腸黏膜屏障損傷與緊密連接蛋白ZO-1的關系研究進展

甘元濤綜述，趙少勇審校（.西南醫科大學附屬第一醫院肝膽外科，四川瀘州646000；.宜賓市第二人民醫院肝膽外科，四川644000）

腸黏膜屏障損傷與緊密連接蛋白ZO-1的關系研究進展

甘元濤1綜述，趙少勇2審校
（1.西南醫科大學附屬第一醫院肝膽外科，四川瀘州646000；2.宜賓市第二人民醫院肝膽外科，四川644000）

連接蛋白類；腸疾病；腸黏膜；信號傳導；創傷和損傷；綜述

閉鎖小帶蛋白1（zonula occludens 1，ZO-1）是構成緊密連接的重要成分之一，其表達下調或活性降低會影響細胞間緊密連接形成，阻礙腸黏膜發揮其重要的防御屏障功能，增加有害細菌及毒素穿透腸道入血引起腸源性感染的風險。腸黏膜屏障損傷及緊密連接蛋白ZO-1的關系及中藥作用機制目前尚不完全清楚，有待于深入研究。我國傳統中藥在腸上皮黏膜細胞屏障損傷防治中具有廣闊的應用前景。

1　腸黏膜屏障與緊密連接蛋白

腸道是生物重要的吸收各種營養物質的場所，但也是細菌滋生的重要場所，人體有多種屏障來抵擋病原微生物及毒素的入侵，其中緊密連接系統是其中一道重要防御屏障［1］。腸道擁有多種防御屏障，其中以腸上皮細胞及細胞間連接構成的腸黏膜機械屏障最為重要，機械屏障對抵御病原微生物穿透腸道入血有著重要作用。細胞間存在較多連接方式，而緊密連接是最為重要的細胞間連接方式，其在腸黏膜屏障方面發揮重要作用［1-2］。緊密連接只允許離子及可溶性小分子物質通過，大分子物質及微生物難以通過正常緊密連接。緊密連接蛋白為緊密連接的重要組成成分，而ZO家族是構成緊密連接蛋白的重要組成成員之一。緊密連接受到Ca2+、E-鈣黏素等多種物質調節，使其處于動態重塑過程中。ZO是最早被發現的緊密連接蛋白，也是被研究得最為深入和熱門的緊密連接蛋白［3］。編碼人類緊密連接蛋白的基因位于人類染色體15q13，ZO-1相對分子質量為220×103，由1 475個氨基酸組成，在緊密連接的形成過程中發揮重要作用。人類的多種組織器官中均存在ZO-1的表達［3］。臨床上，多種原因可引起腸上皮細胞間緊密連接破壞，導致腸黏膜屏障的防御功能受損，使內毒素甚至細菌透過破損的緊密連接迅速入血，繼而引發腸源性感染、全身性炎癥反應綜合征、多臟器功能不全綜合征（MODS）、多器官功能衰竭（MOF）等。急性重癥胰腺炎、嚴重燒傷、炎癥性腸病、腹瀉在內多種疾病發生后，ZO-1的表達上調或下調及異常定位相應發生，最終腸道黏膜的防御屏障功能受損，而在腸道屏障功能遭到損傷后，給予相應干預治療，ZO-1出現表達上調，腸黏膜通透性降低，其防御屏障功能得到一定恢復。

2　ZO-1　功能

2.1ZO-l是細胞間緊密連接的重要組成蛋白ZO-1在緊密連接蛋白的形成及與細胞骨架系統的關聯中發揮重要作用。ZO-1與細胞內細胞骨架肌動蛋白相結合，也可與細胞膜上閉鎖蛋白相結合，使細胞骨架的任何變化可直接影響緊密連接蛋白的正常防御屏障功能。在藥物吸收的細胞旁滲透途徑方面，緊密連接的通透性有重要應用價值［4］。由于ZO-1與緊密連接的其他成員密切相關，一旦ZO-1受損便會明顯影響緊密連接形成及其防御屏障功能的正常發揮。有研究發現，ZO-1與腸上皮細胞屏障功能有密切關系［5］。

