重症患者肠屏障功能检测指标的研究进展

张秉欣 吴建浓 冯丹丹 蒋昭清

重症患者肠屏障功能检测指标的研究进展

张秉欣 吴建浓 冯丹丹 蒋昭清

重症患者常出现急性胃肠功能损伤，导致肠屏障功能障碍，其与预后密切相关。因此，肠屏障功能的评价越来越受到重视，目前评价方法分体外和体内法。体外方法通过肠组织活检经免疫组化和扫描电子显微镜观察；体内方法通过肠道渗透性试验以及生物标志物评估肠上皮完整性，如肠道细菌代谢产物、肠道内相关酶或蛋白质、细菌标志物如循环内毒素等。本文就近年来肠屏障功能的主要检测指标及其研究进展进行综述。

肠屏障重症患者检测指标

肠屏障主要包括机械屏障、化学屏障、生物屏障及免疫屏障。目前与肠屏障功能障碍相关的机制主要有4种：肠上皮细胞完整性丧失；细胞间通透性增加；肠道黏液层分解；肠道黏膜免疫屏障破坏。前两者对于维持肠屏障功能的完整性至关重要，前者与肠道损伤标志物异常相关，后者导致肠道通透性增加。重症患者肠屏障功能障碍可使大量肠道细菌或内毒素入血，进而可导致多器官功能障碍综合征（MODS）。因此，在危重症治疗中，肠屏障功能的评价越来越受到重视。本文就肠屏障功能的主要检测指标及其研究进展予以综述。

1 D-乳酸

D-乳酸是肠内细菌的代谢产物,当机体严重创伤或感染后肠黏膜缺血缺氧致肠黏膜顶部上皮脱落，肠黏膜通透性增高，大量D-乳酸进入血流，而哺乳动物不具有将其分解的酶系统，故血浆D-乳酸水平可显著升高。国外动物实验表明D-乳酸可以作为腹腔高压诱导的肠缺血的有用生化标志物[1]。Shi等[2]也发现急性胃肠损伤所致肠道缺血患者血浆D-乳酸明显高于其他无肠道缺血患者，血浆D-乳酸联合其他检测指标可明显提高急性肠道损伤的诊断。血浆D-乳酸的升高水平与肠道组织病理损伤程度一致，其在48h内持续升高可预测预后或死亡[3-4]。由于只需采集外周血即可检测，特异度和灵敏度均较高，目前血浆D-乳酸可作为临床评价肠屏障功能的较为理想的指标。

2 二胺氧化酶（DAO）

DAO是具有高度活性的细胞内酶,与小肠黏膜内的核酸和蛋白质合成密切相关。其主要分布于哺乳动物小肠黏膜绒毛层。正常情况下，血浆DAO水平很低，急性胃肠损伤时，肠黏膜缺血缺氧，肠绒毛坏死，DAO可快速通过肠细胞间隙或淋巴管释放入血，导致血浆DAO水平升高。Cai等[5]通过动物实验研究发现血清DAO水平与小肠缺血持续时间和小肠黏膜损伤程度呈正相关，是小肠损伤敏感的预测指标，其灵敏度和特异度分别为94.34%和100.00%。崔艳丽等[6]通过观察重症急性胰腺炎（SAP）患者血清DAO水平的变化，认为血清DAO水平可作为SAP肠黏膜损伤早期诊断的敏感指标，SAP病情加重而DAO下降时,提示肠黏膜损伤加重。因此，DAO作为肠屏障损伤的标志物，具有重要临床应用价值，但DAO临床检测需排除肝素输入、溶血、恶性肿瘤、妊娠等因素。目前DAO在临床重症患者肠屏障功能检测方面尚缺乏大样本研究，对肠道损伤的严重程度还缺乏具体的标准。

3 内毒素

内毒素是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖（LPS）成分，并大量存在于人体肠道中，是全身炎症反应的重要触发物质，在人体外周血中不易检测到。当机体发生严重创伤、应激反应或发生胃肠道功能障碍时，肠道内大量细菌入血，通过一系列途径激活NF-κB，释放TNF-α、IL-1等大量细胞因子和炎症因子导致全身炎症反应综合征。循环内毒素增加了肠道通透性，长期或重复暴露于全身性内毒素或相关细胞因子可损害胃肠道黏膜屏障的完整性。Bein[7]研究结果表明肠道Toll样受体4可识别来自细菌壁的LPS，导致肠上皮细胞间通透性和上皮屏障损伤显著增加继而引起坏死性小肠结肠炎。但也有研究通过ROC曲线显示血内毒素用来预测胃肠道功能障碍的灵敏度较高，但其特异度仅为0.2，故用血内毒素来预测胃肠道功能障碍的价值受到明显的影响[8]。其原因在于内毒素除来源于消化道外，其他部位的感染或有创操作引起表皮屏障破坏也会使内毒素入血引起血浆内毒素水平升高，因此目前血浆内毒素对肠屏障功能障碍的治疗指导意义有限。脂质A是LPS的主要组成部分，其与核心寡糖连接组成疏水区域，是内毒素核心抗体（EndoCAb）的主要结合区域。循环EndoCAb测定法主要通过检测人体内针对内毒素的免疫球蛋白（IgG、IgM和I－gA）浓度从而间接反应血浆内毒素水平。但由于内源性基础EndoCAb水平受个体因素影响差异较大，因此通过EndoCAb水平反应肠屏障功能损害的准确性还有待进一步验证。

