新生兒壞死性小腸結腸炎發病機制研究進展

王靜

新生兒壞死性小腸結腸炎(necrotizing enterocolitis，NEC)是一種威脅新生兒生命的急性腸道炎性壞死性疾病，主要表現為腹脹、嘔吐、血便，嚴重者可發展為感染性休克、DIC等，90%發生于早產兒，同時伴有腸壁積氣和門靜脈積氣者病死率可高達86%。盡管近幾十年來許多學者致力于NEC的發病機制的研究，但其確切機制仍不明確。大多認為本病與早產、喂養、細菌異常定植、感染、遺傳易感性及醫療行為等多種因素有關?，F于2017年5—9月對新生兒NEC發病機制進行研究,并將新進展的情況綜述如下。

1 未成熟腸道與NEC

新生兒腸道發育不成熟，尤其早產兒，其腸道黏膜通透性高且免疫功能低下，易受到外界不良環境及體內缺氧缺血、炎癥等應激因素的影響。多種生長因子均可作用于生長發育中的腸道，可通過增強腸道屏障功能、減少腸道細胞凋亡等機制而防止NEC的發生。

1.1 生長因子表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)是一種腸道發育過程中的營養因子，對上皮細胞的增殖與存活具有十分重要的作用。在新生兒出生后初期腸道的EGF水平很低，EGF主要來自于母親初乳和乳汁，之后隨著唾液腺發育才逐漸開始分泌EGF[1]。有研究證實在NEC實驗模型中，EGF可促進杯狀細胞重塑、刺激黏液分泌，并可增加緊密連接蛋白的表達從而防止NEC的發生發展。

肝素結合表皮生長因子(heparin-binding epidermal-like growth factor，HBEGF)是EGF家族成員之一，其廣泛分布于多種組織與器官，也存在于羊水和母乳中。當機體受到各種傷害時如組織損傷、缺氧缺血和炎癥應激等，HBEGF的表達會顯著增加。體外及體內研究[2]均顯示當腸道發生缺血/再灌注損傷時，HBEGF及其受體表達增加可促進損傷上皮的恢復，減少腸道細胞凋亡，增強腸黏膜細胞的遷移從而降低NEC發病率。研究還發現其他生長因子如胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、生長激素(GH)、促紅細胞生成素(EPO)等在新生兒腸道的生長發育中也起重要作用[3]，通過對這些生長因子的研究可以為將來治療與預防NEC提供潛在的可能。

1.2 腸道微循環新生兒腸道微循環血流主要是由血管阻力所決定，其中腸道局部介質及微血管系統的調節起主要作用，而自主神經系統及心血管反射僅起次要作用。

一氧化氮(NO)是一種可以調節多種生理過程的信號分子，腸道內的NO具有舒張胃腸平滑肌、調節胃腸黏膜血流、維持胃腸道黏膜完整屏障功能等作用。一些新生動物NEC模型研究[4]證實NO可通過改善腸道微循環起到重要保護作用，從而防止NEC的發生，而靜脈滴注一氧化氮合酶(NOS)抑制劑N硝基精氨酸甲醋則會引起腸壁充血、出血，腸道黏膜屏障受損，類似NEC的病理表現。NO還可抑制血小板聚集和黏附于白細胞，具有抗菌性能，在宿主微生物防御中起著重要作用。然而還有研究顯示誘導型一氧化氮合酶(iNOS)誘導產生的高水平NO是有毒性的，在炎性條件下NO持續的上調會對腸道上皮產生細胞病變效應[5],從而誘發NEC的發生。

內皮素-1(endothelin-1，ET-1)是新生兒腸道微循環主要血管收縮劑之一。缺血介導的腸道黏膜損傷在NEC發病機制中起重要作用。Ito等[6]在NEC小鼠模型檢測到腸道ET-1水平增高，回腸腸道的血流減少且ET-1 mRNA表達增加，認為這些均與新生兒NEC的發生發展有關。

