第四章 肠道粘膜屏障与炎症性肠病

第四章 肠道粘膜屏障与炎症性肠病 肠道是机体内最大的细菌贮存库，而健康人的肠道可以防止肠腔内的细菌和毒素穿过黏 膜进入血液循环和其它的组织器官。这一功能有赖于肠黏膜上皮特殊的结构及其防御机制 肠黏膜屏障。目前普遍认为，肠道不仅仅是个消化和吸收的器官，同时也是人体内最大的 免疫器官。 肠道粘膜屏障的组成 肠粘膜屏障不仅可以防止病原微生物及有害物质进入肠壁和组织内，还可以避免体内的 生物大分子物质漏入肠腔。广义上的肠粘膜屏障包括：机械屏障、化学屏障、微生物屏障及 免疫屏障1。 1.机械屏障 肠粘膜组织即为肠道的机械屏障。粘膜上皮细胞及其细胞间的各种连接结构是肠道抵御 外环境中有害物质或病原体入侵粘膜组织的关键，是维持肠上皮的选择通透性及其屏障功能 的结构基础。 上皮细胞本身具有多种机理防护自身免受攻击因子的损害。正常情况下，肠粘膜上皮细 胞的修复更新极快，不需要上皮细胞本身的分裂，而主要是由存在于肠绒毛隐窝处的幼稚细 胞增殖和移行来完成的。肠粘膜上皮不断地衰老、脱落，位于粘液腺颈细胞区的细胞开始向 绒毛的顶端移行，伸长并覆盖粘膜基质，直到粘膜上皮完全修复。这种修复过程中，肠粘膜 突出区域的暂时缺失，可能是细菌移位的突破口。如果局部缺血、直接或间接的损伤将使正 常的肠粘膜修复难以完成，从而造成粘膜的萎缩，甚至形成溃疡。病原菌入侵的机率也随之 大大提升2。 肠上皮细胞之间的连接具有多样性，相邻的肠上皮细胞通过桥粒连接、缝隙连接及紧密 连接形成完整的单层上皮。其中发挥关键作用的是位于上皮细胞顶侧的紧密连接。紧密连接 的结构呈一狭长的带状，相邻的细胞相互包裹形成一系列“拉链样”结构的吻合点3。多 种蛋白质如桥粒蛋白、钙粘着蛋白、闭锁蛋白（occludin）等将吻合点连接起来，使相邻 细胞呈咬合状态，从而将细胞顶部与基侧膜分开，并且对一些离子和大分子物质起选择性通 透作用。 适当的血流灌注是所有重要细胞功能的先决条件，肠道屏障的完整性也有赖于足够的粘 膜灌注。适当的血供提供了营养物质和氧，细胞利用这些营养物质和氧，产生 ATP 用于各 种细胞功能，并维持粘膜下正常的酸碱环境的稳定。而某些疾病如蛋白丢失性肠病，即是因 为肠壁小淋巴管阻塞使肠道间质压力升高，富含蛋白质的间质液无法进入循环，引起间质液 渗漏。 由此可见，粘膜下血液和淋巴循环及其流体力学模式对肠粘膜屏障功能的维持也有重要 作用。 2.化学屏障 肠上皮细胞分泌的粘液形成一种弹性凝胶层被覆在粘膜表面，组成一道肠道细菌不能自 由逾越的化学屏障。粘液层中主要功能成分是由杯状细胞分泌的糖蛋白。 肠道分泌的粘液可以通过以下 4 种方式保护上皮细胞：形成水溶性粘液层，作为生 理屏障将上皮细胞与管腔内复杂的环境隔开；一部分粘液中的碳水化合物可以粘附于细 菌表面，阻止其与上皮细胞的接触；粘液中存在直接杀伤微生物或抗病毒活性物质，如 分泌型免疫球蛋白、补体成分（C3、C4 和 B 因子）、杯状细胞向肠腔内分泌各种抗微生物 物质（溶菌酶、分泌型磷脂酶 A2、-防御素等）、上皮细胞分泌的能有效抑制细菌生长的 杀菌肽和阻止细菌与上皮细胞粘附的乳铁蛋白等；在一定时间内粘液随管壁平滑肌的运 动而排出体外，同时排除细菌等有害物质4。肠粘膜上皮细胞分泌的粘液中还含有碳酸氢 根离子，使粘液层呈弱碱性，形成粘液层的 pH 梯度，控制 H+的逆向弥散，有效阻止胃酸 及胃蛋白酶对肠上皮的侵蚀。同时，一些适于酸性环境的病原菌在碱性环境中也会失去活力， 如幽门螺杆菌在十二指肠降部以下便难以生存，失去致病能力。