結腸炎誘發肝臟屏障功能障礙的研究進展

樹夢萱，袁方晨，周夢琪，涂世鹽，許 玥，秦紅巖

(1.蘭州大學第一醫院 藥劑科，甘肅 蘭州 730000； 2.蘭州大學 第一臨床醫學院，甘肅 蘭州 730000)

結腸炎(colitis)是一類由各種原因引起的結腸炎性病變，其主要病變位于結腸，但與之相關的腸外疾病可導致其治療變得更為復雜[1]。肝臟疾病是結腸炎最常見的腸外病變，目前研究認為其發生與肝臟屏障功能改變、腸道細菌肝臟易位及肝臟免疫過度激活有關，但其確切發生機制目前尚未闡明。肝臟屏障在保護肝臟免受外源物損害中發揮重要作用，肝臟屏障功能障礙導致肝臟屏障通透性增高可引發多種肝臟疾病的發生[2]。本文就肝臟屏障結構和功能改變與結腸炎的關系進行綜述，并對其發生機制進行分析探討，旨在闡釋肝臟屏障在結腸炎肝病發生中的作用，并為其防治提供依據。

1 結腸炎相關性肝臟病變

結腸炎與肝膽疾病之間存在密切相關性。統計數字顯示， 約7%～60%結腸炎患者存在肝臟生化指標升高，40%～50%結腸炎患者存在肝膽病變[3]。進一步臨床研究發現，結腸炎患者出現肝臟疾病的比例明顯高于普通人群[4]。目前，結腸炎性肝病的發病機制尚未闡明，普遍認為腸源性細菌毒素等有害物質經門靜脈進入肝臟，誘導肝臟及膽管等發生炎性反應和損傷有關；另有學者認為其發病可能與腸黏膜通透性增加導致細菌移位進入肝臟并導致肝臟免疫激活有關。

2 肝臟屏障的構成及功能

肝臟屏障是肝臟抵御細菌、病毒和內毒素等外源性有害物質侵襲的重要屏障[5]。肝臟的細胞-細胞屏障是肝臟屏障的最重要組成部分，主要由緊密連接、縫隙連接、黏附連接和橋粒構成，其中緊密連接是構成肝細胞間連接的重要形式。肝臟緊密連接主要由跨膜閉合蛋白(claudin)、咬合蛋白(occludin)和胞質蛋白(zonula occludin, ZO)等構成[6]?？p隙連接主要由縫隙連接蛋白(connexin，Cx)家族中Cx32、Cx43和Cx26等組成，具有調控細胞間信號傳遞作用[4]。肝臟緊密連接和縫隙連接構成肝臟的血液-膽汁屏障，可確保膽汁分泌和流動?？梢?，肝臟屏障在維持肝臟分泌，調控膽汁轉運及細胞間信號物質交換中互相協調，共同維持肝臟生理功能。

3 結腸炎對肝臟屏障功能的影響

在應用二硝基苯磺酸鹽(dinitrobenzene sulfo-nate，DNBS)誘導建立結腸炎小鼠模型中，動物出現肝臟屏障通透性增加、緊密連接蛋白ZO-1和claudin-1表達減少及定位異常[7-8]；葡聚糖硫酸鈉(dextran sulphate sodium，DSS)誘導動物結腸炎模型出現肝臟屏障通透性增高、緊密連接功能降低及ZO-1、claudin-1及claudin-2等表達減少[9-10]；且該結腸炎模型動物輔以高脂飲食可出現肝臟脂肪變性、肝炎及肝纖維化[9]，提示結腸炎所致的肝臟屏障通透性增高可能是其誘發結腸炎性肝病的關鍵因素。三硝基苯磺酸(trinitro-benzene-sulfonic acid，TNBS)制備結腸炎模型也表現出肝臟緊密連接蛋白7H6減少及ZO-1細胞膜定位改變，并伴有細胞膜多藥耐藥相關蛋白2(multidrug resistance-associated protein 2，MRP2)表達減少[6,11]。以上結果提示：結腸炎可引發肝臟屏障通透性增高，其發生可能與緊密連接蛋白表達減少與定位異常有關(表1)。

4 結腸炎對肝臟屏障影響機制

19世紀末首次發現結腸炎與肝臟病變有關，結腸炎性肝病逐漸受到國內外研究者關注[12]。然而結腸炎相關性肝臟疾病發病機制目前尚未闡明，認為其發生可能與基因易感、免疫激活及肝臟屏障功能受損有關。眾所周知，結腸炎性反應可使腸黏膜血管通透性增加，內源性有害物質經由門靜脈侵入肝臟[5]。目前動物研究發現，內毒素、炎性因子及膽汁酸等多種內源性物質均可引發肝臟屏障功能障礙及屏障蛋白表達異常。

4.1 內毒素對肝臟屏障影響

內毒素是革蘭陰性菌細胞壁成分，其成分主要為類脂質A。內毒素進入機體可引起發熱、微循環障礙及內毒素休克等。結腸炎可引發腸黏膜通透性增高，腸源性內毒素可穿過黏膜入血，并隨血流回流至肝臟，最終引起血清及肝臟組織中內毒素水平升高[13]。給大鼠注射內毒素后可引起肝臟claudin-1和claudin-3表達下調[14]；內毒素可誘發肝臟Cx32和Cx26表達降低[15]，說明內毒素可能參與結腸炎中肝臟屏障通透性增高。通過基因檢測證實，內毒素可促進肝細胞中屏障蛋白mRNA降解，并導致其蛋白產物減少及細胞間信息傳遞受損[16-17]。小鼠注射內毒素后24 h，肝臟Cx32表達顯著下調約33%，屏障功能整體性受損并最終導致細胞功能異常[18]。以上研究結果提示，循環及肝臟中高內毒素可通過下調緊密連接蛋白及縫隙連接蛋白，進而破壞肝臟機械性緊密連接與細胞通訊，從而引起屏障功能障礙(表2)。