2 腸道菌群與NEC

研究發現腸道細菌定植及細菌感染在NEC的發生發展中起著十分關鍵的作用。許多研究表明在NEC發病之前,新生兒腸道的正常菌群就已發生了改變。新生兒腸道定植菌的種類主要取決于出生后的環境。而生產方式的不同，定植菌的種類也會不同，經產道分娩嬰兒腸道定植菌與母親腸道菌相一致而剖宮產者則與母親的皮膚菌株相似[7]。早產兒與健康足月新生兒在腸道菌群定植模式上也差異有統計學意義,足月兒主要為雙歧桿菌，而早產兒由于疾病原因所致腸道內喂養延遲或應用抗生素治療等因素，故出現雙歧桿菌優勢定植延遲,腸道乳酸桿菌數量下降。另外喂養方式也影響著腸道細菌的定植，研究表明母乳喂養兒其腸道正常菌群中雙歧桿菌占優勢，而配方奶喂養者則以大腸桿菌、腸球菌等為主。研究發現新生鼠在補充雙歧桿菌后可減少NEC的發生，其可能的機制為雙歧桿菌可刺激腸道免疫功能并活化B細胞和T細胞改善機體免疫功能[8]。此外,雙歧桿菌發酵可產生大量醋酸和乳酸,在酸性條件下,需氧和兼性厭氧菌的生長會受到抑制，而厭氧菌生長則顯著增加，有利于正常菌群的定植[9-10]。

3 感染與NEC

盡管有些臨床研究顯示感染在NEC的發展中起一定作用，但其確切發病機制尚不明確。多項研究證實,NEC的發生與大腸桿菌、腸球菌、表皮葡萄球菌、克雷伯菌、梭狀芽胞桿菌等致病菌感染流行有關,感染細菌的種類與NEC發病日齡與地區也相關；此外，星狀病毒、巨細胞病毒、冠狀病毒、?？刹《镜炔《靖腥九cNEC的發生也有關[11-12]。

多種促炎癥介質可參與NEC發生發展。早產兒未成熟的腸道具有放大炎癥反應的作用。與年齡較大的兒童的腸道相比，胎兒組織中Toll樣受體(TLR)2，TLR4，髓樣分化因子(mMyD88)，腫瘤壞死因子受體相關蛋白因子-6(TRAF-6),核因子-κB (NF-κB),白細胞介素-8(IL-8) mRNA等的表達增加，而單免疫球蛋白白介素1受體相關蛋白(SIGIRR)和Toll樣蛋白相互作用蛋白 (TOLLIP) mRNA表達減少[13]。NEC病人的炎癥細胞表達也有相類似變化。免疫細胞激活后可生成多種細胞因子，使腸道血管的通透性有所改變，造成組織損傷，促使微血管內的白細胞及血小板大量聚集，引起腸道血流瘀滯，腸道黏膜進一步損傷，從而引起NEC的發生。

3.1 TLR4信號通路TLR4作為LPS及脂磷壁酸(LTA)的感受器，可在白細胞表面表達，能夠識別及感知病原菌，參與炎癥、免疫反應，并維持腸道黏膜屏障完整。TLR4亦可通過激活NF-κB轉錄因子啟動炎癥級聯反應。盡管在自然環境中TLR4可能發揮對革蘭陰性菌的防御作用，但目前的研究則提示TLR4在早產兒表現中過度表達，可引起破壞性的下游炎癥效應從而導致NEC[14]。

除了白細胞，TLR也在腸上皮表面表達并負調節損傷后腸道細胞的增殖與遷移?？赏ㄟ^增加整合素的基質結合分子的表達和黏著斑激酶而抑制腸道細胞遷移。TLR4還能抑制b-catenin信號，干擾小腸腸道細胞的增殖[15]。研究發現[16]缺氧和脂多糖(LPS)暴露均可增加TLR4的表達。在嬰兒時期，TLR4水平在出生后很快就會下降，允許腸道黏膜適應共生的菌群。但在早產兒中，TLR4水平仍然高，過度TLR4介導的細胞因子應答可破壞腸道屏障引起NEC。

3.2 血小板活化因子(platelet-activating factor，PAF)PAF是一種具有多種生物活性的內源性磷脂介質,在NEC的發病機制中起重要作用。其激活后可引起細胞凋亡，上皮細胞損傷，黏膜滲透性增加，緊密連接受損，白細胞和血小板聚合和血管收縮[17]。在新生兒大鼠模型，應用PAF受體拮抗劑web2170可顯著降低NEC的發病率。PAF的降解是由PAF乙酰水解酶(PAF-AH)介導的。剛出生時PAF-AH水平很低，直到出生后6周才緩慢增加至成人水平，新生兒雖然最初PAF-AH缺乏，但母乳能作為一種外源性的來源，以補償在生后最初幾周內PAF-AH的相對不足從而起到保護腸道作用。

