重症急性胰腺炎并发肠黏膜屏障损伤的研究进展

程巩 武华

[摘要] 重症急性胰腺炎在其发展过程中，肠黏膜屏障功能损伤是其严重的并发症之一，会导致肠道内细菌及内毒素穿过屏障，进入血液及淋巴循环，造成肠源性感染，对重症急性胰腺炎的病情发展起到推动作用，最终导致患者死亡率呈现出增高的趋势，目前在临床上保护肠黏膜屏障已经成为治疗急性重症胰腺炎的一种重要的治疗方法和手段。

[关键词] 重症急性胰腺炎；肠黏膜屏障；损伤；缺血/再灌注

[中图分类号] R657.51 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2015）33-0156-05

重症急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）是一种外科比较常见的、严重的急腹症，发病急、病情危重，可以合并全身炎症反应综合征和多器官功能障碍综合征，造成患者早期死亡[1]。SAP总体病死率为20%～30%[2]，一旦并发多器官功能障碍时，患者的死亡率明显呈增高趋势[3]。肠黏膜屏障是一种机械性、化学性、免疫学以及生物学屏障（即由机械屏障、化学屏障、免疫屏障、生物屏障共4部分组成），其稳定性及完整性不仅对胃肠道发挥正常生理功能有很大的意义，也与各种疾病的发生及发展有重大关系。SAP常伴有肠黏膜屏障损伤，这使得肠道细菌和内毒素移位并大量进入血液和淋巴循环，最终导致全身器官的感染[4]，对患者预后造成不良影响。如何在治疗胰腺炎的同时尽量保护肠黏膜屏障的完整性，已经成为治疗重症急性胰腺炎和改善患者预后的重要思路。

1 肠黏膜屏障的构成

1.1 机械屏障

肠上皮细胞（由柱状细胞、杯状细胞及内分泌细胞等组成）、上皮细胞间的紧密连接、肠道黏液层等结构共同构成了机械屏障。肠黏膜上皮细胞不仅可以吸收营养物质，同时提供一个物理屏障，阻止病原体、毒素、抗原等促炎因子从管腔环境进入黏膜组织和循环系统。肠黏膜上皮细胞层完成上述过程是通过两种途径完成的，即跨细胞途径和细胞旁途径。跨细胞途径参与糖、氨基酸、脂肪酸、电解质及维生素等营养物质的吸收。由于细胞膜对水不具有通透性，这一过程主要由存在于肠上皮细胞顶端及基底膜的特定通道和载体完成[5，6]。细胞旁途径是通过上皮细胞之间的与运输有关的间隙完成的。调节细胞旁途径的结构是紧密连接 junctions（TJs）和粘附连接adherence junctions （AJs）两个顶端连接复合体[7，8]。AJs存在于细胞桥粒之间，它把相邻细胞紧密联系在一起。TJs是多蛋白复合体，存在于顶端肠上皮细胞细胞膜旁边，主要由occludin蛋白[9]、claudins蛋白[10]和连接粘附分子（junction adhesion moleucule，JAMs）[11]、tricellulin蛋白[12]4种完整的跨膜蛋白和闭合小环蛋白（zonula occludens，ZO）等外周胞浆蛋白组成。这些跨膜蛋白的细胞外结构域与肠上皮细胞之间形成具有选择通透性的屏障，而细胞内结构域与细胞内闭合小环蛋白ZO等相互作用连接，通过ZO蛋白锚定于肌动球蛋白环上。紧密连接蛋白与细胞内肌球蛋白环的连接及相互作用对维持TJ的结构和功能至关重要。肌球蛋白的收缩和紧张是由肌球蛋白轻链（myosin light chain，MLC）的磷酸化来调节和完成的[13]。而MLC的磷酸化则是由肌球蛋白轻链激酶和Pho相关激酶（Rho-associated kinase，ROCK）来诱导。MLC的磷酸化后引起肌球蛋白的收缩，使细胞旁紧密连接间的空隙增大、通透性增加。完整的机械屏障通透性低，不允许病原菌、内毒素等大分子通过，从而维护和保持机体内环境稳定[14]。肠上皮细胞及杯状细胞分泌黏蛋白（mucin，MUC），它是一种附着在肠上皮表面的糖蛋白，在肠上皮表面形成一个疏水的黏液层。MUC可以分为两种，一种是杯状细胞分泌的、形成凝胶的MUCs（MUC2、5AC、5B、6），另一种是由杯状细胞和吸收细胞分泌的膜相关性MUCs（MUC1、3、4、13、14），其中MUC2是黏液的主要组成成分，是形成黏液层的关键[15]。MUC的结构及其带有负电荷的特性，使其能够更好地包裹和粘附细菌，并与细菌竞争肠上皮细胞粘附受体，防止细菌在肠上皮细胞上定植[16，17]，肠道蠕动时这些被限制于肠道黏液层的细菌及有毒物质更容易排出体外[18，19]。

