腸黏膜機(jī)械屏障的中西醫(yī)結(jié)合研究進(jìn)展

孔 靜， 王 猛， 張玉華， 楊瑩瑩， 劉路路， 張?jiān)平?/p>

腸黏膜機(jī)械屏障是一種選擇性滲透屏障，它將外部環(huán)境與身體內(nèi)部環(huán)境分開(kāi)，能夠阻止細(xì)菌和毒素通過(guò)，同時(shí)允許水、離子和溶質(zhì)（包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）的流通。這種選擇性調(diào)節(jié)方式是通過(guò)腸黏膜結(jié)構(gòu)和分子成分之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種相互作用以動(dòng)態(tài)的方式運(yùn)行以維持腸屏障的完整性[1]。腸黏膜機(jī)械屏障結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由覆蓋在上皮細(xì)胞表面的黏液層、腸上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cell，IEC)、上皮細(xì)胞間緊密連接(tight junction，TJ)共同構(gòu)成，是腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。它不僅能夠抵御外環(huán)境中病原體或有害物質(zhì)侵入腸黏膜組織，也是維持腸上皮的選擇通透性及腸黏膜屏障功能的關(guān)鍵。腸屏障的功能會(huì)因腸黏膜機(jī)械屏障的嚴(yán)重結(jié)構(gòu)損傷而受到損害[2]。腸黏膜機(jī)械屏障在防止致病菌和內(nèi)毒素等有害物質(zhì)侵入機(jī)體方面發(fā)揮著極重要的作用，其損傷機(jī)制與保護(hù)方法的相關(guān)研究也日益成為熱點(diǎn)。

1 腸黏膜機(jī)械屏障損傷的原因及機(jī)制

腸道屏障功能主要是由腸黏膜機(jī)械屏障來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一旦腸黏膜機(jī)械屏障損傷，就會(huì)引起腸功能障礙。引起腸黏膜機(jī)械屏障損傷的原因和主要機(jī)制歸納如下。

1.1 腸黏膜缺血及再灌注損傷 腸缺血再灌注（ischemia-Reperfusion，I/R）損傷是腸黏膜機(jī)械屏障損傷的主要病理生理機(jī)制，它能引起嚴(yán)重的腸黏膜損傷，導(dǎo)致腸黏膜屏障功能障礙，目前腸I/R損傷的發(fā)生機(jī)制以及預(yù)防措施越來(lái)越受到重視。曾滋等[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小腸I/R損傷后短期內(nèi)會(huì)使腸黏膜失去正常結(jié)構(gòu)，絨毛破損脫落，間質(zhì)斷裂，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，固有層細(xì)胞成分增多，腸I/R后的腸損傷易損性增加。一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)腸I/R可導(dǎo)致嚴(yán)重的腸黏膜組織病理學(xué)損傷，同時(shí)誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞凋亡，引起腸黏膜機(jī)械屏障功能障礙，該研究還發(fā)現(xiàn)七氟醚可以通過(guò)激活PPARγ/NF-κB途徑抑制腸炎癥反應(yīng)而對(duì)腸I/R損傷起保護(hù)作用[4]。還有研究發(fā)現(xiàn)大鼠腸I/R后，腸系膜淋巴源性γδT細(xì)胞向腸黏膜的轉(zhuǎn)運(yùn)增加，且與腸損傷程度、再灌注后腸淋巴中腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）水平和內(nèi)毒素濃度呈高度正相關(guān)，這表明腸I/R后腸損傷加重，從而使腸黏膜機(jī)械屏障功能受到損傷[5]。腸黏膜缺血及再灌注損傷導(dǎo)致腸黏膜機(jī)械屏障損傷的病理生理機(jī)制極其復(fù)雜，仍需進(jìn)一步依托大量的實(shí)驗(yàn)及臨床研究發(fā)展和完善。

