凋亡調(diào)控基因Bcl-2、Bax與肝硬化腸黏膜屏障關(guān)系的研究進(jìn)展

周云，陳衛(wèi)國，文劍波

（1.贛南醫(yī)學(xué)院，江西贛州341000；2.贛南醫(yī)學(xué)院附屬萍鄉(xiāng)醫(yī)院消化內(nèi)科，江西萍鄉(xiāng)337000）

凋亡調(diào)控基因Bcl-2、Bax與肝硬化腸黏膜屏障關(guān)系的研究進(jìn)展

周云1，陳衛(wèi)國2，文劍波2

（1.贛南醫(yī)學(xué)院，江西贛州341000；
2.贛南醫(yī)學(xué)院附屬萍鄉(xiāng)醫(yī)院消化內(nèi)科，江西萍鄉(xiāng)337000）

腸道不僅可以消化吸收食物中的營養(yǎng)物質(zhì)、排泄代謝廢物，而且可以阻止病原微生物及有害物質(zhì)通過腸道跨細(xì)胞和細(xì)胞旁轉(zhuǎn)運(yùn)侵入機(jī)體，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，即腸道的黏膜屏障功能(IBF)。腸黏膜屏障與多種臨床疾病密切相關(guān)，多項(xiàng)研究表明肝硬化可引起腸黏膜屏障功能損害，使細(xì)菌及其產(chǎn)物進(jìn)入血液，進(jìn)而引發(fā)內(nèi)毒素血癥，使肝功能進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致肝衰及其他并發(fā)癥的發(fā)生。細(xì)胞凋亡是由多個基因控制的一種細(xì)胞自我毀滅以消除舊的和受損的細(xì)胞從而達(dá)到保護(hù)正常細(xì)胞免受外界干擾的方法，是一種常見的生理過程。Bcl-2蛋白家族在執(zhí)行或停止細(xì)胞凋亡中發(fā)揮關(guān)鍵的作用，Bcl-2、Bax是Bcl-2家族中作用相反、有同源結(jié)構(gòu)域的一對蛋白質(zhì)，其比值直接決定著細(xì)胞是生存還是死亡。本文就近年來關(guān)于凋亡調(diào)控基因Bcl-2、Bax在肝硬化腸黏膜屏障中的作用作一綜述。

肝硬化；細(xì)胞凋亡；腸黏膜屏障；Bcl-2；Bax

肝硬化是由不同病因所致的肝細(xì)胞損傷，涉及細(xì)胞因子介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)靜止星狀細(xì)胞的激活向肌成纖維細(xì)胞樣表型和纖維化轉(zhuǎn)變并最終形成假小葉，是各種慢性肝病的最終走向。2010年全世界約103萬死于肝硬化，較1990年增長超過33%。是世界上第十四大疾病死亡原因[1]。肝硬化門脈高壓腸道長期淤血、缺氧常造成大量腸黏膜細(xì)胞的損傷、凋亡以及腸道細(xì)菌、內(nèi)毒素的移位，極大的削弱了腸黏膜屏障的功能。Bcl-2家族根據(jù)成員結(jié)構(gòu)和功能的不同分為抑制凋亡的家族成員(Bcl-2、Bcl-xl等)和促進(jìn)凋亡的家族成員(Bax、Bcl-xs等)兩類，凋亡的發(fā)生與否取決于這兩類成員的相對數(shù)量。因此，認(rèn)識凋亡調(diào)控基因Bcl-2、Bax與肝硬化腸黏膜屏障功能損害之間的關(guān)聯(lián)，將有助于肝硬化及其并發(fā)癥的預(yù)防和治療。

