黏液屏障在炎癥性腸病中的研究進(jìn)展*

陳中霞　孫　靜　占　強

江蘇省無錫市人民醫(yī)院消化科(214023)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一種慢性非特異性腸道炎癥性疾病，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease, CD)。其發(fā)病原因尚未完全闡明，主要與基因、環(huán)境、免疫功能紊亂以及腸道黏膜屏障功能失調(diào)有關(guān)[1]。黏液屏障作為腸道黏膜屏障的第一道防線，在IBD發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用[2]。近年隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，黏液屏障的組成和功能逐漸被認(rèn)識。本文就黏液屏障在IBD中的研究進(jìn)展作一綜述。

一、黏液屏障的結(jié)構(gòu)和功能

腸道黏液屏障主要分為兩層：內(nèi)層黏液結(jié)構(gòu)致密，緊密附著于腸上皮細(xì)胞，形成抗菌屏障；外層黏液結(jié)構(gòu)松散，為腸道共生菌提供棲息點[3]。外層黏液因腸內(nèi)容物摩擦不斷被消耗，內(nèi)層黏液不斷轉(zhuǎn)換為外層黏液，而杯狀細(xì)胞可通過胞吐作用釋放黏蛋白顆粒，不斷補充內(nèi)層黏液。致病菌侵犯黏液屏障時，黏液分泌速度加快，并沖刷致病菌，從而維持黏液屏障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及內(nèi)層黏液的無菌狀態(tài)。然而杯狀細(xì)胞的更新速度有限，持續(xù)致病菌刺激可引起黏液分泌不足，從而導(dǎo)致黏液屏障缺陷[4]。

黏液屏障功能與黏液厚度和質(zhì)量有關(guān)。UC患者結(jié)腸黏液層變薄，腸道內(nèi)細(xì)菌可與腸上皮細(xì)胞接觸，引起腸道炎癥。腸道黏液主要是由O-糖基化的黏液素通過C端二聚化或N端三聚化形成。黏液質(zhì)量與黏液素的糖基化、唾液酸化、硫酸鹽化等有關(guān)[5]，糖基化修飾使黏液素不易被蛋白水解酶降解，而唾液酸化和硫酸鹽化可增加黏液素的黏度。

二、黏液屏障改變與腸道炎癥的相關(guān)性

1. 結(jié)腸炎小鼠腸道黏液屏障改變：葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠黏液屏障功能失調(diào)主要表現(xiàn)為杯狀細(xì)胞破壞以及黏液素消耗[3]。研究[6]發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠給予5% DSS后，腸道細(xì)菌可在4 h內(nèi)穿透黏液內(nèi)層，并在12 h內(nèi)到達(dá)腸上皮細(xì)胞，且這些病理改變均先于黏膜炎癥細(xì)胞浸潤等出現(xiàn)。此外，黏液屏障破壞程度與疾病活動指數(shù)(DAI)評分變化一致，證實黏液屏障功能受損與腸道黏膜炎癥具有一定的相關(guān)性。白細(xì)胞介素(IL)-10基因敲除誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠腸道總黏液層和黏液內(nèi)層厚度、杯狀細(xì)胞和黏液腺泡數(shù)量與野生型小鼠相比無明顯差異，但其黏液層更易被腸道細(xì)菌穿透[6]，提示腸道黏液質(zhì)量可在病理條件下發(fā)生改變，并在黏液屏障功能失調(diào)中發(fā)揮重要作用。

2. IBD患者腸道黏液屏障改變：UC患者結(jié)腸黏膜發(fā)生炎癥性損傷，杯狀細(xì)胞和黏液素減少，總黏液層和黏液內(nèi)層明顯變薄[7]。同時，UC患者結(jié)腸黏液糖基化和硫酸鹽化水平明顯降低，導(dǎo)致大量腸道細(xì)菌直接與腸上皮細(xì)胞接觸[8]。UC患者腸道黏液素合成、分泌減少，黏液素糖基化水平發(fā)生顯著改變，且與腸道炎癥程度具有一定的相關(guān)性[9]。

