賁門失弛緩癥發病機制的研究進展

劉 瑛金世柱徐婉瑩

(哈爾濱醫科大學附屬第二醫院消化內科,哈爾濱 150086)

賁門失弛緩癥(achalasia,AC)是一種以食管動力障礙為特征的疾病,其主要特征是,食管下括約肌(lower esophageal sphincter,LES)松弛障礙,吞咽時食管蠕動停止。臨床表現為吞咽困難、食物反流、胸痛,體重減輕以及因食物反流所致的刺激性干咳、肺炎等癥狀。按照最新2014 年國際芝加哥分類標準,可將AC 分為三型,Ⅰ型為無蠕動性收縮型;Ⅱ型為體部增壓型;Ⅲ型為痙攣高壓型,三種亞型的AC 患者有著不同的臨床特征。采用人口統計學的方法,賁門失弛緩癥的發病率和患病率分別為2.2/10 萬和15.3/10 萬,發病率隨著年齡的增長而增加,無明顯性別、地區和種族差異[1]。AC 發病機制的研究及新治療方法的探索有助于改善患者的治療及預后,然而AC 的發病機制尚未完全闡明。

1 遺傳性因素

1.1 神經元型一氧化氮合酶基因1 缺乏

神經元型一氧化氮合酶基因1(neuronal nitric oxide synthase gene 1,nNOS(-/-))其減少或缺乏將導致賁門失弛緩癥的典型表現。被人類發現的一氧化氮合酶基因的遺傳多態性包括內皮型NOS4a4a、誘導型NOS22GA 和神經元型NOS29TT[2-3]。nNOS(-/-)與AC 關系密切,它位于人類染色體12q24.2上。研究者們通過小鼠實驗,用微型探頭導管進行食管測壓,吞咽誘發食管壓力增高,測定食管壓力變化,結果發現nNOS(-/-)降低時可引起LES 功能障礙和食管蠕動減慢[4]。

1.2 血管活性腸肽受體基因 1 (vasoactive intestinal peptide receptor 1,VIPR1)缺失

VIPR1 正常在食管末端神經元中表達,AC 患者VIPR1 表達下調,其缺失可能導致食管末端運動神經元受損。VIPR1 位于3p22 染色體上,在 VIP/VIPR 1 信號應答時,VIPR1 單倍型組合可作為炎癥反應的負調節因子。某些個體的亞急性炎癥可能導致VIPR 1 信號在位于食管末端和LES 的富含VIP 的肌腸神經元中受損,VIPR1 在肌間質神經元上的丟失會導致VIP 對肌腸神經元的營養作用減少,最終可能導致其變性,VIPR1 已被證明在肌腸神經元上大量表達,在那里它有潛在的作用[5]。Paladini 等[6]發現在賁門失弛緩癥患者中存在5 個VIPR1 的單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism,SNP ) 位 點,包 括 ( rs421558) Intron-1、(rs437876) Intron-4、(rs417387) Intron-6、rs896、rs9677(3′UTR);其中(rs421558)Intron-1 的 A 等位基因及rs9677(3′UTR)的C 等位基因與受體下調作用減弱有關。

1.3 白細胞介素-23 受體基因(interleukin-23 receptor,IL-23R)

IL-23R基因突變可能是AC 發病的遺傳易感因素。IL-23R 位于1p31 染色體上,是一種編碼蛋白,IL-23R 主要由Th17 細胞表達。一項研究發現AC患者IL-23R基因在381 號密碼子處精氨酸取代了谷氨酰胺(Arg381Gln),并且暗示了IL-23R基因多態性與AC 有著密切的聯系,是AC 的遺傳易感因素[7]。Kim 等[8]發現 IL-23R 主要出現在炎癥和自身免疫性疾病中,比如炎癥性腸病(IBD)、牛皮癬和強直性脊柱炎等。但是IL-23R 具體如何引起賁門失弛緩癥,暫時還未明確。