1.2化学屏障

肠道内存在着胃壁细胞分泌的胃酸、肝脏分泌的胆汁及胃、小肠、胰腺等分泌的各种消化酶、溶菌酶，这些物质共同组成了肠黏膜屏障的化学屏障。胃酸呈强酸性、pH值很低，可以使细菌的蛋白质在强酸的环境下发生变性，从而杀死进入胃肠道的部分对酸性环境不耐受的细菌。溶菌酶是由肠腺上皮底部的潘氏细胞（Paneth Cell）分泌的，它可以破坏细菌最外层的细胞壁，使细胞壁水解，从而杀死细菌。此外，肠道每天都会分泌大量的消化液，这些消化液充当溶质，不仅可以使肠道内产生的毒素的浓度降低，而且还具有清洁作用。这些物质共同作用形成化学屏障，防止和减少病原菌在肠道内的定植及毒素的存留。

1.3免疫屏障

肠黏膜免疫屏障分为细胞免疫屏障、体液免疫屏障。细胞免疫屏障包括肠上皮细胞、肠上皮内淋巴细胞、固有层淋巴细胞、Peyers斑以及肠系膜淋巴结。这些组织共同形成了肠道淋巴组织，保护肠黏膜屏障，对抗肠道内细菌以及潜在的病原菌。体液免疫主要由分泌型免疫球蛋白（secretory immunoglobulin A，sIgA）组成。sIgA是由肝脏和肠黏膜B细胞分泌的。sIgA可以特异性地与抗原抗体结合，防止它们的粘附，便于肠道清除[20]。

1.4 生物屏障

生物屏障即是寄生并定植于人体肠道内的正常菌群。人类的肠道中寄生着数量巨大的微生物，这些微生物的数量和菌群的组成成分沿着小肠-大肠的方向发生着变化。人出生前肠道内是无菌的。肠道在人出生后不久便被多种微生物定植，这个过程受分娩方式、饮食、环境的影响[21，22]。细菌的定植有利于肠黏膜屏障功能的成熟，而抗生素的使用会延迟这一过程[23]。这些细菌随着人体肠道的发育逐渐成为寄生于肠道内的正常菌群。在过去的几十年中，正常菌群在人类健康中的重要作用越来越被人们所认知。肠道菌群数量众大，约由1014个细菌组成，相当于10倍于人体所有的细胞数量[24]。肠道内的正常菌群与宿主之间的关系是互利互助的[25]。正常的肠道菌群为肠道提供了抵抗外来病原菌入侵、增强肠道免疫系统的能力，并有助于营养物质与能量的消化与吸收。

