肠黏膜机械屏障的中西医结合研究进展

孔 静， 王 猛， 张玉华， 杨莹莹， 刘路路， 张云杰

肠黏膜机械屏障是一种选择性渗透屏障，它将外部环境与身体内部环境分开，能够阻止细菌和毒素通过，同时允许水、离子和溶质（包括营养物质）的流通。这种选择性调节方式是通过肠黏膜结构和分子成分之间的相互作用来实现的，这种相互作用以动态的方式运行以维持肠屏障的完整性[1]。肠黏膜机械屏障结构复杂，主要由覆盖在上皮细胞表面的黏液层、肠上皮细胞(intestinal epithelial cell，IEC)、上皮细胞间紧密连接(tight junction，TJ)共同构成，是肠黏膜屏障的结构基础。它不仅能够抵御外环境中病原体或有害物质侵入肠黏膜组织，也是维持肠上皮的选择通透性及肠黏膜屏障功能的关键。肠屏障的功能会因肠黏膜机械屏障的严重结构损伤而受到损害[2]。肠黏膜机械屏障在防止致病菌和内毒素等有害物质侵入机体方面发挥着极重要的作用，其损伤机制与保护方法的相关研究也日益成为热点。

1 肠黏膜机械屏障损伤的原因及机制

肠道屏障功能主要是由肠黏膜机械屏障来实现的，一旦肠黏膜机械屏障损伤，就会引起肠功能障碍。引起肠黏膜机械屏障损伤的原因和主要机制归纳如下。

1.1 肠黏膜缺血及再灌注损伤 肠缺血再灌注（ischemia-Reperfusion，I/R）损伤是肠黏膜机械屏障损伤的主要病理生理机制，它能引起严重的肠黏膜损伤，导致肠黏膜屏障功能障碍，目前肠I/R损伤的发生机制以及预防措施越来越受到重视。曾滋等[3]通过实验发现，小肠I/R损伤后短期内会使肠黏膜失去正常结构，绒毛破损脱落，间质断裂，炎性细胞浸润，固有层细胞成分增多，肠I/R后的肠损伤易损性增加。一项研究也发现肠I/R可导致严重的肠黏膜组织病理学损伤，同时诱导肠上皮细胞凋亡，引起肠黏膜机械屏障功能障碍，该研究还发现七氟醚可以通过激活PPARγ/NF-κB途径抑制肠炎症反应而对肠I/R损伤起保护作用[4]。还有研究发现大鼠肠I/R后，肠系膜淋巴源性γδT细胞向肠黏膜的转运增加，且与肠损伤程度、再灌注后肠淋巴中肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）水平和内毒素浓度呈高度正相关，这表明肠I/R后肠损伤加重，从而使肠黏膜机械屏障功能受到损伤[5]。肠黏膜缺血及再灌注损伤导致肠黏膜机械屏障损伤的病理生理机制极其复杂，仍需进一步依托大量的实验及临床研究发展和完善。

1.2 炎症介质与肠黏膜损伤 白细胞介素（interleukin，IL）、γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）、TNF-α等炎症介质是诱导肠上皮屏障功能障碍和肠通透性增加的最重要因素，它们之间的相互作用会造成肠黏膜损伤，引起肠黏膜屏障功能障碍。有研究表明IFN-γ可以增加肠上皮通透性和紧密连接蛋白的耗竭，IFN-γ激活NF-κB和调节TJ表达的很大一部分是通过缺氧诱导因子-1α介导的，这表明IFN-γ通过NF-κB途径上调缺氧诱导因子-1α的表达，导致紧密连接蛋白的破坏和肠上皮屏障功能的丧失[6]。还有研究发现TNF-α可以显著诱导Caco-2细胞的肠上皮损伤和炎症的发生，导致肠上皮屏障功能障碍[7]。TNF-α可以诱导肠道上皮细胞凋亡的增加以及紧密连接处细胞旁通透性的增大，进而导致肠道黏膜通透性增加，最终致使肠黏膜屏障功能障碍[8]，此外，IFN-γ和TNF-α的联合应用可通过上调肠上皮细胞激酶蛋白表达以及促进肠上皮细胞磷酸化促使肠上皮屏障功能障碍[9]。综上所述，引起肠黏膜屏障功能障碍的并不是单一的炎症介质，而是多种炎症因子相互作用的结果。

