糖尿病胃輕癱組織細胞學改變的研究進展

葉月，閔行，郭夢然，許曉雙，甄東戶，任婉娜

(1.蘭州大學第一臨床醫(yī)學院，蘭州 730000； 2.蘭州大學第一醫(yī)院內分泌科，蘭州 730000； 3.蘭州大學第二醫(yī)院眼科，蘭州 730000)

胃輕癱是一種在沒有機械阻塞情況下出現(xiàn)的胃排空延遲綜合征，診斷胃輕癱需要符合3個標準：①有胃輕癱癥狀，包括餐后飽脹感、惡心、嘔吐、早飽、腹脹和上腹痛等；②排除幽門部器質性病變導致的出口梗阻；③確診胃排空延遲[1-2]。由于胃輕癱的癥狀具有非特異性，且與胃腸道疾病相似，因此漏診率較高。英國一項回顧性研究顯示，2016年期間胃輕癱的總體患病率為13.8/10萬，且女性患病率幾乎是男性的2倍[3]。另一項針對1995—2006年人群的歷史隊列研究發(fā)現(xiàn)，在1型糖尿病、2型糖尿病、健康對照者中胃輕癱的累積發(fā)病率分別為5.2%、1.0%和0.2%，表明1型糖尿病患者患胃輕癱的風險顯著高于2型糖尿病患者[4]。Farrugia[5]研究發(fā)現(xiàn)，組織細胞學變化在糖尿病胃輕癱(diabetic gastroparesis，DGP)患者中普遍存在，其中最值得注意的是自主神經系統(tǒng)和腸神經系統(tǒng)異常、Cajal間質細胞(interstitial cells of Cajal，ICCs)受損、免疫細胞浸潤、平滑肌細胞(smooth muscle cells，SMCs)病變以及成纖維樣細胞(fibroblast-like cells，F(xiàn)LCs)減少等?，F(xiàn)就DGP組織細胞學改變的研究進展予以綜述。

1 神經系統(tǒng)異常

近年來，關于DGP神經系統(tǒng)的研究多圍繞中樞神經系統(tǒng)(central nervous system，CNS)和腸神經系統(tǒng)(enteric nervous system，ENS)病變展開，當CNS與ENS的平衡受損時，胃的運動、分泌和感覺功能均可能發(fā)生改變[6]。

1.1CNS異常 CNS通過副交感神經和交感神經控制胃腸道的運動，其中交感神經系統(tǒng)主要對胃具有抑制作用，同時還可引起胃腸道血管收縮，副交感神經系統(tǒng)則通過迷走神經控制胃的興奮性和抑制性運動。Pasricha等[7]研究發(fā)現(xiàn)，迷走神經傳導功能下降可導致胃液分泌減少和胃腸激素分泌延遲，這可能與迷走神經脫髓鞘病變、Wallerian變性等有關。還有研究發(fā)現(xiàn)，DGP患者存在椎前交感神經軸突脫髓鞘萎縮、神經纖維改變以及神經傳導速度降低等病理學改變[8-9]。

1.2ENS異常 ENS由數(shù)百萬個腸神經元和腸神經膠質細胞(enteric glial cells，EGCs)組成，是存在于胃腸道黏膜下層(調節(jié)腺體的分泌與吸收)和肌間(控制胃腸道運動)的相對獨立的神經網(wǎng)絡，無需自主神經支配，具有自主調控胃腸組織動力和腸道穩(wěn)態(tài)的能力，因此也被稱為“第二大腦”[10-11]。研究表明，DGP模型大鼠的ENS功能及形態(tài)結構均出現(xiàn)異常，包括ENS的腎上腺能神經纖維腫脹變性或神經缺失、小腸肌間神經叢膽堿能神經遞質缺失和膽堿酯酶活性增加以及胃腸神經系統(tǒng)中一氧化氮合酶催化活性降低等[12-14]。

