宮內(nèi)發(fā)育遲緩對哺乳動物小腸生長發(fā)育的影響及其機理（續(xù)完）

上期回顧：上一期主要介紹，一是宮內(nèi)發(fā)育遲緩的定義、分類、形成原因和動物模型的構(gòu)建，二是哺乳動物小腸生理結(jié)構(gòu)與發(fā)育特點，三是胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩對哺乳動物小腸生長發(fā)育的影響中的（1）宮內(nèi)發(fā)育遲緩（Intrauterine Growth Retardation，IUGR）對哺乳動物小腸生長和形態(tài)的影響和（2）IUGR 對哺乳動物小腸消化功能的影響。

關(guān)鍵詞：IUGR；小腸；生長發(fā)育；機理

中圖分類號：S857.3+1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-0769（2017）06-0086-04

3.3 宮內(nèi)發(fā)育遲緩（Intrauterine Growth Retardation，IUGR）對哺乳動物小腸免疫功能的影響

以上酶活研究顯示，IUGR初生動物的乳糖酶及氨基肽酶比活與正常對照組相比差異不顯著，并且小腸相對重量差異也不顯著，但是生產(chǎn)中IUGR幼齡動物在吮乳期間生產(chǎn)性能顯著低于對照組，并且容易患腸道疾病，這是否意味著IUGR幼齡動物小腸對環(huán)境的適應(yīng)能力低于對照組，外界環(huán)境是否對IUGR仔豬腸道更易造成傷害？關(guān)于IUGR對幼齡動物小腸抗應(yīng)激和免疫力的影響方面，近年來逐漸成了一個研究熱點。目前研究結(jié)果表明，IUGR顯著影響了初生以及吮乳期幼齡動物小腸的抗應(yīng)激能力及免疫力，導(dǎo)致其比對照組更容易受到應(yīng)激，并且免疫力顯著低于對照組。

Zhong（2010）對IUGR新生仔豬小腸熱激蛋白-70（Heat Shock Protein 70，Hsp70）研究發(fā)現(xiàn)（圖3），Hsp70蛋白濃度在IUGR仔豬空腸前端表達顯著增高，空腸后端和回腸不同比例的升高但不顯著。而Hsp70 mRNA表達水平在空腸段IUGR仔豬顯著高于對照仔豬（圖4）。Hsp70是應(yīng)激反應(yīng)蛋白家族的一員，它作為分子伴侶保護細胞避免應(yīng)激傷害，并且它能保護胃腸黏膜上皮細胞免受毒性物質(zhì)和潰瘍的損害。Hsp70的表達是由機體內(nèi)源性的生理急劇變化或者環(huán)境的刺激因素誘導(dǎo)的[20，24-26]。因此，IUGR仔豬腸道黏膜中Hsp70表達升高表明其腸道更易受到生理或者病理變化的損害。

接著Zhong（2012）繼續(xù)用配制奶飼喂7 d，研究小腸免疫力的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：IUGR仔豬Hsp70表達水平仍舊顯著高于對照組，并且FoxO3a表達量顯著增加，而核轉(zhuǎn)錄因子（NF）-κB p65活性顯著下降。有研究表明FoxO3a可以通過上調(diào)錳超氧化物歧化酶（MnSOD）和過氧化氫酶達到抗氧化應(yīng)激作用，而NF-κB在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中起重要作用[27，28]。IUGR仔豬血清中γ干擾素（IFN-γ）、白細胞介素（Interleukin，IL）-1、IL-4和IL-10顯著減少，而回腸組織中IFN-γ和IL-10顯著減少，但是IL-4卻顯著增加（表3）。IFN-γ在動物的先天性免疫和獲得性免疫中有重要作用的細胞因子，可誘導(dǎo)巨噬細胞一氧化氮合酶（iNOS）的產(chǎn)生，促進NO的合成[29]。Madden等（2002）研究表明IL-4有減少腸黏膜糖吸收功能。因此IL-4的增加不利于小腸的消化吸收，對小腸組織更新和形態(tài)學(xué)均有不利影響[30]。以上結(jié)論表明，IUGR動物免疫力的降低可能與Hsp70的過度表達而降低了NF-κB活性并使FoxO3a表達過量有關(guān)。

