炎症性肠病肠黏膜屏障功能异常的研究进展

炎症性肠病肠黏膜屏障功能异常的研究进展

炎症性肠病（ibd）是由病因不明的慢性肠道炎症疾病引起的一过性疾病，主要包括两个独立疾病：溃疡性胃炎（cs）和克罗恩病（cd）。近年研究发现,肠黏膜屏障功能异常在IBD发病机制中发挥重要作用。更好地了解正常及疾病状态下肠黏膜屏障的结构和功能可以为IBD的治疗提供新的思路。1肠粘膜屏障的总结1.1调节肠道紧密连接的功能肠屏障包括肠黏膜上皮、肠黏液、肠道菌群、分泌性免疫球蛋白、肠道相关淋巴组织、胆盐、激素和胃酸等。可将其归纳为三部分:①机械屏障即肠上皮;②生态屏障即正常肠道菌群;③免疫屏障即分泌性IgA、黏膜下和黏膜内各种免疫细胞。其中上皮屏障是肠黏膜屏障最重要的组成部分。上皮细胞间连接在调节肠上皮屏障功能中起重要作用,包括紧密连接和黏着连接。紧密连接是相邻上皮细胞间隙的松散连接,位于相邻上皮细胞、间皮和内皮之间,多呈带状分布,少数为点状,其作用包括:①紧密连接在细胞间隙的顶端形成渗透屏障,调节水和电解质的极向运动,防止大分子物质经肠腔漏到周围组织中;②紧密连接对其所围绕的细胞造成膜质的区域性差异,使这些区域可进行专一的功能活动,如离子的定向转运和大分子的吸收,由于紧密连接含有高浓度固定的跨膜蛋白,因而可阻止膜中脂类和蛋白质的侧向扩散;③紧密连接蛋白在上皮细胞分化中起重要作用。紧密连接除参与生理过程调节,还参与炎症的调节过程。黏着连接紧临紧密连接,在细胞识别和调节细胞间联系中起重要作用。有研究发现,钠葡萄糖的转运与紧密连接通透性的调节有关。钙参与紧密连接的形成并调节上皮细胞的极性。细胞骨架在不同生理和病理过程中参与紧密连接功能的调节。细胞骨架是细胞内一种复杂的丝状蛋白结构,包括三种蛋白丝:肌动蛋白、微管和中间丝,遍布于细胞浆内,并与细胞外表面的细胞-细胞接触点相联系。细胞骨架对维持包括胃肠道上皮细胞在内的所有真核细胞的正常结构、转运和功能的完整性也是不可缺少的。因此,细胞骨架是维持肠黏膜屏障功能的一个关键结构。秋水仙碱或抗有丝分裂药物导致的微管破坏可以严重限制细胞功能,破坏肠黏膜屏障的结构完整性。例如,氧化剂或乙醇致微管破坏可以引起单层细胞屏障的破坏。氧化剂诱导肌动蛋白损害导致屏障功能失调,说明肌动蛋白在维持肠黏膜屏障完整性和调节肠道紧密连接中也发挥重要作用。一些编码蛋白参与上皮细胞间连接功能的调节,如GTP酶的Rho和Rap家族、激酶和磷酸酯酶。正常情况下,紧密连接通过调控作用,选择性地转运相应物质,而有效地阻止肠腔内细菌、毒素及炎性介质等物质的旁细胞转运,维持肠黏膜上皮屏障功能的完整。1.2关于肠道透照糖的检测方法检测细菌易位到肠系膜淋巴结、肝和脾是评价肠黏膜屏障完整性的一种定性方法,在多数临床情况下不易实行。检测抗内毒素IgG抗体、白细胞介素-6和C-反应蛋白被用来评估肠黏膜屏障功能失调的炎症性结果。最直接和最准确定量评估肠黏膜屏障功能的方法就是测量肠道的通透性。评估黏膜屏障通透性的定量方法之一是不同分子探针的经上皮通透性。常用糖分子探针包括甘露醇(6.7)、乳果糖(9.5)、鼠李糖(8.3)及纤维二糖(10.5)等。这些大分子糖在肠道以简单扩散方式通过肠上皮,具有无毒性、免疫原性、不被机体代谢的特点,尿中浓度比血浆高约100倍,易于检测,因此是临床上常用的测定肠通透性的方法,与其它几种糖分子探针相比,甘露醇和乳果糖回收率较高,受肠腔内渗透压影响较小,是目前比较理想的两种糖分子探针,现被广泛应用。常用的测定方法有气相色谱法、气-液相色谱法、比色法、酶学法等。气相色谱法和气-液相色谱法可避免干扰,方法简单,准确性高,现多采用这两种方法测定。一般可联合采用甘露醇和乳果糖(双糖法)。