1.4 Ras 相關區域家族1 A 基因(Ras-association domain family1A gene,RASSF1A 基因)

AC 患者中發現RASSF1A基因表達增加。RASSF1A基因可通過多種途徑抑制細胞生長、促進細胞凋亡和衰老,在絕大多數腫瘤中表達下降或缺失。Van 等[9]通過建立小鼠的運動障礙模型(由食道擴張和食道中下部擴張的肌層神經叢中神經細胞數量減少所組成),用S100 蛋白標記神經元,發現攜帶RASSF1A基因的小鼠像人類賁門失弛緩癥一樣,肌層被慢性炎癥浸潤并纖維化,所以考慮RASSF1A基因可能通過某種途徑對食管肌層產生炎癥性損傷從而誘導AC 的發生。

1.5 c-kit 基因多態性

Bonora 等[10]通過免疫組化檢測發現 AC 患者的c-kit 的下調會導致Cajal 細胞減少,從而食管的運動功能受損。c-kit 基因位于人染色體4q12-13,屬于原癌基因的一種,可編碼酪氨酸激酶的受體KIT,它對食管下括約肌的Cajal 細胞有一定的調節作用。Alahdab 等[11]發現 c-kit rs6554199 多態性 T等位基因與AC 相關,攜帶有該等位基因的人更易患AC。同時有研究發現AC 患者有一個特別的的KIT 外顯子9 的激活突變,通過信號轉導抑制劑抑制這種激活有望成為一種新的治療方式[12]。

1.6 遺傳性疾病

研究發現AC 有家族聚集性的特點,與其他遺傳疾病比如帕金森病、Down 綜合征、唐氏綜合癥和MEN2B 綜合征等有密切關聯,Hirschprung 病的主要易感基因同時也與唐氏綜合癥有關,Hirschprung病和賁門失弛緩癥同為腸內神經病,Hirschprung 病的基礎研究較為詳細,這對于揭示引起AC 的病理過程有一定的啟示作用[13]。Shoji 等[14]也通過研究發現miR-130a 在賁門失弛緩癥患者食管粘膜中高表達,高度提示它是賁門失弛緩癥的一個生物標志物。

1.7 microRNA (miRNA)-mRNA 調控網絡

最新發現的 microRNA (miRNA)-mRNA 調控網絡為AC 的遺傳背景研究提供了新見解。Palmier等[15]通過微陣列技術對11 例AC 患者和5 例對照組的組織標本進行研究,并進行綜合生物信息學分析,發現miRNAs 調控基因參與平滑肌的收縮及細胞信號通路的突觸傳遞,在2 組中差異性表達。而Yuichiro 等[16]通過POEM 術少量肌肉取樣,經分子生物學轉化以及PCR 檢測證實了HSV1-miR-H1 和HSV1-miR-H18 在 AC 患者肌肉中過表達。microRNA (miRNA)-mRNA 調控網絡為近幾年的研究熱點,它與AC 的關系值得我們關注。

2 神經源性因素

目前多半學者認為AC 可歸類為神經源性疾病,食管的正常運動由興奮性神經元和抑制性神經元共同協調,由于調節LES 的抑制性神經元受損,導致調節LES 的興奮性和抑制性神經元無法維持平衡[17]。目前在AC 患者的食管肌層病理標本中發現Cajal 間質細胞(interstitial cells of Cajal,ICC)數量和細胞形態發生了一些變化,ICC 細胞內線粒體和滑面內質網的分布稀疏,數量明顯減少。ICC起搏胃食管平滑肌的慢波電位,ICC 的減少可引起細胞間信號傳導功能發生障礙,導致LES 運動功能減弱或消失[18]。LES 由神經節后神經元支配,包括興奮性神經元和抑制性神經元,通常神經節后興奮性神經元釋放乙酰膽堿,而抑制性神經元釋放血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)和一氧化氮(NO),兩種神經元分別引起LES 的收縮和舒張,抑制性神經元受損,VIP 和NO 釋放減少導致了賁門失弛緩癥的發生[19]。一氧化碳敏感鳥苷環化酶(NO-sensitive guanylyl cyclase,NO-GC)作為 NO的關鍵靶點,NO-GC 在介導吞咽引起的LES 舒張中起主要作用,功能性亞硝酸鹽信號轉導異常或缺失會導致食管下括約肌的松弛減弱或消失[20]。