1 肝硬化腸黏膜屏障損害機(jī)制研究

腸道和肝臟之間存在著密切的相互作用，肝臟產(chǎn)生的有益物質(zhì)主要由腸道吸收，超過70%的血液供應(yīng)是通過門靜脈由腸道經(jīng)靜脈直接流入的，可有效抵御腸源性異常免疫反應(yīng)。肝硬化損害腸黏膜屏障機(jī)制有：（1）缺氧及缺血再灌注氧自由基的損傷：研究表明[2]，病理損傷時ZO-1蛋白對腸黏膜屏障緊密連接和完整性維護(hù)起著重要的作用。肝硬化門靜脈高壓可引起腸道組織缺血缺氧，腸黏膜缺血缺氧后結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)發(fā)生改變，如上皮細(xì)胞脫落，絨毛破裂，絨毛/隱窩比值下降等;同時可誘導(dǎo)空腸和回腸細(xì)胞凋亡，并可導(dǎo)致腸黏膜緊密連接蛋白如ZO-1表達(dá)明顯下降和腸上皮細(xì)胞緊密連接的完整性中斷，ZO-1表達(dá)下降、緊密連接破壞可引起腸道黏膜通透性增高，使腸屏障功能發(fā)生障礙。肝硬化門靜脈高壓腸道缺血發(fā)生再灌注時在黃嘌呤氧化酶催化下產(chǎn)生大量的氧自由基，氧自由基對組織或細(xì)胞有強(qiáng)大的破壞作用，加劇腸黏膜屏障功能的損害。（2）腸道細(xì)菌及內(nèi)毒素的損傷：肝硬化宿主免疫防御功能下降、小腸細(xì)菌過度生長、腸黏膜通透性的損害有利于細(xì)菌移位[3-4]。細(xì)菌移位這個術(shù)語是1979年首次使用，細(xì)菌移位是指活的微生物及其毒性產(chǎn)物主動或者被動滲透在黏膜上皮層、黏膜固有層，隨后再遷移到淋巴結(jié)或腸外的位置。腸道菌群移位最常發(fā)生于腸系膜淋巴結(jié)、肝和脾臟，可導(dǎo)致腸源性內(nèi)毒素血癥和菌血癥并激活巨噬細(xì)胞釋放一系列炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子，導(dǎo)致SIRS甚至MODS，最終可能導(dǎo)致死亡。內(nèi)毒素血癥早期就可抑制腸黏膜上皮細(xì)胞的增生、同時促進(jìn)凋亡，腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)受到破壞，引起腸黏膜屏障功能的障礙。（3）細(xì)胞因子的損傷：肝硬化常合并感染產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子，其中腫瘤壞死因子α（TNF-α）在炎癥反應(yīng)中起著核心作用，可直接中斷緊密連接、降低腸上皮單層屏障功能及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，增加腸屏障通透性，而腸屏障通透性增加又進(jìn)一步加重細(xì)菌移位，形成了一個正反饋[5]。TNF-α還可促進(jìn)IL-1、IL-6、IL-8、NF-ΚB等炎癥介質(zhì)的釋放使毛細(xì)血管通透性升高、激活凝血途徑、誘導(dǎo)凋亡從而發(fā)揮損傷腸黏膜上皮細(xì)胞作用；而腸道損傷又可引起誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)催化產(chǎn)生大量NO，高濃度的NO導(dǎo)致亞硝酸鹽過氧化物和氧化一氧化氮在線粒體膜上沉積，線粒體功能受損并導(dǎo)致組織缺氧、代謝減少加速腸上皮細(xì)胞的凋亡。（4）腸道免疫功能受損：晚期肝硬化時參與免疫反應(yīng)的細(xì)胞和體液成分減少，網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的活性降低，巨噬細(xì)胞的吞噬能力下降，以及白細(xì)胞在門脈高壓癥內(nèi)臟充血引起的炎癥反應(yīng)中得不到補(bǔ)充[6-7]。且吸附到黏膜內(nèi)的病原微生物及其他有害物質(zhì)也因腸黏膜細(xì)胞s IgA的分泌減少得不到有效清除，從而損害腸黏膜屏障。（5）腸內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的影響：肝硬化失代償期常伴有低蛋白血癥、食欲差、營養(yǎng)不良，腸黏膜上皮細(xì)胞因缺乏營養(yǎng)會發(fā)生萎縮、凋亡。（6）腸道動力障礙：肝硬化門脈高壓胃腸道長期處于淤血水腫，正常肌電活動受到破壞以及激素水平的改變等導(dǎo)致消化道運(yùn)動節(jié)律紊亂，營養(yǎng)物質(zhì)供給以及代謝產(chǎn)物不能及時運(yùn)走可引起腸上皮細(xì)胞發(fā)生病變導(dǎo)致腸黏膜屏障功能損害。而腸黏膜屏障功能受損使內(nèi)毒素輕易進(jìn)入血液到達(dá)肝臟，干擾肝細(xì)胞代謝并激活肝臟枯否細(xì)胞，釋放炎性因子TNF-α、NO、氧自由基、IL-6等導(dǎo)致肝損傷，并啟動誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)基因，使NO合成增加，血管擴(kuò)張加重肝硬化高動力循環(huán)狀態(tài)。內(nèi)毒素還可激活肝臟星狀細(xì)胞，使肝纖維化、肝內(nèi)血管阻力增加，并通過內(nèi)源性途徑大量消耗凝血因子，產(chǎn)生內(nèi)源性肝素樣物質(zhì)加劇凝血功能障礙，增加了食管靜脈曲張破裂出血的概率。腸上皮細(xì)胞的凋亡刺激活性氧（ROS）和促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-4的產(chǎn)生，導(dǎo)致進(jìn)一步的組織和血管的損傷[8-9]。以上不僅對肝臟形成“二次打擊”，反過來也加重腸黏膜屏障功能的損傷，并形成全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）對機(jī)體其他組織器官造成損害。

