化疗引起肠道屏障功能障碍的机制及其防治研究进展

王圣子，王杰，陈超

上海中医药大学附属普陀医院，上海200062

肠道不仅承担着消化和吸收肠内营养、水、电解质等功能，同时还具有肠道屏障功能。肠道屏障包括肠黏膜的机械屏障、化学屏障、免疫屏障、生物屏障。机械屏障是肠道屏障最重要的组成部分，主要由肠黏膜的黏液层、肠上皮细胞及其细胞间的紧密连接构成，通过分离肠道菌群内外环境、抵御有害物质进入肠腔、维持肠道通透性来保障肠道的稳态；化学屏障由胃肠道分泌的胃酸、黏液、胆汁以及各种消化酶、溶菌酶等物质构成，具有润滑肠道、保护肠黏膜免受细菌和炎症因子侵蚀的作用；免疫屏障主要由肠道上皮淋巴细胞、固有层淋巴细胞、派伊氏结、肠黏膜分泌的免疫球蛋白及相关淋巴细胞等构成，能够诱导机体产生免疫应答，刺激分泌黏液量，使肠道抵御外来刺激；生物屏障主要由肠道内的正常菌群构成，能够抵御病毒细菌侵入并为肠黏膜提供营养物质。这四个屏障在肠道稳态中发挥不同的作用，共同抵御细菌、毒素的侵入，维持肠道的相对稳定和生理功能。化疗是恶性肿瘤术后的辅助疗法之一，但是化疗药物同时容易引起肠道屏障功能障碍，出现恶心、呕吐、腹泻、便秘甚至消化道出血、肠梗阻等。现将化疗引起肠道屏障功能障碍的机制及其防治研究的进展综述如下。

1 化疗引起肠道屏障功能障碍的机制

1.1 损伤肠黏膜增加肠道通透性 化疗药物多具有非特异性，在杀灭肿瘤组织的同时破坏肠上皮细胞的DNA，造成组织缺血缺氧，继而形成并释放具有毒性的活性氧（ROS）代谢产物，引起肠细胞死亡；或通过某种信号通路直接损伤肠黏膜上皮细胞，导致上皮细胞脱落，出现小肠绒毛变短、排列紊乱甚至绒毛坏死，肠隐窝变浅，黏液层分泌的黏液蛋白减少，细胞间紧密连接松弛，最终增加肠黏膜的通透性，引起细菌移位。动物实验表明，小鼠腹腔注射5-氟尿嘧啶（5-FU）后肠绒毛高度和隐窝深度下降，其机制与5-FU 诱导的p53、PUMA、p21表达上调、抑制小肠隐窝细胞增殖并促进其凋亡有关［1］。动物实验表明，健康大鼠注射甲氨蝶呤后，回肠出现明显的黏膜和绒毛萎缩，肠道通透性显著增加；对大鼠空肠大肠杆菌TG1持续48 h追踪发现，甲氨蝶呤诱导了细菌移位［2］。

化疗患者因长期胃肠道反应影响饮食，在摄入不足的状态下，机体的胃酸、胆汁、消化酶的分泌相应减少，造成肠黏膜化学屏障受损。同时因肠组织营养不足导致肠上皮细胞DNA 含量下降，影响其蛋白合成及细胞增殖能力；在组织学上表现为肠绒毛萎缩、排列紊乱，细胞间紧密连接间隙变宽，肠黏膜细胞萎缩，肠黏膜变薄，导致黏膜修复能力相应下降，肠黏膜屏障功能受损。

1.2 损伤肠道免疫屏障诱发炎症反应状态 化疗药物多具有细胞毒性，可引起免疫细胞增殖和分化异常以及免疫调控异常，干扰肠黏膜的细胞免疫和体液免疫，出现CD4+/CD8+T淋巴细胞比例失调，进而促进炎症介质释放，诱发机体炎症反应。其机制主要为Toll样受体2（TLR2）、Toll 样受体4（TLR4）、p53、核因子κB（NF-κB）等信号通路被激活后产生多种炎症介质如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素1（IL-1）、白细胞介素6（IL-6）、白细胞介素8（IL-8）等，诱导上皮细胞凋亡、直接或间接改变肠道通透性，造成肠黏膜损伤并加重甚至衰竭。李倩［3］采用伊立替康诱导肠炎小鼠模型，发现伊立替康能够通过JNK以及NF-κB信号通路促进体内和体外培养的巨噬细胞内NLRP3炎症小体活化，释放大量IL-1β、IL-18等炎症因子，导致化疗相关腹泻的发生。陈锦萍等［4］报道，结直肠癌患者采用5-FU联合奥沙利铂化疗后，血清TNF-α、IL-6、IL-8水平显著升高；肠道微生物检测显示，肠道菌群变化与5-FU联合奥沙利铂化疗诱导的炎症具有一定相关性。这表明化疗药物主要通过杀伤免疫细胞，使其分泌大量的促炎性细胞因子，进而破坏免疫屏障，诱发炎症反应。

