腹部大手术患者肠屏障功能障碍早期诊断与防治措施研究进展

陈永平 综述， 徐鹏远 审校

昆明医科大学第二附属医院胃肠外科二病区，云南 昆明 650101

临床多种疾病及因素可导致肠黏膜屏障不同程度的受损，如肠道本身疾病、感染、烧伤、休克、缺血-再灌注损伤、长期肠外营养、营养不良、放射、化学治疗、大手术创伤应激等[1]。腹部大手术患者更加有不同程度的肠屏障受损。首先，术前有的禁饮、禁食时间较长，机械肠道准备等因素；手术创伤应激情况下，肠道最先出现缺血缺氧，经过缺血后再灌注损伤、腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)耗竭、黏膜细胞酸中毒、氧化应激等一系列病理生理机制导致肠屏障受损；术后因应激、感染等有不同程度炎性因子释放，术后肠麻痹等也可损伤肠屏障。肠屏障受损一定程度以后，细菌、内毒素等有害物质移位，出现全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)，疾病进展可出现感染并发症、脓毒血症、多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)、多脏器衰竭(multiple organ fililure,MOF)等[2]，针对腹部大手术患者预防肠屏障受损显得格外重要，因为一旦出现临床症状的肠屏障功能障碍则预示患者预后较差。中华医学会消化病学会曾提出了肠屏障功能障碍临床诊治建议[3]：(1)存在导致肠屏障功能障碍的危重疾病；(2)在原发病基础上出现相应临床症状，如腹痛、腹胀、腹泻、肠鸣音减弱、消化道出血等；(3)血浆内毒素水平升高(ELISA法>55.34 EU/L)；(4)肠黏膜通透性增加(L/M>0.178)或肠低灌注(尿液24 h I-FABP，ELISA法>17 ng)； (5)血、腹水培养细菌阳性而无其他明确的感染病灶。(1)+(2)为必须条件，(1)+(2)+(3)+(4)项或(1)+(2)+(5)项可基本确诊，具备(1)+(2)+(3)项可作为拟诊病例。这对精准、早期肠屏障功能障碍的诊断与评估并不理想。近年，随着对胃肠道加速康复理念的认识，针对肠屏障受损后早期评估指标及肠屏障保护措施的研究较多，以下对肠屏障受损检测指标及肠屏障保护措施进行综述。

1 肠屏障功能障碍血液学检测指标

1.1 肠型脂肪酸结合蛋白(I-FABP)I-FABP主要存在于肠道绒毛顶端成熟肠细胞胞质中，其含量丰富，占肠道蛋白的2%～3%，正常情况下在周围血中检测不到。肠道绒毛顶端区域的细胞易受缺血影响，当小肠早期缺血和肠上皮细胞完整性消失时，肠黏膜通透性增加，I-FABP快速释放入血并经肾脏排出[4]。因此可以在血液中和尿液中检测，早期评估肠黏膜缺血。肠缺血后15 min 即可在外周血中检测出I-FABP，随着缺血时间延长而持续升高。荷兰研究者在肠系膜缺血早期诊断的研究中指出I-FABP的特异性为89%，敏感性为90%[5]，也有研究[6]显示，血I-FABP在肠屏障功能障碍早期即升高，但维持峰值的时间较短，尿I-FABP水平及24 h尿I-FABP总量相对稳定，更具临床应用价值。在一项I-FABP作为严重创伤患者肠损伤的新型标志物研究中[7]，I-FABP敏感性、特异性较好，是一个具有前景的指标。I-FABP活性稳定、含量丰富、便于检测,具有临床实用价值，最近有学者研究了I-FABP和瓜氨酸水平作为肠损伤的标志物[8]，预测急性胰腺炎(AP)患者的预后，结果显示，I-FABP是一种有前途的AP肠屏障受损预后标志物。目前主要检测方法为酶联免疫法测定(ELISA法)。