2 凋亡調(diào)控基因Bcl-2、Bax與肝硬化腸黏膜屏障損害的關(guān)聯(lián)

腸黏膜屏障功能受損的早期表現(xiàn)和重要指標(biāo)之一是黏膜的通透性增加。約30%～40%的肝硬化患者出現(xiàn)腹水時血及腹水中細(xì)菌的DNA水平增加，提示出現(xiàn)腹水時腸道的通透性增加[10-11]，腸上皮細(xì)胞的通透性增加導(dǎo)致腸道管腔內(nèi)容物包括病原微生物、毒素、抗原和固有免疫細(xì)胞混合，從而增強(qiáng)了在腸道的炎癥反應(yīng)。且肝硬化門脈高壓腸道因長時間缺血、缺氧出現(xiàn)腸黏膜淤血、水腫可導(dǎo)致大量腸黏膜上皮細(xì)胞（IEC）的凋亡，過多的細(xì)胞凋亡可能導(dǎo)致腸道屏障破壞隨后增加失控的細(xì)菌進(jìn)入腸壁發(fā)生炎癥的機(jī)會[12]；還可導(dǎo)致上皮衍生因子、抗菌肽質(zhì)量和數(shù)量的改變以及共生菌群移位進(jìn)入腸固有層，隨之引起炎癥使炎癥因子如TNF-α水平升高[13]。給予抗TNF-α治療后IEC凋亡水平顯著降低，提示中和TNF-α可能挽救IEC的過早死亡。研究認(rèn)為細(xì)胞凋亡常常也是導(dǎo)致上皮組織緊密連接破壞、通透性增高的重要原因[14]。雖然細(xì)胞凋亡是一種保護(hù)機(jī)制，但各種刺激可誘導(dǎo)過度凋亡，阻礙腸上皮細(xì)胞的修復(fù)和再生，導(dǎo)致腸屏障功能障礙，因此，腸上皮的穩(wěn)定性取決于上皮細(xì)胞增殖與凋亡的平衡。細(xì)胞凋亡是一種基因調(diào)節(jié)的細(xì)胞死亡形式，在組織的穩(wěn)定發(fā)展和維護(hù)中至關(guān)重要，通過這種細(xì)胞的程序性死亡維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)。Bcl-2家族蛋白在細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用,是細(xì)胞死亡的啟動子和閥門，Bcl-2和Bax是同一家族與細(xì)胞凋亡相關(guān)的一組基因，這對基因可以分別以同源及異源二聚體存在，當(dāng)Bax高表達(dá)時形成同源二聚體Bax-Bax誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；而Bcl-2高表達(dá)時則形成異源二聚體Bcl-2-Bax抑制細(xì)胞凋亡。且隨著Bcl-2表達(dá)的增加，同源二聚體Bax-Bax大量分離與Bcl-2形成更加穩(wěn)定的異源二聚體Bcl-2-Bax，從而抑制同源二聚體Bax-Bax誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。在細(xì)胞凋亡過程中，Bcl-2主要定位于線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核膜抑制細(xì)胞色素C的釋放來抑制細(xì)胞凋亡；Bax轉(zhuǎn)位并緊密結(jié)合到線粒體膜，破壞線粒體的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致細(xì)胞色素C的釋放和半胱天冬酶（caspase）如caspase-8、caspase-9的激活，引起caspase-3的裂解、核酸內(nèi)切酶的激活及DNA的核碎裂[15]，并通過多種caspase依賴途徑促進(jìn)細(xì)胞凋亡；因此，Bcl-2/Bax的比值決定著細(xì)胞凋亡[16]。胃腸道腫瘤的化療、放療常引起黏膜活性氧（ROS）的產(chǎn)生和DNA/非DNA的損傷，隨之激活特異性轉(zhuǎn)錄因子如NF-ΚB、IL-1β、COX-1等導(dǎo)致黏膜屏障的損傷[17]，而水飛薊素可通過減少氧自由基的產(chǎn)生、抑制脂質(zhì)過氧化及促進(jìn)Bcl-2 mRNA的表達(dá)和抑制Bax mRNA的表達(dá)來減少細(xì)胞凋亡，從而減輕化療藥物表柔比星引起的胃腸道黏膜屏障的損傷[18]。