動物離體結腸運動模式的研究

張 倩(綜述)，陳繼紅(審校)

(武漢大學人民醫院消化內科，武漢 430060)

近段結腸吸收內容物的水分、電解質和營養物質[1]，遠段結腸則負責糞便的存貯和排空。神經系統、Cajal間質細胞(interstitial cells of Cajal,ICC)和平滑肌細胞協同調控著結腸的運動模式。在體胃腸道的運動由中樞神經、自主神經和腸神經共同支配[2]。去除外在神經后，腸神經系統(肌間神經叢和黏膜下神經叢)可獨立發揮作用。ICC與腸神經系統密切相關，根據分布部位和功能分為漿膜層ICC[3]、肌間神經叢相關ICC(ICC associated with the myenteric plexus，ICC-MP)[4]、肌束纖維隔內ICC[3]、肌層內ICC[5]和黏膜下神經叢相關ICC(ICC associated with the submuscular plexus，ICC-SMP)[6]。離體動物結腸研究中，常用動物為大鼠、小鼠，可分為傳播性推進性運動和傳播性非推進性運動，前者節律性推進性運動復合波(rhythmic propulsive motor complexes，RPMCs)多見，后者微小波多見。

1 推進性運動

RPMCs[7]也被稱為結腸移行運動復合波[8]、巨大收縮[9]、袋狀收縮[9]或集團蠕動[9]。20世紀中期，人們在小鼠和貓的離體全結腸中首次發現RPMCs[10-11]，隨后其他研究小組也陸續觀察到[12]。1995年,Taylor稱之為結腸移行運動復合波[13]，命名類似小腸移行運動復合波。小腸移行運動復合波空腹時周期性出現，膽堿能腸神經可增強移行運動復合波，而氮能腸神經抑制其活動[14-15]。當時，研究者認為RPMCs與小腸移行運動復合波一樣由腸神經系統支配。但不同的是，RPMCs可自發產生，也可經生理性刺激誘發[16]。隨后，一部分學者觀察到RPMCs可被河豚毒素阻斷，因此認為RPMCs是一種節律性的、產生和傳播由腸神經控制的神經源性運動；而另一部分學者發現RPMCs對河豚毒素并不敏感，是一種肌源性運動。還有部分研究者發現在體RPMCs同時具有神經源性和肌源性特征，但離體RPMCs僅有神經源性特征[17]。對此，Huizinga等[7]認為RPMCs起自ICC，腸神經系統則為ICC提供主要刺激。神經傳導阻滯劑(河豚毒素、利多卡因)抑制近段結腸RPMCs[18]，中段結腸RPMCs被阻斷但可被氯貝膽堿再次誘發，證實生理情況下神經系統參與RPMCs的產生。但移除黏膜和黏膜下神經叢，自發性和外源性刺激(神經電刺激、結腸擴張)誘發的RPMCs仍可見[12,19-20]，說明RPMCs的產生和傳播并非必需神經遞質介導。肌條研究得到類似結果[12,21]。

ICC-MP完整時才能觀察到RPMCs[17]。ICC-MP經鈣離子觸發激活后，產生正向傳播的節律性一過性除極，其頻率和振幅取決于刺激源強度。鈣成像研究表明，在RPMCs間期，抑制性運動神經元持續釋放神經遞質抑制ICC-MP，阻斷抑制性神經后，ICC間出現持續性Ca2+電流。興奮性運動神經元也可觸發ICC-MP的Ca2+電流[22]。ICC-MP和平滑肌細胞Ca2+電流增強，經興奮性神經激活環形肌和縱行肌，參與RPMCs的產生和傳播。研究發現阿托品抑制ICC-MP，神經激肽1拮抗劑隨之阻斷，反之亦然。表明膽堿能神經和速激肽神經參與ICC-MP的激活[22]。總而言之，在各種內、外刺激源作用下，興奮性運動神經釋放乙酰膽堿和速激肽、抑制性運動神經活動減退，共同激活ICC網絡產生RPMCs。