1.2 炎癥介質(zhì)與腸黏膜損傷 白細(xì)胞介素（interleukin，IL）、γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）、TNF-α等炎癥介質(zhì)是誘導(dǎo)腸上皮屏障功能障礙和腸通透性增加的最重要因素，它們之間的相互作用會(huì)造成腸黏膜損傷，引起腸黏膜屏障功能障礙。有研究表明IFN-γ可以增加腸上皮通透性和緊密連接蛋白的耗竭，IFN-γ激活NF-κB和調(diào)節(jié)TJ表達(dá)的很大一部分是通過(guò)缺氧誘導(dǎo)因子-1α介導(dǎo)的，這表明IFN-γ通過(guò)NF-κB途徑上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1α的表達(dá)，導(dǎo)致緊密連接蛋白的破壞和腸上皮屏障功能的喪失[6]。還有研究發(fā)現(xiàn)TNF-α可以顯著誘導(dǎo)Caco-2細(xì)胞的腸上皮損傷和炎癥的發(fā)生，導(dǎo)致腸上皮屏障功能障礙[7]。TNF-α可以誘導(dǎo)腸道上皮細(xì)胞凋亡的增加以及緊密連接處細(xì)胞旁通透性的增大，進(jìn)而導(dǎo)致腸道黏膜通透性增加，最終致使腸黏膜屏障功能障礙[8]，此外，IFN-γ和TNF-α的聯(lián)合應(yīng)用可通過(guò)上調(diào)腸上皮細(xì)胞激酶蛋白表達(dá)以及促進(jìn)腸上皮細(xì)胞磷酸化促使腸上皮屏障功能障礙[9]。綜上所述，引起腸黏膜屏障功能障礙的并不是單一的炎癥介質(zhì)，而是多種炎癥因子相互作用的結(jié)果。

1.3 細(xì)菌易位及內(nèi)毒素?fù)p傷 腸道正常菌群在宿主腸道營(yíng)養(yǎng)吸收、腸屏障功能維持以及腸生態(tài)穩(wěn)定方面發(fā)揮重要作用。當(dāng)在健康環(huán)境下，腸道機(jī)械屏障通常是動(dòng)態(tài)和有效的，管腔側(cè)滋生大量各種腸道微生物，而其外側(cè)幾乎保持無(wú)菌狀態(tài)。但是，在某些情況下，如異常暴露于毒素、藥物、病原體等，或者由于疾病狀況引起的高度炎癥狀態(tài)會(huì)削弱甚至破壞腸上皮的完整性。若腸道完整性和滲透性受到干擾，可導(dǎo)致微生物（細(xì)菌）移位，細(xì)菌或其代謝物最終泄漏到循環(huán)中會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)慢性或急性炎癥反應(yīng)，使宿主易受各種類型疾病的影響[10]。內(nèi)毒素是革蘭氏陰性菌外膜的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）部分，有研究表明LPS可以誘導(dǎo)腸道炎癥的發(fā)生，可引起腸道黏膜水腫，腸通透性增加，腸黏膜損傷，從而破壞腸黏膜機(jī)械屏障，引起腸屏障功能障礙[11]。一項(xiàng)體外研究顯示LPS可以通過(guò)激活腸上皮單層中的Nod樣受體蛋白3炎癥體和自噬誘導(dǎo)腸上皮屏障破壞[12]。由此可見(jiàn)，內(nèi)毒素通過(guò)誘導(dǎo)多種細(xì)胞產(chǎn)生促炎介質(zhì)來(lái)破壞腸機(jī)械屏障，同時(shí)也可直接損害腸上皮細(xì)胞，引起屏障功能障礙。

1.4 營(yíng)養(yǎng)障礙與腸黏膜損傷 腸道營(yíng)養(yǎng)障礙也是導(dǎo)致腸屏障功能受損的原因之一。腸外營(yíng)養(yǎng)是危重患者的重要治療手段之一，但長(zhǎng)期禁食或依靠腸外營(yíng)養(yǎng)者，其腸黏膜缺少食物和消化道激素刺激，造成腸絨毛萎縮，并使黏膜更新修復(fù)能力降低，損害腸黏膜機(jī)械屏障。Ralls等[13]發(fā)現(xiàn)全胃腸外營(yíng)養(yǎng)源性小腸內(nèi)容物在無(wú)菌小鼠中誘導(dǎo)炎癥變化和上皮屏障功能的喪失，在缺乏腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物而完全依賴全胃腸外營(yíng)養(yǎng)的狀態(tài)下，腸通透性發(fā)生了變化，腸腔內(nèi)微生物群改變，引起了上皮屏障功能障礙。他的一項(xiàng)人類研究表明了類似的病理生理學(xué)，因?yàn)槟c內(nèi)營(yíng)養(yǎng)缺乏導(dǎo)致小腸微生物群的變化以及人類細(xì)菌多樣性的喪失[14]。Ralls等[15]還使用一組匹配的人小腸標(biāo)本，其中一部分接受腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)，另一部分被腸內(nèi)剝奪，結(jié)果顯示腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)缺失的腸段ZO-1、封閉蛋白和上皮鈣黏蛋白的強(qiáng)度顯著下降，并且緊密連接的結(jié)構(gòu)喪失，他還發(fā)現(xiàn)與同一個(gè)體的喂養(yǎng)片段相比，未喂養(yǎng)片段中的TNF-α和Toll樣受體4（TLR4）顯著增加，腸上皮屏障功能喪失。這些研究及大量臨床實(shí)踐均發(fā)現(xiàn)腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)障礙會(huì)導(dǎo)致腸黏膜機(jī)械屏障受損。