姜春燕等[19]認(rèn)為復(fù)方通腑顆粒通過抑制腸道菌群紊亂引起的內(nèi)毒素血癥可改善失代償期肝硬化患者的腸黏膜屏障功能。XB Fu等[20]發(fā)現(xiàn)酸性成纖維細(xì)胞生長因子（aFGF）通過調(diào)節(jié)Bcl-2和Bax的表達(dá)減少細(xì)胞的凋亡來保護(hù)缺血再灌注（I/R）損傷的腸道黏膜細(xì)胞。YZWang等[21]認(rèn)為胰島素樣生長因子I通過促進(jìn)Bcl-2 mRNA的表達(dá)、抑制Bax mRNA的表達(dá)減輕重癥胰腺炎（SAP）誘導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞的凋亡和降低內(nèi)毒素移位來保護(hù)腸黏膜屏障功能。研究顯示，氧化苦參堿通過下調(diào)Caspase-3的表達(dá)和上調(diào)Bcl-2/Bax的比值減輕新生大鼠缺氧缺血性腦損傷[22]。JBWen等[23]認(rèn)為氧化苦參堿通過抑制NF-kB信號通路的激活來抑制TNF-α和IL-6等炎癥因子的釋放，從而發(fā)揮阻斷炎癥反應(yīng)的作用，是一種新的腸道黏膜屏障損害的治療策略。細(xì)胞凋亡所致腸屏障功能受損可使細(xì)菌及大量外源性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)形成內(nèi)毒素血癥[24]。Y Liu等[25]發(fā)現(xiàn)黃芩素可部分降低肝硬化內(nèi)毒素血癥的發(fā)生，其機(jī)制為減少腸黏膜細(xì)胞的凋亡。冬蟲夏草通過促進(jìn)細(xì)胞增殖和抑制腸黏膜細(xì)胞的凋亡以及恢復(fù)腸黏膜緊密連接改善膿毒癥大鼠腸黏膜屏障功能障礙[26]。X Xu等[27]認(rèn)為在大鼠缺血再灌注模型中預(yù)防性應(yīng)用血栓通通過上調(diào)Bcl-2和下調(diào)Caspase-3及降低TNF-α可降低細(xì)胞凋亡率、增加腸蠕動來減少腸黏膜損傷。而氯沙坦通過增加Bcl-2/Bax的比率、抑制凋亡介質(zhì)Caspase-3的表達(dá)，減輕2,4,6-三硝基苯磺酸（TNBS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎引起的腸上皮細(xì)胞的凋亡[28]。即使是肝硬化早期腸屏障功能也與腸黏膜增殖的減少和增殖/凋亡率有關(guān)[29]。因此，我們認(rèn)為通過調(diào)節(jié)凋亡調(diào)控基因Bcl-2、Bax的表達(dá)來減少腸上皮細(xì)胞的凋亡是可以保護(hù)肝硬化腸黏膜屏障免受損害的有效方法。

3 結(jié)語

綜上所述，腸上皮細(xì)胞的過度凋亡（IECs）可能會損害腸黏膜屏障功能，已被公認(rèn)為慢性腸道炎癥過程的一個重要致病機(jī)制[30]。通過調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡的速度維護(hù)上皮屏障的完整性是維持腸道穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵，正常腸黏膜屏障對于維持人體的內(nèi)環(huán)境至關(guān)重要，如何改善腸道黏膜屏障功能并為治療肝硬化提出新的治療措施還需進(jìn)一步的研究。

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10.3969/j.issn.1009-4393.2017.17.105

文劍波，E-mail：wenjbpx@126.com