梗阻性黃疸對腸黏膜通透性的影響

王常元(綜述)，周海蘭，易為民(審校)

(1.南華大學(xué)，湖南衡陽421001;2.湖南省人民醫(yī)院肝膽外科，長沙410005)

梗阻性黃疸(obstructive jaundice，OJ)是指左右肝管及其以下膽管因各種原因完全或不完全梗阻后，膽汁排泄不暢，致整個膽管系統(tǒng)內(nèi)壓增高，結(jié)合膽紅素反流入血所致的全身黃染［1］。大量研究發(fā)現(xiàn)OJ患者存在明顯的細(xì)菌及內(nèi)毒素移位［2］。OJ患者內(nèi)毒素血癥的發(fā)生率高，術(shù)前為24%～68%，術(shù)后為50%～75%［3］。雖然在圍術(shù)期各種治療方法均已較成熟，但仍不能完全避免OJ導(dǎo)致的并發(fā)癥及死亡的發(fā)生，其主要原因是敗血癥和腎衰竭［4］。有研究表明，對于惡性O(shè)J的患者，術(shù)前引流并發(fā)癥發(fā)生率反而較高［5］，因此這些干預(yù)方式目前仍存在爭議。術(shù)后全身性內(nèi)毒素血癥以及由此帶來的一系列并發(fā)癥是OJ患者術(shù)后病死率及并發(fā)癥發(fā)病率高的主要原因［6］。出現(xiàn)OJ時，小腸黏膜滲透性增高，進而細(xì)菌及內(nèi)毒素移位至腸系膜淋巴結(jié)、門脈循環(huán)及肝臟內(nèi)部［7］。庫普弗(Kupffer)細(xì)胞在單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)中是最大的巨噬細(xì)胞庫，也是組成機體單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)最大的群體，是肝內(nèi)固定的巨噬細(xì)胞，占總量的80%～90%，擔(dān)負(fù)著重要的內(nèi)毒素清除衛(wèi)士的任務(wù)［8］。OJ時單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)功能障礙，減少了內(nèi)毒素的清除，導(dǎo)致門靜脈系的內(nèi)毒素大量向體循環(huán)“外溢”，同時不斷釋放促炎性細(xì)胞因子，這就潛在性的促成了通常所說的“腸源性敗血癥”［9］。

1 腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)及功能性組分

腸道屏障功能的發(fā)揮依賴于局部分泌型sIgA、黏膜內(nèi)淋巴細(xì)胞、裴氏結(jié)(Peyer's patches)以及腸系膜淋巴結(jié)等構(gòu)成的免疫屏障、生物屏障以及機械屏障［1］。

2 膽汁對腸黏膜屏障的影響

腸腔內(nèi)膽汁及膽汁酸有利于腸黏膜屏障功能的發(fā)揮。

2.1 膽汁與免疫性屏障 實驗研究表明膽汁能誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞在腸相關(guān)性淋巴組織(GALT)內(nèi)的分布。膽汁缺乏則導(dǎo)致CD4+、CD8+T細(xì)胞以及腸黏膜固有層內(nèi)黏附素細(xì)胞黏附分子1表達，細(xì)胞數(shù)量減少，同時還可影響裴氏結(jié)內(nèi)B淋巴細(xì)胞的大小及數(shù)目［10］。在動物實驗中，結(jié)扎膽總管導(dǎo)致裴氏結(jié)內(nèi)B淋巴細(xì)胞大量凋亡，這種凋亡通過Toll樣受體介導(dǎo)使得Fas基因表達增加，且增加細(xì)胞對Fas基因介導(dǎo)凋亡的敏感性［11］。膽紅素可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞殺菌活性受損，從而削弱其細(xì)菌廓清能力［12］。隨膽汁進入腸道的IgA可通過維持腸黏膜的完整性或阻止腸道細(xì)菌對腸道黏膜的黏附來增強其防御功能，從而防止細(xì)菌移位［13］。