1.5 細(xì)胞凋亡 腸上皮細(xì)胞增殖和凋亡之間的平衡是維持腸黏膜機(jī)械屏障穩(wěn)定的重要因素，腸上皮細(xì)胞一旦凋亡過(guò)度，就會(huì)引起修復(fù)與再生受阻，腸黏膜機(jī)械屏障隨之受到損傷。一項(xiàng)研究表明肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白3能促進(jìn)潰瘍性結(jié)腸炎中腸上皮細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而促進(jìn)腸黏膜機(jī)械屏障功能障礙的發(fā)生[16]。腸機(jī)械屏障功能的改變與腸上皮細(xì)胞的過(guò)度凋亡有關(guān)，Zhao等[17]發(fā)現(xiàn)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）可以通過(guò)抑制腸上皮細(xì)胞凋亡在維持腸屏障完整性方面發(fā)揮作用，他們制備了來(lái)自BDNF（+/+）小鼠和BDNF（+/-）小鼠的結(jié)腸組織，與BDNF（+/+）小鼠相比，BDNF（+/-）小鼠結(jié)腸中凋亡細(xì)胞的比例較高，緊密連接蛋白表達(dá)減少，結(jié)腸黏膜完整性和超微結(jié)構(gòu)改變受損，腸屏障遭到破壞。Jozawa等[18]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)腸上皮細(xì)胞凋亡的增加，會(huì)加重黏膜損傷并伴有結(jié)腸炎加重。Wang等[19]發(fā)現(xiàn)炎癥細(xì)胞因子IL6、IL-1β和TNF-α的基因表達(dá)能夠促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的凋亡，加重潰瘍性結(jié)腸炎，而葡萄籽多酚可通過(guò)抑制炎癥和細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)對(duì)潰瘍性瘍性結(jié)腸炎的保護(hù)。

2 腸黏膜機(jī)械屏障的保護(hù)及中醫(yī)藥調(diào)控

腸黏膜機(jī)械屏障的受損與許多疾病狀態(tài)相關(guān)，包括腸道和全身性疾病。當(dāng)腸黏膜機(jī)械屏障損傷時(shí)，腸黏膜通透性發(fā)生改變，腸道內(nèi)毒性物質(zhì)及病原體趁勢(shì)入侵，干擾組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，誘發(fā)炎癥反應(yīng)及免疫反應(yīng)，最終引發(fā)全身炎癥反應(yīng)綜合征和多器官功能衰弱等[20]。為維護(hù)組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，避免機(jī)體疾病的發(fā)生，腸黏膜機(jī)械屏障的適時(shí)和有效防護(hù)顯得至關(guān)重要。目前，保護(hù)腸黏膜機(jī)械屏障的方法有以下幾點(diǎn)。

2.1 抗氧化劑使用 大多數(shù)情況下，腸道對(duì)氧化應(yīng)激有充分的反應(yīng)，但隨著年齡的增長(zhǎng)或在加劇活性氧產(chǎn)生的條件下，防御不足，易導(dǎo)致腸道病變[21]。腸道內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)主要由谷胱甘肽和谷胱甘肽依賴酶組成。谷胱甘肽是所有真核細(xì)胞中一種重要的內(nèi)源性抗氧化劑，其在維持細(xì)胞氧化還原狀態(tài)和解除紅外誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激中起著關(guān)鍵作用，是氧化應(yīng)激的第一道防線[22]。谷胱甘肽水平下降表明清除自由基的能力下降，谷胱甘肽/谷胱甘肽二硫化物比率是細(xì)胞或組織氧化還原狀態(tài)的量度[23]。在各種動(dòng)物模型中使用抗氧化劑能夠減弱細(xì)菌移位，維持腸機(jī)械屏障的完整性[24]。抗氧化劑可以阻斷自由基的產(chǎn)生，減輕氧自由基對(duì)組織的過(guò)氧化損傷，進(jìn)而減輕腸黏膜機(jī)械屏障損傷，補(bǔ)充抗氧化劑能夠?qū)δc黏膜損傷起到保護(hù)作用。而一些中藥制劑在改善腸道應(yīng)激反應(yīng)，保護(hù)腸黏膜屏障方面有積極作用，如黃慶芳等[25]通過(guò)大鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)藿香正氣口服液可通過(guò)升高抗氧化劑活性，增強(qiáng)抗氧化劑清除腸道自由基的能力，從而修復(fù)受損的腸道機(jī)械屏障。還有研究發(fā)現(xiàn)虎杖苷具有改善熱應(yīng)激大鼠腸道氧化應(yīng)激和屏障損傷的積極作用[26]。相信下一步會(huì)有更多研究證實(shí)中藥制劑與抗氧化劑聯(lián)合使用對(duì)腸黏膜的保護(hù)作用。

