基于ICC自噬探討疏肝健脾法調節功能性消化不良胃腸動力障礙的研究思路?

毛蘭芳， 汪龍德， 杜曉娟， 張 晶， 張 萍， 王淼蕾， 牛媛媛

(1.甘肅中醫藥大學附屬醫院， 蘭州 730020；2.甘肅中醫藥大學， 蘭州 730000)

功能性消化不良(functional dyspepsia, FD)是指起源于胃十二指腸區域的1個或1組癥狀，并且缺乏能解釋這些癥狀的任何器質性、代謝性或系統性疾病，以慢性、持續性、易反復發作為其特點[1，2]。FD的全球發病率約為10%～30%[1]，在歐美國家達到20%～25%[3，4]，亞洲國家為8%～23%[2-4]，在我國約為18%～25%[5]。值得注意的是FD的癥狀常與其他消化道癥狀重疊，需要藥物治療且腹部手術的風險高[6]，使得用于診斷和治療FD的醫療資源消耗巨大。目前報道顯示，FD患者的醫保使用率明顯高于無消化不良者[7]。同時，長期反復發作的FD癥狀與病程的遷延導致患者出現不同程度的精神心理障礙[4]。由此可見，FD的高發病率、癥狀的持續、重疊及病程遷延，嚴重影響了患者的心理健康及生活質量，也造成了醫療費用的增加，因此對其研究備受關注。

1.1 FD的發病機制與治療現狀

FD也是一類心理、生理、病理相互作用形成的典型心身疾病，單一的治療原則不能完全改善患者的癥狀[7]。目前尚缺乏高效、針對性強的治療，西藥常用促胃腸動力藥、質子泵抑制劑(proton pump inhibitor,PPI)、抗焦慮/抑郁藥、微生態制劑及安慰劑等藥物治療，但這些藥物特異性差，相對于中藥不良反應多[9]。如促胃腸動力藥會增加心源性猝死、心律失常等心血管不良事件發生的風險[10]，長期服用PPI會增加骨折及骨質疏松的風險[11]。因此，西藥的臨床應用存在一定的局限性，如何解決或彌補西醫治療中獲益有限的問題，嘗試探索通過新的補充和替代治療策略成為FD治療研究的思路之一。1項關于FD與中草藥的系統評價指出[12]，中草藥在緩解FD癥狀方面優于促胃腸動力劑，此項研究認為當出現促胃腸動力劑和PPI使用禁忌癥時，中草藥可作為治療FD的一種替代方法。然而中醫藥的作用機制尚未完全揭示，明確中醫藥的作用機制為臨床廣泛應用提供理論依據。

目前認為FD的病因及發病機制與多種因素[13，14]相關，包括內臟高敏感性、黏膜免疫功能紊亂、胃和十二指腸炎癥、微生物失調、幽門螺桿菌感染、胃酸分泌增加、遺傳易感性及社會心理等，甚至環境、飲食、藥物等因素也會影響FD的發生，羅馬IV標準則認為FD是腸-腦互動異常[1]，這些因素都會直接或間接相互影響導致FD的發生，引起胃腸動力障礙[15]。因此胃腸動力障礙是FD發病的基礎，改善胃腸動力障礙是治療消化吸收功能、內分泌功能及免疫功能的前提。FD胃腸動力障礙的機制主要取決于胃腸道運動的環節。胃腸道的運動一方面來源于胃腸道的肌電活動，Cajal間質細胞(interstitial cells of cajal,ICC)產生的慢波電位是胃腸道肌電活動的起步電位，決定胃腸道平滑肌收縮的節律，是胃腸動力的基礎；另一方面取決于神經遞質及胃腸激素誘導平滑肌的收縮舒張，而ICC亦參與胃腸道神經遞質的信號傳遞，故揭示ICC在FD中的作用，是明確FD胃腸動力障礙的關鍵。

1.2 ICC在FD胃腸動力障礙中的作用

ICC是介于胃腸道神經纖維末端和平滑肌細胞之間的一種特殊間質細胞，ICC具有少量的收縮因子，但含有大量的線粒體、豐富的內質網和不同的細胞膜通道，由一個梭形的胞質體、一個大的橢圓形細胞核和樹突組成[16]。研究發現，FD模型大鼠胃組織中出現ICC體積增大、線粒體腫脹、溶酶體數量增多等超微結構改變，ICC的特異性標志物c-kit及其配體干細胞生長因子(stem cell factor, SCF)的mRNA與蛋白水平的表達降低[17]，鈣離子激活的氯離子通道蛋白Ano1在mRNA和蛋白質水平上都有很強的表達[18]，Ano1是更具有特異性和敏感性的ICC標記物。