肠道还可以分泌各种不同的 溶菌酶、蛋白分解酶及存在于肠道中的胆汁，都具有一定的杀菌和溶菌作用，由此构成消化 道的防御屏障。 3.微生物屏障正常机体的肠道内栖居着大量细菌。据统计，人体内微生物总量中约有 78.67%分布在肠道，种类至少在 400 种以上，占粪便湿重的 20%30%5。其中绝大部 分是厌氧菌，是需氧菌（包括兼性菌在内）数量的 1000 倍左右。这些微生物通常对人体无 害，而且是有益的，为人类生存所必需，这就是所谓的正常肠道菌群。 正常情况下，正常菌群之间相互依存、相互制约，保持着相当稳定的比例关系，对机体 和外来微生物也产生各种作用，组成了肠道的微生态系统。正常肠道内固有微生物菌群的大 量存在非但无害且对机体有利，这是由于在长期进化过程中正常菌群与宿主形成了共生关系， 达成了微生态平衡。它们与肠道粘膜或结合，或粘附，或嵌合，形成有一定规律的膜菌群， 构成了肠道的微生物屏障。在此情况下，肠道菌群的定植性、繁殖性和排它性作用使外籍菌 无法在肠道定植和优势繁殖并向肠外移位，因而被称之为“定植抗力”（Colonization resistance）5，6。 肠道微生物生态学性质具有很大的代谢和生理性差异，一般可分为三种不同的环境。近 端小肠内的微生物密度低，主要为兼性（需氧）菌丛，而远端小肠和结肠内粘膜表面则主要 是厌氧菌。厌氧菌在肠道内数量最多，它们对潜在性致病的兼性菌和需氧菌的定植抗力对维 持肠道的微生态平衡起着重要作用，既能抑制其他细菌的优势繁殖，又能阻止其粘附于肠上 皮细胞。在粘液层中，厌氧菌产生的糖苷酶能够将糖类的残基与粘液层中粘蛋白牢固地结合 在一起。厌氧菌产生的蛋白酶通过降解粘液层中的肽类物质，为肠道细菌提供合适的氮源 4。 Berg 等7将普通无特殊致病菌动物盲肠中完整菌群接种到无菌动物的肠道中，一周 后，在无菌动物的肠系膜淋巴结中依次分别培养到大肠杆菌、乳酸杆菌、肠球菌、肺炎克雷 伯杆菌和变形杆菌。而对照的无特殊致病菌动物的肠道中也接种了相同的菌群，一周后，肠 系膜淋巴结的培养是阴性的；同时无菌动物的肠道中菌量比对照组的无特殊致病菌动物高出 1000 倍。原因是无菌动物的肠道中缺乏具有抗定植作用的正常菌群。 4.免疫屏障 肠道除了机械屏障、化学屏障和微生物屏障三种非特异性防御功能之外，最重要的屏障 功能就是肠道的特异性免疫。肠道是人体内最大的免疫器官，是全身免疫系统的一个重要部 分。 肠粘膜相关的淋巴组织较身体其他组织含有更多的免疫细胞（包括 B 细胞、T 细胞、浆 细胞、单核/巨噬细胞等）。肠道相关淋巴网状内皮组织（GALT）是体内最丰富的淋巴样 组织，其中浆细胞的含量高达 1010/m2，是肠粘膜抗感染免疫性防御系统的主要组成部分。 具有免疫作用的组织由消化道淋巴组织各种辅佐细胞和粘膜上皮细胞共同组成。肠壁相 关免疫组织和细胞大致可分为两个部分：一是在粘膜上皮内及粘膜固有层内的免疫组织，即 肠道免疫的效应部位，其主要免疫细胞包括粘膜上皮细胞，上皮内淋巴细胞和固有层的浆细 胞；另一部分在肠壁内，主要由粘膜上皮下的集合淋巴小结（peyers patches）、孤立的淋巴小结和阑尾壁内淋巴滤泡群组成，三者有相同结构和功能， 是肠道免疫的诱导部位8。 肠道 GALT 与中枢和外周淋巴器官不同，其中的淋巴细胞起源、表型、分泌物都不同。 首先在粘膜部位的免疫球蛋白是分泌型 IgA（SIgA）。另外，肠道有些特殊类型的 T 细胞 如 TCR+CD4-CD8-在中枢和外周淋巴结内是不会出现的。 