EGCs在腸道內環(huán)境穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用，可通過分泌多種神經營養(yǎng)因子促進ENS的生長、發(fā)育并維持腸神經元正常生理功能，但在持續(xù)高血糖的刺激下可導致腸神經元死亡[15]。Luo等[16]研究表明，在糖尿病急性期，EGCs激活可保護腸神經元免受糖尿病的損害。此外，高脂血癥也可能是糖尿病相關胃動力受損的原因之一。Fukuhara等[17]研究發(fā)現(xiàn)，胃排空異常的糖尿病小鼠胃竇中的血清載脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)水平和神經膠質纖維酸性蛋白表達均顯著降低。膠質纖維酸性蛋白是EGCs活化的標記蛋白，在維持EGCs形態(tài)和功能完整性中具有重要意義。ApoE基因敲除小鼠的胃排空出現(xiàn)延遲，膠質纖維酸性蛋白表達顯著下調，表明EGCs減少對于延遲胃排空的發(fā)展至關重要[17]。ApoE通過與肝臟和外周細胞上的特定受體結合，將脂蛋白、脂溶性維生素和膽固醇運輸至淋巴系統(tǒng)，然后再運輸至血液。ApoE缺陷可導致血漿膽固醇和三酰甘油水平升高，進而導致體內脂質存儲增加，最終增加氧化應激。Ravella等[18]研究發(fā)現(xiàn)，ApoE基因敲除小鼠高脂血癥或氧化應激增加均可降低胃中神經型一氧化氮合酶、鳥苷三磷酸環(huán)化水解酶1、核轉錄因子紅系2相關因子2以及谷氨酰半胱氨酸合成酶的蛋白質水平。四氫生物蝶呤是維持神經型一氧化氮合酶活性必不可少的輔助因子，補充四氫生物蝶呤可以逆轉DGP。據(jù)報道，雌激素慢性缺乏會對四氫生物蝶呤的功能產生負面影響，有助于DGP的發(fā)展[19]，這也可能是女性患DGP較男性更常見的原因。EGCs除提供神經營養(yǎng)支持外，還可介導腸神經元與其他細胞之間的相互作用，發(fā)揮免疫抑制和抗炎作用[20-21]。目前EGCs在糖尿病胃動力異常中的作用機制尚未明確，但其潛在的靶向作用可能為DGP的治療提供新思路。

2 ICCs受損

ICCs喪失是DGP的組織學改變之一。ICCs是胃腸道活動的起搏細胞，其產生的慢波可使SMCs膜去極化，從而排空胃腸道，因此慢波的產生及傳導異常均可導致胃腸運動障礙[22]。Bashashati和Mccallum[23]研究發(fā)現(xiàn)，約50%的DGP患者ICCs數(shù)量顯著減少。此外，在超微結構水平上，ICCs及其周圍基質也有顯著變化，如核皺縮、核膜溢血、腫脹、異染色質以及細胞質體積減小、細胞質散性腫脹、內質網(wǎng)擴張等[24]。

c-Kit是酪氨酸激酶受體蛋白家族的重要成員之一，也是ICCs的一種特異性標志物。胃SMCs上富含胰島素和胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)受體，胰島素可刺激IGF-1受體釋放干細胞因子(stem cell factor，SCF)，c-Kit與SCF組成的SCF/c-Kit信號系統(tǒng)在ICCs的增殖、分化及遷移中發(fā)揮重要調控作用。有研究發(fā)現(xiàn)，胰島素或IGF-1受體減少可抑制胃平滑肌SCF的產生，導致SCF/c-Kit信號通路受損，從而影響ICCs的正常功能[25]。因此，早期的胰島素治療可延緩DGP的發(fā)展。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，DGP患者ICCs中的Ano1(anoctamin 1)(一種鈣激活氯離子通道)蛋白表達異常[26]。Ano1是ICCs電功能的關鍵蛋白，對慢波的傳導起重要作用，DGP患者具有不同的Ano1變異，敲除Ano1基因的純合小鼠表現(xiàn)為ICCs細胞數(shù)量減少、功能減退、胃慢波減弱以及胃竇肌肉不協(xié)調收縮等[27]。另有研究顯示，DGP患者表達未知的Ano1變體，且此Ano1變體信使RNA的5′端缺少外顯子1、外顯子2和部分外顯子3，同時，在細胞中產生的Ano1電流密度減小，且與正常Ano1相比，該電流表現(xiàn)出胃慢波減弱[28]。以上研究表明，ICCs中的Ano1表達異?？芍苯訉е翫GP的發(fā)生。在DGP的病因學中，Ano1可能成為調控因子，且有望成為恢復正常胃腸動力的新分子靶標。