4 肠脂肪酸结合蛋白（I-FABP）

I-FABP是在成熟肠细胞细胞质中发现的水溶性小蛋白（14～15 kDa），当肠道细胞膜完整性丧失时其释放到血液循环中，并快速被肾脏清除，因此可通过ELISA法测定I-FABP在血浆和尿中的含量。正常情况下，I-FABP在周围血液中含量很低，基础I-FABP水平反映正常的上皮周转率，而在肠缺血、全身炎症反应综合征和坏死性小肠结肠炎患者中发现I-FABP浓度上升明显[9-10]。血浆I-FABP的峰值高度可反映与小肠缺血和再灌注持续时间相关的肠黏膜损伤的严重程度，＞355pg/ml被证明与危重病患者的28d病死率相关，＞1 300pg/ml可能提示小肠不可逆损伤[11-12]。人体外周循环中I-FABP的半衰期很短（11min），这使得血浆I-FABP水平可作为肠道损伤的实时监测[13]。国外临床研究表明I-FABP诊断肠缺血的敏感度和特异度分别为71.4%和94.6%[14]。而Shi[2]发现虽然血浆I-FABP可作为早期肠道损伤的标志物，但其不能预测肠坏死。孔令尚等[15]发现肠屏障功能障碍的发生与24h尿I-FABP总量、血内毒素水平密切相关，外科危重症患者若出现消化道症状和体征，同时伴24h尿I-FABP总量＞17.12ng及血内毒素水平＞8.0ng／ml提示可能发生肠屏障功能障碍。因此，监测24h尿I-FABP水平有助于避免肠损伤的进展和降低肠屏障功能障碍的发病率。

5 瓜氨酸

瓜氨酸（C6H13N3O3）是一种非蛋白质氨基酸，主要由谷氨酰胺作为前体在哺乳动物成熟小肠细胞的线粒体中合成。西方国家健康成人的血浆瓜氨酸浓度在20～60μmol/L。瓜氨酸从肠细胞释放进入门静脉循环，到达体循环后不通过肝脏代谢而主要在肾脏中转化为精氨酸[16]。目前认为瓜氨酸只受胃肠功能和肾功能影响。当肠屏障功能障碍时，肠上皮缺氧坏死，瓜氨酸合成减少，进入血浆的瓜氨酸浓度下降。Noordally等[17]对90例重症患者分析发现，出现肠道功能障碍的患者血浆瓜氨酸浓度低于15μmol/L（P=0.014），血浆瓜氨酸水平低下与肠功能障碍相关性良好。Piton等[18]对67例ICU重症患者进行多变量分析发现24h血浆瓜氨酸浓度与血浆CRP浓度呈负相关，且血浆瓜氨酸浓度降低与不良预后相关，24h内血浆瓜氨酸浓度≤10μmol/L，SOFA评分≥8为死亡的独立危险因素。但近来Piton等[19]的相关研究表明血浆瓜氨酸不能反映重症患者小肠吸收葡萄糖的功能，由于其在危重症患者的体内代谢复杂，目前危重症患者的血浆瓜氨酸浓度还缺乏准确性。

6 乳果糖/甘露糖（L/M）试验

L/M试验是功能性检测肠屏障通透性的金标准。乳果糖是分子量为342的双糖，正常情况下，口服后可经肠黏膜细胞间的紧密连接（旁细胞途径）吸收。甘露糖是分子量为182的单糖，口服后可经肠黏膜细胞上的水溶性微孔（穿细胞途径）吸收。这两种糖在人体内均不代谢，且两者在体内受胃肠运动、细菌降解、肾功能的影响基本相同，因此尿L/M比值可反映肠屏障的通透性[9]。当肠黏膜受损时，肠黏膜细胞间紧密连接蛋白破坏，乳果糖经旁细胞途径吸收增加，故尿排泄量增加，而甘露糖基本不变，因此尿L/M比值升高。有研究证明尿L/M指标可作为肠道屏障功能评估的实用指标，当L/M＞0.178时，结合临床症状可考虑患者出现肠屏障功能障碍[20]。此实验灵敏度和特异度均较高且无创伤，目前主要用于肝硬化、炎症性肠病患者肠黏膜屏障通透性的检测，也可用于评价不同治疗方法对肠屏障功能的作用[21-22]。因L/ M试验需要口服乳果糖和甘露糖6h后检测，因此耗时较长，且对禁食患者应用受限，目前重症患者应用较少。