1.2 瓜氨酸(Citrulline)瓜氨酸为一种非蛋白质氨基酸，以谷氨酰胺作为前提物质在哺乳动物小肠细胞的线粒体中合成，主要代谢途径为谷氨酰胺到精氨酸的肠肾轴，肝脏没有明显代谢，目前认为瓜氨酸只受胃肠功能和肾功能影响[9]。当肠缺血再灌注损伤、ATP 耗竭 、黏膜细胞酸中毒 、氧化应激等使肠屏障功能障碍时，肠上皮缺氧性坏死，瓜氨酸合成减少，进入血浆的瓜氨酸浓度下降。血瓜氨酸浓度已经被证实作为功能性小肠细胞数量的准确标记物，当浓度<20 μmol/L时表明小肠细胞数量减少,血清瓜氨酸在小肠切除后几乎降到零[10-11]。瓜氨酸在食物中不存在，且为非内源蛋白质成分，在现有肠外营养液配方中暂时无法直接提供；肠道是人体内唯一可大量生成瓜氨酸并将其转移入血的器官，血瓜氨酸水平不受肝脏影响，无首过效应，其他器官功能障碍(除肠道、肾脏外)对血清瓜氨酸的浓度无明显干扰意义；血瓜氨酸浓度不受其他代谢因素(感染、酸碱水电解质紊乱等)的明显影响。因此血清瓜氨酸可评价由于肠上皮细胞的损伤和数量减少导致的肠黏膜屏障的破坏，是一个敏感且安全的指标[9]。瓜氨酸在反映胃肠功能障碍中的作用已在短肠综合征、放化疗后胃肠损伤、肠移植排斥反应、ICU患者、肠绒毛破坏性疾病等胃肠功能障碍的疾病中得到证实[10-13]。目前主要应用高效液相色谱法检测瓜氨酸浓度。

1.3 α谷胱甘肽S转移酶(α-GST)谷胱甘肽S转移酶(GST)具有多种生理功能，是体内Ⅱ相代谢反应的重要转移酶，参与机体毒性化合物的解毒和抗氧化作用，包括α-GST、π-GST、μ-GST、θ-GST 4种同工酶，其中α-GST在肝脏细胞和肠黏膜细胞中活性较高，参与细胞保护，抗氧化和解毒等一系列作用，其水溶性较好，易从粪便和尿液中排出[14-15]，当肠黏膜细胞受损和肠通透性增加时，α-GST可进入血液循环中。大量研究表明，血中α-GST水平与急性肠系膜缺血有明显关系，肠缺血动物模型研究中指出其敏感性和特异性分别为68%和100%[16]。TRESKES等[17]的Meta分析中，3个研究共151例可疑急性肠系膜缺血患者，α-GST的阈值为4 ng/ml，其敏感性和特异性分别为67.8%和84.2%。血α-GST目前只可用ELISA法[18]。

1.4 D-乳酸(D-Lactate)D-乳酸是肠道内细菌代谢、裂解的产物、肠缺血等原因致肠黏膜细胞损伤，细胞间紧密连接破坏，肠通透性增加后，肠中的D-乳酸经受损黏膜入血，而人体中无分解D-乳酸的酶系统，因此测定血中D-乳酸含量可反映肠黏膜损伤程度和肠通透性变化。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48 h内持续升高可预测预后或死亡[16]，在SOBHIAN等[19]的灵长类动物实验研究中，D-乳酸水平可预测出血性休克导致肠缺血的死亡率。VAN DER VOORT等[20]也发现,D-乳酸可作为重症患者肠缺血的评估指标。由于只需采集外周血即可检测，特异性和敏感性均较高，目前血浆 D-乳酸可作为临床评价肠屏障功能较为理想的指标，如果动态检测其数值的变化，可以反映肠道屏障功能的改变,并可排除一些干扰因素的影响。D-乳酸可用酶-荧光法测定。