肠粘膜通过 3 种有效的免疫机理参与其免疫防护：（1）分泌型抗体；（2）抗原特异 的细胞介导的细胞毒性作用；（3）位于上皮层和粘膜下层的调节性细胞，通过分泌调节性 因子参与粘膜的免疫防护作用2。 具体的作用机理是位于粘膜诱导部位的 M 细胞摄取抗原，传递给巨噬细胞、树突状细 胞、B 细胞、肥大细胞，这些细胞对抗原进行加工和处理或由上皮细胞提呈 B 或 T 细胞9。 粘膜摄入抗原后可能诱发主动的免疫反应，也可能导致耐受的发生。多数情况下是诱导耐受。 主动的免疫反应有两类，它们可单独或同时诱发：一是抗体形成（SIgA），二是细胞介导 的免疫反应。 SIgA 是机体内分泌量最大的免疫球蛋白，成人肠道平均每天约分泌 3g，是其他抗体 总量的 10 倍。SIgA 在肠粘膜表面的主要保护功能包括抑制肠道中细菌吸附到肠粘膜上皮 细胞表面并阻止其在肠粘膜表面定植，中和肠道中的毒素和抑制抗原的吸收。实验证实， SIgA 对肠道革兰阴性杆菌具有特殊的亲和力，人和啮齿动物肠道中 60%80%的革兰阴性 杆菌被 SIgA 包裹，被包裹的细菌向上皮细胞表面特异性受体移动及结合的能力均被抑制， 从而保证了肠道的屏障功能。10 另外，由肠腔来的抗原经过提呈细胞的输送，在通过淋巴滤泡的有关上皮之后，与粘膜 固有层中的淋巴细胞、浆细胞和巨噬细胞接触，激活成熟的 T 细胞、B 细胞、浆细胞和巨噬 细胞，并在此实施细胞介导的免疫过程，发挥吞噬作用和消除有害抗原的作用。同时，还包 括分泌白细胞介素、INF- 和 TNF- 等，并产生 IgA。 通过上述机理，肠道的免疫屏障起着保护粘膜，防止有害微生物的定植，防止粘膜上皮 摄入来源于食物或共生菌群等外源性未消化蛋白抗原的作用。一旦这些抗原进入体内，肠粘 膜免疫相关组织还可以防止有害的免疫反应进一步发展。 肠道粘膜屏障损伤的原因及机制 大量的临床和实验研究发现，多种因素都能削弱或破坏肠道屏障功能。这些因素包括： 严重创伤、热烧伤、出血性休克、肠缺血、肠梗阻、胆道梗阻、腹腔炎症、急性胰腺炎、蛋 白质营养不良、长期应用广谱抗生素或免疫抑制剂、电离辐射等。这些因素可归为两大方面： 一是肠粘膜组织结构和通透性损伤；二是肠粘膜支持能力的下降。 1.肠道粘膜屏障损伤的原因 1.1 肠粘膜组织结构和通透性损伤 在创伤、烧伤和重度感染等应激状态下，经各种细胞因子和激素的作用，高代谢的持续 发展，机体组织血流分布改变，使肠粘膜组织处于低灌注和低血氧状态。当组织在缺血缺氧 等病理性情况下，体内的黄嘌呤氧化酶系统启动，大量的黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶， 并催化组织中因缺氧不能进一步代谢分解的次黄嘌呤，产生大量的氧自由基。自由基通过与 蛋白质和酶发生过氧化反应，破坏其结构，令蛋白质的生物活性丧失，导致细胞的代谢紊乱、 功能丧失。 一些放疗、化疗、损伤粘膜的药物、导致粘膜溃疡的疾病如炎症性肠病等均可损害肠粘 膜结构及其通透性。这种损伤和程度可从粘膜血管通透性增加、粘膜上皮水肿、粘膜上皮通 透性增加开始，进一步发展为上皮从绒毛脱落，直致粘膜全层脱落和粘膜下层断裂不等。 1.2 肠粘膜支持能力下降 肠粘膜支持系统，主要包括肠道细菌生态平衡、合适的营养摄入和健全的免疫系统。这 些因素失常本身虽不至于影响肠粘膜连续性的完整，但易导致肠粘膜受损，使其更新、修复 能力下降。 长期禁食或长期接受肠外营养，使肠道长期处于无负荷状态，粘膜缺少食物和消化道激 素的刺激，可使肠绒毛萎缩，肠粘膜变薄，并使粘膜更新和修复能力下降；同时，胆汁、粘 多糖和蛋白分解酶分泌的减少，进一步削弱肠粘膜的化学屏障，肠液化学杀菌能力减弱，可 促使肠道致病菌的繁殖。 