2.2ZO-l的細胞信號轉導作用ZO-1蛋白可以在細胞核與細胞膜間規律移動，這可能與細胞轉錄的調控有著密切關系，并參與細胞信號傳導過程［6］。研究發現，AF26（ALL-l fusion partner from chromosome 6）存在Ras基團，緊密連接蛋白ZO-1與此基團相互結合發揮信號轉導作用，使得緊密連接蛋白ZO-1在Ras/Raf/MAPK信號通路中扮演重要角色［5］。以上研究成果提示，ZO-1作為緊密連接重要組成部分參與細胞間的信號傳導，其可能處于某個信號傳導通路中，從而調控某些特定基因的表達。

2.3ZO-1調節細胞增殖、分化及周期近年來人們逐漸發現，細胞間緊密連接在調控細胞的增殖與分化中扮演重要角色。ZO-1在上皮細胞中會出現2種現象，一種是出現緊密連接現象，另一種為細胞核雙向分布現象，將氨基端突變的ZO-1導入上皮細胞可以導致其向間皮細胞方向轉化，說明ZO-1可能參與調節上皮細胞增殖分化過程［7］。

3　ZO-1　與腸屏障損傷

細菌等大分子物質可以通過腸黏膜上皮細胞的胞吞作用及細胞旁間隙2種主要方式穿過腸黏膜上皮細胞［8］，腸上皮間連接決定細胞旁間隙途徑的難易程度。腸黏膜上皮細胞間存在較多連接方式，而緊密連接最為重要，緊密蛋白為緊密連接的重要組成成分，而構成緊密連接蛋白主要包括緊密連接蛋白ZO-1在內的多種蛋白［9］，其中ZO-1蛋白在維持緊密連接結構及功能方面發揮重要作用。隨著ZO-1蛋白表達的上調或下調，緊密連接的結構與功能也相應發生變化，因此，ZO-1常被作為腸上皮細胞間緊密連接屏障功能的指標［10］。ZO-l對形成典型的緊密連接結構至關重要，在其缺乏的情況下，成纖維細胞將難以形成正常緊密連接系統［10］。嚴重燒傷小鼠較正常小鼠回腸組織ZO-1 mRNA蛋白表達明顯下降、細胞間隙增寬，腸黏膜屏障發生損傷，進而為細菌穿透腸黏膜屏障提供了可能，提示緊密連接蛋白ZO-1與腸黏膜屏障功能至關重要［11］。在急性重癥胰腺炎小鼠模型中，急性重癥胰腺炎小鼠ZO-1表達水平較正常對照組小鼠腸黏膜下調，提示急性胰腺炎腸黏膜屏障功能損傷與緊密連接蛋白ZO-1關系密切［12］。急性肝功能衰竭小鼠較正常小鼠回腸組織ZO-1 mRNA/蛋白表達明顯下降，緊密連接蛋白ZO-1隨著腫瘤壞死因子-α（TNF-α）升高而表達降低，提示TNF-α通過抑制回腸ZO-1 mRNA的表達進而下調ZO-1蛋白的表達，破壞腸黏膜上皮細胞間的緊密連接，使腸黏膜屏障遭受一定損傷［13］。為研究丙酮酸乙酯對急性重癥胰腺炎大鼠回腸組織ZO-1表達水平的影響，欒正剛等［14］采用RT-PCR法對回腸組織高遷移率族蛋白B1（HMGB1）進行檢測，同時用同樣的方法對ZO-1 mRNA的表達情況進行觀察，發現炎癥介質高遷移率族蛋白B1的過度表達可能致使腸黏膜屏障損傷，其機制可能是其使回腸黏膜組織中ZO-1表達下調所致。吳鵬等［15］通過建立梗阻性黃疸大鼠模型，發現梗阻性黃疸大鼠腸黏膜上皮緊密連接蛋白ZO-1表達下調，提示梗阻性黃疸與腸黏膜屏障損傷有一定相關性，腸黏膜通透性增加，腸黏膜屏障受損。