3.3 IL-8IL-8是一種炎性細胞因子，具有Toll樣受體的細胞均可分泌，也被稱為中性粒細胞趨化因子。IL-8可吸引中性粒細胞至感染部位并誘導其吞噬作用。有研究發現將LPS分別加入人的胎兒和兒童小腸中培養發現IL-8在胎兒組織分泌中更多，從而支持早產兒腸道對炎癥反應過度的假設[18]。

3.4 環氧合酶-2(cyclooxygenase-2，cox-2)cox-2在腸道發生NEC中起關鍵作用，為催化前列腺素類物合成的限速酶，是生物體內催化前列腺素合成的關鍵酶，可誘導表達炎性介質及多種生長因子產生。研究表明在NEC動物模型及NEC嬰兒的組織樣本中cox-2水平均顯著升高[19]。還有研究證實在炎性腸道疾病和NEC中cox-2的表達也明顯增加，cox-2通過增加腸道屏障通透性及細菌易位可引起腸道損傷[20]。

4 喂養與NEC

許多研究報道證實多數NEC病兒發生于腸道喂養后，且多為配方奶喂養。多項隨機臨床試驗已經證實母乳喂養可顯著降低NEC的發病率[21-23]。母乳中含有多種有益的生物活性因子，如L-精氨酸、硝酸鹽、亞硝酸鹽等抗氧化因子、乳鐵蛋白、分泌型免疫球蛋白A(IgA)、多種生長因子等均已被證明可以減少NEC的發生。雖然母乳預防NEC的確切機制尚未完全清楚，但有實驗證據表明母乳可通過抑制糖原合成酶激酶3β活性而抑制TLR4信號通路[24]。TLR4信號下調利于腸道干細胞增殖和黏膜愈合速度加快。此外，母乳亦可激活依賴于表皮生長因子受體信號通路而參與腸道修復過程。因此，多數學者認為母乳喂養可預防NEC的發生。

5 遺傳易感性與NEC

NEC遺傳易感性的相關研究涉及多個免疫系統的信號通路。影響TLR信號通路的基因變異可使未成熟腸道炎癥反應增強[25]。SIGIRR基因在抑制LPS-誘導的炎癥反應中起重要作用[25]，SIGIRR基因突變所致喪失功能可使TLR信號通路上調從而誘發嬰兒發生NEC[26]。還有研究發現在極低出生體質量嬰兒的血液中NF-κB1 可增加NEC的易感性,而NF-κBIA則降低NEC易感性[27]。另一項研究發現早產兒自噬基因：自噬相關16樣蛋白1(ATG16L1)低效等位基因變異也可防止NEC的發生[28]?？傊喾N遺傳易感因子均可參與NEC的發生發展,進一步大規模的研究可能揭示出更多基因與疾病的關系和發展。

6 醫療行為與NEC

有研究表明一些醫療行為如輸血、臍靜脈置管等在NEC的發生發展也起一定作用。以往的多項研究表明紅細胞輸血為新生兒壞死性小腸結腸炎的高危因素。然而近期一項前瞻性多中心觀察性隊列研究[29]表明，在極低出生體質量嬰兒中嚴重貧血與NEC的風險增加有關，而不是與紅細胞輸注有關。Cunningham等[30]回顧性研究中也顯示紅細胞輸注并不是NEC的獨立危險因素，相反在早產嬰兒中輸血可能會改善NEC的預后。還有研究表明臍靜脈置管在NEC中的發生中也具有潛在作用，Sulemanji等[31]進行一項早產兒前瞻性隊列研究顯示臍靜脈導管的位置與NEC的發生有關，臍靜脈導管尖端位置進入門靜脈或靜脈導管可致極低出生體質量兒NEC發生率增加。

綜上所述，NEC與早產、腸道菌群、炎癥級聯反應、喂養、遺傳易感性、醫療行為等多因素有關，將來還需要進一步的研究來揭示NEC的確切發病機制。