1.3 化疗引起肠道菌群失调 正常的肠道菌群可以维持肠道的动态平衡，一旦肠道菌群失调，菌群之间的共生及拮抗关系就会被破坏，进而影响机体的营养、代谢、免疫能力。研究显示，肠道内有益细菌减少可导致肠道对有害细菌的抵抗力减弱，使有害菌得到优势生长，当其过度繁殖后则抢夺肠内氧供，导致肠黏膜缺氧，引发细菌及内毒素移位。肠道菌群失调还会影响肠道黏液层的组成、肠上皮细胞miRNA 表达、肠道通透性、肠道抗菌肽的分泌等，最终引起肠道屏障功能障碍［5］。大量研究表明，化疗可杀伤肠道内有益菌，致肠道菌群失调，主要表现为肠道内有益菌如双歧杆菌、乳酸菌的相对丰度减少，而肠球菌、大肠杆菌和葡萄球菌等需氧菌的相对丰度增加。STRINGER等［6］报道，对健康小鼠腹腔注射5-FU 后，肠道内梭状芽孢杆菌、乳酸杆菌数量减少，而链球菌属、大肠杆菌数量增加，表明肠道菌群的变化在5-FU引起的黏膜炎及腹泻中发挥关键作用。

2 化疗引起肠道屏障功能障碍的防治

化疗后导致的肠道屏障功能轻则出现腹泻、腹痛、便秘等，重则引起消化道出血、肠梗阻、肠穿孔、腹腔感染等，危及生命，因此预防和治疗肠道屏障功能障碍对改善患者预后具有重要意义。

2.1 修复受损肠黏膜 肠黏膜受损是引起肠道屏障功能障碍的重要原因，尽早修复受损的肠黏膜可以防止肠功能障碍进一步恶化。肠黏膜的修复主要取决于肠黏膜的增殖、化生、迁移能力。生长因子是一类能显著调节细胞生长和分化的多肽或蛋白质，其可通过改变相关信号通路来缩短细胞周期、促进细胞再生。研究表明，转化生长因子、表皮生长因子、肝细胞生长因子、成纤维细胞生长因子、角质细胞生长因子、胰岛素样生长因子等可以通过刺激小肠干细胞的增殖分化来促进肠上皮细胞的恢复，因此补充生长因子可以改善化疗药物引起的肠上皮萎缩，维护肠黏膜屏障的完整性［7］。

2.2 应用肠内营养 营养不良是肠道屏障功能障碍的重要因素，尤其是化疗患者在出现消化道不良反应后食欲减退，肠道缺乏营养供应，肠黏膜自主修复更新能力下降。而肠上皮组织的主要营养来源于肠内营养物质，因此合理的肠内营养支持能够提供氨基酸、蛋白质、膳食纤维等维持正常肠黏膜的生长，并促进胃肠道激素释放，在黏膜受损时加快肠上皮的更新和修复。

目前，营养制剂在肿瘤术后治疗中发挥重要作用。赵欣等［8］报道，肝癌术后患者给予肠内营养制剂后，血清内毒素、血浆二胺氧化酶、血红蛋白、丙氨酸氨基转移酶、血清白蛋白、活化部分凝血酶时间、纤维蛋白原较普通流质饮食患者明显降低，CD3+T淋巴细胞、CD4+T淋巴细胞、CD4+/CD8+较普通流质饮食患者明显升高，表明肠内营养可改善机体营养状况和肠屏障功能，增强患者自身免疫力。谷氨酰氨作为一种特殊的营养物质，在肠内营养中占有重要地位，早期肠内给予谷氨酰氨能够提高机体抗内毒素IgM和IgG抗体水平，对减少细菌易位具有调节作用，可增强肠道免疫功能，降低肠道通透性［9］。SHU等［10］报道，谷氨酰氨能够通过下调高迁移率组蛋白1以及NF-κB、IL-1、TNF-α等炎症细胞因子表达来修复肠黏膜损伤。