1.5 二胺氧化酶(DAO)DAO 是小肠黏膜绒毛层细胞内具有高度活性的细胞内酶，空、回肠活性最高，与小肠黏膜内的核酸和蛋白质合成密切相关。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，紧密连接遭到破坏，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。MIYOSHI等[21]研究认为，血清DAO水平可作为症状出现前的胃肠道损伤且敏感性较好的指标，并可作为对接受化疗的患者肠道黏膜损伤和营养状况的有效预测因子。CAI等[22]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，其敏感性和特异性分别为94.34%和 100%。血DAO具有方法简便、经济、速度快、重复性好、结果稳定等优点，但其临床检测需排除溶血、恶性肿瘤、肝素输入等因素的影响。目前DAO 在临床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。血DAO也可采用ELISA法测定。

1.6 细菌移位、内毒素检测我们知道，正常肠腔内有大量细菌，微生物屏障由肠内正常寄生菌群按合适的数量与比例组成，它们通过分泌细菌毒素、促进肠蠕动、产生短链脂肪酸、占据致病菌黏附位点及争夺营养素防止有害细菌的侵入，维护人体健康。当肠屏障受损时、菌群失衡等将导致肠内细菌及毒素移位、促炎因子大量释放，产生系统性炎性反应综合征，进一步发展成多器官功能障碍[23]。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。赖添顺等[24]的研究通过ROC曲线显示，血内毒素用来预测胃肠道功能障碍，其敏感性较高，但其特异性仅为 20%，非脓毒症危重患者的血内毒素水平与胃肠功能障碍的发生有关,但内毒素预测非脓毒症患者胃肠功能不全的价值有限。近10年来，由于DNA测序技术的发展及其在微生物学的应用，肠道菌群结构、组成和功能的研究取得了突破性进展。实时定量PCR(RT-PCR)检测外周血中移位细菌，间接反映肠黏膜屏障损伤。细菌易位是肝硬化感染发展的重要机制，C反应蛋白、原生素、细菌DNA、内毒素或脂多糖、脂多糖结合蛋白、钙卫蛋白等因素的高水平可能与晚期肝病、血流动力学不稳定、对严重或复发性感染的易感性、急性肝衰竭、肝性脑病、肝肾综合征及随访期间预后不良有关[25]。FRANCÉS等[26]采用RT-PCR技术对19例进展期肝硬化伴腹水患者进行腹水和血浆标本的动态细菌DNA检测，结果发现在进展期肝硬变伴腹水患者中存在细菌移位，发生率为37%，移位细菌以大肠杆菌为主，观察到细菌移位是一个单菌种动态过程。RT-PCR检测肠道细菌移位技术对设备和技术水平要求很高，较难推广。

其他检测方法有肠黏膜通透性检测中的乳果糖/甘露醇(Lactulose/Mannitol，L/M)探针、聚乙二醇类探针、同位素探针、Ussing chamber系统[27-28]。血降钙素原(PCT)、肠黏膜形态学检查、紧密连接蛋白、临床症状等。目前肠屏障功能评价指标研究的很多，理想的生物学标记是在机体肠道活力发生变化早期能迅速反应且能反映肠道损伤程度、检测时操作简便、对患者损伤小。然而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，仍需大量临床研究提供可靠诊断标准。

2 肠屏障功能障碍防治措施

2.1 早期肠内营养半个世纪以来营养支持发展经历了4个阶[29]：20世纪70年代，“当患者需要营养时，首选静脉营养”；1978年我国提出，“以肠道为主，静脉为辅”；20世纪90年代，“当肠道有功能且安全时，使用它”；21世纪至今，应用全营养支持，首选肠内营养，必要时肠内与肠外联合应用，营养支持也变成了营养支持治疗。从营养发展的趋势也可以看出肠内营养对肠屏障的重要保护作用。并且随着对肠屏障功能障碍机制认识及研究的深入，发现肠内营养可促进肠上皮细胞的生长和修复，增加肠道血流量，促进肠道蠕动，对维持肠上皮结构和功能起着重要作用，保护肠黏膜机械屏障功能。此外，肠内营养摄入后可刺激胃肠液和胃肠激素分泌，有助于胃肠道黏膜分泌SIgA，并刺激胃酸及胃蛋白酶分泌，保持肠道化学、免疫屏障。同时也使肠道微生态平衡，保护肠道生物屏障[30]。在大量术后早期肠内营养的相关临床研究中，早期肠内营养能促进肠功能早期恢复，保护肠屏障功能，缩短住院时间，近年各种营养素的研究不断增多，生态免疫营养的提出从营养素角度说明了营养的重要性。