硫化氫是一種新型信號分子,類似于NO、CO,可用于傳導信號[21]。它是一種抑制性神經遞質,機體很多組織都可合成釋放硫化氫,胱硫醚-β-合酶(CBS)和胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)是機體內源性硫化氫合成的關鍵酶。有學者發現正常人食管平滑肌組織中大量分布CBS、CSE 這兩種酶[22]。接下來該課題組進一步研究發現與正常對照組相比,AC患者的CBS 和CSE 表達明顯降低,60%以上的患者幾乎或完全無表達[23]。因此有這種可能性,由于某種原因CBS 和CSE 減少導致硫化氫的合成減少,引起LES 的松弛不良或使LES 壓力增高,然后誘發AC 或使原有的AC 癥狀進一步惡化。

3 炎癥免疫因素

有證據證明AC 是一種免疫介導的炎癥性疾病,早期賁門失弛緩癥的可能致病機制是食道肌肉骨骼系統的免疫介導反應以及CD8+T 淋巴細胞浸潤和活性標記物的表達[24]。然而越來越多的研究表明AC 表現出來的炎癥反應既可能是引起AC 的病因,也可能是各種因素引起AC 后表現的結果。接下來就從以下三種炎癥免疫機制來進行闡述。

3.1 自身免疫性疾病

Romero 等[25]通過一項橫斷面研究,研究對象是114 例 AC 患者和114 例年齡和性別匹配的GERD 對照組患者。其中19 例AC 患者患有自身免疫性疾病(16.7%),主要診斷為甲狀腺功能減退,對照組為4.2%。19 例自身免疫性疾病AC 患者中13 例(68.4%)有家族自身免疫史。與 GERD 組相比,AC 組自身免疫性疾病的發病率高3.8 倍(95%CI: 1.47-9.83),患甲狀腺疾病的發病率高3.0 倍(95% CI: 1.00-9.03)。可推測賁門失弛緩癥與自身免疫性疾病密切相關,而且賁門失弛緩癥患者更易患其他自身免疫性疾病。

3.2 人類白細胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)

HLA 是人類組織相容性復合體的表達產物,是構成移植排斥反應的重要抗原物質,主要分為Ⅰ類抗原、Ⅱ類抗原、Ⅲ類抗原。Wong 等[26]指出HLAⅡ類組織相容性抗原與AC 發病有著密切關聯,攜帶有DQA-1 的人患這種疾病的風險是其他人群的4.2 倍,HLA-DQ1 表型與 AC 之間存在密切的關系。此外,Furuzawa-Carballeda 等[27]發現 HLA II類等位基因 HLA-DRB1*14:54:01 和DQB1*05:03:01 以及擴展的單倍型是墨西哥混合祖先人群門失弛癥的危險因素。還有研究表明由 HLADQB1*05:03 和 HLA-DQB1*06:01 編碼的 HLADQB1 的細胞質尾部第227-234 位插入了8 個殘基;在胞外區域HLA-DQA1 中第41 號位點的賴氨酸和HLA-DQA1 中第45 號位點的谷氨酸發生了氨基酸替換[28]。HLAⅡ類組織相容性抗原基因表型的改變導致HLA 正常免疫功能發生異常,這可能是AC 發病的原因之一。

3.3 嗜酸性粒細胞及其脫顆粒產物

最近有研究發現賁門失弛緩癥患者嗜酸性粒細胞及其脫顆粒產物在食管固有肌異常積聚,脫顆粒的嗜酸性粒細胞也會釋放出可降解的有毒蛋白質和神經毒素,這些物質會損傷食管末端肌層的神經細胞,從而誘導賁門失弛緩癥的發生[29]。但Jin等[30]發現患者食管外肌層嗜酸性粒細胞廣泛浸潤,并在食道肌肉中觀察到有毒堿性蛋白質和神經毒素的免疫染色水平增加,同時神經細胞明顯減少或缺失,這表明AC 患者的嗜酸性粒細胞和脫粒產物數量增加,因此他們認為AC 患者肌神經細胞的改變與嗜酸性粒細胞浸潤和脫顆粒產物有關。使用抑制嗜酸性粒細胞的藥物可能成為治療AC 的一種新方法。