2.2 膽汁與生物性屏障 據(jù)研究報道膽汁酸能抑制某些細(xì)菌的生長，膽鹽的缺乏可導(dǎo)致腸內(nèi)菌群失調(diào)，革蘭陰性菌大量繁殖［14］。動物實驗發(fā)現(xiàn)膽總管結(jié)扎后盲腸中G－腸道桿菌的數(shù)量增加了100倍，大腸埃希菌及需氧菌的水平較對照組明顯升高［2］，表明消化道缺乏膽汁時能夠使腸道桿菌過度生長。膽鹽不僅能使細(xì)菌表面的細(xì)胞膜通透性增加，進而導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞受損，還可直接與腸內(nèi)毒素及細(xì)菌結(jié)合，形成難吸收的復(fù)合物，進而防止腸內(nèi)毒素及細(xì)菌移位的發(fā)生［15］。

2.3 膽汁與機械性屏障 膽汁可以增加腸黏膜絨毛的密度并誘導(dǎo)其生長，所以膽汁對腸道黏膜起著營養(yǎng)作用［14，16］。動物實驗表明 OJ時小腸的滲透性明顯增高，細(xì)菌移位的發(fā)生率也高，電子顯微鏡下可見細(xì)菌穿透完整的腸黏膜上皮細(xì)胞［2］。體外實驗表明，膽汁酸通過原癌基因c-myc依賴機制促進腸上皮細(xì)胞增殖，并通過激活核因子 κB以防止細(xì)胞凋亡［17-18］。這些實驗表明膽鹽在小腸黏膜的生長和自我修復(fù)中起到重要作用。Yang等［19-20］的研究同樣表明，膽汁在維持腸上皮細(xì)胞緊密連接的完整性以及調(diào)控緊密連接相關(guān)蛋白家族中的咬合蛋白(occludin)和細(xì)胞間緊密連接蛋白1(zonula occludens-1，ZO-1)的表達等方面起著重要作用。

3 OJ患者的腸道通透性

目前認(rèn)為，肝外膽管梗阻患者腸道通透性增加是促使細(xì)菌和內(nèi)毒素移位、敗血癥以及腎臟并發(fā)癥發(fā)生的一個關(guān)鍵因素［21］。有文獻表明，通過外科手段對OJ患者進行膽管減壓，會使小腸通透性在術(shù)后早期較未進行外科干預(yù)的患者有所增高［6］。這可能反映出額外創(chuàng)傷可能加重這一病理生理學(xué)上的紊亂。

3.1 OJ患者腸道通透性增加的機制 腸道通透性由相互作用的幾種屏障構(gòu)成因素所決定，包括不流動水層、黏膜表面的疏水性、表面黏液層、上皮因子(特別是緊密連接因子)以及內(nèi)皮因子等，每種成分都有其不同的通透性［22］。然而在這些構(gòu)成因素中，小腸上皮細(xì)胞與緊密連接最為重要［23］。

在多數(shù)研究中，普通光學(xué)顯微鏡下并未發(fā)現(xiàn)OJ所導(dǎo)致的腸黏膜形態(tài)學(xué)改變［7］，僅僅發(fā)現(xiàn)了一些諸如上皮下組織水腫、散在絨毛或黏膜脫落增多導(dǎo)致固有層暴露等非特異性改變［24］。然而對小腸黏膜超微結(jié)構(gòu)的研究卻發(fā)現(xiàn)了以細(xì)胞或線粒體膜結(jié)構(gòu)改變?yōu)樘攸c的細(xì)胞破壞［24］。總之，大部分研究表明OJ導(dǎo)致腸道通透性增加仍然與上皮細(xì)胞連續(xù)性有關(guān)，但其具體機制尚不明確。

