包括UC在内的慢性炎症条件下,黏膜促炎因子(如选择性的细胞因子和趋化因子)与SPMs之间的微妙平衡被扰乱,从而影响肠道上皮细胞的稳态和修复特性,导致上皮溃疡和屏障缺陷。由免疫细胞和上皮细胞合成的SPMs在促进炎症消退和恢复黏膜稳态中发挥重要作用
与其他器官系统类似,结肠炎症消退和组织修复需要中性粒细胞凋亡,并通过巨噬细胞中由SPMs信号介导的胞葬作用清除细胞碎片
消退素,即消退阶段作用产物,包括RvD1-RvD6组成的D系列、RvE1-RvE3组成的E系列和RvT1-RvT4组成的T系列。研究表明,Rvs可以激活G蛋白偶联受体(GPCR)信号介导炎症的消退和组织修复
RvD1是第一个被识别的SPM,与GPR32和ALX/FPR2结合,而RvD2选择性结合GPR18。此外,RvD3和RvD5均能结合并激活GPR32
在DSS诱导的小鼠急性结肠炎模型中,RvD1通过下调IL-6水平发挥抗炎作用。在DSS联合氧化偶氮甲烷(AOM)诱导的小鼠炎症相关结直肠癌模型中,RvD1通过调控IL6/STAT3/CyclinD1信号通路抑制IL-6诱导的有丝分裂和肿瘤形成,表现出预防和治疗肠道肿瘤的潜力
RvE1是首个被证实对中性粒细胞迁移具有强大抑制作用的消退素
脂氧素是花生四烯酸途径的代谢产物,主要由中性粒细胞和巨噬细胞生成。ALX/FPR2作为LXA4和阿司匹林触发的15-epi-LXA4 (ATL)的共同受体,在炎症调控中发挥着关键作用。研究表明,LXA4与ALX/FPR2的结合能够触发正反馈循环,在体内低剂量的情况下亦能增强ALX/FPR2的表达水平
在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中,LXA4通过下调NF-κB介导的促炎因子表达,显著降低了疾病活动指数并提高了生存率
保护素D1 (PD1)能够抑制炎症期间的中性粒细胞迁移,并且可以与RvE1协同发挥效应
与Rvs相似的是,巨噬细胞炎症消退介质MaRs具有强大的抗炎和促炎症消退特性,这些活性在很大程度上与其显著减少中性粒细胞迁移并增加巨噬细胞吞噬作用有关
治疗慢性炎症性疾病的理想药物应具有在不损害免疫系统防御能力的前提下抑制炎症反应的能力。SPMs通过发挥免疫消退而非免疫抑制的作用,是治疗UC非常有前景的候选药物。然而,SPMs体内易被迅速代谢失活,其稳定性仍有待提高
通过纳米材料制备药物,已被用于治疗包括炎症性疾病在内的多种疾病。纳米粒子的直径小于100纳米,具有诸如延长药物在体内降解时间等特性,这些特性可用于递送药物,包括SPMs及其类似物。由阿司匹林触发的RvD1/LXA4纳米粒子以及RvE1纳米粒子已被证明能够抑制机体急性炎症反应,加速炎症消退,并促进上皮伤口愈合
尽管免疫抑制疗法已广泛用于UC的治疗,但这些药物仍存在局限性,部分患者响应率并不高。近年来的研究认为,炎症消退途径失调可能是抗炎药物不足以阻止疾病进展的重要原因,消退途径功能失调以及SPMs生物合成不足导致炎症持续存在并促使肠黏膜稳态改变,使UC迁延不愈。与其他抗炎因子不同,SPMs的独特之处在于它们作为免疫调节剂而非单纯的抗炎或免疫抑制剂,其不会削弱机体对病原微生物的应对能力,而是增强内源性过程,协助机体在炎症反应后恢复稳态。因此,深入探究SPMs在炎症消退过程中的生物生成及其功效,将有助于我们设计更为精准的辅助疗法,促进黏膜修复,为UC的防治提供新的策略。
*通讯作者。