王軍軍等（2008）對IUGR新生仔豬空腸蛋白組進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖5），IUGR仔豬與對照組仔豬相比免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）α-chain C region、Igγ3-chain constant region、Igγ-chain前體和血清蛋白前體蛋白空腸組織中表達量顯著降低（P<0.05），而清道夫受體蛋白表達量與對照組相比卻顯著增加（P<0.05）。清道夫受體蛋白與抗氧化功能有關(guān)，它的升高表明IUGR仔豬空腸氧化應(yīng)激大。初生仔豬清蛋白和免疫球蛋白是胎兒通過吞咽羊水得來，也有一部分是自己組織合成。這些免疫相關(guān)蛋白表達量的降低不僅給出了IUGR仔豬免疫力低的原因，而且還定性了差別的具體位點，為進一步研究其機制提供了很好的證據(jù)。

4 IUGR對哺乳動物小腸生長發(fā)育影響的相關(guān)機理

4.1 導(dǎo)致IUGR動物胃腸道生長發(fā)育不良的營養(yǎng)因素

營養(yǎng)不良—內(nèi)分泌系統(tǒng)變化—基因表達異常（免疫、功能相關(guān)基因表達）。

4.2 導(dǎo)致IUGR動物胃腸道生長發(fā)育不良的表觀遺傳機制（Wu，2006）

大量研究表明母體營養(yǎng)不良會導(dǎo)致IUGR胎兒發(fā)生率增加，如母體營養(yǎng)限飼或者精氨酸等某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等。在對母體研究時發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)不良導(dǎo)致其內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂，進而影響胎兒的生長發(fā)育。而很多研究發(fā)現(xiàn)，IUGR胎兒腸道的發(fā)育與激素的分泌息息相關(guān)，其中瘦素（Leptin）-IGFs起到重要作用。Flier等（1998）研究發(fā)現(xiàn)動物營養(yǎng)限飼則會導(dǎo)致瘦素急劇下降[31]。Qiu等（2005）報道新生兒血液及臍帶血中瘦素水平與出生體重呈正相關(guān)。體外研究發(fā)現(xiàn)瘦素有增加細胞分泌GH的功能，但是并不影響IGF-1和胰島素的濃度[32，33]。Woods等（1996）報道胎兒出生前GH對胎兒生長發(fā)育的影響并不顯著，而主要是IGF-1在胎兒生長發(fā)育中起主要影響作用[34]。Randhawa和Cohen（2005）報道胎兒出生后GH是生長發(fā)育的主要調(diào)節(jié)因子，是通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生系統(tǒng)和局部IGF-1產(chǎn)物發(fā)揮作用，其中在鼠和人妊娠的中期到晚期胎兒組織中IGF-Ⅱ的表達高于IGF-1，只是出生后嬰兒血漿中IGF-1水平受到GH調(diào)節(jié)后才快速增加的[35]。Chiesa等（2008）研究發(fā)現(xiàn)新生IUGR胎兒血液中瘦素（Leptin）、IGF-1、葡萄糖、IGFBP-3顯著降低，而GH顯著升高，胰島素差異不顯著[36]。

Wang等（2005）對未吃初乳的初生IUGR仔豬小腸進行研究，同樣發(fā)現(xiàn)IUGR仔豬小腸重量及各腸段黏膜重量均顯著降低（P<0.01），但是單位黏膜重只有降低趨勢并不顯著。此結(jié)果與Xu等（1994）的研究相同，而在此基礎(chǔ)上又作了更進一步的分析，對空腸黏膜IGF-1、GH受體及胰島素受體表達進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常仔豬相比IUGR仔豬IGF-1表達水平顯著下降（P<0.5），而GH受體與胰島素受體表達也出現(xiàn)不同程度的下降，但沒有出現(xiàn)顯著差異（圖5）。

眾所周知，GH和胰島素是促進組織生長發(fā)育的兩個重要激素，試驗結(jié)果表明IUGR仔豬空腸黏膜GH和胰島素受體表達與對照組相比雖沒有顯著差異卻有著下降的趨勢（15=0.11，p=0.17）。胰島素樣生長因子（IGF-1）是一種多功能細胞增殖調(diào)控因子，在細胞的分化、增殖、個體的生長發(fā)育中具有重要的促進作用。同時IGF-1又依賴于GH，可促進蛋白質(zhì)和DNA合成。機體許多組織細胞均能自分泌和旁分泌IGF-1。而研究結(jié)果中IUGR仔豬空腸IGF-1表達水平顯著下降（P<0.5），亦即IUGR仔豬小腸黏膜分泌的IGF-1減少。這可以說明IGF-1是IUGR仔豬小腸發(fā)育不良的一個重要原因，其表達情況很可能受到GH和營養(yǎng)因子的調(diào)節(jié)。

