腸黏膜屏障功能檢測的研究進展

腸黏膜屏障功能檢測的研究進展

炎癥腸?。╥bd）是由病因不明的慢性腸炎（包括潰瘍性胃炎（tc）和克羅恩?。╟d）引起的慢性腸炎。目前，這種疾病可能與感染、免疫、遺傳、精神、環(huán)境等因素有關。近年研究發(fā)現(xiàn)IBD患者多存在不同程度的腸黏膜屏障功能異常,本文就腸黏膜屏障的結構和功能、評價方法、影響因素、腸黏膜屏障功能損傷與IBD的關系以及腸黏膜屏障功能的保護作一綜述。一、腸黏膜皮質結構正常腸黏膜屏障由機械屏障(腸黏膜上皮結構)、化學屏障(腸黏液、消化液等)、免疫屏障(腸黏膜淋巴組織、分泌型IgA)、生物屏障(正常腸道菌群)構成,能有效阻止腸道內細菌和內毒素易位,機械屏障是腸黏膜屏障最重要的組成部分。腸黏膜上皮結構包括完整的上皮細胞、上皮細胞刷狀緣嚴密的脂質雙分子層以及細胞側緣由黏著連接(adherensjunction)和緊密連接(tightjunction)構成的細胞連接。黏著連接在細胞識別和調節(jié)細胞間聯(lián)系方面具有重要意義,但并不直接起屏障作用。緊密連接主要由occludin蛋白、claudins蛋白、zonulaoccludens蛋白、連接黏附分子(junctionaladhesionmolecule)組成,多呈帶狀分布,主要功能為維持腸上皮細胞極性和調節(jié)腸黏膜屏障的通透性,不允許毒性大分子和微生物通過。腸黏液層包括800μm厚的非流動液層和黏蛋白層,可保護上皮層免受各種機械性和化學性損傷,同時限制上皮層與腸道微生物直接接觸。二、般腸皮質檢測探針評價腸黏膜屏障功能的定性方法為檢測易位至腸系膜淋巴結、肝、脾的腸道內細菌,但此法只適用于動物實驗研究,臨床應用價值不大。腸黏膜通透性增加是腸黏膜屏障功能異常的重要特征之一,其發(fā)生早于組織形態(tài)學改變,因此研究中常以腸黏膜通透性反映腸黏膜屏障功能,通透性增加提示腸黏膜屏障功能損傷。評價腸黏膜通透性常用的定量方法為檢測腸上皮對不同分子探針的通透性,理想的探針應具備在腸道內以簡單擴散的方式通過腸上皮被吸收、無毒性、不被機體代謝、無免疫原性等特點。常用的分子探針主要有糖分子探針、放射性核素探針、聚乙二醇(PEGs)類探針。糖分子探針包括甘露醇、乳果糖、鼠李糖、纖維二糖等,尿中濃度較血漿濃度高約100倍,易于檢測,臨床上較為常用。常用檢測糖分子探針的方法有氣相色譜法、氣-液相色譜法、比色法、酶學法等。放射性核素探針包括51Cr-EDTA、99mTc-DTPA。與其他探針相比,此類探針的優(yōu)點為易于檢測,缺點為準確度較低,對設備要求較高,且放射性核素可能對人體造成損害,故臨床應用受到一定限制。PEGs類探針包括PEG100、400、600、900、4000。此類探針分子量較大,除PEG400外,灌入腸腔后通常很少被吸收。PEGs既具有水溶性特點,又有一定的脂溶性,在腸道內的吸收易受滲透壓濃度的影響,靜脈注射后回收率甚低。目前除PEG400外,其余PEGs類探針均很少應用。三、腸黏膜屏障病理生理進展在饑餓和營養(yǎng)不良、嚴重感染、創(chuàng)傷等狀態(tài)下,腸黏膜屏障的結構將發(fā)生一系列病理生理變化,如腸黏膜萎縮、腸絨毛短而稀疏,導致黏膜通透性增加,黏膜屏障功能受損。1.降低腸黏膜屏障功能饑餓和營養(yǎng)不良可引起腸上皮細胞DNA含量和蛋白質合成減少,細胞增殖減低,腸黏膜萎縮,黏膜屏障功能受損;同時,腸黏膜分泌減少使黏液屏障缺失;蛋白質和能量不足使機體蛋白質水平降低,引起淋巴細胞數(shù)量減少,免疫球蛋白水平降低,巨噬細胞功能不良,甚至影響腸道和全身免疫功能。2.毒素的影響發(fā)生嚴重感染、膿毒血癥時,在細菌內毒素的直接作用和炎癥介質的介導下,腸黏膜和黏膜下水腫,腸絨毛頂部細胞壞死,黏膜通透性增加,黏膜屏障功能受損。3.黏膜缺損,更新變化在手術、燒傷、輻射等應激情況下,內臟血流減少,腸系膜低血流灌注導致腸黏膜缺血、缺氧,腸上皮細胞凋亡,黏膜修復能力減弱,通透性增加,黏膜屏障功能受損。動物實驗證實,一定劑量的電離輻射可使腸黏膜DNA和蛋白質含量降低,腸絨毛萎縮、腫脹、脫落,腸黏膜結構不完整,黏膜屏障功能受損。四、腸黏膜屏障功能損傷研究顯示CD患者腸黏膜通透性顯著高于UC患者和正常對照者,并與疾病活動度呈正相關,可用于疾病復發(fā)和預后的預測。SAMP1/YitFc小鼠發(fā)生的慢性回腸炎與人類CD類似,模型小鼠腸黏膜通透性增加,伴緊密連接蛋白claudin-2、occludinmRNA表達改變,且腸黏膜通透性增加早于回腸炎癥的發(fā)生。