3 免疫細胞浸潤

有學者通過對40例胃輕癱患者進行胃體活檢發(fā)現(xiàn)，約42.5%的患者存在免疫細胞數(shù)量增加，其中最常見的為CD45、CD68免疫細胞標志物增加[13]。CD45是一種通用的造血細胞標記，可標記除成熟紅細胞外的所有造血細胞。CD68是經典的巨噬細胞選擇性標志物，因此抗CD68抗體的免疫反應性增加即表明巨噬細胞增加。巨噬細胞起源于骨髓、脾臟和胎兒肝臟中的髓樣前體，隨后進入血液，在各種環(huán)境因素(包括細胞因子、趨化因子、受體、激素等)差異性調節(jié)下表現(xiàn)出不同的功能性表型，并在趨化因子或其他組織特異性因子的影響下穿過血管內皮細胞遷移至不同的部位，分化為組織特異性巨噬細胞[29]。Cipriani等[30]研究發(fā)現(xiàn)，體內缺乏巨噬細胞的大鼠在糖尿病發(fā)展過程中不會出現(xiàn)胃排空延遲，表明巨噬細胞的存在是DGP發(fā)生的基礎。

巨噬細胞主要分為M1型(經典活化型)和M2型(替代活化型)。M1型巨噬細胞主要介導炎癥反應、組織破壞，高表達細胞表面標志物CD64、CD80和人類白細胞抗原-DR；M2型巨噬細胞則主要抑制炎癥反應、促進炎癥的消除和組織損傷修復，高表達細胞表面標志物CD206[31-32]。Cipriani等[33]發(fā)現(xiàn)，胃排空延遲與血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)陽性的M2型巨噬細胞選擇性丟失以及HO-1陰性的M1型巨噬細胞的激活有關。Grover等[34]發(fā)現(xiàn)，在糖尿病小鼠胃排空延遲發(fā)生前，首先是HO-1表達喪失，隨后出現(xiàn)胃排空延遲并伴隨CD206陽性巨噬細胞數(shù)量顯著減少，表明ICCs與CD206陽性細胞數(shù)量存在相關性。此外，胃竇肌肉CD206巨噬細胞中的HO-1表達上調可逆轉胃排空延遲，用血紅素治療的小鼠胃排空恢復正常且巨噬細胞總數(shù)并未增加，但CD206陽性巨噬細胞的數(shù)量顯著增加，表明HO-1表達上調可能直接導致巨噬細胞表型由M1型向M2型轉變[35]。白細胞介素(interleukin，IL)-10可激活M2型巨噬細胞，誘導糖尿病小鼠胃體中的HO-1表達，這與IL-10可抑制促炎巨噬細胞生成、增加抗炎巨噬細胞表達的作用一致[36]。一項對照研究將10只糖尿病胃排空異常小鼠隨機分為兩組，分別給予IL-10和安慰劑治療10周，并在小鼠胃平滑肌中使用HO-1和Kit抗體進行免疫標記，結果發(fā)現(xiàn)，與給予安慰劑的小鼠相比，給予IL-10的小鼠胃組織中的HO-1水平顯著升高，且ICCs網(wǎng)絡更有條理、連接性更好、分布更均勻[37]。因此，巨噬細胞表型之間的相互轉化在DGP的發(fā)展和轉歸中起關鍵作用[35]。