CD患者腸道炎癥常慢性遷延，且病變范圍廣，大量炎癥因子刺激腸道黏液分泌，導(dǎo)致黏液層明顯增厚[10]，然而仍有大量細(xì)菌穿透黏液屏障直接與腸上皮細(xì)胞接觸，這可能與CD患者黏液質(zhì)量改變(糖基化和硫酸鹽化減少，唾液酸化增強)有關(guān)[8]。

三、腸道黏液屏障功能失調(diào)在IBD發(fā)生、發(fā)展中的作用

1. 腸道菌群與黏液屏障：腸道黏液外層寄生有大量腸道細(xì)菌，宿主與菌群維持互惠互利的共生關(guān)系。生理條件下黏液屏障與腸道菌群處于動態(tài)平衡，當(dāng)黏液屏障功能缺陷或腸道致病菌數(shù)量過多時，細(xì)菌可穿透黏液層到達(dá)腸上皮細(xì)胞，誘發(fā)腸道炎癥。IBD患者腸道菌群失調(diào)表現(xiàn)為細(xì)菌負(fù)荷量增加以及細(xì)菌種類改變[11]：黏液降解能力較強的細(xì)菌(如扭鏈瘤胃球菌)數(shù)量增加，而黏液降解能力較弱的細(xì)菌(如Akkermansiamuciniphila)比例顯著下降。此外，IBD患者腸道菌群中的部分細(xì)菌可降解黏液硫酸鹽化基團(tuán)，使黏液層更易于被穿透[12]。

2. 腸道免疫系統(tǒng)與黏液屏障：腸道細(xì)菌(尤其是致病菌)穿透黏液內(nèi)層后，直接與上皮細(xì)胞接觸，進(jìn)而激活獲得性免疫應(yīng)答，調(diào)控杯狀細(xì)胞分化、黏液分泌及其糖基化，發(fā)揮對宿主的保護(hù)作用。IBD患者獲得性免疫系統(tǒng)被過度激活后，釋放大量炎癥因子，進(jìn)而破壞腸道黏液屏障[13]。其中，Th2細(xì)胞分泌的IL-13可促進(jìn)杯狀細(xì)胞增殖以及腸道黏液分泌，介導(dǎo)黏液素的糖基化過程，預(yù)防腸道致病菌誘發(fā)的感染[14]。

3. 自噬與黏液屏障：自噬相關(guān)基因ATG16L1是IBD易感基因之一[15]，自噬功能異?？捎绊?zhàn)ひ浩琳辖Y(jié)構(gòu)和功能。自噬基因(如Atg7、Atg5等)缺陷可引起杯狀細(xì)胞數(shù)量和黏液素分泌減少，從而導(dǎo)致黏液屏障對致病菌的抵抗力顯著降低[16]。NOD樣受體蛋白6(NLRP6)缺陷可影響杯狀細(xì)胞自噬以及腸道黏液分泌，并增加小鼠對DSS的敏感性[17]。

然而，Sun等[18]發(fā)現(xiàn)飼養(yǎng)于無特定病原體(SPF)環(huán)境中的IL-10基因敲除小鼠在8～12周時可出現(xiàn)自發(fā)腸道炎癥，其中輕度炎癥小鼠腸道黏液厚度正常，但其黏液內(nèi)層已可見細(xì)菌穿透，提示黏液屏障失調(diào)可能先于腸道炎癥發(fā)生，與Johansson等[6]和Tsuboi等[16]的研究結(jié)果相一致。黏液屏障與IBD的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究來明確。

四、IBD黏液屏障功能失調(diào)的治療進(jìn)展

黏液屏障功能失調(diào)與腸道炎癥的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，故黏液屏障是IBD患者病情監(jiān)測的重要指標(biāo)和治療的主要方向。目前已有針對黏液屏障功能調(diào)節(jié)的治療藥物應(yīng)用于臨床，如脂肪酸合酶(FAS)、硫化要(H2S)、短鏈脂肪酸(SCFA)、益生元、益生菌等。