广谱抗生素的广泛使用造成在肠道的正常菌群失调，部分条件致病菌过度繁殖，造成肠 道微生物屏障的破坏11。 2.肠道粘膜屏障损伤的机制 2.1 缺氧、缺血 机体在正常情况下，循环血流的 30%流经胃肠道。当机体遭受严重创伤或休克时，机 体为了保护心、脑等重要器官，使全身血液重新分配，胃肠道血流明显减少。若全身血流量 减少 10%，可致胃肠道血流减少 40%12。机体的缺血缺氧可以使肠粘膜上皮水肿，上皮 细胞膜及细胞间连接断裂，细胞坏死，上皮从绒毛顶端开始脱落甚至黏膜全层脱落而形成溃 疡，导致肠通透性增加。对烧伤后大鼠肠粘膜结构功能改变的研究发现，在伤后 12 小时用 光镜可以观察到肠粘膜绒毛固有层裸露并坏死，电镜观察到微绒毛断裂和缺损，上皮细胞间 连接分离，出现裂隙，肠壁对分子量 68068000 的物质的通透性明显升高13。 Lambert 等14发现失血性休克可造成肠粘膜上皮细胞间联结开放，使肠壁对辣根过 氧化物酶的通透性增高。Suh 等15观察到阻断肠系膜上动脉 1 小时后肠粘膜绒毛顶端水 肿和破坏，继之出现肠壁的水肿和出血；缺血 3 小时后粘膜上皮脱落，并有明显的炎性细 胞浸润；缺血 6 小时后粘膜上皮大部分坏死脱落，肠壁各层广泛出血。 2.2 再灌注损伤与氧自由基 当缺血的组织恢复血液灌注后，部分组织细胞的代谢障碍、结构破坏反而变得更加严重， 此种现象为缺血再灌注损伤。而肠道的缺血再灌注损伤是肠屏障功能发生障碍的重要机制。 导致缺血再灌注损伤的原因是大量的氧自由基的生成。 氧自由基具有极强的细胞毒性，主要是由于氧自由基的高度活性，令其可以与机体几乎 所有组织（包括肠上皮细胞）发生反应，使构成生物膜多不饱和脂肪酸过氧化，影响生物膜 的液态性、流动性及通透性。细胞膜的通透性增加，大量的阳离子涌入细胞内，如 Ca2+激 活特异的钙依赖的磷脂酶和蛋白酶，引起细胞损伤和死亡；线粒体膜通透性增加，可以影响 能量代谢；溶酶体膜通透性增加，使溶酶体破裂，大量的溶酶体酶的释放导致细胞损伤或溶 解。 2.3 炎症介质及细胞因子 细胞因子和炎性介质在肠粘膜损伤中以及相互间的作用尚不十分清楚。在严重创伤感染 或休克时，炎症介质大量产生并相互作用，形成网络，且不断循环促进，形成“瀑布样”反 应，造成肠粘膜损伤并加重甚至衰竭。参与的炎症介质包括内毒素、血小板活化因子 （PAF）、肿瘤坏死因子（TNF）、白介素（IL）、 干扰素（TFN-）、一氧化氮（NO） 等。 内毒素可使肠粘膜上皮细胞超微结构（微绒毛和细胞终末网）发生病理改变，通过损伤 细胞内支架系统而破坏细胞间紧密连接，也可使 TNF、PAF 增高以及促进中性多核粒细胞 （PMN）粘附而发挥作用。PAF 在肠粘膜损害中发挥重要作用，它可引起血小板聚集，PMN 脱颗粒和呼吸爆发，同时可导致低血压，血管通透性增加，胃肠粘膜损伤16。 大鼠烫伤后，血和肠细胞 PAF 水平均显着升高，肠道通透性增加，与内毒素水平呈正 相关。 给予 PAF 拮抗剂治疗能明显降低血浆内毒素水平以及肠粘膜通透性。TNF- 能激活中 性粒细胞，促使中性粒细胞释放大量的活性氧与弹性蛋白酶，对血管内皮细胞和器官组织细 胞产生损害作用。TNF- 还可诱导大量 NO 生成，造成持续低血压，微循环淤血，加重组织 的缺血缺氧。TNF- 还能通过交感-肾上腺髓质系统使儿茶酚胺分泌增加，而后者可以促进 多种血管活性物质释放，如白三烯、PAF、TXA2 等，加剧了微循环障碍17。 