2 SAP时造成肠黏膜屏障损伤的机制

2.1肠道缺血缺氧

在肠黏膜上皮细胞的顶端，小肠绒毛内的微动、静脉供血较差，缺血缺氧时更容易损伤。SAP时，由于频繁呕吐及无法进食，加之组织水肿，大量组织液与体液丢失于第三间隙，使得循环血容量减低，机体为保持大脑、心脏等重要脏器的血供将会收缩其他内脏血管包括肠系膜血管，导致肠道微循环灌注不足，使肠道缺血缺氧。缺乏充足的氧气供应又会加重组织缺血，这反过来又会导致细胞功能障碍和细胞死亡，从而破坏肠黏膜屏障[26]。

2.2缺血再灌注损伤

SAP时肠黏膜屏障完整性破坏与缺血再灌注损伤有很大关系。当组织缺血达到一定的时间后恢复血流，组织局部的缺血相对能得到缓解，但是组织损伤会有加重的情况，人们将这种现象称为缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury）。有研究发现[27]，3 h的缺血再加1 h的再灌注所引起的小肠的损伤要比缺血4 h对小肠的损伤严重。缺血再灌注损伤引起的一个重要的反应是氧化应激，这会导致大量的有毒的活性氧代谢产物（reactive oxygen species，ROS）的产生。在肠道缺血再灌注损伤中，黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase，XO）途径是产生ROS的主要途径[28]。肠黏膜细胞内含有丰富的XO，因此，当缺血再灌注损伤发生时，肠黏膜细胞表现出来的氧化应激更为强烈，损伤也更为严重。

2.3 炎症和细胞因子

SAP的早期，胰腺内以及肠黏膜白细胞过度激活，会引起肿瘤坏死因子α、白介素等细胞因子的瀑布样释放，导致严重的肠黏膜炎症反应，而肠黏膜屏障破坏后通透性增大，细菌与内毒素的移位又加重这一过程，从而造成全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome， SIRS）和多器官功能障碍综合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）[29-31]发生而危及患者生命。核因子-κB（NF-κB）是一种核转录因子，它广泛存在于机体多种有核细胞内，具有基因转录调节作用。它可以特异性地结合在免疫球蛋白κ轻链启动子κB上，参与机体的炎症反应和免疫反应等过程。Wang等[32]通过对SAP大鼠的研究后发现，NF-κB在SAP模型大鼠肠黏膜上皮细胞中的表达增高，在对其使用PDTC（NF-κB抑制剂/抗氧化剂）后，减轻了大鼠肠黏膜屏障损伤，表明NF-κB的激活和过度表达很可能与SAP大鼠肠黏膜屏障损伤有关。研究发现[33]，SAP时细胞膜上Toll 样受体-4（toll-like receptor 4，TLR4）被细菌崩解产生的内毒素（主要成分是脂多糖）激活，使NF-κB进入到细胞核内，参与基因转录调节，诱导多种细胞因子的合成，造成肠黏膜屏障损伤。

2.4 肠道菌群失调

SAP时易出现肠道菌群的紊乱，这主要与长期的禁饮食、肠外营养、肠蠕动功能减退以及大量广谱抗生素的使用有关[34，35]。李燕等[36]研究发现，SAP模型大鼠的肠道内大肠埃希菌属的数量明显升高，而乳酸杆菌和双歧杆菌的数量却减少，肠道菌群比例失调。肠道菌群紊乱后，大量的致病菌在肠腔内增殖。细菌崩解和代谢均会产生大量的毒素，细菌和毒素这些有害物质在肠黏膜屏障损伤时进入血液循环，导致肠道炎症反应、SIRS和MODS。肠道的炎症反应又会进一步加重肠黏膜屏障的损伤，这样就会形成恶性循环，严重破坏肠黏膜屏障的完整性。