1.2.1 ICC在胃腸道肌電活動中作用 平滑肌細胞(smooth muscle cell, SMC)是胃腸道功能的物質基礎，SMC的收縮-舒張功能異常導致胃腸動力障礙，是胃腸運動的直接靶點。SMC的位相性收縮由ICC產生的慢波驅動，Ano1參與慢波的傳導，其基因敲除對成年小鼠小腸Ca2+瞬變和慢波有明顯的損傷作用[15]，體外細胞培養研究也揭示Ano1在ICC增殖中的作用[19]。另外，ICC與SMC之間形成縫隙連接，縫隙連接在介導SMC的同步收縮中起著至關重要的作用，縫隙連接蛋白43(Cx43)是這一過程關鍵蛋白，存在于ICC中，與c-Kit具有共定位作用，缺乏Cx43表達可能是導致平滑肌運動功能障礙的部分原因；與正常大鼠比較，FD模型大鼠Cx43水平明顯降低[20]。

1.2.2 ICC在胃腸道神經遞質信號傳導中的作用 腸神經系統(Enteric Nervous System, ENS)中存在的神經遞質是維持SMC生理功能的信號物質，但兩者之間有80～100 nm的縫隙，導致ENS不能直接作用于SMC。ICC細胞膜上有相應的神經遞質受體，ENS中釋放的神經遞質通過兩者之間的突觸連接與ICC表面的受體結合[21]，ICC再通過縫隙連接介導神經信號傳遞至SMC，使之去極化或超極化，從而產生興奮或抑制效果[22]。一般認為，興奮性腸神經遞質乙酰膽堿能受體(acetylcholine, ACh)和P物質(substance P, SP)在FD中低表達，抑制性腸神經遞質血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide, VIP)和一氧化碳(nitric oxide, NO)在FD中高表達[23]，課題組前期研究和預實驗結果也證實了這一觀點[24]。

1.3 AMPK-mTOR介導的ICC自噬與ghrelin在FD中的相關性

細胞自噬(Autophagy)是維持細胞生存、緩解細胞內外壓力的重要代謝過程，基礎水平的自噬為細胞提供能量，促進物質循環和細胞自我更新；過度水平的自噬破壞性地降解了有用的蛋白質和細胞器，引起自噬性凋亡[25]，因此自噬調節被認為是多種疾病潛在的治療措施。目前在FD大鼠模型中發現，自噬相關蛋白Beclin1和LC3的mRNA與蛋白水平的表達增高，研究結論認為ICC結構和數量異常可能與ICC過度自噬有關[16,26]。

自噬的發生需要通過自噬傳導通路的參與。細胞自噬多條上游信號通路均在雷帕霉素靶蛋白(mTOR)點匯合，抑制mTORC1可上調自噬，刺激mTORC1可下調自噬，mTOR可通過抑制ULK1與下丘腦腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)之間的相互作用抑制自噬發生[27]。AMPK可通過激活ULK1復合體直接誘導自噬，AMPK也可以負性調節mTOR活性，阻斷其對ULK1的抑制作用[28]。因此，在功能上AMPK-mTOR信號通路和自噬是相輔相成的，在對自噬的調控中，AMPK和mTOR既相互獨立又呈上下游的關系。

胃促生長素(ghrelin) 是主要由胃黏膜X/A 樣細胞在接受饑餓信號刺激后分泌的一種腦腸肽，可以促進胃酸分泌，提高胃腸道動力，加速胃排空[29]。已有研究[30]指出，胃動力紊亂可通過調節ICC的功能或通過ghrelin受體激動劑促進食欲來控制惡心。另外，mTOR可能在促進ghrelin分泌的過程中發揮重要的作用。研究表明，胃竇組織中mTOR的變化也會導致ghrelin表達量的改變，從而影響食物攝取[31]；研究還發現ghrelin增強下丘腦AMPK及其靶點的磷酸化，這與mTOR的磷酸化水平降低有關[32]，表明ghrelin促進FD胃腸動力的作用可能與AMPK-mTOR信號通路有關。因此，ghrelin與ICC及AMPK-mTOR信號通路之間的聯系提示，ghrelin促FD胃腸動力的作用可能與AMPK-mTOR信號通路介導ICC自噬調節有關。目前，尚無從AMPK-mTOR信號通路深入研究FD與ICC自噬的相關性。