另有研究表明，肠内营养不仅可以增强免疫指标和降低炎症指标，还可以调节肠道菌群。ZONG等［11］报道，围手术期胃癌患者使用肠内营养制剂后，粪便细菌培养结果显示双歧杆菌和乳酸杆菌数量逐渐升高，同时大肠杆菌和肠球菌数量逐渐下降，说明肠内营养对维持正常的肠道菌群结构组成具有一定的临床价值。但是，通过全肠外营养补充不足以维持正常的肠黏膜稳态。万晓等［12］报道，健康小鼠给予全肠外营养后，肠内潘氏细胞数量、溶菌酶和黏蛋白2数量减少，抗菌多肽合成和分泌减少，同时杯状细胞的数量和分布也减少，影响化学屏障和免疫屏障的形成。因此在肠道功能允许的条件下，应尽早给予肠内营养，以减轻化疗对肠屏障的影响和细菌移位的发生。

2.3 调节肠道菌群 化疗药物可以改变肠道菌群，而肠道菌也可以通过调节化疗药物的活性来增强化疗药物的疗效或减少其不良反应。因此，使用微生态制剂增加有益菌菌群数量，或使用高度选择性的抗菌药物抑制有害菌数量，或可增强化疗疗效或减轻其不良反应。目前常用的微生态制剂有双歧杆菌和乳酸杆菌、酵母菌等有益菌种。

益生菌作为潜在的膳食营养补充剂，不仅能改善肿瘤患者的营养状况，还能降低癌症术后并发症及化疗不良反应，特别是腹泻反应。研究证实，双歧杆菌能够在一定程度上促进肠黏膜损伤的修复，减轻化疗引起的腹泻、呕吐等消化道反应。其机制是通过抑制TNF-α诱导的IL-6、IL-8过表达以及阻断被TNF-α激活的NF-κB 通路来恢复受损的肠黏膜［13］。贾翼［14］报道，乳酸杆菌能够下调肠黏膜NF-κB表达，减少肠黏膜蛋白质含量损失，保护紧密连接的完整性。

粪便菌群移植是目前的研究热点。CHANG等［15］报道，菌群移植可以减轻顺铂化疗引起的肠黏膜炎症，减轻腹泻表现，且不会引起菌血症等不良反应，其机制可能与结直肠癌植入小鼠的肠道菌群TLR/MyD88/NF-κB 信号通路有关。PERALESPUCHALT等［16］研究发现，通过灌胃粪球恢复肠道菌群可促进顺铂诱导的肠损伤的愈合，消除细菌移位，其机制在于经粪便灌胃后机体产生了保护性的黏蛋白，并使CD11b+髓细胞动员至肠黏膜，从而减少全身炎症反应。除了使用益生菌和粪便移植来调节肠道菌群外，还可以通过在饮食中增加益生元（如低聚糖类、蛋白质水解物、天然植物）来刺激有益细菌生长，以及合理使用抗菌药物来杀灭或阻止有害细菌产生。

2.4 应用抗氧化剂 由于肠壁富含产生氧自由基的黄嘌呤氧化酶，肠黏膜在缺血缺氧的情况下会释放大量自由基，同时化疗药物还会导致机体自由基清除能力下降，因此应用抗氧化剂可防止或减轻氧自由基对肠道屏障的损伤。新近研究表明，超氧化物歧化酶（SOD）中的一种新型的锰SOD 能够通过降低活性氧水平提高组织抗氧化能力，降低炎症水平，并改善肠道菌群，从而缓解5-FU引起的小鼠肠黏膜损伤，有望成为治疗肠黏膜损伤的临床用药［17］。