3 SAP肠黏膜屏障损伤的治疗

3.1解除肠道微循环障碍，防治缺血再灌注损伤

尽早地解除肠道微循环障碍，不仅能改善肠黏膜上皮细胞缺血、缺氧的状态，且还可以缩短再灌注的时间，减轻缺血缺氧以及缺血再灌注时对肠黏膜屏障的损伤。体液复苏可以增加SAP患者血容量，很好地改善肠道微循环灌注不足的情况，但目前具体的液体复苏方案（主要是控制性液体复苏和充分性液体复苏）还有待进一步实验验证。有研究发现[37]，川穹嗪能调节缺血再灌注损伤中脂质的过氧化反应，降低缺血再灌注对肠道损伤的病理分级，从而保护肠黏膜屏障。

3.2 肠内营养

长期的肠外营养（parenteral nutrition，PN）会导致肠道蠕动功能减弱，肠黏膜上皮细胞萎缩，损害了肠黏膜屏障的完整性，增加SAP患者细菌移位和肠源性感染的风险。肠内营养（enteral nutrition，EN）提供的营养液经肠道吸收，更符合机体的正常生理功能。研究发现[38]SAP时早期经空肠营养管进行肠内营养不仅安全，而且有利于肠黏膜屏障功能的恢复。目前国内外对给予SAP患者早期肠内营养具体的时间还没有一个共同的标准。申苏建等[39]将78例重症急性胰腺炎患者随机分为两组，即超早期肠内营养组和早期肠内营养组。超早期肠内营养组在患者入院后禁食24 h时开始给予肠内营养，而早期肠内营养组在患者入院后禁食72 h时开始给予肠内营养，两组患者治疗后发现，超早期肠内营养组在感染发生率方面明显低于早期肠内营养组（P<0.05）。林浩等[40]研究发现SAP模型大鼠，在造模后6 h进行EN，可以减轻SAP大鼠肠源性内毒素血症，并使SAP大鼠肠道屏障功能得到改善。谷氨酰胺（Glutamine，Gln）是血液中各种氨基酸含量最为丰富的，小肠是谷氨酰胺利用的最主要的器官，它吸收血液循环中谷氨酰胺总量的20%～30%左右[41]。最近的一些研究发现，Gln不仅是小肠的主要供能物质，也是维持肠黏膜屏障的结构和功能的重要物质[42]。HAN等[43]研究发现，SAP模型大鼠在进行肠内与肠外营养中加入Gln，可以有效地减少肠上皮细胞的凋亡，保护肠黏膜屏障功能的完整性。

3.3 中药治疗

近些年随着我国传统医学的发展，中药治疗也越来越多地应用在SAP的治疗中。大黄是一种具有导泻作用的中药，目前已经用于SAP的治疗中并收到了一些良好的治疗效果。崔旻等[44]将24只大鼠随机分为假手术组、模型组、大黄治疗组，SAP大鼠造模成功后大黄治疗组每8 h予以大黄汤剂（1 mL/200 g）灌胃一次，24 h后处死大鼠检验后发现大黄治疗组大鼠肠黏膜TLR2 mRNA、TLR4 mRNA表达水平及小肠损伤评分与模型组相比显著降低（P<0.05）。Zhang等[45]研究发现，清胰汤能通过降低SAP模型大鼠肠黏膜细胞的分泌型磷脂酶A2（secreted phospholipaseA2，sPLA2）的mRNA和蛋白表达水平，使肠黏膜上皮细胞的炎症反应减轻，保护肠黏膜屏障。

4 结论

目前肠黏膜屏障的组成、功能、损伤机制以及肠黏膜屏障损伤与各种疾病的关系成为基础和临床科研工作者研究的热点。肠黏膜屏障的损伤和重症急性胰腺炎的发展及预后有着十分密切的关系。如何在治疗胰腺炎的同时尽量保护肠黏膜屏障的完整性，已经成为治疗重症急性胰腺炎和改善患者预后的重要思路。但急性重症胰腺炎时，肠黏膜屏障的损伤的原因复杂，加之很多保护肠黏膜屏障的治疗还处于动物实验和早期临床实验阶段，因此还需进一步研究。

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（收稿日期：2015-09-29）