研究表明 TNF- 对肠粘膜有直接损伤作用，给狗注入 TNF- 后小肠血流量明显下降， 肠粘膜下血管有灶性栓塞，粘膜糜烂，血培养阳性率增加。 在正常情况下，来自血管内皮的 NO 可调节肠粘膜灌注，不同肠上皮细胞也可以是 NO 的来源。 在炎症期，由于可诱导的一氧化氮合酶活化，导致 NO 生成增多，而高浓度的 NO 可破 坏细胞内支架、抑制 ATP 生成，使细胞间紧密连接变得松弛而致肠粘膜处于高通透状态 14。IL-1、IL-6、IL-13、IL-4 和 IFN- 同样是通过破坏细胞间紧密连接引起肠粘 膜损伤的。 2.4 细胞凋亡 正常条件下，小肠粘膜每日每根绒毛约有 9001200 个细胞发生凋亡，以维护肠道粘 膜屏障的生理功能，保证衰老细胞的不断更新。肠上皮细胞凋亡与隐窝未分化细胞的增殖是 相辅相承的，这种稳态对维持肠道正常形态和功能起着非常重要的作用。肠上皮细胞凋亡的 增加是导致肠屏障功能减弱的机制之一。 许多研究表明炎症细胞因子，如肿瘤坏死因子、白细胞介素-1（IL-1）均可增加体 内外细胞的凋亡。生长因子的缺乏、细菌毒素、氧自由基及肠道缺血-再灌注损伤大鼠均可 发现肠粘膜上皮细胞凋亡增加，同时伴有肠粘膜屏障功能障碍，且通透性与凋亡指数呈正相 关18 。 Ikeda 等19对缺血-再灌注的小鼠进行了观察，发现肠黏膜损伤的早期形态学改变 为小肠绒毛上皮分离。通过组织学观察分离的上皮细胞 80%具有凋亡细胞的形态学特征。 采用免疫组化和琼脂凝胶电泳分析 DNA 片段也证实了细胞凋亡的存在，提示细胞凋亡是小 肠缺血再灌注损伤时肠黏膜上皮细胞死亡但是有别于坏死的另一主要形式。 2.5 营养障碍 长期的全胃肠外营养（TPN）极易造成蛋白质营养不良。大量的临床和实验研究发现， 蛋白质营养不良是破坏肠道屏障功能的重要因素之一。 营养不良可引起肠上皮细胞 DNA 含量减少、蛋白质合成及细胞增生减弱，肠腔内黏液 层厚度变薄，导致黏膜萎缩及继发性肠黏膜酶活性下降。陈洁等20在实验中发现，给予 TPN1 周后的幼犬，与普通犬食组相比，肠的长度、质量和肠壁各层厚度都显着减少，肠粘 膜上皮细胞分裂指数下降 40%。 实验研究发现，与经肠饮食组相比，经 TPN 营养 2 周的大鼠，其回肠末端粘膜绒毛高 度降低，上皮细胞增殖缓慢，粘膜二胺氧化酶活性显着降低21。从而提示蛋白质营养不 良可破坏肠结构和功能的完整性，造成肠粘膜萎缩，提高肠粘膜对肠道中大分子物质的通透 性，从而直接促进肠道细菌和内毒素侵入体内。 营养不良降低了机体蛋白质水平，使免疫球蛋白水平下降，淋巴细胞减少，影响了肠道 及全身的免疫功能。其削弱机体抗感染防御功能的作用是多方面的：首先，蛋白质营养不良 通过干扰肠粘膜中 B 淋巴细胞分化，使 SIgA 分泌减少，从而降低肠粘膜抗感染的免疫功 能。有研究发现，蛋白质营养不良大鼠肠道集合淋巴组织的质量以及其中细胞数量均显着下 降，B 淋巴细胞数量下降 47 倍，IgA 同型 B 细胞消失。这证明蛋白质营养不良使集合淋 巴组织中 B 淋巴细胞分化受阻，SIgA 浆细胞成熟障碍，从而造成肠粘膜 SIgA 的分泌量降 低。其次，蛋白质营养不良还可以破坏肠粘膜中杯状细胞功能，使粘液和粘蛋白生成减少， 从而降低肠粘膜非特异性屏障功能22。此外，蛋白质营养不良可以使 T 淋巴细胞和经过 再循环的淋巴母细胞在肠粘膜中的定位过程受到损害，直接抑制机体 T 淋巴细胞免疫功能， 使机体全身抗感染防御功能处于抑制状态。 另外，长期禁食或 TPN 患者，其肠粘膜缺少食物和消化道激素刺激，粘膜更新修复能 力降低。