4 病毒感染

關于病毒感染與AC 之間的的研究從未停止。Boeckxstaens[31]發現從AC 患者食管下括約肌分離出的T 細胞,對人皰疹病毒-1(HSV-1)產生了強烈的增殖反應,并且在絕大多數賁門失弛緩癥患者體內發現了HSV-1 DNA,病毒可能觸發延遲的自身免疫反應,潛在感染HSV-1 導致持續的免疫激活和自我毀滅食道神經元,激發有遺傳易感性的人產生了自身免疫反應。Farrukh[32]研究比較了AC 患者與正常對照組患者外周血單個核細胞(mononuclear cells of peripheral blood,PBMCs)的反應性,以確定患者PBMCs 是否對病毒表現出類似的的高度反應性,結果發現患者的PBMCs 對HSV-I 抗原的免疫反應增強,研究數據提示HSV-1 持續刺激免疫細胞,而免疫系統能使機體避免受到其他微生物侵害的重要作用。病毒感染可能是通過免疫機制攻擊機體,導致遺傳易感性患者產生自身免疫反應,但具體是通過何種方式導致賁門失弛緩癥,暫時還在研究當中。

5 精神心理因素

AC 患者的癥狀受精神心理因素的影響,其癥狀有反復性、長期性等特征,生活質量不高,長期如此產生的負面情緒可能會引起機體各個系統的生理變化,甚至加重原有的癥狀[33]。王智鳳等[34]通過研究166 名AC 患者觀察精神心理因素對AC 的影響,發現精神心理因素可誘發或加重患者的癥狀,其中有37%的AC 患者發病是精神因素引起的。Storr 等[35]通過流行病學調查,研究結果表明AC 發病與精神因素有關,他們認為機制可能是通過多種腦腸肽和調節因子來影響食管的運動,但未得到證實。目前精神心理因素在該病中的具體作用及機制仍不清楚,但是基礎治療上輔助心理治療,可能改善患者的長期生活質量。

假性賁門失弛緩癥與AC 有著相似的臨床表現和體征,假性AC 常見的病因有胃食道惡性腫瘤、反流性食管炎以及食管下段良性腫瘤等,惡性腫瘤是最常見原因,高齡、癥狀持續時間短、體重減輕以及在內鏡檢查期間難以通過胃食管連接處是惡性腫瘤相關假性AC 的重要危險因素[36]。關于假性AC誤診的個案報道并不少見[37-38],因此早期且準確辨別AC 和假性AC 變得愈發重要,但也極具挑戰性,因為這兩種疾病的臨床表現和診斷檢查差別不大,因此臨床醫生必須提高自己的影像學診斷和內鏡下診斷能力,減少誤診的發生。

AC 的診斷依賴于經典的臨床表現、內鏡檢查、上消化造影和食道高分辨率測壓,其中食道測壓是診斷賁門失弛緩癥的金標準。目前主要治療方式有藥物治療、內鏡下注射肉毒桿菌毒素、內鏡下氣囊擴張、經口內鏡下肌切開術(peroralendoscopicmyotomy,POEM) 及 經 腹 腔 鏡 賁 門 肌 切 開 術(1aparoscopichellermyotomy,LHM),近年來 POEM 基本成為AC 的首選治療方式,但是目前的治療都只能緩解食道梗阻,降低LES 壓力,減輕患者的癥狀,并不能讓食管肌層恢復正常運動,要想取得治療的突破,必須將AC 的機制機理研究的更透徹,然后與恰當的治療方法結合起來。

綜上所述,AC 的發病機制主要包括遺傳性、神經源性、免疫性、病毒感染以及精神心理或多因素共同作用。雖然AC 的病因尚未最終確定,但越來越多的證據表明,AC 的發病機制極可能是遺傳易感個體受到環境因素的變化如病毒感染等引起的LES 局部炎癥和延遲免疫反應。臨床醫師應分析不同患者的發病機制,并根據其機制為患者提供最有效的治療。