因此IUGR胎兒出生前小腸的不良發(fā)育是由于母體營養(yǎng)不良導(dǎo)致胎兒體內(nèi)及小腸組織瘦素-IGFs減少從而影響小腸發(fā)育，如下面示意圖6所示。

接著對激素調(diào)節(jié)的通路進一步研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)因子可以通過相關(guān)激素-Akt-mTOR通路調(diào)節(jié)小腸的生長發(fā)育。比如精氨酸，由于宮內(nèi)生長受限導(dǎo)致胎兒血液中精氨酸含量減少，同時小腸組織中其含量也相應(yīng)減少，精氨酸的減少引起組織合成胰島素及IGF-1的生長因子減少，致使Akt和mTOR磷酸化水平下降，從而通過4EBP1和S6K1使小腸蛋白質(zhì)合成和細胞增長減緩，造成小腸的發(fā)育不良。

Wang等（2012）研究精氨酸對新生期IUGR仔豬小腸生長發(fā)育的影響時發(fā)現(xiàn)，精氨酸的添加使小腸組織黏膜中的胰島素、磷酸化Akt和磷酸化mTOR均顯著增加，并且與對照組無差異[37]。Kong等（2012）研究精氨酸對體外細胞生長作用時發(fā)現(xiàn)精氨酸是通過調(diào)節(jié)mTOR信號通路促進蛋白質(zhì)的合成以及細胞的增殖[38]。其示意圖如圖7。

營養(yǎng)因子通過內(nèi)分泌系統(tǒng)影響腸道組織凋亡相關(guān)基因的表達，調(diào)控凋亡平衡。Baserga等（2004）對胎盤供應(yīng)不足所導(dǎo)致的新生IUGR鼠小腸腸道細胞凋亡相關(guān)蛋白和p53的基因表達情況以及進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：IUGR鼠回腸隱窩柱平均細胞數(shù)與對照組鼠相比顯著減少（P<0.05）。同時，IUGR鼠空腸腸道Bcl-2 mRNA水平與對照組鼠相比顯著降低，Bax和p53 mRNA水平?jīng)]有顯著差異。IUGR鼠回腸腸道Bcl-2 mRNA水平與對照組鼠相比也顯著降低，而Bax和p53 mRNA水平卻顯著升高（促凋亡蛋白p53通過調(diào)節(jié)Bcl-2和Bax的轉(zhuǎn)錄水平而其作用，在正常情況下它表達水平比較低，只有在應(yīng)激情況下才起重要作用）。在凋亡平衡中Bcl-2作為抗凋亡蛋白指標(biāo)，Bax和p53作為促凋亡蛋白指標(biāo)，它們在小腸細胞凋亡平衡中均起重要作用，而在IUGR鼠空腸和回腸組織中與對照組鼠相比抗凋亡基因表達均顯著下降。有研究證明Caspase-3活性可以作為量化小腸細胞凋亡的一個重要指標(biāo)。它受Bcl-2（抗凋亡蛋白）和Bax（促凋亡蛋白）共同調(diào)節(jié)。而IUGR鼠回腸組織中其表達水平與對照組鼠相比顯著增高（P<0.05）[39]。綜上可以說明IUGR是通過改變主要凋亡蛋白的表達以增加Caspase-3酶活影響動物小腸生長發(fā)育的。

而Wang等（2012）研究發(fā)現(xiàn)精氨酸可以通過胰島素激活A(yù)kt，增加抗凋亡蛋白基因Bcl-2表達、減少促凋亡蛋白基因Bax的表達從而使Caspase-3活性降低達到促進IUGR仔豬小腸損傷的恢復(fù)。

5展望

研究宮內(nèi)發(fā)育遲緩對腸道發(fā)育影響的機理至關(guān)重要，為IUGR新生動物的管理奠定理論基礎(chǔ)，具有重要的現(xiàn)實意義。但是目前的研究仍很有限，機理還需進一步深入研究。尤其是IUGR動物胎兒期的腸道發(fā)育過程及控制其發(fā)育的關(guān)鍵因子，以及出生后新生期IUGR動物腸道生長發(fā)育的調(diào)節(jié)和盡快恢復(fù)受損腸道的理論與途徑的研究。□□

參考文獻：（39篇，略）