2.2 調(diào)整腸道菌群 腸道微生物群落在維持腸道黏膜屏障、保護(hù)腸屏障功能方面發(fā)揮著重要作用。有研究證實(shí)益生菌可以保護(hù)腸黏膜屏障和維持腸道菌群功能，并且還能減輕缺血再灌注引起的腎功能障礙[27]。益生菌制劑中最受歡迎的成分是乳酸菌和雙歧桿菌，且它們的使用通常是安全的。雙歧桿菌屬能抑制有害細(xì)菌，抑制促炎細(xì)胞因子，改善腸黏膜屏障功能[28]。Bagarolli等[29]對(duì)喂食高脂肪食物的8周齡瑞士小鼠進(jìn)行的宏基因組分析顯示，用乳桿菌和雙歧桿菌的益生菌混合物進(jìn)行處理顯著改變了腸道微生物群的組成并增加了胰島素敏感性，與未經(jīng)處理的小鼠相比，高脂肪飲食中含有益生菌的小鼠體內(nèi)厚壁菌、放線菌和擬桿菌的數(shù)量較少。由此可見(jiàn)，益生菌可以通過(guò)增加細(xì)菌數(shù)量、產(chǎn)生細(xì)胞因子和改善腸上皮屏障功能來(lái)調(diào)節(jié)腸道菌群組成失衡。

中醫(yī)藥與腸道微生態(tài)的關(guān)系越來(lái)越受到重視。一些研究發(fā)現(xiàn)健脾益氣、通便理氣、燥濕止瀉、清熱解毒、消食化瘀等不同作用的中藥復(fù)方對(duì)腸道內(nèi)微生態(tài)的平衡有一定的調(diào)節(jié)作用，能夠修復(fù)腸黏膜機(jī)械屏障損傷[30]。研究發(fā)現(xiàn)黃芩素可促進(jìn)益生菌生長(zhǎng)，并抑制致病菌生長(zhǎng)，黃芩素通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群、修復(fù)結(jié)腸黏膜及抑制炎癥因子表達(dá)實(shí)現(xiàn)化療性腸黏膜炎的治療[31]。Zhang等[32]發(fā)現(xiàn)通竅活血湯通脈活血湯能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群和修復(fù)腸道機(jī)械屏障，改善卒中后腸道菌群失調(diào)及其誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。越來(lái)越多的臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)均已證實(shí)一些中藥及中藥方劑具有維持腸道微生態(tài)平衡，調(diào)節(jié)腸道菌群，保護(hù)腸黏膜機(jī)械屏障的作用。