3.2 緊密連接 Assimakopoulos等［20］對黃疸模型大鼠小腸上皮細(xì)胞中的緊密連接組分——Occludin蛋白的表達進行研究，通過觀察小腸絨毛上部發(fā)現(xiàn)，OJ時小腸屏障功能障礙與小腸上皮細(xì)胞區(qū)域性O(shè)ccludin蛋白表達缺失有關(guān)。Yang等［19］也證實了以上結(jié)論，同時他們還發(fā)現(xiàn)OJ時緊密連接相關(guān)蛋白ZO-1的表達亦減少。他們通過向單層腸上皮細(xì)胞的培養(yǎng)基中加入不同濃度的膽汁來進行細(xì)胞培養(yǎng)，結(jié)果提示小腸上皮細(xì)胞緊密連接的改變是由膽汁介導(dǎo)的。一項研究通過分析一組基于小腸緊密連接完整性的電生理學(xué)指標(biāo)，結(jié)果提示口服膽鹽能改善上述指標(biāo)［25］。Portincasa等［25］研究發(fā)現(xiàn)，OJ時小腸絨毛上部分Claudin-4蛋白的表達上調(diào)。Claudins蛋白屬于緊密連接蛋白，它們的不同表達形式、不同組合方式以及多種成員之間的不同組合比率對于調(diào)節(jié)緊密連接的屬性至關(guān)重要［26］。有證據(jù)表明，Claudin-4對小腸上皮細(xì)胞的作用可能與其使細(xì)胞連接變得松散以及開放細(xì)胞旁轉(zhuǎn)運途徑有關(guān)［27］。在 OJ時，Claudin-4蛋白及Occludin蛋白引發(fā)小腸通透性增加這一改變中所發(fā)揮的作用主要是通過調(diào)節(jié)肽鏈部位，修復(fù)其表達，可以改善腸黏膜屏障功能［20，28］。OJ時門靜脈及體循環(huán)中大量出現(xiàn)的內(nèi)毒素可誘發(fā)全身性炎性反應(yīng)，其特點為細(xì)胞因子及其他炎性介質(zhì)的釋放［29］，包括腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素1、白細(xì)胞介素6、干擾素γ、一氧化氮以及氧自由基等。此類物質(zhì)可對緊密連接的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生損傷效應(yīng)，進而使小腸上皮細(xì)胞屏障功能受損［30］。有研究尚表明腫瘤壞死因子α以及干擾素γ可下調(diào)人Occludin蛋白合成的啟動子［31］。在OJ時，若腫瘤壞死因子 α 和干擾素 γ水平同時升高，則它們可能參與了Occludin蛋白的下調(diào)［32］。而且，內(nèi)毒素減少內(nèi)臟血流，同時影響小腸微循環(huán)，使得腸上皮水腫及能量耗竭［33］。OJ時腸內(nèi)細(xì)菌過度繁殖;同時腸腔內(nèi)膽汁的缺乏會導(dǎo)致防止細(xì)菌黏附于小腸黏膜的sIgA減少90%;此兩種因素均可導(dǎo)致細(xì)菌與腸黏膜的附著性增加［13，20］。

3.3 細(xì)胞增殖與凋亡 腸腔內(nèi)膽汁缺乏會導(dǎo)致腸黏膜萎縮［14，34］。實驗研究表明小腸隱窩中的上皮細(xì)胞凋亡增加時常伴隨有絲分裂活性降低［7，35］。這種現(xiàn)象出現(xiàn)在黏膜增殖帶所處的小腸隱窩中，似乎可以解釋在某些膽管梗阻病例中觀察到的黏膜萎縮的誘因［35］。有研究表明，小腸細(xì)胞凋亡由一系列觸發(fā)因素(如腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素1和白細(xì)胞介素6，或是由細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞通過粒酶B或者Fas受體途徑等)所致，這些因素是由膽總管結(jié)扎后的一系列原發(fā)性免疫反應(yīng)或是由細(xì)菌毒素的直接作用所引起［29］。

體外實驗研究表明，將小腸上皮細(xì)胞置于生理濃度的膽鹽牛磺脫氧膽酸中培養(yǎng)，24 h內(nèi)即開始進入細(xì)胞分裂S期，6 d后細(xì)胞生長速度較未用膽汁培養(yǎng)的細(xì)胞提高近70%［18］。牛磺脫氧膽酸的促增殖作用至少部分是由其對原癌基因c-myc的調(diào)控所致，這個機制已經(jīng)被證實在小腸上皮細(xì)胞增殖中起到重要作用［18］。