1.3 细菌易位及内毒素损伤 肠道正常菌群在宿主肠道营养吸收、肠屏障功能维持以及肠生态稳定方面发挥重要作用。当在健康环境下，肠道机械屏障通常是动态和有效的，管腔侧滋生大量各种肠道微生物，而其外侧几乎保持无菌状态。但是，在某些情况下，如异常暴露于毒素、药物、病原体等，或者由于疾病状况引起的高度炎症状态会削弱甚至破坏肠上皮的完整性。若肠道完整性和渗透性受到干扰，可导致微生物（细菌）移位，细菌或其代谢物最终泄漏到循环中会通过诱导慢性或急性炎症反应，使宿主易受各种类型疾病的影响[10]。内毒素是革兰氏阴性菌外膜的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）部分，有研究表明LPS可以诱导肠道炎症的发生，可引起肠道黏膜水肿，肠通透性增加，肠黏膜损伤，从而破坏肠黏膜机械屏障，引起肠屏障功能障碍[11]。一项体外研究显示LPS可以通过激活肠上皮单层中的Nod样受体蛋白3炎症体和自噬诱导肠上皮屏障破坏[12]。由此可见，内毒素通过诱导多种细胞产生促炎介质来破坏肠机械屏障，同时也可直接损害肠上皮细胞，引起屏障功能障碍。

1.4 营养障碍与肠黏膜损伤 肠道营养障碍也是导致肠屏障功能受损的原因之一。肠外营养是危重患者的重要治疗手段之一，但长期禁食或依靠肠外营养者，其肠黏膜缺少食物和消化道激素刺激，造成肠绒毛萎缩，并使黏膜更新修复能力降低，损害肠黏膜机械屏障。Ralls等[13]发现全胃肠外营养源性小肠内容物在无菌小鼠中诱导炎症变化和上皮屏障功能的丧失，在缺乏肠内营养物而完全依赖全胃肠外营养的状态下，肠通透性发生了变化，肠腔内微生物群改变，引起了上皮屏障功能障碍。他的一项人类研究表明了类似的病理生理学，因为肠内营养缺乏导致小肠微生物群的变化以及人类细菌多样性的丧失[14]。Ralls等[15]还使用一组匹配的人小肠标本，其中一部分接受肠内营养，另一部分被肠内剥夺，结果显示肠内营养缺失的肠段ZO-1、封闭蛋白和上皮钙黏蛋白的强度显著下降，并且紧密连接的结构丧失，他还发现与同一个体的喂养片段相比，未喂养片段中的TNF-α和Toll样受体4（TLR4）显著增加，肠上皮屏障功能丧失。这些研究及大量临床实践均发现肠内营养障碍会导致肠黏膜机械屏障受损。

1.5 细胞凋亡 肠上皮细胞增殖和凋亡之间的平衡是维持肠黏膜机械屏障稳定的重要因素，肠上皮细胞一旦凋亡过度，就会引起修复与再生受阻，肠黏膜机械屏障随之受到损伤。一项研究表明肌动蛋白相关蛋白3能促进溃疡性结肠炎中肠上皮细胞的凋亡，进而促进肠黏膜机械屏障功能障碍的发生[16]。肠机械屏障功能的改变与肠上皮细胞的过度凋亡有关，Zhao等[17]发现脑源性神经营养因子（BDNF）可以通过抑制肠上皮细胞凋亡在维持肠屏障完整性方面发挥作用，他们制备了来自BDNF（+/+）小鼠和BDNF（+/-）小鼠的结肠组织，与BDNF（+/+）小鼠相比，BDNF（+/-）小鼠结肠中凋亡细胞的比例较高，紧密连接蛋白表达减少，结肠黏膜完整性和超微结构改变受损，肠屏障遭到破坏。Jozawa等[18]通过实验发现肠上皮细胞凋亡的增加，会加重黏膜损伤并伴有结肠炎加重。Wang等[19]发现炎症细胞因子IL6、IL-1β和TNF-α的基因表达能够促进肠上皮细胞的凋亡，加重溃疡性结肠炎，而葡萄籽多酚可通过抑制炎症和细胞凋亡实现对溃疡性疡性结肠炎的保护。