2 傳播性非推進性運動

目前研究最多的非推進性運動是微小波。微小波是由ICC-SMP介導的高頻率、低振幅收縮，通常出現在結腸的頭段和中段[7-8,23]。微小波的速度、傳播方向和起始點千變萬化。電生理研究表明，微小波產生的基礎是ICC-SMP起源的慢波。由于慢波可以在任一時刻產生于ICC-SMP網絡上的任一點，且可以任一速度雙向傳播，引起平滑肌細胞節律性除極產生微小波[23-24]，因此微小波之間具有較大的差異性。但微小波起始時多為逆向傳播，方向常變，不能驅動結腸推進性運動[8]。其傳播距離短，僅推動與黏膜表面接觸的內容物，促進水分吸收。全結腸研究和肌條研究均顯示微小波具有河豚毒素抵抗性，對其他神經源性藥物(利多卡因)和肌源性藥物(氯貝膽堿)也無反應[7,23]，提示微小波僅具有肌源性性質。微小波與RPMCs常同時出現，但兩者的傳播方向不一定相同。ICC-SMP和ICC-MP是獨立的兩個網絡，彼此之間沒有聯系，慢波和與節律性一過性除極相互獨立，可同時反向傳播，因此微小波和RPMCs也可同時反向傳播[23]。

3 兔離體結腸運動模式研究

由于解剖差異較大，兔與大鼠、小鼠的結腸運動模式略有不同。兔結腸分四部分[25]，前三部分構成近段結腸，第四部分為遠段結腸：第一部分的三條結腸帶間形成結腸袋；第二部分僅有一條結腸帶和一側結腸袋；第三部分為腸鈕(fusus coli)，縱行肌環繞其外，與遠段結腸連接于結腸曲。

Roger用高分辨率時空圖觀察到第一部分離體兔結腸存在四種運動模式[9]，①集團蠕動：快速傳播的外層環形肌收縮，伴有結腸帶縱行肌不規則收縮，收縮前有預舒張，對六甲胺敏感，正向集團蠕動傳播距離較逆向集團運動長，回腸內容物推入時差別更顯著；②袋裝傳播：緩慢正向環行收縮，對六甲胺敏感；③微小波：逆向環形收縮，傳播速度差異大，對六甲胺抵抗；④快相收縮：快速正向傳播的低幅度收縮，對六甲胺抵抗。快相收縮與結腸帶縱行肌收縮同時增加集團蠕動前的收縮幅度。

Dinning等[8]觀察到神經源性的RPMCs、正向和逆向蠕動以及肌源性的微小波。結腸腔內環境的改變(內容物體積增加、黏度增高等)誘發第一、第二部分交界處神經源性運動——RPMCs[9]。六甲胺可阻斷RPMCs，說明煙堿能神經通過興奮性腸神經參與RPMCs的發生[26]。RPMCs恒速通過單結腸帶到達結腸曲[8,25]，可能參與糞便塑型[25]。逆向蠕動多在正向蠕動間期出現，傳播速度較小，20世紀初即有報道[27]。液體灌注遠段結腸誘發逆向蠕動，腸腔閉合，腔內壓迅速升高。逆向蠕動對河豚毒素敏感，但對六甲胺抵抗，說明非煙堿能腸神經介導其發生、發展[28]。人為阻止內容物排出，結腸出現不規律蠕動，節律性蠕動的產生易受干擾[8]。

兔微小波也起自慢波[29-30]，可雙向傳播，不被河豚毒素阻斷。微小波在結腸曲傳播較遠段結腸快[8]，其速度反映了ICC網絡的密度，類似大鼠小腸[31]。Ehrlein把在體兔結腸的逆向微小波稱為滾動性袋狀活動[25]。河豚毒素作用下兔結腸明顯舒張，出現了低頻和高頻微小波，后者傳播速度遠大于前者[8-9]。兩者分別來自肌間神經叢和黏膜下層，高頻微小波也可能不經慢波介導[32]。微小波起始點多變，說明起搏細胞的頻率并不恒定，但肛端頻率比近端高，因此微小波常逆向傳播。

4 結 語

目前，離體動物結腸運動研究中觀察到的推進性運動多為ICC-MP起源的節律性推進性運動復合波，非推進性運動則為ICC-SMP起源的微小波。神經源性藥物對RPMCs和微小波的作用表明，離體結腸的運動功能與腸神經關系并不明顯，鈣成像等研究進一步證實了ICC網絡在結腸運動中起到的主導作用。盡管存在解剖、方法學和命名的差異，但人和動物擁有相似的結腸運動模式，進一步探索各種運動模式的特征和功能，將對疾病的防治獲得更深入的了解。

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