植物多酚類化合物與腸道通透性相關(guān)研究進(jìn)展

張露瀠，趙 健，蘭 歡，曾 榛，宋家樂

桂林醫(yī)學(xué)院 1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；2.藥學(xué)院；3.公共衛(wèi)生學(xué)院，廣西 桂林 541100

腸黏膜屏障在腸道中起著生理屏障的作用，在機(jī)體的防御功能中占有重要地位[1]。越來越多的證據(jù)表明[2-4]，腸黏膜屏障通透性改變與眾多疾病有關(guān)，如炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)[包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease,CD)]、腸易激綜合征(irritable bowel syndrome, IBS)、結(jié)腸癌(colon cancer, CRC)等。腸黏膜屏障完整性的重建和腸道通透性的維持對(duì)恢復(fù)機(jī)體正常生理活動(dòng)起關(guān)鍵作用，且尋找安全有效的天然產(chǎn)物[3]對(duì)腸黏膜屏障功能和腸道通透性進(jìn)行改善也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。近年來，隨著人們對(duì)綠色健康飲食的熱衷，植物多酚類化合物逐漸受到大家的廣泛關(guān)注。相關(guān)研究顯示，水果、蔬菜、谷物中富含的多酚類化合物,可有效降低包括胃腸道在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生率[5]。植物多酚類化合物主要包括酚酸類化合物、黃酮類化合物、單寧等，它們除了具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗癌等功能，還可提高機(jī)體免疫力、改善自身情緒、促進(jìn)人體腸道健康，現(xiàn)已被醫(yī)藥、食品和營(yíng)養(yǎng)保健等多個(gè)領(lǐng)域關(guān)注[6-7]。本文將從以下方面對(duì)腸道通透性及植物多酚類化合物與腸道通透性的相關(guān)研究作一概述。

1 腸黏膜屏障功能與腸道通透性

腸道通透性與腸黏膜屏障功能有關(guān)，正常的腸道通透性取決于腸黏膜屏障的完整性。腸黏膜屏障包括機(jī)械屏障、生物屏障、免疫屏障和化學(xué)屏障，它們之間相互影響，共同維護(hù)腸黏膜屏障正常生理功能，對(duì)改善腸道通透性起重要作用。

1.1 機(jī)械屏障機(jī)械屏障由完整的腸黏膜上皮細(xì)胞構(gòu)成，是腸黏膜屏障最基礎(chǔ)也是相對(duì)重要的部分。腸黏膜上皮細(xì)胞間的連接有緊密連接、黏附連接、縫隙連接和橋粒，其中緊密連接是該機(jī)械屏障連接復(fù)合體頂端最主要的連接方式[8]。單層腸上皮細(xì)胞之間的緊密連接呈連續(xù)環(huán)狀的條帶結(jié)構(gòu)，其間的跨膜蛋白、信號(hào)分子等相互作用共同維持著細(xì)胞極性、腸上皮完整性及通透性，防止病原微生物、抗原和毒素等的入侵[9]。正常情況下腸道機(jī)械屏障對(duì)機(jī)體能產(chǎn)生較好的保護(hù)作用，但在疾病狀態(tài)下，上皮細(xì)胞通透性增加，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良影響[10]。

1.2 生物屏障生物屏障是可以抵抗外來菌株的腸內(nèi)常駐菌群，主要由大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、葡萄球菌屬、腸球菌屬和雙歧桿菌屬等組成[11]。通常情況下，益生菌黏附在腸黏膜上皮細(xì)胞表層，競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和空間,產(chǎn)生有機(jī)酸及細(xì)菌素等來抑制侵襲性菌群生長(zhǎng)，加強(qiáng)腸黏膜屏障功能，阻止病原體入侵[12-13]。

1.3 免疫屏障免疫屏障由腸黏膜相關(guān)淋巴組織、腸道內(nèi)漿細(xì)胞分泌的抗體、炎癥細(xì)胞因子和防御素等組成。它們可識(shí)別自身抗原和外源性抗原物質(zhì)，誘發(fā)腸道免疫反應(yīng)，是腸道免疫穩(wěn)態(tài)的重要保障。其中炎癥細(xì)胞因子通過影響緊密連接復(fù)合體來調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)胞表面的受體及功能，從而導(dǎo)致細(xì)胞緊密連接松弛，上皮通透性增加[14-15]。

1.4 化學(xué)屏障化學(xué)屏障由腸黏膜上皮分泌的黏液，消化道分泌的胃酸、膽汁酸、溶菌酶、各種消化酶等組成。杯狀細(xì)胞及上皮細(xì)胞分泌的黏蛋白和腸腺潘氏細(xì)胞分泌的防御素、溶菌酶等共同組成了腸上皮黏液層，在腸腔中發(fā)揮殺菌和抑菌作用[16]。同時(shí)，腸道內(nèi)大量消化液、抑菌物質(zhì)等又可起到稀釋毒素、降解細(xì)菌代謝產(chǎn)物、保護(hù)腸壁的作用。