2 肠黏膜机械屏障的保护及中医药调控

肠黏膜机械屏障的受损与许多疾病状态相关，包括肠道和全身性疾病。当肠黏膜机械屏障损伤时，肠黏膜通透性发生改变，肠道内毒性物质及病原体趁势入侵，干扰组织内环境稳定，诱发炎症反应及免疫反应，最终引发全身炎症反应综合征和多器官功能衰弱等[20]。为维护组织内环境稳定，避免机体疾病的发生，肠黏膜机械屏障的适时和有效防护显得至关重要。目前，保护肠黏膜机械屏障的方法有以下几点。

2.1 抗氧化剂使用 大多数情况下，肠道对氧化应激有充分的反应，但随着年龄的增长或在加剧活性氧产生的条件下，防御不足，易导致肠道病变[21]。肠道内源性抗氧化防御系统主要由谷胱甘肽和谷胱甘肽依赖酶组成。谷胱甘肽是所有真核细胞中一种重要的内源性抗氧化剂，其在维持细胞氧化还原状态和解除红外诱导的氧化应激中起着关键作用，是氧化应激的第一道防线[22]。谷胱甘肽水平下降表明清除自由基的能力下降，谷胱甘肽/谷胱甘肽二硫化物比率是细胞或组织氧化还原状态的量度[23]。在各种动物模型中使用抗氧化剂能够减弱细菌移位，维持肠机械屏障的完整性[24]。抗氧化剂可以阻断自由基的产生，减轻氧自由基对组织的过氧化损伤，进而减轻肠黏膜机械屏障损伤，补充抗氧化剂能够对肠黏膜损伤起到保护作用。而一些中药制剂在改善肠道应激反应，保护肠黏膜屏障方面有积极作用，如黄庆芳等[25]通过大鼠实验发现藿香正气口服液可通过升高抗氧化剂活性，增强抗氧化剂清除肠道自由基的能力，从而修复受损的肠道机械屏障。还有研究发现虎杖苷具有改善热应激大鼠肠道氧化应激和屏障损伤的积极作用[26]。相信下一步会有更多研究证实中药制剂与抗氧化剂联合使用对肠黏膜的保护作用。

2.2 调整肠道菌群 肠道微生物群落在维持肠道黏膜屏障、保护肠屏障功能方面发挥着重要作用。有研究证实益生菌可以保护肠黏膜屏障和维持肠道菌群功能，并且还能减轻缺血再灌注引起的肾功能障碍[27]。益生菌制剂中最受欢迎的成分是乳酸菌和双歧杆菌，且它们的使用通常是安全的。双歧杆菌属能抑制有害细菌，抑制促炎细胞因子，改善肠黏膜屏障功能[28]。Bagarolli等[29]对喂食高脂肪食物的8周龄瑞士小鼠进行的宏基因组分析显示，用乳杆菌和双歧杆菌的益生菌混合物进行处理显著改变了肠道微生物群的组成并增加了胰岛素敏感性，与未经处理的小鼠相比，高脂肪饮食中含有益生菌的小鼠体内厚壁菌、放线菌和拟杆菌的数量较少。由此可见，益生菌可以通过增加细菌数量、产生细胞因子和改善肠上皮屏障功能来调节肠道菌群组成失衡。

中医药与肠道微生态的关系越来越受到重视。一些研究发现健脾益气、通便理气、燥湿止泻、清热解毒、消食化瘀等不同作用的中药复方对肠道内微生态的平衡有一定的调节作用，能够修复肠黏膜机械屏障损伤[30]。研究发现黄芩素可促进益生菌生长，并抑制致病菌生长，黄芩素通过调节肠道菌群、修复结肠黏膜及抑制炎症因子表达实现化疗性肠黏膜炎的治疗[31]。Zhang等[32]发现通窍活血汤通脉活血汤能通过调节肠道菌群和修复肠道机械屏障，改善卒中后肠道菌群失调及其诱导的炎症反应。越来越多的临床研究和动物实验现均已证实一些中药及中药方剂具有维持肠道微生态平衡，调节肠道菌群，保护肠黏膜机械屏障的作用。