2.3 營(yíng)養(yǎng)支持 與食糜接觸后腸黏膜細(xì)胞能較快的增殖、修復(fù)和生長(zhǎng)，維護(hù)腸黏膜機(jī)械屏障的一個(gè)重要措施就是及早恢復(fù)腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)。Yalcin等[33]研究使用了一個(gè)模擬游離空腸瓣轉(zhuǎn)移后早期術(shù)后腸內(nèi)喂養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停Ⅱ?yàn)證了空腸輸注葡萄糖或鹽水可改善I/R損傷后組織灌注和減少腸黏膜損傷。還有目前比較常用的特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)谷氨酰胺。谷氨酰胺在腸道內(nèi)代謝，是腸道細(xì)胞利用的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在維持腸道生理和對(duì)抗多種腸道疾病的治療中起著重要的作用[34]。谷氨酰胺是腸細(xì)胞的首選代謝燃料，在維持腸屏障完整性和功能方面起著關(guān)鍵作用，實(shí)驗(yàn)研究谷氨酰胺的缺乏會(huì)導(dǎo)致絨毛萎縮、緊密連接蛋白表達(dá)減少和腸道通透性增加[35]，谷氨酰胺補(bǔ)充劑可以改善腸道屏障功能。靳懷安等[36]發(fā)現(xiàn)腹部手術(shù)后，早期應(yīng)用腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)聯(lián)合四君子湯支持，能有效改善患者營(yíng)養(yǎng)狀況，促進(jìn)胃腸道功能恢復(fù)，應(yīng)用中藥后通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝，促進(jìn)腸道平滑肌的收縮運(yùn)動(dòng)，維持了正常的腸黏膜支持系統(tǒng)，從而間接起到減少腸黏膜機(jī)械屏障的損害，維持腸道功能的作用。相信隨著醫(yī)療的發(fā)展，中醫(yī)藥聯(lián)合營(yíng)養(yǎng)支持應(yīng)用于腸黏膜機(jī)械屏障的保護(hù)會(huì)越來(lái)越來(lái)多。

2.4 中藥制劑 中藥制劑對(duì)腸黏膜的保護(hù)作用在近年來(lái)逐漸受到大家的關(guān)注，趙紅偉等[37]通過(guò)大鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銀杏葉提取物可以干預(yù)潰瘍性結(jié)腸炎（UC）小鼠可以恢復(fù)緊密連接蛋白的連貫性、減少緊密連接蛋白破損，使腸黏膜完整性增加，減少腸道出血。張婷等[38]發(fā)現(xiàn)砂仁水提取物可顯著改善5-氟尿嘧啶（5-FU）誘導(dǎo)的大鼠腸機(jī)械屏障損傷，降低大鼠血液中炎癥因子IL-6、活性氧（ROS）的含量，抑制5-FU導(dǎo)致的大鼠小腸中NF-κB、TNF-α、髓過(guò)氧化物酶(MPO)的升高。同時(shí)砂仁水提物可增加occludin、抑制caspase-3的表達(dá)，在一定程度上抑制腸源性LPS易位，保護(hù)腸黏膜機(jī)械屏障。李思等[39]通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黃連提取物小檗堿通過(guò)抑制緊密連接蛋白的破壞，維持腸黏膜機(jī)械屏障的穩(wěn)態(tài)，從而有效抑制UC小鼠的結(jié)腸炎癥，對(duì)UC的發(fā)生發(fā)展起到保護(hù)作用。徐浩等[40]最新的研究表明姜黃素有可能通過(guò)上調(diào)GRP78表達(dá)，減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激所致腸黏膜細(xì)胞凋亡，來(lái)減輕腸黏膜的再灌注損傷，達(dá)到保護(hù)腸黏膜機(jī)械屏障作用。中藥在保護(hù)腸黏膜機(jī)械屏障的研究中已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但由于中藥提取物的成分較為復(fù)雜，開(kāi)展研究時(shí)各有效成分間是否存在相互作用尚不明確。相信隨著細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)新方法、新技術(shù)的發(fā)展，可進(jìn)一步擴(kuò)大藥物的研究范圍及深度，為中藥防治腸黏膜機(jī)械屏障開(kāi)辟更廣闊的前景。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)腸屏障功能研究的火熱進(jìn)行，腸黏膜機(jī)械屏障已然成為目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。引起腸黏膜機(jī)械屏障損傷的原因種類繁多而且相當(dāng)復(fù)雜，且相關(guān)機(jī)制有些還不十分清楚，如缺血-再灌注損傷、腸上皮細(xì)胞凋亡等都需要進(jìn)一步研究探討。隨著腸黏膜機(jī)械屏障的深入研究，其損傷的原因與機(jī)制會(huì)逐漸清楚。近年來(lái)一些中藥經(jīng)典復(fù)方及中藥制劑保護(hù)腸機(jī)械屏障的研究已取得了很大進(jìn)展，其療效和優(yōu)勢(shì)也逐步得到肯定，隨著深入探討其作用機(jī)理，會(huì)逐漸開(kāi)辟中西醫(yī)結(jié)合防治腸屏障功能障礙的現(xiàn)代化前景，還可為臨床預(yù)防和治療全身炎癥反應(yīng)綜合征和多器官功能衰弱等奠定基礎(chǔ)，提供新的治療靶點(diǎn)。