4 FLCs減少

FLCs亦被稱為血小板衍生生長因子受體α陽性(platelet derived growth factor receptor alpha，PDGFRα+)細胞，SMCs、ICCs與PDGFRα+電耦合形成合胞體，可在整個胃腸道產生起搏器活動，并將腸運動神經信號和機械敏感性轉導至相鄰的SMCs[38]。FLCs位于神經末梢附近，在嘌呤能神經傳遞中具有重要作用[39]。嘌呤能神經遞質可與PDGFRα+細胞上的嘌呤能P2Y1受體結合，激活小電導鈣激活鉀通道3，使PDGFRα+細胞超極化，電活動通過PDGFRα+細胞與平滑肌之間的電偶聯(lián)傳遞至平滑肌，引起平滑肌超極化和舒張[40]。Farrugia[5]在針對DGP患者的胃壁活檢免疫標記中并未發(fā)現(xiàn)FLCs的數(shù)量或分布存在差異。Park等[41]對胃部手術后胃組織行免疫組織化學及免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)，與健康對照者相比，糖尿病患者胃體和胃底的FLCs數(shù)量減少，表明FLCs減少可能是導致DGP的因素之一。另有動物實驗發(fā)現(xiàn)，糖尿病小鼠結腸PDGFRα+細胞中的P2Y1受體/小電導鈣激活鉀通道3信號通路表達上調，從而抑制結腸肌細胞興奮性和收縮性，導致小鼠的結腸轉運異常[42]。但目前關于DGP與FLCs減少的研究較少，其相關機制也有待進一步探索。

5 SMCs病變

張亞萍等[43]通過觀察糖尿病大鼠胃腸道的超微結構發(fā)現(xiàn)，大鼠的胃竇和結腸黏膜平滑肌呈顯著的空泡變性、胞質溶解、線粒體腫脹，并存在不同程度的肌細胞排列紊亂。Faussone-Pellegrini等[24]通過光學顯微鏡觀察20例DGP患者和20例特發(fā)性胃輕癱患者的胃全層活檢，結果顯示，SMCs的線粒體聚集且腫脹、基底層增厚，SMCs包裹在富含膠原纖維的基質中，少數(shù)SMCs還存在嗜酸性包涵體、脂褐質及板層小體變性等。張默函等[44]發(fā)現(xiàn)，DGP的SMCs凋亡與IGF-1/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路有關，磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B是細胞內重要的信號通路，IGF-1可通過與其受體結合激活磷脂酰肌醇-3-激酶，進而活化蛋白激酶B，從而調控細胞凋亡；糖尿病狀態(tài)下，高糖持續(xù)刺激胃SMCs，使IGF-1/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路處于受抑制狀態(tài)，抗凋亡功能消失，導致SMCs凋亡。此外，Guo等[45]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠SMCs中的利鈉肽介導的蛋白激酶G/蛋白激酶A-磷脂酶Cβ通路在DGP的發(fā)展中具有重要作用，利鈉肽可通過蛋白激酶G和蛋白激酶A促使磷脂酶Cβ3S1105磷酸化，從而抑制磷脂酶Cβ3的活性和總量、降低三磷酸肌醇水平，進而抑制胃SMCs的自發(fā)性收縮。Herring等[46]研究顯示，胃輕癱患者平滑肌組織中的叉頭框轉錄因子F1和叉頭框轉錄因子 F2的表達水平均降低；此外，研究者還通過敲除叉頭框轉錄因子F1和叉頭框轉錄因子F2建立DGP小鼠模型，結果顯示小鼠胃平滑肌收縮蛋白、血清反應因子和心肌素的表達水平均降低，并出現(xiàn)胃排空延遲[46]。表明叉頭框轉錄因子F1和叉頭框轉錄因子F2是維持胃正常功能所必需，其轉錄調控的改變可能導致胃輕癱的發(fā)展。

6 小 結

既往由于DGP發(fā)病機制尚未明確，其治療主要以減輕胃腸道癥狀和控制血糖為主，導致療效并不理想。DGP發(fā)病機制復雜，涉及許多環(huán)節(jié)，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)病變均會導致DGP的發(fā)生。目前，關于DGP組織細胞學中的ICCs病變及免疫細胞浸潤的研究較多，但對于神經系統(tǒng)、EGCs、SMCs及FLCs等的研究仍較少，有待進一步探索。未來通過對DGP組織細胞學改變的進一步研究，可以為DGP患者的對因治療提供可靠依據(jù)，從而提高DGP患者的生活質量。