甘露醇分子较小,可以通过绒毛细胞间紧密连接,其主要反映绒毛细胞间紧密连接的通透性,而乳果糖分子直径较大,主要通过腺管细胞间紧密连接被吸收,其主要反映腺管细胞间紧密连接的通透性。因此,二者联合应用测定尿中乳果糖/甘露醇(L/M)比值可全面、准确地间接反映小肠黏膜的通透性变化。L/M比值增大,说明肠通透性增高,肠屏障功能损害。蔗糖素不同于乳果糖,其在结肠不被细菌利用,因此一些学者利用蔗糖素来检测整个肠道的渗透。常用的测定肠通透性的同位素探针有51Cr-EDTA、99mTc-DTPA和125I-白蛋白,具有容易监测的优点,但结果易受影响,准确性差,不能联合应用,妨碍了其在临床上广泛应用。2基因组织和组织已有许多研究证实肠道的高通透性参与了炎症性肠病的发病。动物模型研究表明,在实验性肠炎中观察到肠黏膜高通透性仅次于肠道炎症表现。临床上无症状的克罗恩病患者临床复发前表现为肠上皮通透性逐年增加,这一现象表明通透性增加可能是疾病活动的早期事件。CD患者的非受累肠段也可有肠道高通透性存在,这些都表明肠道高通透性在炎症性肠病的发病中发挥主要作用。炎症性肠病患者的健康亲属中存在异常肠道通透性也支持这种推论。CD患者一级亲属存在肠高通透性,CD患者配偶也同样存在高通透性,提示环境因素起一定作用,尚未证实存在高通透性CD患者的配偶是否发展成为CD或其它胃肠道疾病。肠道高通透性是CD的原因还是免疫或炎症反应的结果目前还存在争议。新近的研究更注重于紧密连接结构和功能的研究,并认为其是导致炎症性肠病患者肠道高通透性的主要原因。20年前,Martin的研究发现克罗恩病患者肠标本的紧密连接呈现偏离、破碎和紊乱。Gassler等的研究表明,在活动性炎症性肠病组织中连接蛋白和其相应的mRNA水平明显降低。然而,在非活动性炎症性肠病的组织中这些变化却不明显。最近的研究显示,克罗恩病患者的非炎性远端回肠的紧密连接对肠腔内刺激产生的细胞骨架收缩性受损。因此,即使在缺乏活动性炎症,没有连接蛋白结构异常的情况下,紧密连接也可出现功能异常,也是炎症性肠病中通透性异常的主要原因。大量研究表明,细胞因子TNF-α和IFN-γ直接增加肠上皮通透性。体外模型研究表明,上述炎症细胞因子通过诱导上皮细胞紧密连接影响屏障功能。有报道,TNF-α通过紧密连接破坏上皮屏障功能,同时在不存在紧密连接蛋白改变的情况下促进上皮细胞凋亡,表明TNF-α在肠道通透性增高与克罗恩病间起着重要作用。IFN-γ增加肠上皮细胞通透性。因INF-γ诱导的紧密连接破裂,侵袭性弱的肠道细菌经脂质介导的跨细胞通路通过肠上皮。IFN-γ引起肠上皮通透性改变的机制尚不完全清楚。mdr1a-/-动物模型研究提示上皮屏障功能障碍与结肠炎发展关系密切。UC与人类Toll样受体4(TLR-4)基因变异有关,该基因编码脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),LPS是Gˉ细菌细胞壁的重要组成部分,由TLR-4识别,细菌LPS通过刺激TLR-4或其它受体导致NF-κB表达系统活化,继而诱导一系列炎症反应。这些变异携带者感染Gˉ细菌风险高,表明UC易感性与基因背景相关。除遗传因素外,UC患者黏膜免疫系统激活,导致上皮屏障功能受损及组织破坏。IFN-γ和TNF-α在改变CD患者上皮屏障功能方面起重要作用,但在UC何种细胞因子调节炎症和引起上皮屏障功能障碍还不清楚。动物模型研究发现,自然杀伤细胞(naturalkillerTcells,NKT)产生的IL-13在实验性结肠炎中发挥重要作用。产生IL-13的细胞也在UC患者中发现,这一现象表明细胞因子在UC病理过程中是一个关键因素。在UC患者的固有层发现大量的IL-13,同时伴随紧密连接分子claudin2表达增加,后者引起屏障功能受损,并认为是导致UC腹泻的原因。3肠黏膜屏障在id治疗中