上述發(fā)現(xiàn)提示腸黏膜屏障功能損傷與IBD密切相關。IBD患者的腸黏膜屏障功能損傷主要與腸上皮細胞緊密連接的結構和功能異常有關。Marin等對CD患者末端回腸病變部位上皮細胞緊密連接結構的觀察顯示,鵝卵石樣黏膜處緊密連接結構破壞最為明顯,表現(xiàn)為異型、斷裂、與細胞軸方向偏離,而鵝口瘡樣潰瘍和小潰瘍處緊密連接結構破壞相對較輕,提示上皮細胞緊密連接結構異?？赡軐е履c黏膜屏障功能損傷。Schmitz等發(fā)現(xiàn)UC患者的炎癥乙狀結腸黏膜屏障功能嚴重受損,伴上皮細胞緊密連接結構改變,提示緊密連接結構改變可造成腸黏膜屏障功能損傷。S觟derholm等檢測了CD患者的遠端回腸手術標本,發(fā)現(xiàn)非炎癥黏膜的基礎通透性與對照組相似,經(jīng)腸腔內容物刺激后,腸黏膜通透性迅速增加,上皮細胞緊密連接擴張,以非炎癥黏膜為著,細胞連接旁絲狀肌動蛋白分解亦以非炎癥黏膜為著,提示CD非炎癥黏膜的緊密連接對腸腔內刺激更為敏感,該過程可能是由細胞骨架收縮異常介導的。這一發(fā)現(xiàn)表明即使是在無活動性炎癥的情況下,IBD患者的腸上皮細胞緊密連接亦可能出現(xiàn)異常,從而引起腸黏膜屏障功能損傷。IBD發(fā)病時,腸腔內抗原分子向黏膜固有層易位并激活固有層免疫細胞,產(chǎn)生大量炎性細胞因子和炎癥介質,炎性細胞因子可通過調節(jié)緊密連接蛋白的表達引起腸黏膜屏障功能損傷。Gassler等的研究顯示,UC或CD患者活動性炎癥黏膜組織的細胞連接蛋白及其mRNA表達顯著下調,而非活動性炎癥黏膜組織僅少數(shù)細胞連接分子如E-cadherin、α-catenin的表達受到影響,橋?；蚓o密連接相關蛋白的表達基本不變,非炎癥黏膜的細胞連接蛋白表達與正常對照組無明顯差異,提示細胞連接分子表達下調與IBD的炎癥過程有關。Zeissig等檢測了活動期和緩解期CD患者的乙狀結腸活檢標本,發(fā)現(xiàn)活動期CD患者腸黏膜屏障功能受損,上皮細胞緊密連接減少、中斷,occludin和封閉性緊密連接蛋白claudin-5、claudin-8表達下調,孔道形成緊密連接蛋白claudin-2表達顯著上調,上皮細胞凋亡增加,而緩解期CD患者的腸黏膜屏障功能、緊密連接蛋白表達和細胞凋亡均不受影響,提示緊密連接蛋白表達異常與IBD炎癥活動性有關。關于腸黏膜屏障功能損傷是IBD的病因還是繼發(fā)性改變,目前仍存在爭議。Hollander等對CD患者及其一級健康親屬的研究發(fā)現(xiàn),兩者腸黏膜通透性均顯著高于健康志愿者,因此推測腸黏膜屏障功能損傷并非繼發(fā)于腸道炎癥,而可能是CD的發(fā)病因素之一。目前觀點之一為CD患者的一級健康親屬腸黏膜通透性增加系由遺傳因素所決定,但在缺乏其他刺激因素的情況下不足以引起CD。動物模型研究顯示結腸黏液屏障缺失的Muc2-/-小鼠對葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的結腸炎易感,提示腸黏膜屏障功能損傷是UC的發(fā)病因素之一。有學者認為IBD以異常黏膜免疫反應為特征,而腸道微生物因素和腸黏膜屏障功能異?？纱龠M異常的黏膜免疫反應。表達于腸黏膜上皮的有機陽離子轉運蛋白(OCTN)缺陷可使細菌及其代謝產(chǎn)物的處理發(fā)生改變,導致上皮功能損傷,使正?；蛞寻l(fā)生紊亂的黏膜免疫系統(tǒng)過度暴露于腸道微生物中,從而增加CD的發(fā)生風險。目前腸黏膜通透性已成為鑒別存在IBD發(fā)生風險者或IBD早期患者的亞臨床標記物之一。五、各組大鼠腸黏膜透性指標的變化鑒于腸黏膜屏障功能損傷與IBD密切相關,保護和恢復腸黏膜屏障功能對IBD的治療具有重要意義。Suenaert等的研究顯示腫瘤壞死因子-α(TNF-α)抗體英夫利昔單抗可顯著修復活動期CD患者受損的腸黏膜屏障,治療后腸黏膜通透性指標降至正常范圍內。張文安等發(fā)現(xiàn)肝素可保護大鼠應激狀態(tài)(燙傷)下的腸黏膜屏障,抑制促炎細胞因子產(chǎn)生。劉鐵軍等發(fā)現(xiàn)微生物酵素可增加腸道益生菌數(shù)量,調節(jié)腸系膜淋巴結淋巴細胞凋亡,通過對生物屏障和免疫屏障的影響達到改善腸黏膜屏障功能的作用。Greenspon等的研究發(fā)現(xiàn)1-磷酸-鞘氨醇可顯著增加腸上皮細胞內和細胞連接中的黏著連接蛋白E-cadherin