3.4 氧化應(yīng)激 小腸緊密連接表達改變及小腸細(xì)胞凋亡增加常伴有小腸氧化狀態(tài)的明顯改變，其特點是 OJ時導(dǎo)致小腸損傷的因子大量生成［14，35-36］。動物實驗研究表明，OJ時脂類的過氧化、還原型谷胱甘肽的氧化以及蛋白/非蛋白硫醇與蛋白/非蛋白二硫化物(對稱型或混合型)之間的失衡均可導(dǎo)致小腸氧化應(yīng)激［14，35，37］。Assimakopoulos 等［36］還在小腸中檢測到了高水平的高氧化應(yīng)激標(biāo)志物氧化谷胱甘肽(GSSG)、非蛋白混合二硫化物(NPSSR)和蛋白對稱性二硫化物(PSSP)，以及低水平的低氧化應(yīng)激標(biāo)志物谷胱甘肽(GSH)、GSH與GSSG的比率以及蛋白巰基(PSH)。簡單而言，膽汁酸的水平增高、全身性內(nèi)毒素血癥以及隨之而來的炎性反應(yīng)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達上調(diào)、中性粒細(xì)胞的趨化作用、超氧化陰離子的生成以及機體抗氧化維生素E的降低都可促進OJ時小腸的氧化過程［38-39］。

那么，小腸細(xì)胞與氧化改變之間到底有無關(guān)聯(lián)?研究表明，活性氧通過絲裂原激活的蛋白激酶依賴途徑改變生長調(diào)控蛋白的狀態(tài)，從而導(dǎo)致細(xì)胞生長阻滯;同時還可通過細(xì)胞色素C激活細(xì)胞凋亡執(zhí)行分子caspase蛋白家族成員來介導(dǎo)細(xì)胞凋亡［40］。因此，OJ時氧化應(yīng)激可促進小腸細(xì)胞凋亡以及抑制細(xì)胞增殖，進而導(dǎo)致黏膜萎縮。氧化應(yīng)激可通過調(diào)節(jié)緊密連接分子組分的裝配、定位、表達及功能，從而破壞緊密連接復(fù)合物［30］，所以可認(rèn)為它是導(dǎo)致OJ時小腸緊密連接的表達及腸黏膜通透性改變的一個因素。口服抗氧化劑GSH可保持小腸黏膜的還原狀態(tài)并保護黏膜的組織學(xué)形態(tài)及電生理功能，這可證實在肝外膽管梗阻時氧化應(yīng)激與小腸細(xì)胞改變之間亦存在相關(guān)性［25］。與上述結(jié)論一致的是，Ogata 等［34］的研究也發(fā)現(xiàn)使用不同的抗氧化劑(N-乙酰-半胱氨酸、別嘌呤醇、煙酸生育酚酯)飼養(yǎng)淤膽10 d的大鼠，其小腸表現(xiàn)出明顯的抗氧化作用。上述抗氧化劑均可影響硫醇的氧化還原狀態(tài)，進而改善了小腸的屏障功能，防止內(nèi)毒素血癥的發(fā)生。此外，給OJ大鼠模型飼喂腸調(diào)節(jié)肽-蛙皮素和神經(jīng)降壓素，可誘導(dǎo)小腸潛在抗氧化作用，從而防止上述細(xì)胞改變(細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖抑制、腸上皮緊密連接改變等)，并改善腸屏障功能［20，28，35］。以上實驗均說明腸氧化應(yīng)激可加重OJ對小腸黏膜解剖及功能完整性的破壞。

4 結(jié)論

臨床上處理OJ患者時不可忽視對其腸道屏障功能的保護，這個理念要始終貫穿整個治療過程。一旦出現(xiàn)屏障功能腸障礙，可能導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥及全身炎性反應(yīng)，進而導(dǎo)致更嚴(yán)重的甚至是威脅生命的并發(fā)癥。最小化額外外科創(chuàng)傷、預(yù)防性使用抗生素、適當(dāng)?shù)囊后w置換療法、預(yù)防血管-微循環(huán)紊亂、腸內(nèi)營養(yǎng)改善微循環(huán)、預(yù)防黏膜萎縮、腸上皮細(xì)胞足量營養(yǎng)供給，以及使用乳果糖減少內(nèi)毒素的產(chǎn)生均是保護腸道屏障功能的良好手段。OJ時腸道屏障功能的破壞是多因素的，小腸緊密連接表達的改變、氧化應(yīng)激以及細(xì)胞增殖與凋亡之間的失衡對OJ時小腸通透性的改變起到了重要作用。對上述因素的機制與干預(yù)可以作為以后的研究重點，這有利于更好地控制OJ患者腸黏膜的通透性，防止腸源性敗血癥的發(fā)生。

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