2.2 补充谷氨酰胺谷氨酰胺是血浆中含量丰富的非必须氨基酸，是肠黏膜细胞及各种快速生长细胞的主要呼吸燃料，约占血液游离氨基酸的60%，但在创伤应激状态下，谷氨酰胺则成为条件必需氨基酸。在肠屏障保护中有以下作用[31-32]：是合成谷胱甘肽及氨基己糖的主要前体，具有抗氧化应激功能和促进黏蛋白的生物合成，在形成胃肠道保护膜上起着重要作用；提供细胞能源，防止肠上皮细胞凋亡及紧密连接的破坏从而防止肠黏膜通透性增加；增强热休克蛋白表达；抗炎反应和免疫调节作用；对肠缺血再灌注损伤的保护作用 。

2.3 应用益生菌、益生元益生菌、益生元作用多元化，在肠屏障方面通过维护肠黏膜屏障的完整性、降低肠黏膜通透性等抑制病原菌在肠黏膜表面的易位，防止肠源性感染。在一项益生菌减少感染随机研究中，AP患者补充乳酸菌的营养支持对减少败血症和手术干预的数量是有效的。在另一项随机试验中，腹部大手术患者早期肠内营联合益生菌、膳食纤维，细菌感染发生率较传统营养低。如今也已经证明，益生菌可用于治疗肠易激综合征、抗生素相关性腹泻、炎症性肠病等肠道疾病[33-35]。 益生菌保护肠屏障方面有以下作用[36-38]：维持肠道菌群平衡，保护微生物屏障；抑制肠上皮细胞凋亡;促进紧密连接蛋白表达，加固肠黏膜机械屏障；促进肠道黏液分泌；激发肠黏膜免疫应答等。有研究[39]表明，益生菌在预防结直肠癌术后感染及相关并发症方面具有潜在的应用价值。

2.4 其他酌情使用活血化瘀类药物，以改善肠微循环，维持肠道足够的氧供；应用促进肠黏膜修复药物如人重组生长激素等可能有助于维护肠屏障结构的完整性；表皮生长因子促进肠上皮修复生长；术后早期恢复肠功能措施、合理应用肠动力药；精氨酸；膳食纤维、维生素；合理应用抗生素，维持肠道菌群正常；乌司他丁、中医药等。

3 总结与展望

肠道不仅作为消化器官, 维持机体正常营养及免疫防护等，而且作为屏障功能防止肠道内细菌和内毒素侵入血液循环。早期肠屏障受损不易发现，临床仍缺乏像肝功能指标、肾功能指标、心肌损伤标志物等那样高效准确的评价指标和诊断方法。针对腹部大手术患者肠屏障受损未必有症状，需要简单、明确的评估方法，如血液学指标早期预警、精准检测，今后不仅需要继续探索精准指标及其临床快速检测方法，而且可以探索联合敏感性、特异性不同指标进行诊断与评估，且不同程度的肠屏障受损各指标的界值仍需要大量研究进行探索。目前提出的肠屏障保护措施虽各有所指，但并没有系统化与标准化。在腹部大手术患者中如果我们有明确评估方法或检测预警指标就可以早期检测肠屏障受损，并在早期实施系统化、标准化的整合肠屏障保护措施，则可以大大改善患者预后。因此，本文就腹部大手术患者肠屏障功能障碍早期诊断与防治措施进行了综述，希望对以后进一步研究及临床转化有所启示。