1.4 中醫學“肝脾相關”理論與胃腸動力及ICC自噬的關系

FD屬于中醫學“痞滿”范疇，《傷寒論·辨太陽病脈證并治》謂：“但滿而不痛者，此為痞”。FD病位在胃，涉及肝脾。葉天士提出：“脾宜升則健，胃宜降則和”，脾胃同居中焦，為氣機運化之樞紐，清升濁降則氣機條暢，脾胃功能障礙、升降失常則導致該病的發生，故“脾虛不運”是其發病基礎，這與FD胃腸動力障礙的機理具有一致性[33]。葉天士曰：“肝為起病之源，胃為傳病之所”，故見肝之病知肝傳脾。中醫學認為外邪飲食刺激或素體脾胃虛弱，經反復、持久的情志刺激能夠影響脾的運化及肝的疏泄功能，使脾失運化、肝失疏泄、胃不受納而導致FD癥狀的出現，故“肝脾失調”是FD發病的重要環節[34，35]。現代醫學認為，FD多伴有不同程度的焦慮、抑郁、軀體化等精神障礙[36]，在導致情緒異常的同時，會引起食欲不振、早飽、噯氣、腹脹等胃腸道反應，再者FD患者大多平素體質較弱，消化吸收功能較差，且神經-內分泌調節失衡，表現為感受性及情緒興奮性過強，這與中醫證候學中的“肝脾吻合”具有一致性。

Nature雜志提出“代謝失衡和消耗過度”與自噬“自我保護和誘導死亡”的作用相關[37]，表明細胞自噬具有雙重性。“過猶不及”是中醫學強調陰陽平衡的基本觀點之一，這與“自噬過度”和“自噬不足”的雙重性相一致，因此細胞自噬被認為是陰陽平衡的微觀基礎。國內李秀惠團隊[38]的一項關于自噬與乙肝病毒關系的研究證明了這一觀點。從中醫理論來認識“肝脾相關”理論正是陰陽平衡論的具體體現，“肝疏泄太過或不及”也符合細胞自噬雙重性的特點。此外，細胞器和蛋白質是維持細胞生存的重要物質，其中線粒體將營養物質轉化成ATP，維持機體的生命活動，線粒體的這一功能與脾運化水谷精微，化生氣血，濡養五臟六腑四肢百骸作用極為相似。宋雅芳[39]等研究發現，脾虛模型大鼠細胞線粒體數量減少，線粒體結構損傷。因此，FD發病中的ICC自噬正符合肝木克脾土，臟腑失衡的中醫學“肝脾相關”理論。

1.5 疏肝健脾法治療FD的優勢

肝失疏泄、胃氣上逆、脾失運化是導致FD的主要病因病機，肝郁脾虛是FD的主要證型，治療以疏肝健脾為主要治法，但脾胃功能失調可導致氣滯、血瘀、濕熱、痰飲、火郁、食積等一系列的病理產物，這些病理產物可引起氣機阻滯影響脾胃升降，從而導致胃腸功能障礙，這提示脾胃虛弱是FD的發病基礎，肝氣郁滯是發病條件，痰、火、瘀、食郁是病理產物，國內單兆偉、張照蘭等也肯定了這一理論[40-42]。然而單一的治療原則并不能完全改善患者的癥狀，治療上強調健脾運、疏肝氣、降胃氣基礎上要兼顧代謝病理產物及消食和胃、活血化瘀，除濕化痰，清熱化濕等，從而達到綜合調理的目的，這與國醫大師周信有“復方多法、綜合運用、整體調節”的學術思想相吻合。現代藥理學研究亦表明，中藥理氣藥、活血化瘀藥、健脾消食藥或潤腸通便藥能夠不同程度促進、抑制或雙向調節胃腸動力[43]。課題組前期基于“肝脾相關”理論，發現以疏肝健脾法為代表的中藥復方制劑平胃膠囊，改善胃腸動力障礙的作用與SP、VIP、ghrelin等腦腸肽的異常表達相關[44-46]。

綜上，胃腸動力障礙是FD發病的基礎，ICC是胃腸道電活動的起搏細胞，可產生和傳播慢波，參與胃腸道神經遞質的信號傳遞，ICC異常導致FD胃腸動力障礙可能與其自噬相關，細胞自噬的過程由AMPK-mTOR信號通路調節。課題組前期研究發現，FD模型大鼠胃腸動力障礙與ghrelin有關，而ghrelin在FD中的表達與AMPK-mTOR及ICC具有相關性。因此課題組認為，FD胃腸動力障礙可能與ICC自噬相關，ghrelin促FD胃腸動力的作用可能與AMPK-mTOR信號通路介導的ICC自噬調節有關(見圖1)。FD胃腸動力障礙的機理及ICC自噬的觀點與“肝脾相關”理論相吻合。課題組研究亦發現疏肝健脾法促胃腸動力的機制與ghrelin有關。因此，課題組認為，疏肝健脾法通過AMPK-mTOR信號通路介導的ICC自噬調節FD胃腸動力障礙。課題組進一步通過動物實驗進行驗證，研究結果將對于緩解FD胃腸動力障礙、改善患者生活質量具有積極意義。這正是中醫學理論特色和優勢所在，也是中醫學整體觀、辨證觀具體應用的體現，同時是對國醫大師學術思想和經驗的繼承與發展，也為中醫藥治療FD提供了思路與方法。

圖1 ICC自噬與胃腸動力障礙圖