同时，胃酸、胆汁、溶菌酶、粘多糖等分泌减少，肠液化学杀菌能力减弱，都可促 使肠道致病菌大量繁殖，导致肠屏障功能障碍。 2.6 微生态失调 肠道正常微生物在种类、定植部位和数量 3 个方面维持着空间三维生态平衡。肠内细 菌分布呈明显的纵轴性，它们具有很强的粘附力，形成能阻止病原微生物过度生长并限制它 们粘附于粘膜的菌膜屏障结构。病理因素和治疗于扰可引起肠道菌群紊乱，促进细菌移居， 致病菌过度生长。过度生长的肠道细菌可通过细菌蛋白酶等对肠上皮细胞微绒毛膜蛋白直接 产生破坏作用，或改变肠道上皮细胞的生化反应，使微绒毛受损甚至消失。此外，过度生长 的细菌还可产生各种毒素或其他代谢产物，抑制肠上皮细胞的蛋白质合成，从而损伤肠粘膜 屏障。 创伤、饥饿及大量广谱抗生素的应用很容易引起肠道菌群紊乱，优势繁殖的细菌便有可 能突破粘膜屏障而发生易位。肠道中革兰阴性杆菌的侵入能力最强，革兰阳性菌次之，而专 性厌氧菌最差。给不含特殊致病群的小鼠口服青霉素抑制动物肠道中某些厌氧菌群后，耐药 性革兰阴性杆菌菌量增加 1000 倍，这些优势繁殖的革兰阴性杆菌将持续移居到肠系膜淋巴 结。当动物停止服用青霉素后，肠道中厌氧菌群的数量逐渐增多，革兰阴性杆菌不仅菌量逐 渐下降，移居也随之停止。用林可霉素或甲硝唑得到的实验结果也是相同的。如果给动物分 别口服上述三种抗生素，然后给动物肠道中接种链霉素耐药性菌株大肠杆菌 C24，结果发 现由于厌氧菌群的受抑制，大肠杆菌 C24 在动物肠道中的菌量不仅达到 1010 这样异常高 的水平，而且持续侵入肠系膜淋巴结中长达 30 天之久23。 革兰阴性菌的过度生长还可导致内毒素易位。内毒素是存在于革兰氏阴性菌细胞壁中的 脂多糖（LPS）。内毒素可致粘膜下水肿、肠绒毛顶部细胞坏死、肠通透性增加，从而破坏 肠屏障功能。在某些情况下，细菌易位可能被控制，但内毒素仍可通过“漏”到肠粘膜，引 起炎症的激活及细胞介质的释放。 肠道屏障功能障碍的后果及防治措施 1.肠道屏障功能障碍的后果 1.1 菌群易位 Berg 等7认为“菌群易位是指肠道内活的细菌穿过肠道粘膜层进入固有层，继而到 达肠系膜淋巴结以及更远处器官”，这一概念在近年来被很多学者加以扩展和完善。目前认 为当机体应激反应过度或失调时，寄生于肠道内的微生物及其毒素，越过肠粘膜屏障大量侵 入正常情况下无菌的肠道及以外的组织，如肠壁浆膜、肠系膜淋巴结、门静脉、以及其他远 处器官，这一过程称为肠道细菌易位，其结果可能引发肠源性的全身感染，并且触发全身炎 症反应综合征（SIRS），甚至多器官功能障碍综合征（MODS）。革兰阴性杆菌感染是危重 患者中重点关注的问题，大肠杆菌、克雷伯杆菌、肠杆菌科和假单胞菌是常见的致病菌，病 情严重时可出现白色念珠菌为主的真菌感染。细菌移位的发生发展有 3 个基本因素7，即 肠道细菌过度繁殖、肠黏膜屏障损害和机体免疫防御功能低下。细菌移位的发生不仅与肠道 细菌的总量有关，更关键的是与增生细菌的所属种类及其在肠道所寄居的部位密切相关。大 量繁殖的肠道细菌，部分可能纵向反流入胃，并随胃液进一步反流到口咽部和呼吸道。 1.2 毒素血症 正常情况下，被吸收的内毒素在肝脏被清除而不会发生内毒素血症，当肠道内革兰阴性 细菌过度繁殖、菌种比例变动、菌群失调以及毒力剧增时，经门静脉进入机体的细菌内毒素 大量增加，超过了肝脏解毒能力；或肝功能受损时，不能清除来自胃肠道的内毒素，使侵入 体循环的内毒素量达到一定程度而形成肠源性内毒素血症。内毒素的生物效应是多方面的， 可以直接或者间接影响全身各系统的代谢和功能。