2 植物多酚類化合物對(duì)腸道通透性的影響

植物多酚類化合物是一類具有一個(gè)或多個(gè)酚羥基的植物化合物的總稱[17]。在日常飲食中，植物多酚類化合物主要存在于許多果蔬、谷物、飲品中，如蘋果、生菜、玉米、大豆、酒、咖啡等[18-19]。目前研究發(fā)現(xiàn)，植物多酚類化合物可通過調(diào)節(jié)機(jī)械屏障中腸道上皮細(xì)胞緊密連接、免疫及化學(xué)屏障中腸道細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和生物屏障中腸道微生物等方面影響腸道通透性。

2.1 植物多酚類化合物與腸道上皮細(xì)胞緊密連接腸道上皮細(xì)胞緊密連接是腸黏膜屏障中上皮細(xì)胞之間主要的連接方式，由多種蛋白共同組成，其中主要包括閉鎖蛋白(Claudin)、咬合蛋白(Occludin)和帶狀閉合蛋白(zonula occludens，ZO)家族等[8]，它們起到連接細(xì)胞骨架和傳遞信號(hào)分子的作用。通常認(rèn)為Occludin可直接作用于與細(xì)胞骨架相結(jié)合的ZO-1蛋白，從而通過細(xì)胞骨架調(diào)控緊密連接來維持腸上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[20]。Claudin影響腸壁電荷的選擇和緊密連接的電阻，其表達(dá)的增高或降低會(huì)使細(xì)胞間的間隙發(fā)生改變[21]，從而影響細(xì)胞緊密連接及腸道通透性[22]。有研究表明，可可粉純化提取的多酚類化合物可改善由脫氧膽酸誘導(dǎo)的體外Caco-2單層細(xì)胞損傷模型中緊密連接蛋白ZO-1的蛋白分布情況和單層細(xì)胞旁轉(zhuǎn)運(yùn)能力,影響腸道通透性[23]。AZZINI等[24]研究發(fā)現(xiàn)，草本植物菊苣中的多酚類化合物可抵抗Caco-2單層細(xì)胞模型體外誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和細(xì)胞損傷，提高細(xì)胞模型跨膜電阻(transepithelial electrical resistance, TEER)值，加強(qiáng)細(xì)胞緊密連接，維持有效的腸屏障形態(tài)特征。NAKAHARA等[25]還發(fā)現(xiàn),從植物黃芩葉中分離得到的多酚類化合物可提高Caco-2單層細(xì)胞模型的TEER值、增強(qiáng)Claudin-1、ZO-2 mRNA表達(dá)水平及Occludin、ZO-2的蛋白表達(dá)水平，最終可改善腸道通透性。之后，有多項(xiàng)研究[26-28]也證實(shí)，植物多酚類化合物可通過調(diào)節(jié)相關(guān)緊密連接蛋白的表達(dá)來改善腸道細(xì)胞的緊密連接，從而影響腸道通透性，對(duì)腸黏膜屏障起到一定保護(hù)作用。