2.3 营养支持 与食糜接触后肠黏膜细胞能较快的增殖、修复和生长，维护肠黏膜机械屏障的一个重要措施就是及早恢复肠内营养。Yalcin等[33]研究使用了一个模拟游离空肠瓣转移后早期术后肠内喂养的实验模型，并验证了空肠输注葡萄糖或盐水可改善I/R损伤后组织灌注和减少肠黏膜损伤。还有目前比较常用的特殊营养物质谷氨酰胺。谷氨酰胺在肠道内代谢，是肠道细胞利用的主要营养物质，在维持肠道生理和对抗多种肠道疾病的治疗中起着重要的作用[34]。谷氨酰胺是肠细胞的首选代谢燃料，在维持肠屏障完整性和功能方面起着关键作用，实验研究谷氨酰胺的缺乏会导致绒毛萎缩、紧密连接蛋白表达减少和肠道通透性增加[35]，谷氨酰胺补充剂可以改善肠道屏障功能。靳怀安等[36]发现腹部手术后，早期应用肠内营养联合四君子汤支持，能有效改善患者营养状况，促进胃肠道功能恢复，应用中药后通过调节机体营养代谢，促进肠道平滑肌的收缩运动，维持了正常的肠黏膜支持系统，从而间接起到减少肠黏膜机械屏障的损害，维持肠道功能的作用。相信随着医疗的发展，中医药联合营养支持应用于肠黏膜机械屏障的保护会越来越来多。

2.4 中药制剂 中药制剂对肠黏膜的保护作用在近年来逐渐受到大家的关注，赵红伟等[37]通过大鼠实验发现，银杏叶提取物可以干预溃疡性结肠炎（UC）小鼠可以恢复紧密连接蛋白的连贯性、减少紧密连接蛋白破损，使肠黏膜完整性增加，减少肠道出血。张婷等[38]发现砂仁水提取物可显著改善5-氟尿嘧啶（5-FU）诱导的大鼠肠机械屏障损伤，降低大鼠血液中炎症因子IL-6、活性氧（ROS）的含量，抑制5-FU导致的大鼠小肠中NF-κB、TNF-α、髓过氧化物酶(MPO)的升高。同时砂仁水提物可增加occludin、抑制caspase-3的表达，在一定程度上抑制肠源性LPS易位，保护肠黏膜机械屏障。李思等[39]通过小鼠实验发现黄连提取物小檗碱通过抑制紧密连接蛋白的破坏，维持肠黏膜机械屏障的稳态，从而有效抑制UC小鼠的结肠炎症，对UC的发生发展起到保护作用。徐浩等[40]最新的研究表明姜黄素有可能通过上调GRP78表达，减少内质网应激所致肠黏膜细胞凋亡，来减轻肠黏膜的再灌注损伤，达到保护肠黏膜机械屏障作用。中药在保护肠黏膜机械屏障的研究中已经取得了一定进展，但由于中药提取物的成分较为复杂，开展研究时各有效成分间是否存在相互作用尚不明确。相信随着细胞生物学和分子生物学新方法、新技术的发展，可进一步扩大药物的研究范围及深度，为中药防治肠黏膜机械屏障开辟更广阔的前景。

3 结语与展望

随着国内外对肠屏障功能研究的火热进行，肠黏膜机械屏障已然成为目前研究的热点问题。引起肠黏膜机械屏障损伤的原因种类繁多而且相当复杂，且相关机制有些还不十分清楚，如缺血-再灌注损伤、肠上皮细胞凋亡等都需要进一步研究探讨。随着肠黏膜机械屏障的深入研究，其损伤的原因与机制会逐渐清楚。近年来一些中药经典复方及中药制剂保护肠机械屏障的研究已取得了很大进展，其疗效和优势也逐步得到肯定，随着深入探讨其作用机理，会逐渐开辟中西医结合防治肠屏障功能障碍的现代化前景，还可为临床预防和治疗全身炎症反应综合征和多器官功能衰弱等奠定基础，提供新的治疗靶点。