2 1.3 多器官功能障碍 肠道的屏障功能受到削弱或者损害，可以使大量的细菌和内毒素经由门静脉和肠系膜淋 巴系统侵入体循环，造成肠源性内毒素血症和细菌移位，并在一定条件下激发细胞因子和其 他炎症介质的连锁反应，引起全身各器官的损害。在很多临床情况下，肠粘膜屏障功能衰竭 的发生要早于其他脏器功能衰竭的出现。肠功能衰竭常常成为多脏器功能衰竭的“启动因子” ，许多活性因子，如血管活性肠肽、一氧化氮等都发挥重要作用。24 2.防治措施 合理的营养支持途径、谷氨酰胺、生长激素及多肽类生长因子等，对正常肠粘膜的生长 及损伤后的再生、修复发挥着重要作用。 2.1 改善肠粘膜的血液灌流 防治低血容量是维持肠组织灌流的基础，也是防治肠屏障功能障碍的主要措施。低血容 量时，可有肠系膜血管收缩及胃肠道血流减少，低血容量得到纠正后，这些病理改变仍将持 续一段时间。因此，除补充血容量外，还可选择应用改善肠血液循环的药物，如小剂量多巴 胺、前列腺素等，改善内脏组织灌流，维护肠粘膜的灌流和代谢，减轻肠粘膜的损害。 2.2 抗自由基和抗氧化 目前常用的抗自由基药物有别嘌呤醇、维生素 C、维生素 E、脱苷脱氨酶抑制剂等。此 外，一些化合物可以保护细胞免于氧化性损害，如橄榄油和某些草药可以保护肠道上皮细胞 免受氧化性损伤。 2.3 选择性肠道去污染 选择性肠道去污染（selective digestive decontamination，SDD）是在 20 世纪 80 年代提出的，旨在控制肠道这一人体最 大的细菌库，达到预防肠源性感染的目的，方法是口服或灌肠不经肠道吸收、能选择性抑制 或杀灭潜在致病菌的抗生素。临床上有顺行清除和逆行清除两种方法。前者疗效优于后者， 但要求病人能经肠道摄药并能耐受腹泻，通常是口服肠道不吸收的抗菌药物，如新霉素、甲 硝唑、庆大霉素等，也可添加制霉菌素、氟康唑等以减少肠腔各类细菌25。 若病人情况允许，服药前可先给予甘露醇、大黄等缓泻剂，清除肠腔积存物，再给予肠 道抗菌药物，类似结肠手术的术前准备，仅是清除的程度要求略低。逆行清除即反复灌肠， 可清除下肠道内容物。由于结肠内细菌含量最多，平时即可达 1012/g，若有异常繁殖，则 细菌数量更高。因此，虽然对 E33 的价值与实用性仍存有争议，但在目前尚缺乏很有效的 肠粘膜屏障维护措施的情况下，减少肠腔细菌数量无疑应认为是综合治疗措施的一部分，与 其它治疗同时应用，当有协同作用。 2.4 营养支持 肠道营养有助于维持肠粘膜细胞结构与功能的完整性，维护肠粘膜屏障，明显减少肠源 性感染的发生。近年来，维护肠粘膜屏障功能及降低细菌移位的尝试取得了一些成绩，尤其 在谷氨酰胺（Gln）的应用研究上26，作为小肠粘膜细胞的主要燃料，又是肠粘膜修复 和细胞分裂的核酸合成氮源，Gln 能够促进肠道粘膜 DNA 和蛋白的合成，增加肠黏膜的厚 度，减轻肠粘膜上皮细胞的萎缩。Gln 通过激活巨噬细胞杀灭细菌的能力，抑制细菌易位， 从而减少内毒素血症的可能。 2.5 抗炎症介质及细胞因子 由于在肠粘膜屏障损伤过程中，TNF- 有明显致炎和损伤肠粘膜屏障作用，而皮质激 素有强大抑制 TNF- 合成作用，故有人主张应用这一类药物，希望能打断肠黏膜屏障损伤 过程中的恶性循环。嵌合型抗 TNF- 抗体（如 infliximab）有较好的抗炎作用，是否可 用于肠粘膜屏障损伤的治疗尚待观察。此外，研究和应用较多的还有白介素 1 受体拮抗剂 （IL-1ra）、血小板活化因子拮抗剂、铃蟾素抗血清及前列腺素 E 等。 