4　西醫治療

一些西藥治療可以調節腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1的表達，維持腸黏膜屏障功能，防止內毒素及細菌入血。林志龍［16］采用免疫熒光雙標法標記和激光共聚焦顯微鏡觀察腸上皮細胞緊密連接蛋白ZO-1的形態變化，結果發現，小鼠發生缺血再灌注損傷時給予丙酮酸鈉鹽溶液干預治療，實驗小鼠較對照組小鼠腸上皮緊密連接蛋白ZO-1的降解減少，腸黏膜通透性降低，說明丙酮酸鈉溶液對腸黏膜屏障有一定保護作用。趙欣等［17］觀察到雙歧桿菌乳桿菌三聯活菌能增加急性肝衰竭小鼠腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1含量，提示雙歧桿菌乳桿菌三聯活菌能保護腸上皮細胞間緊密連接，對腸黏膜屏障具有保護作用。馬春燕等［18］發現，谷氨酰胺能夠上調腸缺血再灌注損傷后大鼠腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1表達，對腸缺血再灌注損傷腸黏膜屏障具有保護作用。

5　中醫治療

在一些中醫干預治療后，腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1表達上調，其在預防腸黏膜通透性異常、保護腸黏膜屏障方面有重要價值。張迪迪等［19］用免疫組織化學方法觀察回腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1表達情況，結果發現，大黃可明顯減輕胃腸術后大鼠模型回腸組織緊密連接蛋白ZO-1損傷，保護緊密連接，從而達到對大鼠胃腸手術后出現的腸黏膜屏障損傷的保護和修復作用，提示大黃在保護腸黏膜屏障損傷方面有一定價值。在5%葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導的腸炎小鼠模型中，腸黏膜組織ZO-1 mRNA表達顯著降低，腸黏膜屏障受到一定損傷，給予參苓白術散干預治療后，腸黏膜組織ZO-1 mRNA表達逐漸提高，改善了腸黏膜通透性，抑制腸道細菌移位，提示參苓白術散對腸黏膜屏障有一定保護作用［20］。在克羅恩大鼠模型中，實驗大鼠結腸黏膜緊密連接蛋白ZO-1及其mRNA均不同程度的表達下調，給予溫和灸和隔藥灸干預治療后，腸上皮緊密連接ZO-1及其mRNA表達增高，提示灸藥治療對克羅恩大鼠腸黏膜屏障具有一定的保護及修復作用［21］。

6　小結與展望

ZO-1是構成緊密連接的重要成分之一，ZO-1表達下調或活性降低均會影響細胞間緊密連接形成，使腸黏膜難以發揮其重要的防御屏障功能作用，提高了有害細菌及毒素穿透腸道入血引起腸源性感染的風險。ZO-1蛋白轉錄、翻譯及之后的化學修飾機制復雜，其受到中西醫藥物治療的調節，然而其調節機制對腸道屏障功能障礙及其他相關疾病的發生和發展至關重要，有待于進一步研究。希望隨著分子生物學技術的發展，對緊密連接作用機制的研究將得到更深入的認識，從而找到預防及治療腸屏障功能障礙引起的各種疾病的有效方法。

［1］Turner JR.Intestinal mucosal barrier function in health and disease［J］. Nat Rev Immunol，2009，9（11）：799-809.

［2］Marchiando AM，Graham WV，Turner JR.Epithelial barriers in homeostasis and disease［J］.Annu Rev Pathol，2010，5：119-144.