2.2 植物多酚類化合物與腸道上皮細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)是通過信號(hào)分子與靶細(xì)胞受體之間的作用，將信號(hào)傳入細(xì)胞并進(jìn)行系列傳遞的過程。細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)可引起細(xì)胞因子表達(dá)量的改變和相關(guān)信號(hào)通路的活化，使細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生特異的生物學(xué)效應(yīng)。在腸道炎性反應(yīng)中，促炎細(xì)胞因子可通過激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)、核因子-κB(nuclear factor-κB, NF-κB)、JAK2/STAT3等通路的信號(hào)傳導(dǎo)，產(chǎn)生系列炎性細(xì)胞因子，致使炎性瀑布爆發(fā)，釋放環(huán)氧合酶-2(Cyclooxygenase-2, COX-2)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)等來損傷腸黏膜屏障功能，增加腸道通透性[29-31]。近年來越來越多的研究顯示，植物多酚類化合物具有較好的抗炎作用，通過抑制信號(hào)通路中細(xì)胞因子的表達(dá)，降低炎癥因子的產(chǎn)生，改善腸道炎性反應(yīng)，恢復(fù)受損腸黏膜屏障功能。KARKI等[32]研究了金蕎麥多酚提取物對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的細(xì)胞炎癥模型的影響，結(jié)果表明該多酚提取物可通過抑制NF-κB信號(hào)通路中NF-κB p65的易位，降低炎癥因子及COX-2、iNOS的產(chǎn)生和表達(dá)，從而起到改善炎癥的作用。也有研究表明,植物橄欖油多酚可通過抑制MAPK和NF-κB信號(hào)通路中IκB磷酸化，阻止核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的活化，減少白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)等促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，降低重要炎癥蛋白COX-2和iNOS的表達(dá)，起到保護(hù)腸道的作用[33]。此外，CHEN等[34]在三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的UC模型小鼠中發(fā)現(xiàn)，紫山藥多酚提取物可通過調(diào)節(jié)iNOS、髓過氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)活性，降低血清促炎細(xì)胞因子干擾素-γ和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)生成水平，增強(qiáng)緊密連接蛋白Occludin、Claudin-1和ZO-1的表達(dá)，從而保護(hù)腸黏膜屏障功能，改善腸道通透性，對(duì)UC模型小鼠產(chǎn)生有效的抗炎治療作用。席進(jìn)等[35]研究發(fā)現(xiàn)，綠茶多酚可顯著提高CD模型小鼠結(jié)腸組織Claudin-1和ZO-1的表達(dá)水平，降低小鼠腸黏膜p-JAK2及p-STAT3的表達(dá)水平，同時(shí)降低IL-6和TNF-α的生成水平，改善腸道通透性，減輕腸道局部炎癥反應(yīng)。這些數(shù)據(jù)均表明植物多酚類化合物可通過調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子來影響信號(hào)通路的活化和炎癥因子的表達(dá)，從而改善受損的腸黏膜屏障功能，影響腸道通透性。

2.3 植物多酚類化合物與腸道微生物腸道微生物對(duì)植物多酚類化合物的分解代謝發(fā)揮著重要作用,同時(shí)植物多酚類化合物的分解產(chǎn)物又可通過改變腸道微生物的種類、數(shù)量、代謝酶活性等，對(duì)腸黏膜屏障及腸道通透性產(chǎn)生影響。有研究表明，腸道微生物發(fā)酵膳食多酚可產(chǎn)生腸上皮細(xì)胞的重要能量來源丁酸，且分解產(chǎn)物丁酸在調(diào)節(jié)宿主免疫應(yīng)答與氧化應(yīng)激反應(yīng)，增強(qiáng)腸黏膜屏障、改善腸道通透性等對(duì) IBD 的發(fā)生、發(fā)展有積極作用[36-37]。另外，植物多酚類化合物可顯著影響腸道微生物的組成，選擇性促進(jìn)益生菌或抑制病原菌的生長(zhǎng)，從而改變腸道微生態(tài)[38]。有相關(guān)報(bào)道稱，通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)咖啡酸能夠抑制病原菌如艱難梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等的生長(zhǎng)，并使雙歧桿菌和乳桿菌屬等益生菌的相對(duì)豐度增加[39]。FIRRMAN等[40]研究指出植物柚皮素可抑制腸球菌的生長(zhǎng)，同時(shí)提升雙歧桿菌的相對(duì)豐度。此外，XUE等[41]將含有植物槲皮素、兒茶素和葛根素的液體培養(yǎng)基與人糞便菌群共同發(fā)酵24 h，發(fā)現(xiàn)3種植物多酚類化合物均能抑制擬桿菌門和厚壁菌門的生長(zhǎng)，同時(shí)下調(diào)擬桿菌門與厚壁菌門的比例(P<0.01)，從而優(yōu)化腸道菌群結(jié)構(gòu)。綜上，植物多酚類化合物與腸道微生物之間存在極其微妙的聯(lián)系，它們對(duì)于加強(qiáng)腸黏膜屏障功能、改善腸道通透性、維持腸道微生態(tài)平衡具有重要作用。

3 總結(jié)與展望

腸黏膜屏障在防御外來物質(zhì)的侵襲和維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定中至關(guān)重要，其中任一屏障出現(xiàn)障礙均可導(dǎo)致腸道通透性的改變，影響腸道正常消化與吸收。植物多酚類化合物可通過調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)胞緊密連接、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和腸道微生物等方式來影響腸道通透性，這也為腸道疾病的治療提供新的方向。然而，目前植物多酚類化合物對(duì)腸黏膜屏障功能及腸道通透性的具體作用機(jī)制尚未完全闡明，人們對(duì)于腸道疾病在病因?qū)W中的研究仍有許多問題尚未得到解答，用于改善和治療腸道通透性的食品、藥物仍需要不斷探索與發(fā)現(xiàn)。因此，未來進(jìn)一步闡明具體作用機(jī)制, 認(rèn)識(shí)腸黏膜屏障功能、改善腸道通透性尚需更多深入的研究。