炎症性肠病时肠道屏障功能障碍 炎症性肠病时肠粘膜的形态学改变可以引起肠道粘膜屏障功能障碍，主要发生机制有以 下几方面。27，28 1.细胞因子 肠道局部由 T 淋巴细胞产生的细胞因子在肠道的免疫反应中发挥重要作用，促炎因子 与抗炎因子之间的失衡，在 IBD 患者肠道的持续炎症的发生及粘膜的完整性破坏中发挥作 用。现在普遍认为，克罗恩病主要是 CD4+淋巴细胞反应为主的 TH1 型炎症反应，其细胞因 子以 IFN- 和 IL-2 为主。而溃疡性结肠炎可能主要是 IL-13 驱动的 TH2 炎症反应，细 胞因子以 IL-4 和 IL-5 为主。 2.连滤泡上皮的缺损 肠粘膜表面的一种具有特殊功能的上皮细胞称为膜细胞（memberanous cell，M 细胞），是一种扁平的上皮细胞，厚度不及正常细胞厚度的 1/10。它覆盖在 集合淋巴结，即连滤泡上皮（follicle-associated epithelium，FAE）上。M 细胞与相邻的上皮细胞紧密连接，以保持肠道粘膜的完整 性，同时也是肠粘膜上皮中一种重要的抗原提呈细胞。肠壁淋巴结表面的 FAE 缺损为潜在 的病原体提供了主要的入侵门户。当然，树突细胞可以不依赖 M 细胞的抗原提呈，直接透 过肠上皮细胞的连接间隙，对肠腔内的抗原进行摄取29。树突细胞可以诱导合成特殊的 生物大分子，这些分子与引导淋巴细胞归巢有关，归巢的淋巴细胞可以直接摄取抗原物质并 产生免疫应答30。 3.肠粘膜的完整性，渗透性及粘附性 炎症性肠病患者的受累病变肠道和非受累肠段都存在高渗透性，允许肠腔内促炎症因子 持续地进入粘膜，激活炎症级联反应，从而促进肠道的炎症反应。这种情况也见于炎症性肠 病患者的一级亲属中。高渗透性与肠上皮细胞之间紧密连接结构和功能的变化有关31。 上皮细胞钙粘蛋白（E-cadherin）32，33、胎盘钙粘蛋白（P-cadherin）34，35等 是维护肠道粘膜完整的重要的细胞间黏附分子，而细胞内转运蛋白 Smad436，37、细胞 因子（特别是 TNF-）可影响上皮细胞钙粘蛋白和胎盘钙粘蛋白的表达。 炎症使经典的钙粘蛋白在肠道中的表达的发生改变，并影响到粘膜的渗透性和完整性。 不管是粘膜粘附力的变化，还是肠上皮细胞坏死渗出而导致中性粒细胞浸润，都可以削弱肠 粘膜的完整性并使其渗透性增强。这将使位于粘膜下组织里的树突状细胞直接摄取肠腔里渗 漏过来的抗原，而不需要通过 M 细胞和 FAE 进行抗原的提呈加工。 4.粘膜免疫调节异常 炎症性肠病患者常表现出免疫异常，如肠粘膜免疫细胞数量增多，肠局部体液或细胞免 疫活性增强。此外，还可并发或伴发其他与免疫有关的病变与疾病，而且糖皮质激素及免疫 抑制剂治疗有效。这些均表明炎症性肠病患者存在肠黏膜免疫调节异常。 总之，肠道屏障是连接机体和其周围环境最重要的界面之一。肠道屏障的损坏可能是某 些肠道和肠外炎症性疾病的原发事件，也可能是继发于许多疾病并导致宿主易患严重的并发 症。 了解肠道屏障在疾病过程中的病理生理学作用有助于发现新的治疗方法。将保护肠道屏 障作为预防和治疗措施在临床和试验领域都处于初始阶段，但对于将来改善炎症性肠病的治 疗策略必定会有所帮助。 （郑雪雁王承党） 参考文献 1.Bourlioux P，Koletzko B，Guarner F.The intestine and its microflora are partnersfor the protection of the host.Am JClin 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