表1 結腸炎對肝臟屏障功能及相關蛋白的影響Table 1 Effect of colitis on hepatic barrier function and barrier protein expression

4.2 炎性因子對肝臟屏障影響

炎性因子是機體參與炎性反應的各種細胞因子，包括腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)及白細胞介素10(interleukin-10，IL-10)等。當腸道發生炎性反應時，結腸炎性因子水平明顯升高，由于腸-肝循環的存在，結腸中炎性因子可通過門靜脈進入肝臟。TNF-α是炎性反應中出現最早的促炎因子，可調節其他細胞因子合成和釋放。血清中TNF-α水平與慢性肝臟疾病的嚴重程度呈正相關[19]，應用TNF-α抗體可減輕炎性反應引發肝損傷。TNF-α增高與肝臟Cx26/32表達下調相關，應用TNF-α抗體可上調Cx26/32表達并減輕肝損傷[20]。眾所周知，炎性反應會激發抗炎因子生成，IL-10作為抗炎因子可顯著抑制促炎因子和趨化因子功能。在DNBS誘導結腸炎模型中，與IL-10野生型結腸炎小鼠相比，IL-10敲除結腸炎小鼠出現更為顯著肝臟屏障功能降低及通透性增高，且肝細胞中caudin-1和ZO-1顯著減少，說明IL-10缺失可引起caudin-1和ZO-1表達下調[7]。炎性因子對肝臟屏障蛋白的具體影響及其相關分子機制見表2。

4.3 膽汁酸對肝臟屏障影響

近年來，膽汁酸的重要作用越來越受到人們關注，膽汁酸參與結直腸癌、結腸炎性疾病及腸易激綜合征等多種疾病發生[21]。脫氧膽酸、石膽酸及甘氨酸結合型膽汁酸等是公認毒性膽汁酸，可引發肝細胞損傷及壞死[22]。各種原因引起的膽汁淤積均可導致肝臟膽汁酸濃度升高，動物在膽管結扎后6 h即出現occludin基因表達代償性增高[23]。以α-異硫氰酸酯誘導膽汁淤積發生早期(造模后48 h)，模型動物肝臟occludin和ZO-1出現代償性增高；但隨著膽汁淤積時間延長(造模后72 h)，occludin和ZO-1表達出現顯著下降并伴有肝臟屏障功能降低，提示高濃度膽汁酸可下調肝臟緊密連接蛋白表達[24](表2)。

5 問題與展望

肝臟是人體最重要解毒器官，其本身易受到體內外各種因素影響，肝臟屏障是保護肝細胞免受內外源性有害物質損傷的重要結構。肝外組織病變可引發肝臟功能障礙及損傷，目前認為其發生與全身炎性反應失調誘發肝臟屏障結構和功能破壞有關。結腸炎患者肝臟疾病發生率顯著高于健康人，提示結腸炎性肝損傷的發生可能與肝臟屏障功能破壞密切相關。本文綜述了結腸炎對肝臟屏障功能的影響，發現腸道炎性反應可引發肝臟緊密連接蛋白減少及屏障通透性增高，內源性有害物質，如內毒素、炎性因子及膽汁酸等是引發肝臟屏障功能障礙及屏障蛋白表達異常主要因素。

眾所周知，結腸炎引起腸黏膜通透性增高，腸源性有害物質可通過腸黏膜入血并進入肝臟。內毒素可下調claudin-1/claudin-3及Cx32/Cx26表達而破壞肝臟屏障中緊密連接與細胞通訊，從而引起肝臟屏障降低及肝臟損傷。嚴重腸道炎性反應也可引起大量促炎因子，如TNF-α及IL-1β等，通過腸黏膜入血并進入肝臟，激發肝臟免疫反應并產生肝細胞壞死[25]，且TNF-α可降低肝臟Cx26/32表達及屏障功能。結腸炎引發肝內膽汁淤積，致使細胞毒性膽汁酸增多并引起肝細胞功能障礙甚至凋亡。通過文獻分析發現，高濃度膽汁酸長期作用可降低肝臟occludin和ZO-1表達，致使肝臟屏障功能降低及肝細胞損傷?？梢?，內毒素、炎性因子及膽汁酸等有害物質介導肝臟屏障功能受損可能是結腸炎性肝病發生的早期階段。

表2 內源性有害物質對肝臟屏障蛋白表達的影響及機制Table 2 Effect and underlying mechanism of endogenous harmful substances on the expression of hepatic barrier proteins

內毒素、炎性因子及膽汁酸可誘發肝臟屏障蛋白表達降低及屏障功能下降，說明其在結腸炎性肝臟疾病中發揮重要作用。鑒于腸-肝循環及腸-肝軸的存在，腸道炎性反應引發的腸道菌群改變、腸道運動功能異常、腸道物質代謝改變等是否也參與并介導肝臟屏障功能改變目前尚未可知。探究結腸炎引發肝臟屏障功能降低機制并進行預防干預，或可對結腸炎性肝病的防治提供線索和依據。肝臟屏障作為機體抵御細菌、病毒、內毒素及有害代謝物等進入機體的天然防線，肝外疾病是否可引起肝臟屏障結構及功能變化目前尚不明確，該問題值得深入研究和探索。