近年来，从植物和食品中提取的抗氧化剂因其无毒无害而被广泛采用。姜黄素具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤的特性，将姜黄素作为奥沙利铂的辅助剂用于治疗多种恶性肿瘤，不仅可以增强奥沙利铂杀灭肿瘤细胞的能力，还能减轻其不良反应［18］。鞣花单宁是一类具有生物活性的多酚化合物，具有抗氧化和抗炎等生物活性，可以减轻5-FU诱导的大鼠肠黏膜炎，并通过促进细胞凋亡和阻止细胞周期来增强其对HT-29细胞的毒性［19］。其他抗氧化剂还有别嘌呤醇、脱苷脱氨酶抑制剂、维生素C、维生素E等。

2.5 中医药治疗 中医的藏象学说以脾胃功能涵盖了现代肠道屏障功能，“脾为之卫”“四季脾旺不受邪”“百病皆由脾胃衰而生”等理论的提出说明了脾胃为抵御病邪的屏障。中医认为，化疗导致的消化道不良反应归结于化疗药物的“药毒”耗伤人体正气，使脾胃受损；因脾主升，胃主降，脾胃受损则升降失调，遂出现呕吐、腹泻等反应。治则以益气健脾、补脾和胃为主。

四君子汤具有健脾养胃、补气和中的作用，对保护肠屏障功能有突出疗效，主要表现为增强机体免疫能力、降低化疗不良反应、提高临床疗效、改善生存质量等。四君子汤对肠道黏膜损伤的修复作用机制主要可能与其激活TLR2/MyD88信号通路、促进小肠上皮黏膜细胞IEC-6的迁移和增殖有关［20］。同样从脾胃着手的补脾和胃汤通过抑制肠内TLR4、NF-κB 和炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6表达来减轻5-FU诱导的大鼠肠黏膜损伤［21］。补中益气汤能够修复5-FU诱导的肠上皮黏膜损伤，减轻腹泻、体质量下降程度，其机制主要是通过抑制炎症细胞因子的上调来减少肠黏膜上皮细胞坏死和凋亡［22］。

研究显示，多个单味中药也具有改善肠屏障损伤的功效。大黄具有清热、泻下、通便功效，可以通过减弱NF-κB的活化来抑制肠黏膜炎症［23］。白术具有补气健脾功效，可通过降低相关炎症因子IL-6、IL-8 水平，上调紧密连接蛋白表达来保护机械屏障［24］。丹参具有活血化瘀功效，其可通过抑制小鼠炎症因子表达及脂肪酶活性来改善5-FU及伊立替康诱导的小鼠肠黏膜炎［25］。砂仁具有化湿开胃、温脾止泻功效，能通过减少ROS的产生来抑制NF-κB表达，进而抑制促炎因子IL-6、TNF-α 的生成，缓解5-FU 导致的肠黏膜炎［26］。山楂提取物总黄酮可以通过减轻TNF-α引起的细胞旁通透性以及抑制TNF-α 诱发的促炎因子IL-6、IL-8、MCP-1、IL-1ß分泌，改善TNF-α诱发的肠上皮屏障功能障碍［27］。生姜的主要活性成份6-姜醇可以抑制ROS 的产生并抑制p38 MAPK 对NF-κB 信号传导的作用，从而减轻缺血再灌注对大鼠的肠屏障损伤［28］。此外，艾灸疗法也在保护肠屏障功能中发挥着作用，取穴多以腹部穴位为主，如天枢、气海、关元等。以上研究表明，中医药可以有效减轻化疗引起的胃肠道反应，对防治化疗导致的肠道屏障功能障碍具有一定的优势。

2.6 调节情绪 对脑—肠轴的不断深入研究发现，肠道系统与中枢神经系统之间可以相互影响。研究表明，小鼠的抑郁状态与肠黏膜的机械屏障损伤程度有关，抑郁状态下的小鼠回肠组织形态较健康小鼠出现明显损伤，组织病理学评分显著升高［29］。鉴于肿瘤患者较常人有更高的抑郁症发病率，所以在积极治疗临床症状的同时，需重视患者的心理建设。

近年来，对于肠黏膜屏障的研究不断深入，预防化疗后肠黏膜屏障功能障碍的措施也越来越多，但目前尚无明确的标准治疗方案。由于化疗引起的肠黏膜屏障功能障碍涉及多个分子信号通路和微生态领域，未来的防治措施更应倾向多环节进行干预，或采用中西医结合的方式进行治疗，进而达到减毒增效的目的。