7 三叶因子家族（TTF）

TTF是一群由胃肠道黏液细胞分泌的具有三叶形结构的小分子多肽（12～22kD）。目前哺乳动物体内主要存在3种TTF，分别为TTF1、TTF2、TTF3，其中TTF1主要表达于胃，TTF2主要表达于胃和十二指肠，TTF3主要表达于小肠和结肠内的杯状细胞，其可通过多种途径参与胃肠道黏膜的再生和修护[23]。TTF3可与黏蛋白相互作用增强肠屏障功能，以减少肠上皮的细胞旁通透性。另外，当肠道功能损伤时TFF3表达明显增加，通过抑制血小板活化因子诱导的Claudin-1和ZO-1的下调增强肠屏障功能[24]。因此，TTF可作为肠道功能损伤的评价指标。

8 紧密连接蛋白

肠道上皮屏障的完整性可通过肠上皮结构形态学及紧密连接评估。目前电子显微镜常用于检测肠道上皮屏障超微结构变化，蛋白印迹法或实时荧光定量核酸扩增（qPCR）技术多用于肠道组织标本紧密连接的表达分析。紧密连接是肠黏膜上皮细胞之间的主要连接方式，对于维持肠上皮细胞屏障的完整性具有重要意义，其包含超过50种类型的蛋白复合体（Claudin、Occludin、Zonulin、连接黏附分子等），其中Claudin家族是构成紧密连接的主要骨架蛋白。紧密连接是炎症性肠病的上皮屏障功能的关键参与者，在克罗恩病患者中发现肠道Claudin-2表达增加，而Claudin-3、5、8表达下降，溃疡性结肠炎也检测到类似结果，其中Claudin-2主要表达于小肠，其组成的通道可选择性通过钠、钾等阳离子和水分子，渗漏机制对肠屏障的通透性具有重要调节作用[25-26]。Xing等[27]发现注射参附可减少脓毒症大鼠紧密连接蛋白Claudin-3及Zonula、Occludens、Protein-1的破坏从而改善肠上皮损伤。最近研究表明肠内紧密连接的非侵入性分析可能有助于早期检测肠损伤。Thuijls等[28]通过动物实验发现尿液Claudin-3水平在组织学证明肠道紧密连接缺失的出血性休克大鼠中较假手术组明显升高，尿液Claudin-3被认为可用作肠内紧密连接蛋白缺失的非侵入性标志物。因此，紧密连接蛋白对于重症患者肠屏障功能障碍的早期诊断和治疗提供了新的机会。

9 其他指标

9.1 谷胱甘肽S转移酶（GST）GST参与细胞保护，抗氧化和解毒等一系列作用。GST家族有4个亚组，Αgst/ μGST、πGST和θGST，其中μGST、πGST和θGST存在于各种器官的细胞中，αGST主要存在于肝、肾和肠中，已被提议作为肠上皮细胞损伤的潜在标记[29]。

9.2 粪便丁酸盐丁酸盐的产生依赖于益生元和其他饮食因素以及肠道微生物群的组成和活性，已有研究显示丁酸盐可修饰肠上皮紧密连接蛋白的表达，有利于肠屏障保护[30]。因此，粪便丁酸盐缺乏可以作为肠屏障受损的间接指标[31]。

9.3 α-溶血素细菌来源的α-溶血素是促炎毒素，其可以损害肠屏障。增加肠中的α-溶血素浓度将增强肠道通透性[32]，最近研究发现从炎症性肠病（IBD）患者分离的大肠杆菌的溶血菌株可产生α-溶血素破坏肠道紧密连接蛋白，导致肠屏障功能障碍[33]。

目前肠屏障功能评价指标很多，但大多仍处于临床研究阶段，尚无诊断肠屏障损伤的具体标准，且重症患者常合并多种器官衰竭，使得很多评估指标应用受限。因此，对上述提到的指标尚需通过更多的患者来验证其临床效能。

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2017-05-18）

（本文编辑：马雯娜）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.13.2017-1143

浙江省医药卫生平台计划（2016RCA024）

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吴建浓，E-mail:13777571598@163.com