1. FAS：FAS是一種對脂質(zhì)合成至關(guān)重要的胰島素反應(yīng)關(guān)鍵酶。UC患者腸道FAS表達(dá)減少[19]，而高胰島素血癥可降低IBD患者的臨床復(fù)發(fā)率，提示FAS與IBD發(fā)生、發(fā)展之間存在一定相關(guān)性。研究[20]發(fā)現(xiàn)，糖尿病模型小鼠FAS可調(diào)節(jié)腸道黏液素分泌，維持黏液屏障穩(wěn)態(tài)，而FAS缺陷則導(dǎo)致黏液素分泌減少。此外，F(xiàn)AS可促進(jìn)黏液素N端棕櫚?；?，改善腸道黏液質(zhì)量。

2. H2S：H2S作為一種重要的信號分子，已被證實可影響多種胃腸道功能。H2S有助于提高黏膜防御功能，加速胃腸道黏膜愈合，促進(jìn)炎癥緩解。研究[21]證實H2S對腸道黏液屏障具有調(diào)節(jié)作用：H2S產(chǎn)生關(guān)鍵酶基因缺陷或表達(dá)下降均可增加小鼠結(jié)腸炎的易感性，抑制腸道黏液產(chǎn)生；而治療性的H2S干預(yù)可緩解小鼠結(jié)腸炎癥狀，促進(jìn)腸道黏液產(chǎn)生，修復(fù)腸道微生物膜。

3. SCFA：SCFA是腸道未消化食物成分經(jīng)細(xì)菌發(fā)酵后的產(chǎn)物，主要包括乙酸、丙酸、丁酸。研究[22]發(fā)現(xiàn)CD患者腸道菌群失調(diào)主要表現(xiàn)為丁酸鹽產(chǎn)生菌比例減少，如普拉梭菌等。丁酸鹽對IBD具有治療作用[23]，外源性丁酸鹽干預(yù)可減輕結(jié)腸炎小鼠腸道炎癥[24]。此外，丁酸鹽可為杯狀細(xì)胞提供能量，并通過誘導(dǎo)自噬來調(diào)節(jié)杯狀細(xì)胞黏液分泌，從而維持腸道黏膜內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，預(yù)防結(jié)腸炎發(fā)生[3,16-17]。

4. 益生元和益生菌：益生元是由不被消化的食物成分經(jīng)選擇性發(fā)酵形成，可調(diào)節(jié)腸道菌群。益生元可下調(diào)IL-10基因敲除小鼠腸道炎癥因子表達(dá)，減少腸上皮細(xì)胞破壞，并可影響腸道黏液素生成，抵抗致病菌侵襲[25]。益生元還可影響腸道黏液素的唾液酸化和硫酸鹽化，調(diào)節(jié)黏液質(zhì)量[26]。益生菌作為一種有益的活菌制劑，具有改善腸道微環(huán)境的作用。研究[27]發(fā)現(xiàn)益生菌(如VSL#3)可影響?zhàn)ひ核睾铣?、分泌，抑制炎癥因子產(chǎn)生，促進(jìn)腸上皮屏障功能恢復(fù)。

五、結(jié)語

黏液屏障作為腸道黏膜屏障的第一道防線，其功能失調(diào)可促進(jìn)多種疾病發(fā)生、發(fā)展，包括IBD、缺血性腸炎、腸易激綜合征等。IBD患者存在明顯的黏液屏障功能失調(diào)，可影響腸道微生態(tài)、免疫系統(tǒng)和自噬作用，引起疾病進(jìn)展。目前已有針對腸道黏液屏障的治療方案應(yīng)用于臨床，隨著對黏液屏障在IBD中作用研究的深入，其有望成為IBD治療的新靶點。

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