［3］Stevenson BR，Silicisao JD，Mooseker MS，et al.Identification of ZO-1：a high molecular weight polypeptide associated with the tight junction（zo-nula occludens）in a variety of epithelia［J］.J Cell Biol，1986，103（3）：755-766．

［4］Fanning A S，Ma T Y，Anderson JM.Isolation and functional characterization of the actin binding region in the tight junction protein ZO-1［J］．FASEB J，2002，16（13）：1835-1837．

［5］李秋霞，羅茂林，李茹柳，等．緊密連接蛋白ZO-1研究概述［J］．廣州中醫藥大學學報，2007，24（6）：523-526．

［6］Stuart RO，Nigam SK.Regulated assembly of tight junctions by protein kinase C［J］．Proc Natl Acad Sci USA 1995，92（13）：6072-6076．

［7］Anderson JM，Van Itallie CM．Tight junctions and the molecular basis for regulation of paracellular permeability［J］．Am J Physiol，1995，269（4）：467-475．

［8］劉圣炬，黃志華，林莉．急性肝內膽汁淤積大鼠小腸上皮緊密連接蛋白ZO-1和Occludin表達的變化［J］．實用兒科臨床雜志，2011，26（1）：45-47．

［9］Betanzos A，Javier-Reyna R，García-Rivera G，et al．The EhCPADH112 complex of Entamoeba histolytica interacts with tight junction proteins occludin and claudin-1 to produce epithelial damage［J］．PLoS One，2013，8（6）：e65100．

［10］郎宇璜，李文綱，周超．不同程度創傷性腦損傷后腸黏膜屏障功能的變化［J］．創傷外科雜志，2011，13（6）：536-539．

［11］周瑞祥，翁方中，戴偉.嚴重燒傷大鼠腸黏膜ZO-1 mRNA表達的變化和細菌易位的研究［J］.腸外與腸內營養，2013，20（5）：303-306．

［12］張雷，張樂，陳鍵，等.緊密連接蛋白-1、咬合蛋白及白細胞介素-18在急性重癥胰腺炎腸黏膜中的表達［J］.中國急救醫學，2014，34（12）：1098-1101.

［13］趙欣.急性肝衰竭小鼠腸黏膜通透性變化機制及微生態制劑的保護作用［D］.石家莊：河北醫科大學，2014.

［14］欒正剛，郭仁宣.HMGB1 mRNA表達對急性壞死性胰腺炎大鼠腸黏膜ZO-1 mRNA及其蛋白表達的影響［J］.中國普外基礎與臨床雜志，2013，20（3）：265-270.

［15］吳鵬，陳強譜，張興遠，等.梗阻性黃疸對大鼠腸黏膜上皮細胞緊密連接蛋白ZO-1和腸黏膜通透性的影響［J］.中華臨床醫師雜志，2010，4（12）：131-132.

［16］林志龍.丙酮酸鹽對大鼠小腸缺血再灌注引起的腸屏障損傷的保護作用及機制的研究［D］.石家莊：河北醫科大學，2013.

［17］趙欣，趙彩彥，曹偉，等.腫瘤壞死因子-α對急性肝衰竭小鼠腸黏膜通透性的影響及微生態制劑的保護作用［J］.中華臨床感染病雜志，2014，7（5）：415-419.

［18］馬春燕，王愛麗，王愛娜，等.谷氨酰胺對大鼠腸缺血再灌注損傷后ZO-1的作用及其機制研究［J］.中華臨床醫師雜志，2015，9（9）：132-136.

［19］張迪迪，韓振國，王靜.大黃對胃腸手術后大鼠腸道黏膜屏障損傷的影響［J］.中國醫藥指南，2013，11（13）：474-475.

［20］劉玉暉，胡婕，易文鳳，等.參苓白術散治療炎癥性腸病與腸上皮細胞緊密連接的關系探討［J］.中國實驗方劑學雜志，2015，21（3）：130-133.

［21］施茵，包春輝，吳煥淦，等.艾灸對克羅恩病大鼠結腸腫瘤壞死因子-α含量及艾灸鼠結腸上清液對培養的結腸上皮細胞內緊密連接蛋白及其基因表達的影響［J］.針刺研究，2011，36（4）：235-241.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.07.023

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1009-5519（2016）07-1027-03

（2015-11-12）